高校互联网基础课程普及教育的探索和研究

【摘要】在互联网在我国的普及和大量应用的今天，传统的《计算机网络》课程已不再适合形势的发展要求，用《互联网》教程彻底取代老旧落后的《计算机网络》教程势在必行，必须用全新的互联网视角来重新审视和编排高校《互联网》的相关课程，并在高校各专业普及《互联网》相关课程的教育。

【关键词】互联网 创新能力 协议 TCP/IP

【中图分类号】G64 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2017）42-0213-03

一、引言

随着中国互联网基础设施的不断完善和互联网应用的迅速普及，中国已成为全球最大的互联网市场，截止2017 年上半年，我国网民规模达7.51 亿，互联网普及率为54.3%，互联网行业持续稳健发展，互联网已成为推动我国经济社会发展的重要力量。[1]因此，互联网相关技术和应用的基础知识作为高校的普及教育课程，势在必行。

近30年来，网络技术尤其是互联网技术发展迅猛，基本上5年作为一个周期，就会出现一种新技术，同时淘汰旧的技术。如以太网的速率从1990年的10M到2010年的100G，20年中每5年增加10倍；WiFi技术从1997年IEEE 802.11第1代到2016年IEEE802.11ac的第5代也用了20年时间。这也在某种程度上造成了传统的《计算机网络》教程和教材大大落后于当前的网络技术和互联网技术的发展，且由于大多高校普遍只有《计算机网络》的相关课程，缺乏较好的《互联网》教程及教材，所以，必须以全新的互联网视角来重新安排高校非网络工程专业的互联网基础知识普及教程，以适应中国互联网发展的需求。

二、当前高校《计算机网络》课程存在的问题及改进措施

目前，高校非网络工程专业的课程，基本仍沿用原有的《计算机网络》的课程，其内容陈旧、编排不合理，不能反映最新的互联网技术发展和应用需求，即使是最近三年内出版的新教材，其内容及编排方式仍普遍落后十年左右。

1.强调传统的“计算机”网络，互联网思维不足

现在的互联网，已远远超出了原有《计算机网络》的范畴，大量非传统意义上的“计算机”设备，如智能手机、平板电脑、电视、智能手表等接入互联网的设备的数量已大大超过“计算机”本身的数量，并向万物互联的“物联网”大方向迈进。目前，传统意义上的“计算机”的应用项目绝大多数地要依赖于互联网技术来实现，同时，由于大量基于手机等移动设备的“移动互联网”应用的开发和使用，若再被称为基于“计算机”的应用，也确实不合时宜。所以，用《互联网》课程代替《计算机网络》课程已是必然的趋势。

2.强调传统互联网，移动互联网内容不足

据市场研究公司IC Insights的报告，从2013年开始，全球移动芯片的产销量已超过PC 芯片，成为产业的引领者。而截至2017 年6 月，我国手机网民逐年增加，规模达7.24 亿，网民使用手机上网的比例达到96.3%；与此同时，通过台式电脑和笔记本电脑上网的网民则在逐年减少，分别占网民的55%和36，5%[1]。中国作为全球最大的移动互联网市场，其规模呈现日益扩张的趋势，移动互联网应用已逐渐成为互联网应用的主导。然而，传统的《计算机网络》课程中几乎不涉及和很少涉及移动互联网的内容，课程的安排远远落后于实际的需要。所以，适当增加移动互联网的内容，非常必要。

3.注重有线网络，无线网络内容不足

传统的《计算机网络》课程中，无论是局域网还是广域网，均以有线网络为主，如基于光纤、双绞线、同轴电缆的网络系统，而对WiFi、蓝牙、移动通信等无线网络技术的内容介绍则严重不足。而事实上，在当今的互联网时代，无线网络不仅使人们可以随时随地更加方便地组网、上网，而且也代表着未来的发展方向。

4.强调局域网，接入网内容不足

传统的《计算机网络》技术中，局域網是非常重要的一部分，而接入网被归类进广域网的范畴。而今天，在互联网大规模的个人用户和企业网用户眼中，他们最关心的不是如何组建局域网，而是如何接入Internet了。在传统《计算机网络》教材中，一方面，其介绍的局域网技术中，大量的技术如令牌环、令牌总线、FDDI、甚至是曾经风靡一时的Novell网，已几乎完全被淘汰了；而另一方面，教材中对于光纤接入、ADSL、Cable Modem等互联网接入手段则介绍很少，造成很多互联网用户不知道如何接入Internet或不知其原理。所以，在互联网时代，与其采用局域网和广域网的分类方法，不如采用接入网和骨干网的分类方法，而将局域网作为家庭和企业接入互联网的一种手段。

5.强调广域网，Internet骨干网运行机制内容不足

广域网是传统《计算机网络》课程的重点和难点，但由于现今Internet骨干网的运用在全球占压倒性优势，原有的X.25、帧中继、ISDN等技术都已基本被淘汰了，与其再花大量时间去学习过时、落后而无用的技术，还不如直接学习目前被广泛应用的基于TCP/IP和PPP的Internet了。

