计算机科学与技术笔记精品(七篇)

序论：写作是一种深度的自我表达。它要求我们深入探索自己的思想和情感，挖掘那些隐藏在内心深处的真相，好投稿为您带来了七篇计算机科学与技术笔记范文，愿它们成为您写作过程中的灵感催化剂，助力您的创作。

篇(1)

关键词：计算机 趋势 发展

一、计算机科学与技术的发展趋势

（一）计算机科学与技术实现了智能化的超级计算

可能你不知道，超高速计算机采用平行处理技术改进计算机结构，使计算机系统同时执行多条指令或同时对多个数据进行处理，进一步提高计算机运行速度。超级计算机通常是由数百数千甚至更多的处理器（机）组成，能完成普通计算机和服务器不能计算的大型复杂任务。从超级计算机获得数据分析和模拟成果，能推动各个领域高精尖项目的研算、传翰和存储。光子计算机即全光数字计算机，以光子代替电子，光互连代替导线互连，光硬件代替计算机中的电子硬件，光运算代替电运算。在光子计算机中，不同波长的光代表不同的数据，可以对复杂度高、计算量大的任务实现快速地并行处理。光子计算机将使运算速度在目前基础上呈指数上升。总之，计算机科学与技术实现了智能化的超级计算。

（二）计算机科学与技术实现了分子计算机

大家都知道，分子计算机体积小、耗电少、运算快、存储量大。分子计算机的运行是吸收分子晶体上以电荷形式存在的信息，并以更有效的方式进行组织排列。分子计算机的运算过程就是蛋白质分子与周围物理化学介质的相互作用过程。转换开关为酶，而程序则在酶合成系统本身和蛋白质的结构中极其明显地表示出来。生物分子组成的计算机具备能在生化环境下，甚至在生物有机体中运行，并能以其它分子形式与外部环境交换。因此它将在医疗诊治、遗传追踪和仿生工程中发挥无法替代的作用。目前正在研究的主要有生物分子或超分子芯片、自动机模型、仿生算法、分子化学反应算法等几种类型。分子芯片体积可比现在的芯片大大减小，而效率大大提高，分子计算机完成一项运算，所需的时间仅为10微微秒，比人的思维速度快100万倍。分子计算机具有惊人的存贮容量，1立方米的DNA溶液可存储1万亿亿的二进制数据。分子计算机消耗的能量非常小，只有电子计算机的十亿分之一。由于分子芯片的原材料是蛋白质分子，所以分子计算机既有自我修复的功能，又可直接与分子活体相联。美国已研制出分子计算机分子电路的基础元器件，可在光照几万分之一秒的时间内产生感应电流。以色列科学家已经研制出一种由DNA分子和酶分子构成的微型分子计算机。预计20年后，分子计算机将进人实用阶段。也就是说计算机科学与技术实现了分子计算机。

（三）计算机科学与技术实现了纳米计算机

纳米计算机是用纳米技术研发的新型高性能计算机。纳米管元件尺寸在几到几十纳米范围，质地坚固，有着极强的导电性，能代替硅芯片制造计算机。“纳米”是一个计量单位，大约是氢原子直径的10倍。纳米技术是从20世纪80年代初迅速发展起来的新的前沿科研领域，最终目标是人类按照自己的意志直接操纵单个原子，制造出具有特定功能的产品。现在纳米技术正从微电子算机也会像现在的马达一样，存在于家中的各种电器中，那时问你家里有多少计算机，你也数不清，你的笔记本，书籍都已电子化。再过十几、二十几年，可能学生们上课用的不再是教科书，而只是一个笔记本大小的计算机，不同的学生可以根据自己的需要方便地从中查到想要的资料所以有人预言未来计算机可能像纸张一样便宜，可以一次性使用，计算机将成为不被人注意的最常用的日用品。

