淺談網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)與路由課程建設(shè)

引 言

地方高校人才培養(yǎng)主要以應(yīng)用型人才培養(yǎng)為主，網(wǎng)絡(luò)工程從 2002 年首次招生至今經(jīng)過(guò)了十幾年的發(fā)展建設(shè)，已經(jīng)有眾多畢業(yè)生走上了工作崗位。經(jīng)過(guò)反復(fù)調(diào)研了解到，社會(huì)在對(duì)網(wǎng)絡(luò)工程專業(yè)人才的需求中，要求學(xué)生能夠擁有較好的專業(yè)基礎(chǔ)和較強(qiáng)的實(shí)踐能力，而如何將社會(huì)人才需求和人才培養(yǎng)過(guò)程充分結(jié)合，是高校教師需要不斷探索和實(shí)踐的一個(gè)課題。

網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)與路由課程是以網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃與設(shè)計(jì)、部署、管理和網(wǎng)絡(luò)故障排查為基礎(chǔ)的課程，是網(wǎng)絡(luò)專業(yè)基礎(chǔ)類課程。課程大綱制定時(shí)，結(jié)合了《高等學(xué)校網(wǎng)絡(luò)工程專業(yè)培養(yǎng)方案》中的“網(wǎng)絡(luò)路由與交換技術(shù)”和“網(wǎng)絡(luò)工程”兩門課程的知識(shí)要點(diǎn)[1]，融合了思科網(wǎng)絡(luò)學(xué)院課程資源和思科認(rèn)證知識(shí)體系，是一門基礎(chǔ)性和實(shí)踐性都很強(qiáng)的課程，主要培養(yǎng)目標(biāo)是提高學(xué)生網(wǎng)絡(luò)工程設(shè)計(jì)、規(guī)劃與實(shí)施能力 [2]。

1 網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)與路由課程教學(xué)中存在的問(wèn)題

網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)與路由課程是網(wǎng)絡(luò)工程專業(yè)的必修課程，不同高校課程名稱上略有不同，例如路由與交換技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)工程基礎(chǔ)等。該課程的實(shí)踐性要求極強(qiáng)，不僅要讓學(xué)生掌握網(wǎng)絡(luò)設(shè)備基本理論與知識(shí)，更要強(qiáng)調(diào)對(duì)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的應(yīng)用、工程實(shí)踐能力、創(chuàng)新能力[3]。通過(guò)和多所院校交流總結(jié)，發(fā)現(xiàn)課程建設(shè)過(guò)程中普遍存在以下問(wèn)題。

(1) 知識(shí)結(jié)構(gòu)不夠完整。由于網(wǎng)絡(luò)工程技術(shù)涉及面較廣、知識(shí)點(diǎn)較多，很多高校的課程內(nèi)容來(lái)源選取上過(guò)于單一，內(nèi)容不夠完整，缺少園區(qū)網(wǎng)組網(wǎng)的一些常用關(guān)鍵技術(shù)；

(2) 知識(shí)更新陳舊。網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的不斷更新要求教師不斷加強(qiáng)學(xué)習(xí)與實(shí)踐，各種條件限制教師進(jìn)修也造成課程內(nèi)容更新不及時(shí)；

(3) 實(shí)驗(yàn)平臺(tái)單一。很多學(xué)校過(guò)分側(cè)重于虛擬軟件平臺(tái)的建設(shè)，主要是因其復(fù)雜性更低、實(shí)驗(yàn)過(guò)程更簡(jiǎn)單，也避免了高額的實(shí)驗(yàn)設(shè)備投入。但是使用模擬平臺(tái)完成實(shí)驗(yàn)，學(xué)生的團(tuán)隊(duì)協(xié)作意識(shí)和實(shí)際工程能力得不到充分鍛煉，無(wú)法樹立自信心，在面對(duì)真實(shí)工程項(xiàng)目時(shí)顯得手足無(wú)措；

