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計算機網(wǎng)絡(luò)教師用書
本書對主教材的知識體系、每一章的知識點結(jié)構(gòu), 以及內(nèi)容前后銜接關(guān)系均做出了分析, 幫助任課教師對全局與局部內(nèi)容有一個準確地把握。作者總結(jié)了30多年來教學科研工作中遇到的問題, 按照主教材章節(jié)順序, 提出了300個“為什么”, 并逐一做了回答; 并對一些重要和容易混淆技術(shù)術(shù)語的做出了比較與辨析。教師用書對主教材每一章之后較難的練習題都做出了解析, 供任課教師參考。
作者吳功宜在40年前大學畢業(yè)留校參加工作時,曾經(jīng)向一位老先生請教如何教好一門課。老先生送給作者的一句話是:“你要給學生一勺水,那么你自己就需要準備一桶水”。多年的教學實踐使作者深刻地體會到:要教好一門課,教師需要通過教學研究,深入理解課程的精髓,掌握教學規(guī)律;通過科研來提高自身的學術(shù)水平,提高理論聯(lián)系實際的能力。有以上兩點還不夠,還需要在教學的過程中,不斷地向?qū)W生學習,了解初學者對某些問題的認識過程與規(guī)律,搞懂初學者對哪些問題不容易掌握,以及為什么不容易掌握。
在規(guī)劃教材體系建設(shè)時,注意到理論知識學習和實際能力培養(yǎng)的關(guān)系問題。主教材內(nèi)容定位與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展的總體水平,力求做到知識體系設(shè)計合理,難易程度適中,配套教材齊全,能夠適應我國不同地區(qū)、不同學校和專業(yè)網(wǎng)絡(luò)課程教學的基本要求。經(jīng)過十多年的努力,基本形成了由“一本主教材、四本輔助教材和一個電子教案”構(gòu)成的教材體系,為計算機網(wǎng)絡(luò)課程教學改革提供了一個良好的平臺。
作為主教材《計算機網(wǎng)絡(luò)(第4版)》配套教材之一的《計算機網(wǎng)絡(luò)教師用書(第4版)》仍然保持主要特點:
*,教師用書對整個課程的知識體系,每章的知識點結(jié)構(gòu)、內(nèi)容的前后銜接均做出了分析,幫助任課教師準確地把握全局與局部內(nèi)容的關(guān)系。
第二,作者總結(jié)了多年來在計算機網(wǎng)絡(luò)教學、科研工作中遇到的問題,學生提出的問題,以及同行之間交流的問題,針對主教材各章節(jié)重要的知識點、難點,按照章節(jié)順序,提出了269個“為什么”,并逐一做了回答;通過對重要和容易混淆技術(shù)術(shù)語的“辨析”,展開分析和比較,希望引起更深入的討論。書中提出的269個問題需要有一個日積月累的過程。把這些問題積累起來,再整理出來,確實經(jīng)歷了漫長和多次反復的過程。
第三,對教材中做了“減”法處理,簡化掉的一些過渡性、過時的技術(shù),教師在備課中全面地了解技術(shù)的演變過程,教師用書拿出一定的篇幅,對這部分知識做了一些討論。主教材寫得比較清晰和比較易懂的內(nèi)容,教師用書就盡量簡化。教師用書中的很多內(nèi)容的選擇是希望能夠幫助任課教師加深對某些概念的理解,豐富相關(guān)的背景知識。每位老師的知識結(jié)構(gòu)與教學經(jīng)驗不同,教學對象也不相同,因此建議老師有選擇地閱讀教師用書的相關(guān)內(nèi)容。
第四,為了幫助老師組織好理論教學,教師用書給出了主教材每章之后較難的練習題的答案,供任課教師參考。習題解析一書將對相關(guān)的習題做出較為詳細的解析。