（四）计算机科学与技术实现了量子计算机

量子计算机的概念源于对可逆计算机的研究，量子计算机是一类遵循量子力学规律进行高速数学和逻辑运算、存储及处理量子信息的物理装置。量子计算机是基于量子效应基础上开发的，它利用一种链状分子聚合物的特性来表示开与关的状态，利用激光脉冲来改变分子的状态。使信息沿着聚合物移动。从而进行运算。量子计算机中的数据用量子位存储。由于量子叠加效应，一个量子位可以是0或1，也可以既存储0又存储1。因此，一个量子位可以存储2个数据，同样数量的存储位，量子计算机的存储量比通常计算机大许多。同时量子计算机能够实行量子并行计算，其运算速度可能比目前计算机的Pentium DI晶片快10亿倍。除具有高速并行处理数据的能力外，量子计算机还将对现有的保密体系、国家安全意识产生重大的冲击。无论是量子并行计算还是量子模拟计算，本质上都是利用了量子相干性。世界各地的许多实验室正在以巨大的热情追寻着这个梦想。目前已经提出的方案主要利用了原子和光腔相互作用、冷阱束缚离子、电子或核自旋共振、量子点操纵、超导量子干涉等。量子编码采用纠错、避错和防错等。量子计算机使计算的概念焕然一新。

二、计算机科学与技术的发展趋势总结

计算机科学与技术的发展，将朝着向信息的智能化发展。计算机技术的大多数领域以应用学科和工程学科的出现为标志，这些学科的职责是促进与实践有关的认识的发展，这些学科常吸收更为基础的学科，提高就能有实践的进步，在对计算机技术研究中，发现常有另外一条路径，这个过程存在着强烈的相互作用，有关半导体是如何运行的理论也建立了起来，这是用它们能够使计算机技术的实践中普遍存在的问题得到解决，或者说是促进实践的发展。能实现或更困难一些。显然，选择机制在计算机技术的实践进化和认识进化之间明显地提供了一种双向的连接，推动计算机技术的快速发展。参考文献：

[1]王华.计算机技术发展[J].电脑与电信，2013（02）.

篇(2)

[关键词]计算机科学 发展方向 趋势

中图分类号：U49TV 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）27-0298-01

1 现代科技与计算机科技的结合与应用

1.1 强化综合性和专业化

从认识客观世界到改造客观世界，形成的专业化与综合性这样一对矛盾体。一方面要求深入客观世界，要求科学技术分工仔细，而另一方面为了适应国家政策和经济，又必须把细分的专业加以整合，毕竟许多工作单靠一方面专业是无法解决的。强化综合性和专业化，正因为此，电子科技渗透国民生活才不致造成极大的困扰或混乱。

1.2 向经济、社会文化、商业流通等各方面渗透科学是绝对的第一生产力，从前是，现在也是。计算机科学与技术作为现代社会中的潜在生产力，具有举足轻重的地位，随着科研工作投入的资金越来越多，工作的规模越来越大，难度和代价也随之加大，为求经济和社会活动能顺利适应科学技术的发展，电子科技的广泛应用势在必行。

1.3 现代科技应用在新产品的周期缩短从 1904 年发明电子管到 1946 年成功造出第一台计算机，耗时42 年。而从发明半导体晶体管到造出半导体计算机，仅为 10 年左右。而微电子精细加工技术到集成电路计算机只用了2年不到的时间。而超微细加工技术到第四代计算机的创造，可以说是同步突破的。“技术突破”型科技逐步让位“系统合成”型科技。

1.4“技术突破”型科技逐渐让位于“系统合成”型的科技早期的三大发现 （达尔文学说，能量转换，细胞学），在1925～1950 年重大科技突破有 40 多件。而 19 世纪 40 年代至 50 年代则为原子能、计算机、空间技术等寥寥几项。50 年代后这种技术突破是越来越少了，70 年代至今，我们人类似乎在循环一个周期，我们将从前的科学原理及技术挖出挖深，并且把他们有机的结合在一起，从而形成新的技术。就好像计算机基本原理虽然有了极大的发展，但论起基础仍然没有离开 100 年前关于程序与存储的设想。而阿波罗宇宙飞船技术，当中没有任何一项是新的突破，而是把原有的理论加以结合，组织，并且排列有条不紊准确无误，通过实践得来。

2 如何发展计算机科学技术

只有大力的开拓应用，才能把计算机技术真正的提升上去。实践得真知，没有群众的实践，科技是根本发展不上去的。从开拓应用来看，我们需要好好把握计算机科技的量变以及质变。国际上，我们要看一个国家真实的计算机应用水平，就是看计算机水平有否迅速推广，有否在国民经济中发挥着重要地位，在使用方面有否两个扩张：a.从科学技术扩展到数据处理、知识处理以及信息处理。b.从军用扩展到民用。