(4) 課程考核過(guò)于單一。網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)與路由作為一門實(shí)踐性非常強(qiáng)的課程，多數(shù)高校卻仍然采取試卷考試模式，對(duì)中間學(xué)習(xí)過(guò)程也不加強(qiáng)管理，考核的內(nèi)容和結(jié)果與授課目標(biāo)無(wú)法達(dá)成統(tǒng)一[4]。

2 課程建設(shè)

網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)與路由課程主要介紹網(wǎng)絡(luò)層次模型、網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的工作原理及配置技術(shù)，結(jié)合園區(qū)網(wǎng)的需求，完成網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃設(shè)計(jì)、實(shí)施、管理與維護(hù)。課程建設(shè)初期對(duì)同類高校相關(guān)課程的建設(shè)進(jìn)行了深入的調(diào)研，最終選取了國(guó)內(nèi)外知名度高、開放度較好、學(xué)習(xí)資源較豐富的思科平臺(tái)作為實(shí)踐平臺(tái)，引入和結(jié)合了思科網(wǎng)絡(luò)技術(shù)學(xué)院課程計(jì)劃內(nèi)容，融合了路由和交換體系中的 CCNA、部分 CCNP 和 CCIE 的內(nèi)容，使得知識(shí)學(xué)習(xí)緊跟專業(yè)領(lǐng)域技術(shù)發(fā)展，極大地提高了學(xué)生學(xué)習(xí)興趣。

由于課程涉及的知識(shí)點(diǎn)較多，難度層次也不相同，同時(shí)結(jié)合專業(yè)基礎(chǔ)及方向特點(diǎn)，設(shè)置為 A、B 兩個(gè)模塊，在本科第四、五學(xué)期連續(xù)開設(shè)。

網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)與路由A共 64學(xué)時(shí)，包括理論學(xué)時(shí) 40學(xué)時(shí)、實(shí)踐學(xué)時(shí) 24學(xué)時(shí)，為專業(yè)必修課。課程和思科網(wǎng)絡(luò)學(xué)院計(jì)劃進(jìn)行了融合，將 CCNA路由和交換內(nèi)容嵌入課程，學(xué)生完成課程后即可達(dá)到相應(yīng)企業(yè)認(rèn)證水平 [5]。課程內(nèi)容主要包括網(wǎng)絡(luò)層次模型，交換機(jī)基礎(chǔ)、VLAN、VLAN之間的互聯(lián)、STP協(xié)議、路由器基礎(chǔ)、路由協(xié)議分類、靜態(tài)和動(dòng)態(tài)路由協(xié)議（RIP、EIGRP、OSPF）、ACL、DHCP、NAT等。課程授課目標(biāo)是讓學(xué)生掌握網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)知識(shí)、基本協(xié)議和基本操作技能的， 能夠組建簡(jiǎn)單的園區(qū)網(wǎng)絡(luò)。

網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)與路由 B 共 64 學(xué)時(shí)，包括理論學(xué)時(shí) 36 學(xué)時(shí)、 方案研討 12 學(xué)時(shí)、實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí) 16 學(xué)時(shí)，為專業(yè)方向選修課。課 程內(nèi)容結(jié)合園區(qū)網(wǎng)建設(shè)需求，融合了校園網(wǎng)解決方案、嵌入 部分 CCNP 和 CCIE 內(nèi)容。課程內(nèi)容主要包括高級(jí)生成樹協(xié) 議、多層交換技術(shù)、首跳冗余協(xié)議（VRRP、HSRP、GLBP）、 BGP、策略路由、VPN、IPv6 等。課程授課目標(biāo)是讓學(xué)生結(jié) 合用戶需求展開網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃與設(shè)計(jì)，能夠組建和管理安全性、 冗余性、可靠性更好的園區(qū)網(wǎng)絡(luò)，并熟練掌握網(wǎng)絡(luò)故障分析及 排查技術(shù)。