6.强调网络构建，互联网应用内容不足

对于目前绝大多数的计算机应用而言，基于互联网来开发应用无疑是最高效、最便捷的方式。所以，仅仅介绍原有的FTP、Telnet、SMTP、DNS、HTTP等相关应用层协议是远远不够的，人们现在更关注的是如何利用互联网的资源如云计算和客户端的配合及便捷的开发平台，快速、方便地开发出基于计算机和移动终端的各种应用，并能安全、稳定地运行。所以，互联网应用开发尤其是移动互联网应用开发的相关知识显得必不可少。

7.编排方式落后

传统的《计算机网络》编排方式要么以OSI七层协议体系结构为主线，要么以主要网络技术为主线，均存在不少问题。以OSI七层协议体系结构为主线的编排方式往往会造成部分章节的内容过多，而部分章节的内容又过少；而以主要网络技术为主线的编排方式则显得杂乱无章。所以，应大胆摒弃传统的编排方式，采用互联网思维，以互联网技术和应用为主线，同时兼顾OSI七层协议的顺序，大量摒弃落后的、淘汰了的和不实用的网络理论和技术，增加目前最新的互联网技术，重新编排《互联网》教程。

三、课程安排中须处理好几个关系

1.传统基础知识和目前实用技术的关系

在计算机网络的发展过程中，出现过相当多的技术和标准，但实际上，绝大多数技术均被新技术取代。对于与现在实用技术相关度比较高的技术，如WiFi的不同版本，应尽可能讲清其发展史，使学生能融会贯通，但应偏重当前实用技术的讲解。而对于哪些完全被淘汰，与现有技术相关度不大的技术，如局域网中的令牌环、令牌总线和FDDI等技术，广域网中的X.25、HDLC、帧中继、ISDN等技术，则可完全摒弃，直接重点介绍目前的实用技术，如局域网重点介绍以太网和快速以太网技术，广域网重点介绍Internet中TCP/IP技术和PPP协议即可。

2.博与专的关系

坚持博与专相结合的原则是网络技术在高度分化基础上高度综合发展趋势的客观反映[2]，适当把握不同内容的博与专是非常重要的，例如TCP/IP是必须深入讲解的，而接入网部分只需了解即可。但总体而言，对于非网络工程专业的高校学生，其主要目标是让他们了解互联网的基础知识和应用开发方法，所以相对而言，应更加偏重知识的全面性，也就是“博”。

3.理论知识和动手能力的关系

现有的《计算机网络》课程教材一般只关注理论知识的教学，不太注重动手能力的培养。其教材中要么根本没有实验相关的内容；要么要利用另出的相关实验教材，与原有教材的关联度不够，所以，将各章的实验内容直接编排进教科书更能有助于学生对相关知识的理解，也有助于培养他们的动手能力。

4.实际应用和科研的关系

在高校的教学过程中，坚持教学与应用相结合、教学和科研相结合是最基本的教学原则[2]，但对于非网络工程专业的高校学生而言，由于互联网是典型的应用驱动型技术，所以注重实际应用比注重科研更有价值，也更为实际。事实上，实际应用和科研也是相互融合的。

5.基础知识和创新能力培养的关系

传统的《计算机网络》课程中，基本都只涉及基础知识的培养，很少有创新能力培养的内容，而在“大众创新、万众创业”的今天，尤其要加强学生创新能力培养，所以，在教材中可以贯穿一些创新创业的方法和案例，尤其是国内大型互联网公司的成功案例，在实验时多加强独立思考和创新能力的培养[3]。