计算机应用中，科学计算只占不到 10%，而信息、数据处理等则占到 90%。大多国家的计算机的发展，均是先大规模应用在军事用途，其后才逐渐转化为民用。然而转变的是否及时、速度的快慢、对计算机发展影响是十分巨大的。苏联 1966 年关注计算机在国民经济各方面的应用，到 1968 年计算机应用已发生了根本性的变化。他们仅仅用了四年时间，就把计算机应用扩展到国民经济各部分总数65%以上。

3 计算机科技发展的整体趋势

3.1 更“高”计算机的性能越来越高，速度越来越快，最集中表现在计算机主频越来越精密。Inter 公司目前已拥有 10 亿以上晶体管的微处理器，在一个计算机中使用上千个处理器，这被称为“并行处理”。目前世界上性能最高的通用计算机已采用上万台计算机并行。而专用计算机的并行程度更高，在关键技术上把各计算机有效并高效的联系起来，以协调工作，并且合理运用了我们最为熟悉的系统软件―――操作系统的功能。在这一基础上，计算机越走越高，却也越走越平民化。

3.2 更“广”计算机发展趋势无处不在，以至于好像“没有计算机一样”。近几年，最为明显的趋势就是网络化以及向各领域的渗透，在广度上进行发展和开拓。在国外，这种趋势被称为“无处不在的计算”。未来的计算机也会像现在的马达一样，存在家中各种电器中，那时候计算机在家中的应用已经数不胜数，就连我们的笔记本、书籍全部都已经电子化了。再过几十年，每个学生甚至每个上班族，都能根据自己需要在身上一本薄薄的计算机上查得自己想要的资料，方便快捷，适应都市高节奏高效率的应用。有人更预言未来计算机的价钱会平民化的人手一台，用计算机就像吃饭睡觉一样正常，计算机能成为人们最常用的日用品。

3.3 更“深”计算机科技向信息的智能化更深层次的发展。网上有海量的信息，我们如何把这些浩瀚又杂乱无章的东西变成我们所需的知识，是计算机科学的重要课题，同时挖掘计算机更多的智能成分，使得人机相处更为和谐自然，更为友好便利。现今的科技是使得计算机越来越有感知能力，越来越有高思维能力，使得我们不再单一的输入计算机语言，而是能通过手写文字与之打交道，甚至可以用表情、手势语言来与计算机进行沟通，令我们产生身临其境感受的人机交互设备已经出现了，而我们经常听到的虚拟技术正是这一领域发展的集中体现。

参考文献

[1]张瑞.计算机科学与技术的发展趋势探析[J]. 制造业自动化. 2010（08）

篇(3)

[Abstract] Since reform and opening of China's economy continues to accelerate the pace of development, people's living standards improve, computer network technology gradually from a high level for research study to millions of households popularity. This not only reflects our content to enrich the lives of people with wealth, but also fully demonstrates the level of China's computer science and technology gradually improved. The earliest computer science network technology is the remote terminal through the communication line data sent to the host computer to handle, formed only a simple online system. With China's growing economic strength, high-tech talents increasing levels, prompting computer technology and communication technology continues to evolve, computer science and technology have evolved from the simple to the complex development process, from single to multi-unit development , and gradually spread to millions of households.