 網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)與路由 A 是網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)與路由 B 的先修課，前者 面向全專業(yè)學(xué)生開設(shè)，要求其必須掌握基本原理、基本技能 和基本組網(wǎng)技術(shù)，而后者僅供選修網(wǎng)絡(luò)工程技術(shù)方向的學(xué)生 學(xué)習(xí)，是對(duì)網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃、設(shè)計(jì)與實(shí)施技能的提升和加強(qiáng)，因此， 課程中也引入了方案研討部分，通過(guò)案例教學(xué)使學(xué)生在網(wǎng)絡(luò)工 程實(shí)施全過(guò)程的能力都得以提高。

3 實(shí)驗(yàn)平臺(tái)建設(shè) 

由網(wǎng)絡(luò)模擬器構(gòu)建的虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，很大程度上降低了 專業(yè)辦學(xué)成本，但卻嚴(yán)重降低了學(xué)生工程實(shí)施經(jīng)歷和實(shí)踐效 果，而由硬件設(shè)備組成的真實(shí)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)由于設(shè)備數(shù)量和類型的 不足，也影響著學(xué)生大規(guī)模組網(wǎng)的需求。真實(shí)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)在團(tuán) 隊(duì)協(xié)作上提出了更多的要求，更能鍛煉學(xué)生功能技術(shù)能力，虛 擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)使用更方便，更利于大規(guī)模組網(wǎng)實(shí)踐，因此實(shí)驗(yàn) 平臺(tái)的建設(shè)要做到虛實(shí)結(jié)合，多方位提升學(xué)生的實(shí)踐技能 [6,7]。 

3.1 硬件實(shí)驗(yàn)平臺(tái) 

網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)與路由硬件實(shí)驗(yàn)平臺(tái)設(shè)計(jì)時(shí)充分借鑒了工程教 學(xué)中的團(tuán)隊(duì)協(xié)作方式，這也是企業(yè)人才需求中學(xué)生應(yīng)該具備 的十分重要的能力。實(shí)踐過(guò)程通過(guò)分組模式完成，同組的學(xué) 生在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中注重加強(qiáng)交流與合作，提升學(xué)生的團(tuán)隊(duì)協(xié)作 能力。

網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)實(shí)驗(yàn)分組采用傳統(tǒng)的六人組模式，內(nèi)部又細(xì)分 為了兩個(gè)三人小組（以下簡(jiǎn)稱“小組”），每個(gè)小組的實(shí)驗(yàn)平臺(tái) 由三臺(tái)路由器、三臺(tái)交換機(jī)組成，這樣可以保證實(shí)驗(yàn)過(guò)程中， 每位學(xué)生都有一套（即一臺(tái)路由和一臺(tái)交換）設(shè)備操作，參與 性更強(qiáng)?；緦?shí)驗(yàn)、驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)以小組方式完成，綜合實(shí)驗(yàn)、 大規(guī)模實(shí)驗(yàn)采用六人組完成。例如 VPN 實(shí)驗(yàn)，在 A-1 組和 A-2 組分別完成園區(qū)網(wǎng)內(nèi)部互聯(lián)后，以校園網(wǎng)作為 ISP 網(wǎng)絡(luò)完成區(qū) 域互聯(lián)，更加逼近真實(shí)環(huán)境。圖 1 所示是網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)實(shí)驗(yàn)分組 的布局圖。 

實(shí)驗(yàn)分組平臺(tái)主要包括以下三種鏈路類型 ：

（1）網(wǎng)絡(luò)連接。主機(jī)位的網(wǎng)絡(luò)連接使用實(shí)驗(yàn)網(wǎng)線纜延長(zhǎng) 到機(jī)柜公共配線架，在配線架使用網(wǎng)絡(luò)跳線可直接接入校園 網(wǎng)交換機(jī)完成單機(jī)的聯(lián)網(wǎng)，也可連接至相應(yīng)分組的實(shí)驗(yàn)設(shè)備 進(jìn)行本地組網(wǎng)實(shí)驗(yàn)。