作者認為,教師一輩子*主要的任務是盡自己*大的努力,把承擔的每門課程教好,不能誤人子弟。作為一名好的教師,他在教授這門課程時*重要的是“知道學生在哪些知識的學習時,可能有哪些知識點不容易掌握,以及為什么不容易掌握”。教師*大的貢獻是教出一批好學生。要達到這個目的,教師需要對自己所教的課程開展教學研究。作者選擇了國際流行的教材《ComputerNetworks》(AndrewS.Tanenbaum),結(jié)合計算機網(wǎng)絡(luò)與Internet技術(shù)發(fā)展背景,對第1版到第5版的各個版本的特點進行了分析。作者重點比較和分析了第3版到第5版的每一章節(jié)的具體內(nèi)容,對每章內(nèi)容的變化,以及變化的原因進行了解釋。通過對5個版本教材內(nèi)容的比較與分析,作者研究計算機網(wǎng)絡(luò)教學體系中“變”與“不變”的關(guān)系,并結(jié)合對技術(shù)與教學內(nèi)容的理解,提出了主教材的整體結(jié)構(gòu)。作者希望將這些教學研究成果奉獻給同行,同時引起討論。作者希望從討論中獲取大家更加寶貴的教學經(jīng)驗,共同提高我國計算機網(wǎng)絡(luò)課程的教學水平。從這個角度來看,《計算機網(wǎng)絡(luò)教師用書(第4版)》只能起到“拋磚引玉”的作用。
教學資源:
?《計算機網(wǎng)絡(luò)(第4版)》(ISBN978-7-302-46848-6):十二五”普通高等教育本科*規(guī)劃教材,高等教育*精品教材,全國高校出版社*書。吳功宜教授*新力作,引領(lǐng)暢銷業(yè)界,銷售40余萬冊。本書依據(jù)計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展的三條主線:Internet、無線網(wǎng)絡(luò)與網(wǎng)絡(luò)安全,以及物聯(lián)網(wǎng)、三網(wǎng)融合技術(shù)發(fā)展的基礎(chǔ)上,系統(tǒng)地介紹了網(wǎng)絡(luò)的基本概念、網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)、網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)與分布式進程通信、Internet應用與網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù);在系統(tǒng)討論網(wǎng)絡(luò)基本工作原理的同時,注重網(wǎng)絡(luò)應用系統(tǒng)與網(wǎng)絡(luò)應用軟件設(shè)計、實現(xiàn)方法的學習;對當前研究與應用的熱點—無線網(wǎng)絡(luò)、移動互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)雨霧聯(lián)網(wǎng)技術(shù)進行了系統(tǒng)的討論;在保持知識體系系統(tǒng)性的同時,教學內(nèi)容貼近技術(shù)發(fā)展的前沿。
?《計算機網(wǎng)絡(luò)習題解析與同步練習(第2版)》(ISBN978-7-302-46902-5):參考和研究了國內(nèi)外著名網(wǎng)絡(luò)與軟件企業(yè)認證培訓大綱與試題、企業(yè)招聘考題、計算機專業(yè)研究生統(tǒng)考大綱與試題、全國計算機等級考試(四級)網(wǎng)絡(luò)工程師考試大綱與試題,在系統(tǒng)地分析、比較的基礎(chǔ)上,按照主教材的體系與教學要求,編寫了習題解析與同步練習。教師可以使用或參考書上提供的習題作為課后練習。通過解析260多道例題,將需要掌握的知識點串聯(lián)起來,讀者在閱讀例題解析的過程中就可以復習相關(guān)章節(jié)的重點內(nèi)容。學生可以通過例題與練習題,按照教學進度,自我檢查知識掌握情況。該書可以作為計算機及相關(guān)專業(yè)準備參加計算機專業(yè)碩士研究生全國統(tǒng)考、求職考試學生的復習參考書。
?《計算機網(wǎng)絡(luò)實驗指導書(第3版)》(ISBN978-7-302-31093-8):根據(jù)多年指導學生網(wǎng)絡(luò)硬件實驗課程教學經(jīng)驗,設(shè)計了覆蓋物理層到應用層的13個網(wǎng)絡(luò)實驗課題。實驗內(nèi)容覆蓋了從基本的組網(wǎng)到網(wǎng)絡(luò)設(shè)備配置,簡單的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境編程到網(wǎng)絡(luò)仿真的基本內(nèi)容。實驗所要求的設(shè)備相對簡單,目前大多數(shù)學;旧隙季邆渫瓿缮鲜鰧嶒灥臈l件。