中图分类号：G623.58 文献标识码：A文章编号：2095-2104（2013）

【关键词】新形势；计算机网络；技术与发展

[Key words] New situation; Computer network; Technology and Development

计算机科学网络技术的发展令人举世瞩目，一方面，从20世纪70年代开始建立的远程网，1946年第一台计算机出现开始算起，它的发展史已超过六十多年，计算机科学网络技术的发展无论是从降低成本、运算速度、缩小性还是开发与应用上，都一定程度上由量的积累得到了质的飞跃。另一方面，随着我国新形势下经济的不断发展，科学技术水平的不断提高，促使人们的生活节奏不断加快，计算机科学网络技术的应用也随之从从前的一元化逐步走向多元化的发展趋势。新形势下计算机网络科学与技术的应用不仅涵盖了大部分的高新技术领域，而且也已经逐步渗透进我们一日生活中的各个方面，不仅包括工业领域、军事领域、商业领域等，现在甚至我们社会生活中离不开的电子产品——手机，也由非智能向智能计算机网络技术方向转变。从80年代迅速兴起的局域网，到90年代先进的、能够提供足够宽带的交换式网络技术的产生、应用到普及，以及ATM、千兆以太网、全光纤网等高速科学网络技术的诞生与发展，从仅有4个节点的远程网发展到覆盖全国乃至全世界的巨大型的互联网。这都在证明着新形势下计算机科学技术的发展不容小视。

一、新形势下计算机科学技术发展的未来整体趋势

（一）计算机科学技术发展与应用的层次更加深远

随着经济的发展，技术水平的不断提高，计算机科学技术的发展将会向信息快速化、智能化方向更深一步层次的进步与发展。现在只要“百度一下”网上就会出现海量的信息供你选择，针对这些信息我们应如何把这些条理不清晰的海量信息变成我们真正想找寻的所需知识，现在这一问题将逐步成为计算机科学技术发展课题研究的重要方向，与此同时还要更深层次的挖掘计算机更多的多元化、智能化成分，使得我们的生活与计算机之间的相处更为自然和谐，更为通大便利。新形势下现如今的科学技术水平是使得计算机科学网络技术越来越有更深层次的感知、理解能力，越来越有更深层次的较高思维运转能力，使得我们在使用计算机的过程中不再单一的输入应试的计算机语言，而是能逐步通过感觉、需要打出文字信息传输给计算机，甚至可以应用表情符号，或者使计算机开始识别“人脸系统、手势语言”来与计算机达到更深层次进行沟通，在新形势下这种令我们在计算机使用过程中可以产生身临其境的交流、感受的人机感应设备已经在逐步出现并得到应用，而且这就是我们经常听到的虚拟计算机技术领域发展集中体现的证明。

（二）新形势下计算机科学技术性能的发展会更高，速度会更快

在新形势下随着经济的不断发展，高新科学技术水平的不断提高，计算机科学网络技术的性能将会越来越现代，水平将会越来越高，速度也会越来越快，这将最集中的表现在计算机主频方面越来越精密。据相关信息资料统计，Inter公司目前已拥有超过10亿的有关晶体管的微处理器，这种在一个计算机中使用上千个处理器，这被称之为"并行处理"。另外，据相关数据的分析与统计，在目前世界上性能最高的通用计算机已经采用上万台计算机并行的模式。而且对于一些专用的计算机并行程度会更高、性能会更强大。可见，在计算机科学技术发展的关键技术上把各种计算机高效并快捷的联系起来，并以相互之间协调的工作，加之合理的运用，成为最为熟悉的系统软件——应用系统的功能。相信计算机在这一科学技术发展的基础上，将会越走越高，性能将会越来越强，也会逐步走向人民的生活，逐步走向平民化。

（三）新形势下计算机科学技术发展所涵盖的范围更加广泛

在经济发展的新形势下计算机科学技术发展涵盖的范围会更加广泛，在经济发展的近几年来，变化最为明显的趋势主要表现为计算机科学网络化逐步向各领域之间更广范的渗透，逐步从广度上进行开拓和延伸。在西方，有学者把这种计算机的发展趋势被称之为"无处不在的计算"。设想，在经济发展的新形势下，未来的计算机也会像现在的汽车和电器中的马达一样，就像现在计算机科学技术在家中的应用范围已经广泛到各个方面，就连我们曾经的笔记本、各种书刊、杂志等都已经逐步电子化了。我想再过几十年，包括每个学生甚至每个上班族，都能根据自己需要在随身携带的一本薄薄的计算机上查得自己所需要的信息与资料，既省时又方便，适应现代高节奏且高效率的都市生活与应用。甚至有人预言，在不久大的将来计算机的价钱会逐步平民化、普及化达到真正的人手一台，应用自如。在使用计算机方面就像吃饭或者睡觉一样平常，计算机将会像手机一样成为人们最常用的“必须品”。