（2）設(shè)備配置連接。每小組的六臺(tái)設(shè)備使用設(shè)備配置線 纜將設(shè)備的 Console 口和臺(tái)面上的 Console 配線架（此處使用 8 口配線架）連接起來(lái)，然后將設(shè)備配置線一端連接到 PC 的 串行口，另一端連接至 Console 配線架上的相應(yīng)設(shè)備接口，這 樣學(xué)生在完成組網(wǎng)配置實(shí)驗(yàn)室，可以較方便的切換要配置的 設(shè)備。（3）組網(wǎng)連接。每組設(shè)備中的三臺(tái)路由器之間使用 V.35 串行線纜構(gòu)建成一個(gè)環(huán)網(wǎng)，學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中結(jié)合組網(wǎng)需求 打開相應(yīng)鏈路。以太網(wǎng)鏈路（即：路由器和交換機(jī)、交換機(jī)之 間的鏈路）的連接由學(xué)生根據(jù)不同的實(shí)驗(yàn)自行完成連接。 

網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)實(shí)驗(yàn)分組平臺(tái)使操作者與設(shè)備充分貼近，又不 會(huì)顯得設(shè)備、線纜雜亂無(wú)章，實(shí)驗(yàn)拓?fù)淝逦?，更便于組織開展 實(shí)踐活動(dòng)。同時(shí)分組模式使學(xué)生在日常實(shí)驗(yàn)過(guò)程中就樹立了較 強(qiáng)的合作意識(shí)，提升學(xué)生的團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力。

3.2 模擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái) 

模擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)是基于思科 Packet Tracer 平臺(tái)建設(shè)的， PacketTracer 軟件是思科公司開發(fā)的網(wǎng)絡(luò)模擬軟件，是網(wǎng)絡(luò)初 學(xué)者很好的輔助時(shí)間平臺(tái) [8,9]。網(wǎng)絡(luò)模擬軟件的使用有助于學(xué) 生在網(wǎng)絡(luò)的聯(lián)通性測(cè)試、網(wǎng)絡(luò)安全策略測(cè)試和各種網(wǎng)絡(luò)性能 評(píng)估的實(shí)施時(shí)變得更加便捷更加有效，是提升個(gè)人能力的有 效平臺(tái) [10]。 

Packet Tracer 平臺(tái)的使用分為兩種模式，即自組網(wǎng)模式 和基于驗(yàn)證的固定組網(wǎng)模式，兩種模式的基本特點(diǎn)如下： 

（1）自組網(wǎng)模式。學(xué)生結(jié)合實(shí)驗(yàn)要求完成網(wǎng)絡(luò)拓?fù)溥B接， 設(shè)備配置，并測(cè)試連通性。此模式可作為課前預(yù)習(xí)和課后練習(xí) 的平臺(tái)使用。 

（2）基于驗(yàn)證的固定組網(wǎng)模式。使用 Packet Tracer 的 Active Wizard 功能，由教師設(shè)計(jì)組網(wǎng)需求，并設(shè)置其中的關(guān) 鍵知識(shí)測(cè)試點(diǎn)，學(xué)生在指定的時(shí)間長(zhǎng)度內(nèi)完成實(shí)驗(yàn)，并查看 完成度。此模式可以針對(duì)知識(shí)模塊的測(cè)試使用。

使用模擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)完成實(shí)驗(yàn)過(guò)程，簡(jiǎn)化了基本實(shí)驗(yàn)流程，可以在一定程度上提高個(gè)人的組網(wǎng)技能，同時(shí)也突破了大規(guī)模 組網(wǎng)時(shí)的設(shè)備數(shù)量限制，是硬件實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的有效補(bǔ)充。 