?《計算機網(wǎng)絡(luò)軟件編程指導》(ISBN978-7-302-16161-5):參考了國內(nèi)外知名大學網(wǎng)絡(luò)課程編程訓練與主要信息技術(shù)企業(yè)在員工網(wǎng)絡(luò)軟件編程訓練中的相關(guān)資料與文獻,結(jié)合科研教學實踐總結(jié)提煉出13個網(wǎng)絡(luò)軟件編程題目,分為3個不同的難度級,力求達到“結(jié)合網(wǎng)絡(luò)課程的教學過程,通過完成近似實戰(zhàn)的網(wǎng)絡(luò)編程課題訓練,加深對網(wǎng)絡(luò)基本原理與實現(xiàn)方法的理解,掌握網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中軟件編程基本方法,逐步提高網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中軟件編程能力”的目的。本書第2版近期也將出版。
?主教材的PPT電子課件:可在清華大學出版社網(wǎng)站下載。
?計算機網(wǎng)絡(luò)課程教學網(wǎng)站:主要欄目包括“教學資源區(qū)”、“網(wǎng)絡(luò)學習沙龍”與“作業(yè)區(qū)”等。“教學資源區(qū)”包括國內(nèi)外知名網(wǎng)絡(luò)學習資源的鏈接、分類的RFC文檔內(nèi)容、實驗的部分源程序與仿真工具。“網(wǎng)絡(luò)學習沙龍”作為學生學習討論,展示成果的園地!白鳂I(yè)區(qū)”用于教師布置與學生提交作業(yè)。網(wǎng)站的90%的資源向所有開設(shè)該課程的學校開放。
?在線教學資源:清華大學出版社為第3版配套開發(fā)了豐富的在線教學資源,可以在清華大學出版社的在線教學平臺上進行練習與測試,實現(xiàn)教學互動、智能學習。
本書是學習“計算機網(wǎng)絡(luò)”課程的優(yōu)秀經(jīng)典教材,配套教學資源豐富。本書的PPT電子課件、配套的源代碼,可到清華大學出版社官網(wǎng)下載;學生也可以在清華大學出版社的在線教學平臺上進行練習與測試,實現(xiàn)教學互動、智能學習。
作者在40年前大學畢業(yè)留校工作時,曾經(jīng)向一位老先生請教如何教好一門課。老先生送給作者的一句話是:“你要給學生一勺水,那么你自己就需要準備一桶水”。多年的教學實踐讓作者深刻地體會到:要教好一門課,教師需要通過教學研究,深入理解課程的精髓,掌握教學規(guī)律;通過科研來提高自身的學術(shù)水平,提高理論聯(lián)系實際的能力。此外,還需要在教學的過程中,不斷地向?qū)W生學習,了解初學者對某些問題的認識過程與規(guī)律,搞懂初學者對哪些問題不容易掌握,以及為什么不容易掌握。
作者在規(guī)劃教材體系建設(shè)時,注意到理論知識學習和實際能力培養(yǎng)的關(guān)系問題。主教材內(nèi)容定位與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展的總體水平,力求做到知識體系設(shè)計合理,難易程度適中,配套教材齊全,能夠適應我國不同地區(qū)、不同學校和專業(yè)網(wǎng)絡(luò)課程教學的基本要求。經(jīng)過十多年的努力,基本形成了由“一本主教材、四本輔助教材和一個電子教案”構(gòu)成的教材體系,為計算機網(wǎng)絡(luò)課程教學改革提供了一個良好的平臺。
主教材《計算機網(wǎng)絡(luò)(第4版)》具有以下特點。
第一,打牢網(wǎng)絡(luò)理論與技術(shù)基礎(chǔ)。
在知識結(jié)構(gòu)的設(shè)計中,堅持以支撐互聯(lián)網(wǎng)、移動互聯(lián)網(wǎng)與物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的共性技術(shù)為主線,每一章內(nèi)容力求集中回答其中一個基本的問題。
第1章計算機網(wǎng)絡(luò)概論:什么是計算機網(wǎng)絡(luò)?