二、计算机科学网络技术的未来应用

在经济发展，科学技术水平提高的新形势下，计算机的应用服务在现如今的通信网络发展的趋势中是不容忽视的一方面。就比如现在人人必备的手机，越来越多地逐步趋近计算机智能化，“3G”这个网络专属名词已经成了通信业最热门讨论话题之一。手机的功能已不仅是打电话、发短信、上网，而且在其他领域里更是大展身手，各显神通。例如，管理人员可以通过手机命令员工进行相关专业的服务与工作，并对员工的工作进行评估与监督；在销售部门，销售人员可以利用手机对顾客提供商品业务的信息查询与相关服务，还可以直接通过手机直接下达销售订单，也可供顾客查询订单详情等。这些都是计算机科学网络技术不断发展的集中体现。像在销售领域的应用不仅节省了时间，而且也为顾客提供了相应的便利，为顾客提供了更周到、更便捷高效的服务与帮助。这样随着计算机科学技术的不断发展已不再需要携带笨重的计算机，有些简单的工作只需一个智能的手机就可以轻而易举的做到。

总之，随着社会科学技术与经济的快速发展，计算机科学技术不仅很大程度地渗透到了人们的生活和工作的各个方面，而且正在不断快速的向前发展着。本文了简单的探讨了新形势下计算机科学技术发展的整体趋势。总而言之，新形势下计算机科学网络技术正在以人们所不能设想到的速度不断迅速的发展着，并逐步走向性能高、层次深、范围广的趋势。

【参考文献】

【1】邱志明.《探索计算机科学与技术的发展趋势》[J].黑龙江科技信息.2011

【2】张瑞.《计算机科学与技术的发展趋势探析》.[J].制造业自动化.2010

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日前，万人IT大学大连东软信息学院携手“大连在线”举行06届IT人才双选会，200家企业聚集双选会招揽人才。如此火暴场面，即便是北大、清华等名牌院校也十分罕见，与当前严寒的就业形势形成了鲜明的比照。

与往年相比，此次双选会是招聘企业最多、规模最大的一届，包括东软集团、戴尔、SAP、通用电气在内的200家企业设立展位进行人才招聘，为企业和毕业生提供了双向选择洽谈的机会。

从9月份开始，惠普、华为、阿尔派等众多知名企业陆续到东软信息学院进行现场人才招聘。为了满足企业人力资源的巨大需求，大连东软信息学院携手“大连在线”举办了此次双选会。发出通知后的一周内，就有200多家企业报名参加。一家IT企业人力资源经理解释决定参加“双选会”的原因时说：东软信息学院作为IT产业人才库的作用突显，人才培养与企业发展形成了良性对接。

2006年，东软信息学院将有本专科3000余名毕业生步入社会，专业涵盖计算机科学与技术、计算机应用与维护、信息技术与商务管理、计算机英语、计算机日语、电子商务、企业信息化管理、电脑动画设计与制作等。

在“双选会”现场，记者了解到，企业对软件开发、网络技术、动画制作等方向的人才需求非常旺盛，很多企业在此类岗位的人才需求数量较大，并非常重视对实践能力的考查。在很多展位，东软信息学院毕业生正在用笔记本电脑向用人单位展示自己在校期间编辑的程序，展示网站后台数据库程序、网站前台页面、FLASH动画制作、电子商务业务实践模型等，笔记本成为第二份有效的简历。有的毕业生用英语、日语“双语齐下”与用人单位进行沟通。

据了解，大连东软信息学院已经在2006届毕业生中通过选拔成立了“2+2”东软商用、东软IIS、东软嵌入式、东软电信定制班，“3+1”东软上海研发中心定制班以及阿尔派定制班，共有300余人进入定制班培养，定制班的优秀学生将直接进入相应企业工作。进入企业定制班的学生来到招聘会现场，如果有更合适的企业和岗位，他们也可以重新选择就业单位。此外，大连东软信息学院在就业信息化方面也做了大量工作，对就业信息系统进行全面升级，就业信息网研发投入使用，更新完善了学院UFS系统资源，引进“北森职业测评系统”，为毕业生进行进入社会前的性格和职业测试，推动了就业信息化的进程。

