《路由与交换技术》课程改革与实践

引 言

网络工程专业是我国高校在二十一世纪开设的新专业路由与交换技术是核心课程之一。我校从 2007年开设网络工程专业，该课程的教学课时从之前的 32学时理论课时，16学时的实验课时调整到现在的 40 学时理论课时，24 学时的实验课时，同时教学内容、教学模式也在不断调整和优化

1 课程内容的组织和优化

1.1 课程内容的改革

课程教材是吴建胜主编并由清华大学出版社出版的《路由交换技术》。在改革过程中，该书内容紧紧围绕构建园区网这条主线，在介绍技术原理的同时，兼顾技术的具体应用，强调理论与实践相结合 [1]。针对该教材内容我们进行二增一减增加了路由重分布与路径控制和网关冗余技术，删掉了 IGRP EIGRP 配置和 VoIP 配置。在路由协议部分只讲 RIP 和OSPF 显然不够。否则在工程实际中碰到运用不同路由协议网络合并成更大规模的网络时就会无所适从。为此课堂内容增加了路由重分布与路径控制内容。同时，为了增加网络的可靠性，在交换机的相关内容中包含了链路聚合等内容，在网络拓扑中通常已包含了网络路由的冗余，但教材中缺少网关冗余的内容，而网关是设备一个重要的网络参数，为此增加了网关冗余协议

EIGRP 是 Cisco 的一种私有路由协议，只有在 Cisco 路由器之间可使用该路由协议。目前随着中国网络设备厂商的技术进步，Cisco 在中国乃至全球的市场占有率越来越低。中低端路由交换设备市场在中国大陆几乎为中国几大厂商所占有华为的设备在高端路由交换设备市场的占有率也越来越高，考虑到二本院校的专业人才培养目标，我们删除了 EIGRP 和IGRP 相应的内容，把它作为《专业综合实验》课程的一个实验项目让学生实践。

1.2 课程内容的重组

为了培养学生运用路由与交换技术及工程项目能力，从项目角度对课程内容进行重组。课程内容整合成四大块，即网络设备操作基础 ；网络连通性管理 ；网络可靠性管理 ；网络安全性管理。从工程设计角度对内容进行整合，有效提高了学生运用知识的能力。具体的内容重组如图 1 所示。

2 课堂教学模式的改革

2.1 班级授课和小组讨论相结合

采取班级授课方式讲解基本原理及操作，小组讨论中小组成员不固定，通常以邻近几个座位的学生为一组方便交流讨论（一组学生通常不超过 8人），对于表现优秀的组别进行课堂记录，成为学生平时成绩的一部分

2.2 讲授过程中原理、操作与演示相结合

路由与交换技术是计算机网络课程的后续课程。通过课程的讲授加深学生对计算机网络原理的理解与应用。如在讲授内部源地址静态转换NAT 中，可通过简单的课件动画讲解一对一地址转换的过程，让学生明白其中的原理。网络数据包出去时将包的源地址改成外部地址，当响应包回来时将目的地址改为源内部地址。在讲解配置时，首先要指明一对一两个地址，然后标明这两个地址在何处进行转换，即在什么地方A 变成 B，在什么地方B 变成 A，并告诉学生要指定内部接口和外部接口。这样学生容易记住内部源地址静态转换NAT 配置的三个步骤 ：配置静态 NAT 映射 router（config #ip nat inside source static local-ip global-ip ；配置 NAT 内部接口 router（config-if）#ip nat inside ；配置 NAT 外部接口 router config-if）#ip nat outside。最后结合案例利用模拟器向学生演示NAT 路由器中的相关配置

2.3 课堂讲授与课堂练习相结合

路由与交换技术课程是一门实践性很强的课程，我们坚持理论与实践的无缝对接。具体的做法是要求学生上课时笔记本电脑，电脑上要求学生安装Packet tracer，GNS3 网络模拟器以及 Wireshark 等抓包分析工具。结合课堂内容布置相应的课堂实验练习。学生通过练习逐渐掌握路由器和交换机的有关配置命令，及时化解心中疑问，增强学生的成就感

2.4 翻转课堂与传统课堂相结合

翻转课堂，即教师创建视频，学生在课外观看视频讲解回到课堂上师生面对面交流和完成作业的一种教学形态。针对路由与交换技术》这门课程，我们录制部分小视频，这些小视频主要是一些网络仿真及分析工具的使用介绍以及VPN和STP等学生难以掌握的部分内容，一般我们让学生先课外自主学习这些视频，带着问题来听课，而且针对难点通常会结合小组讨论来加深对知识和操作的理解与掌握

2.5 课堂教学与课外竞赛相结合

课外我们组织了两个兴趣小组 ：网络规划与设计兴趣小组、网络安全兴趣小组，同时在学校组织网络规划与设计技能竞赛和网络攻防比赛，以赛促学。另外，鼓励学生参加计算机软件水平考试中的网络工程师考试，对于取得网络工程师资格证书的同学计算选修学分，同时给予免考湖南省计算机等级考试等方面的激励措施，近年来学生首次参加网络工程师资格考试通过率达 70% 以上，而每年全国的平均通过率只有20% ～30%，超出全国平均通过率将近五十个百分点

2.6 基于项目案例的课堂教学

借鉴 CDIO 工程教育的理念，采用工程实践驱动的思想，引入实际工程项目案例到《路由交换技术》课程教学中 [2]。在课堂用例中，我们从学校网络的实际拓扑出发，将完整的网络拓扑首先依校区分成几个小的网络拓扑，再将每个小的拓扑按接入层、分布层、核心层分成更小的拓扑，最后按网络连通性网络可靠性、网络安全性依次进行内容分解。这样课程内容条理清淅，同时可按照这样的思路来设计课程的课堂用例以及基于工程项目的实验项目链 [3]。当课程结束时，把这些内容串起来就是一个完整的校园网的规划设计和配置。基于这样的设计思路，教师上课目的明确有针对性，有利于学生掌握《路由与交换技术》课程的整体框架，有利于学生为后续学习网络规划与系统集成课程打下坚实的基础

2.7 实验教学中的过程控制

实验教学通常是一个难以管理控制的教学过程，特别是需要通过电脑来完成实验的过程。为防止学生在学习过程中聊天、打游戏等，我们在实验教学中进行了一些有益的探索。在实验中对电脑与外部网络的通信进行控制管理，采用访问控制列表方式防止学生在规定时间内聊天及玩游戏，学生只能进行普通的学习资料检索；为防止学生无所事事，我们通过检查学生在实验中采用的网络设备配置文件、测试学生配置网络连通性及查询关键设备状态数据等来检查学生完成实验的情况

3 结 语

以上是我们对《路由与交换技术》课程教学经验的一些总结，尽管教学过程中面对的是普通二本院校的学生，但我们相信对其他层次的大学生的课程教学也有一定的参考价值路由与交换技术》课程改革是一个持续的过程。《路由与交换技术》本身以及社会对网络工程人才需求的不断发展变化为该课程的改革提供持续动力，积极更新教学内容、探索新的教学模式才能培养出来符合现代创新型工程人才要求的学生