第2章物理層:網(wǎng)絡(luò)中比特流的傳輸是如何實現(xiàn)的?
第3章數(shù)據(jù)鏈路層:網(wǎng)絡(luò)中數(shù)據(jù)傳輸?shù)恼_性是如何保證的?
第4章介質(zhì)訪問控制子層:最常用的Ethernet與WiFi的網(wǎng)絡(luò)功能是如何實現(xiàn)的?
第5章網(wǎng)絡(luò)層:網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)是如何實現(xiàn)的?
第6章傳輸層:網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中分布式進程通信是如何實現(xiàn)的?
第7章應用層:網(wǎng)絡(luò)應用系統(tǒng)是如何設(shè)計和實現(xiàn)的?
第8章網(wǎng)絡(luò)安全:如何保證網(wǎng)絡(luò)安全?
通過剖析常用的網(wǎng)絡(luò)應用實例,對網(wǎng)絡(luò)應用系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)方法進行討論,幫助讀者漸進、潛移默化地接受前人成熟的研究方法與成果,為繼續(xù)學習和研究網(wǎng)絡(luò)技術(shù)奠定基礎(chǔ)。
第二,貼近技術(shù)發(fā)展前沿。
計算機網(wǎng)絡(luò)是當今計算機科學與技術(shù)學科中發(fā)展最為迅速的技術(shù)之一,也是計算機應用中一個空前活躍的領(lǐng)域。如果說廣域網(wǎng)的作用是擴大了信息社會中資源共享的廣度,城域網(wǎng)是擴大了用戶接入互聯(lián)網(wǎng)的范圍,局域網(wǎng)是擴大了信息資源共享的深度,個人區(qū)域網(wǎng)絡(luò)是增強了人類共享信息的靈活性,那么物聯(lián)網(wǎng)是在互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的基礎(chǔ)上,利用RFID、感知技術(shù)與無線傳感器網(wǎng)絡(luò)自動獲取物理世界的信息,構(gòu)建“人機物”深度融合的系統(tǒng)。在物聯(lián)網(wǎng)時代,計算機、智能手機、傳感器、射頻標簽、機器人、可穿戴設(shè)備都會連接到網(wǎng)絡(luò)之中。計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展為物聯(lián)網(wǎng)“人機物”深度融合系統(tǒng)的形成提供了技術(shù)支撐;而物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與產(chǎn)業(yè)的發(fā)展又為計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)提出了很多富有挑戰(zhàn)性的研究課題。作者潛心研讀了近年來國內(nèi)外計算機網(wǎng)絡(luò)的重要著作、文獻,并結(jié)合個人與科研團隊的研究工作,貼近技術(shù)發(fā)展前沿,探討計算機網(wǎng)絡(luò)知識體系中“變”與“不變”的關(guān)系,分析學生學習過程中的“難點”和為什么會成為難點的問題,突出計算機專業(yè)的特點,對相關(guān)章節(jié)內(nèi)容做出了適當?shù)厝∩?相對較多地增加了無線網(wǎng)絡(luò)的分量,形成第4版的知識體系。
再版前言計算機網(wǎng)絡(luò)教師用書(第4版)第三,以“系統(tǒng)觀”的思路組織網(wǎng)絡(luò)知識體系。