3.3 實(shí)驗(yàn)案例 

設(shè)備組網(wǎng)實(shí)驗(yàn)中，每一個(gè)三人臺(tái)實(shí)驗(yàn)位使用三臺(tái)路由、三 臺(tái)交換進(jìn)行組網(wǎng)，可以完成基本的路由交換組網(wǎng)實(shí)驗(yàn)，保證 在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中每位同學(xué)操作一套設(shè)備（包括路由器和交換機(jī)）。 學(xué)生在完成自己平臺(tái)操作的同時(shí)，還需要和同組中的其他學(xué)生 配合完成組網(wǎng)互聯(lián)，鍛煉了學(xué)生的團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力和溝通能力。 圖 2 所示為路由協(xié)議組網(wǎng)拓?fù)鋱D。

對(duì)于多設(shè)備綜合組網(wǎng)實(shí)驗(yàn)，受限于設(shè)備數(shù)量和設(shè)備種類， 在網(wǎng)絡(luò)規(guī)模和網(wǎng)絡(luò)復(fù)雜性上難于擴(kuò)展和延伸。依托于思科 Packet Tracer 模擬平臺(tái)，學(xué)生可以更加自主的組建網(wǎng)絡(luò)，這樣 的平臺(tái)通常是單個(gè)人完成，可以很好的提升學(xué)生個(gè)人組網(wǎng)能力 [9]。圖 3 所示的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容綜合了靜態(tài)和動(dòng)態(tài)路由協(xié)議、VLAN 技術(shù)、無(wú)線技術(shù)、NAT、DHCP、幀中繼、端口安全等。在課 程完成時(shí)，可以提供對(duì)個(gè)人組網(wǎng)能力的綜合考核。

4 課程考核 

網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)與路由課程要求學(xué)生對(duì)基礎(chǔ)知識(shí)和實(shí)踐技能的 掌握都要達(dá)到較好的程度，考核采用試卷測(cè)試方法不能很好 反應(yīng)學(xué)生的學(xué)習(xí)過(guò)程和學(xué)習(xí)效果。為此，結(jié)合課程特點(diǎn)，課 程考核在原有試卷考核的基礎(chǔ)上引入了過(guò)程考核和實(shí)驗(yàn)考核， 加大了平時(shí)監(jiān)督力度，進(jìn)一步體現(xiàn)了學(xué)生動(dòng)手能力和團(tuán)隊(duì)協(xié)作 能力的考核。由于網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)與路由 A 課程在注重基礎(chǔ)的同時(shí) 需要學(xué)生掌握一定的操作能力，網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)與路由 B 更側(cè)重于 訓(xùn)練學(xué)生組網(wǎng)設(shè)計(jì)、實(shí)施、管理和故障排查能力，因此兩門課 程引入了不同的考核方式。

網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)與路由 A。平時(shí)考核占總成績(jī)的 40%，其中實(shí) 驗(yàn)測(cè)試占 60%，作業(yè) 20%，課堂討論 10%，考勤占 10% ；期 末考核占總成績(jī)的 60%，其中試卷部分占 60%，實(shí)驗(yàn)操作部 分占 40%。

網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)與路由 B。平時(shí)考核占總成績(jī)的 50%，其中， 實(shí)驗(yàn)測(cè)試占 50%，作業(yè) 10%，課堂討論 30%，考勤占 10% ； 期末考核占總成績(jī)的 50%，形式為實(shí)驗(yàn)考試。

課程考核推動(dòng)了學(xué)生平時(shí)的學(xué)習(xí)動(dòng)力，促進(jìn)了學(xué)生實(shí)踐能 力的進(jìn)一步提升，起到了很好的實(shí)施效果。 

5 結(jié) 語(yǔ)

網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)與路由課程群經(jīng)過(guò)十多年的建設(shè)，期間不斷優(yōu) 化課程內(nèi)容和教學(xué)方法，改進(jìn)考核方式，在實(shí)驗(yàn)平臺(tái)和課程 考核體系建設(shè)方面已經(jīng)形成了穩(wěn)定有效的機(jī)制，為面向應(yīng)用型 人才培養(yǎng)的專業(yè)課程建設(shè)提供了參考。