四、《互联网》教程的教学大纲

基于上述传统《计算经济网络》课程存在的问题和改进措施，同时兼顾处理好《互联网》教程的几个关系，现将《互联网》教程的教学大纲总结如下：

1.互联网技术概述

教学要求：了解互联网的基础知识，掌握互联网的组成和作用。

教学内容：

（1）了解互联网络在信息时代中的作用，了解互联网的起源和发展，并了解互联网的标准化工作；

（2）掌握计算机网络和互联网的定义；掌握分析互联网的性能指标和非性能特征；

（3）理解互联网的组成和层次结构；

（4）理解互联网的功能；

（5）解互联网的应用方法；学习如何利用HTTP协议、浏览器和搜索引擎查找网页；

（6）案例和实验（如微软的浏览器和百度的搜索引擎的原理和实践）

2.通信技术基础

教学要求：熟悉了解数据通信的相关知识点，了解数据传输的方式和相关技术。

教学内容：

（1）了解数据通信的基础知识；了解数据通信系统的模型；了解信道的概念和容量；

（2）理解信息编码技术；了解数据传输和通信方式；

（3）理解主要传输媒体的使用和构造；了解相关传输媒體的参数；

（4）理解信道复用技术；了解频分复用、时分复用、波分复用和码分复用等多路复用技术的概念和工作方式；

（5）了解数据交换技术的方式和工作原理；

（6）掌握差错控制的含义；

（7）案例和实验。（如华为5G极化码的原理）

3.计算机网络体系结构

教学要求：熟悉理解计算机网络体系结构和各层功能。

教学内容：

（1）理解ISO的开放系统互联（OSI）七层协议体系结构和TCP/IP网络体系结构；

（2）熟悉物理层的基本概念和主要功能；了解USB接口的工作原理；

（3）熟悉数据链路层功能；理解数据链路和数据帧结构；了解互联网协议中的点到点协议PPP和本层的关系；了解局域网的数据链路层的技术框架；

（4）熟悉网络层功能；理解网际协议，熟悉网络层所使用到的网络地址；了解网络层的IP协议；

（5）熟悉传输层功能；理解进程间通信的含义以及传输层最主要的两个协议传输控制协议TCP和用户数据报协议UDP的概念；

（6）熟悉高层协议及功能；理解常见高层协议，如文件传输协议FTP协议、远程终端协议TELNET和简单邮件传输协议SMTP等的应用；

（7）案例和实验（如网易的电子邮件系统的原理和使用）。

4.接入网技术

教学要求：了解接入网的几种接入方式，掌握小型局域网络的搭建和相关技术。

教学内容：

（1）了解XDSL技术、光线同轴混合网（HFC网）、FTTx技术接入网等的基本含义和运行机制；

（2）理解局域网的特点和拓扑结构；了解局域网层次结构及标准化模型；了解以太网和快速以太网的工作原理；了解虚拟局域网（VLAN）的作用和使用方法；

（3）熟悉无线局域网WLAN；熟悉802.11无线局域网的组成；能够对无线路由器进行简单配置，搭建小型局域网络；

（4）了解蜂窝移动通信网技术； 了解4G、5G的基本原理和应用方式；

（5）掌握接入网设备（各类Modem和交换机等）原理和使用方式；

（6）案例和实验。（如思科和华三的交换机的原理和使用）

5.TCP/IP

教学要求：熟悉互联网骨干网的工作方式，理解TCP/IP协议，掌握路由器的简单配置方法。

教学内容：

（1）熟悉Internet骨干网的组成结构；理解TCP/IP参考模型以及和七层协议间的关系；

（2）了解PPP协议的工作原理和使用方式；

（3）掌握IP协议的工作原理和IPv4和IPv6地址的申请和分配技巧，了解网络地址转换NAT在网络中的应用；

（4）理解TCP和UDP协议的工作原理，掌握端口号的作用，了解TCP的流量控制和拥塞控制的概念和原理；

（5）理解Internet中DNS的作用，了解简单网络管理协议SNMP的基本概念和应用方式；掌握虚拟专用网VPN在网络架构时的作用；

（6）熟悉路由器的原理，掌握静态路由和动态路由的配置方法；

（7）案例和实验。（如腾讯的QQ和微信的原理和使用）

6.互联网应用技术

教学要求：了解互联网的应用领域和开发技术，学会用互联网+的思维开展应用。

教学内容：

（1）理解互联网+的概念；

（2）理解互联网的数据处理技术，了解各种数据库的主要技术，理解云计算和云终端的概念、特点、组成和作用；了解大数据的数据融合和数据挖掘的原理和方法；

（3）了解互联网开发的基本方法和主要手段；

（4）熟悉移动互联网开发的特点和方法；了解安卓、苹果IOS，微信公众号开发的基本方法；

（5）了解电子商务、即时通信、共享经济等概念和应用；

（6）案例和实验。（如阿里巴巴的淘宝网和云计算的原理和使用）

7.互联网安全技术

教学要求：了解互联网面临的安全威胁，熟悉常见的网络安全防范技术。

教学内容：

（1）了解计算机网络面临的安全性威胁；了解互联网使用的安全协议；

（2）了解网络安全措施；

（3）熟悉网络安全防范；

（4）了解数据加密技术；了解网络安全的数据加密模型、数字签名、鉴别等概念；

（5）掌握访问控制列表（ACL）的使用方法，了解防火墻和入侵检测系统的原理；

（6）案例和实验。（如奇虎360的完全防护产品的原理和使用）

五、结论

近年来，互联网在人们的生产、生活中发挥着越来越重要的作用。因此，《互联网》教程应作为高等学校中各科学生普修的一门课程，全面代替原有的《计算机网络》的课程。在课程安排上，需大量摒弃落后、淘汰的技术，加上目前最新的实用技术，并注重培养学生的实际动手能力和创新思维。其目的是让高校学生能对互联网有个基本的认识，以在毕业后的不同工作岗位中，能以互联网+的思维方式改革、更新其工作方式，提高效率，为国家的发展和人民生活水平的提高作出应有的贡献。

参考文献：

[1]CNNIC.第40次中国互联网络发展状况统计报告. http：//www.cnnic.net.cn/， 2017.8

[2]周川.简明高等教育学.南京：河海大学出版社，南京师范大学出版社，2006：137-138

[3]王健.改革课堂教育方式，培养大学生创新能力. 课程教育研究，2016，26：5-6.

作者简介：

王健（1965.11—），男，江苏南京人，高级工程师，曾师从著名网络专家、中国工程院院士顾冠群教授，获硕士学位，有多项国家专利及专著， 曾在东南大学任教，有外企和创业经历，现为南京工程学院计算机学院教师 ，研究方向为计算机网络 、物联网、教育管理。