計算機專業(yè)學生需要更強調(diào)計算機系統(tǒng)能力的培養(yǎng)。計算機專業(yè)學生系統(tǒng)能力的核心是培養(yǎng)學生具有設(shè)計和構(gòu)建以計算技術(shù)為核心、新的應用系統(tǒng)的能力,而網(wǎng)絡(luò)知識是計算機系統(tǒng)能力的重要組成部分。因此,計算機專業(yè)學生系統(tǒng)能力的培養(yǎng)要將計算機與計算機網(wǎng)絡(luò)看成一個有機的整體,引導學生用計算機組成原理、操作系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識,去理解計算機網(wǎng)絡(luò)基本工作原理,學會用軟件編程的方法去實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)服務功能,使得學生能夠準確描述與構(gòu)建出真實網(wǎng)絡(luò)應用系統(tǒng)的模型,以及有效地構(gòu)造網(wǎng)絡(luò)應用系統(tǒng)。教程在組織每一章、每一個知識點,以及習題、網(wǎng)絡(luò)軟件編程與硬件訓練時,都力求做到這一點。
“應用層”選取了有代表性的Internet應用(FTP應用),從體系結(jié)構(gòu)、網(wǎng)絡(luò)協(xié)議、軟件編程與操作系統(tǒng)進程通信的角度,采用“系統(tǒng)觀”的方法對計算機網(wǎng)絡(luò)原理與實現(xiàn)方法,從硬件與軟件實現(xiàn)的角度進行了概括和總結(jié)。
第四,貫徹“以能力培養(yǎng)為導向”的教學理念。
計算機網(wǎng)絡(luò)是一門應用性與實踐性很強的課程。學生只有通過系統(tǒng)地訓練,才有可能真正掌握和深入理解網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的基本理論與方法。教學團隊在規(guī)劃教材體系建設(shè)時,堅持“以能力培養(yǎng)為導向”的指導思想,經(jīng)過近二十年的努力,基本形成了由“一本主教材、四本輔助教材和一個電子教案”構(gòu)成的教材體系。與主教材配套的有《計算機網(wǎng)絡(luò)教師用書(第4版)》《計算機網(wǎng)絡(luò)實驗指導書(第3版)》及《計算機網(wǎng)絡(luò)軟件編程指導書》。
作為配套教材之一的《計算機網(wǎng)絡(luò)教師用書(第4版)》仍然保持著以下幾個主要特點。
第一,教師用書對整個課程的知識體系,每章的知識點結(jié)構(gòu)、內(nèi)容的前后銜接均做出了分析,幫助任課教師準確地把握全局與局部內(nèi)容的關(guān)系。
第二,作者總結(jié)了多年來在計算機網(wǎng)絡(luò)教學、科研工作中遇到的問題,學生提出的問題,以及同行之間交流的問題,針對主教材各章節(jié)重要的知識點、難點,按照章節(jié)順序,提出了269個“為什么”,并逐一做了回答;通過對重要和容易混淆技術(shù)術(shù)語的“辨析”,展開分析和比較,希望引起更深入的討論。書中提出的269個問題需要有一個日積月累的過程。把這些問題積累起來,再整理出來,確實經(jīng)歷了漫長和多次反復的過程。
第三,對教材中做了“減”法處理,簡化掉一些過渡性、過時的技術(shù),教師在備課中全面地了解技術(shù)的演變過程,教師用書拿出一定的篇幅,對這部分知識做了一些討論。主教材寫得比較清晰和比較易懂的內(nèi)容,教師用書就盡量簡化。教師用書中的很多內(nèi)容的選擇是希望能夠幫助任課教師加深對某些概念的理解,豐富相關(guān)的背景知識。每位老師的知識結(jié)構(gòu)與教學經(jīng)驗不同,教學對象也不相同,因此建議各位老師有選擇地閱讀教師用書的相關(guān)內(nèi)容。
第四,為了幫助老師組織好理論教學,教師用書給出了主教材每章較難的練習題的答案,供任課教師參考。習題解析一書將對相關(guān)的習題做出較為詳細的解析。
作者認為,教師一輩子最主要的任務是盡自己最大的努力,把承擔的每門課程教好,不能誤人子弟。作為一名好的教師,他在教授這門課程時最重要的是“知道學生在哪些知識的學習時,可能有哪些知識點不容易掌握,以及為什么不容易掌握”。教師最大的貢獻是教出一批好學生。要達到這個目的,教師需要對自己所教的課程開展教學研究。作者選擇了國際流行的教材ComputerNetworks(AndrewS.Tanenbaum),結(jié)合計算機網(wǎng)絡(luò)與Internet技術(shù)發(fā)展背景,對第1版到第5版的各個版本的特點進行了分析。作者重點比較和分析了第3版到第5版每一章節(jié)的具體內(nèi)容,對每章內(nèi)容的變化,以及變化的原因進行了解釋。通過對5個版本教材內(nèi)容的比較與分析,作者研究了計算機網(wǎng)絡(luò)教學體系中“變”與“不變”的關(guān)系,并結(jié)合對技術(shù)與教學內(nèi)容的理解,提出了主教材的整體結(jié)構(gòu)。作者希望將這些教學研究成果奉獻給同行,同時引起討論;并希望從討論中獲取大家更加寶貴的教學經(jīng)驗,共同提高我國計算機網(wǎng)絡(luò)課程的教學水平。從這個角度來看,《計算機網(wǎng)絡(luò)教師用書(第4版)》只能起到“拋磚引玉”的作用。
本書的第一部分與第二部分的0~6章由吳功宜編寫,第二部分的7、8章由吳英編寫。1~9章的習題答案由吳英提供,全書由吳功宜統(tǒng)編。
本書在寫作過程中得到南開大學徐敬東、張建忠以及清華大學出版社的幫助與指導,在此表示感謝。同時要感謝這些年與作者交流,并提出很多問題的老師和同學們。由于作者水平有限,書中疏漏和不妥在所難免,敬請讀者批評和指正。
吳功宜wgy@nankai.edu.cn
吳英wuying@nankai.edu.cn
南開大學
計算機與控制工程學院
計算機與信息安全系
2016年10月26日
吳功宜,南開大學計算機與控制工程學院教授、博士生導師。長期從事互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)與信息安全方向的教學與研究工作。歷任南開大學計算機系主任、研究生院常務副院長、信息技術(shù)科學學院院長。從1984年開始為本科生和研究生講授“計算機網(wǎng)絡(luò)”等課程,連續(xù)從事“計算機網(wǎng)絡(luò)”課程教學30年;在計算機網(wǎng)絡(luò)與信息安全方向招收和指導碩士、博士研究生;主持和參加完成計算機網(wǎng)絡(luò)與信息安全方向的科研項目20余項,發(fā)表學術(shù)論文50余篇;參加編著和出版的教材、專著共30余部,其中《計算機網(wǎng)絡(luò)》被評為教育部高等教育精品教材、教育部“十二五”高等教育本科*規(guī)劃教材;《計算機網(wǎng)絡(luò)高級教程(第2版)》、《計算機網(wǎng)絡(luò)高級軟件編程技術(shù)(第2版)》與《網(wǎng)絡(luò)安全高級軟件編程技術(shù)》為“十一五”國家重點圖書、計算機科學與技術(shù)學科前沿叢書與研究生系列教材(中文版);《物聯(lián)網(wǎng)工程導論》為“十二五”國家重點圖書、教育部“十二五”高等教育本科*規(guī)劃教材;主持教育部考試中心《全國計算機等級考試(四級)網(wǎng)絡(luò)工程師》大綱制定與教材編寫任務。2000年獲南開大學優(yōu)秀教師特等獎;2003年獲天津市“十五”立功獎章;2009年“以能力培養(yǎng)為導向的計算機網(wǎng)絡(luò)教學體系建設(shè)”項目獲天津市教學成果一等獎;享受國務院政府特殊津貼。
吳英:南開大學計算機與控制工程學院副教授、博士,碩士生導師。主要研究方向為計算機網(wǎng)絡(luò)、物聯(lián)網(wǎng)與網(wǎng)絡(luò)存儲,主持與參加科研項目8項,近年發(fā)表學術(shù)論文20余篇;編著與出版教材、譯著共10部。多年來一直從事計算機網(wǎng)絡(luò)、物聯(lián)網(wǎng)導論與軟件編程教學工作;曾獲天津市教學成果一等獎1項。
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