大连东软信息学院副院长暴洪奎说：“此次双选会规模很大，很多IT届相关企业慕名来学院招聘计算机相关专业人才，包括外语类人才。企业对东软学生的实践动手、沟通能力，学习能力非常认可，招聘外语类人才也是看好东软英语、日语专业学生既有扎实的外语水平，又兼备计算机专业知识的优势。今年英语系304名计算机英语毕业生和日语系168名计算机日语毕业生将走向社会，将得到更多用人单位的青睐和关注。”

参会企业普遍认为，东软信息学院教育模式适应企业的人才需求，设置的课程都是企业最需要的技术，东软信息学院学生接触的技术实用、前沿，实践能力强，工作上手快。从往年对东软毕业生的招聘情况来看，毕业生适应能力和再学习都比较强。希望通过双选会和其他的一些招聘形式，吸纳东软信息学院优秀的毕业生。

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关键词：西部高校；计算机专业；课程建设；计算机系统平台

0 引言

西部地区经济和社会发展一直在全国范围内处于相对落后的地位，西部大开发政策为西部偏远地区信息技术的发展以及计算机专业人才的培养提供了新的机遇。青海省作为经济欠发达地区，信息技术仍相对落后很多。西部高校的计算机专业如何结合地方经济发展进行教学实践，成为一个重要的研究课题。

青海大学计算机技术与应用系在培养定位上，一直秉持“面向西部地区经济建设主战场”的理念，强调能力与素质并重，培养信息技术与应用的特色人才，满足社会对高质量应用型人才的需求。培养方案设计和教学计划制定参考了2006年教育部计算机教学指导委员会计算机专业教学分委员会（简称“教指委”）的《计算机科学与技术本科专业规范（信息技术方向）》（下面简称《规范》）。《规范》指出，信息技术是一门针对社会与各种企事业单位的信息化需求，提供实施技术与解决方案的学科，与青海大学计算机技术与应用系应用型信息技术人才的培养原则和目标相一致。

在《规范》推荐的课程体系中，计算机系统平台是其中重要的一门专业必修课，课程内容涉及计算机硬件平台、软件平台、操作平台和应用平台等。作为一门全新的专业课，该课程有很多需要探索和研究的内容。我们结合自身探索和初步实践，将对课程的内容组织、教学方法、实践环节等几个方面进行探讨。

1 课程教学内容的选取与优化

本课程的学习目的是使学生了解和掌握信息系统开发、运行和维护所需要的整个平台所相关的技术，涉及计算机系统的不同层次，包括硬件、软件、操作系统和应用软件等。通过学习不同层次所提供的支撑功能，感受并理解人们能够在这样的平台上做哪些事情，并掌握计算机系统平台中一些典型功能实现的基本原理。

本课程理论讲授48学时，实验部分32学时，按教学内容进行划分，课程教学内容学时安排如图1所示。其中计算机硬件平台部分学时相对较少，相比传统计算机专业的计算机组成原理课程内容进行了大幅度的裁剪，尤其是其中较深的理论、抽象的概念等难以理解和接受的部分。应用开发平台部分则对常用的软件开发环境进行介绍，使学生联系其他课程中与编程相关的知识进行结合和过渡，从而对计算机上层平台有更加清晰的认识。

1.1 课堂理论教学内容

计算机系统平台课程既包括传统计算机专业课程体系中的计算机组成原理和操作系统课程的主要内容，还包括向上层应用平台延伸的部分内容，涉及的范围十分广泛。因此，如何根据专业培养方向的目标和定位对本课程教学内容进行选取是需要精心设计和探索的。信息技术方向以培养应用型人才为目标，强调的是专业知识的针对性和应用能力的培养，因此应着重提高课程学习内容的针对性和应用性。作为一门全新课程，青海大学计算机技术与应用系将计算机系统平台的理论教学内容的学时安排如表1所示。

首先，我们将计算机作为一个整体的软硬件平台介绍给学生，使学生对本课程有直观的了解并产生兴趣。接下来讲解指令系统和汇编程序设计，让学生先练习，通过汇编语言编写一些简单的程序，掌握基本语句的含义，对后续讲解CPU控制器和运算器的实现具有很好的铺垫作用。“计算机信息表示”单独作为一章来介绍进制转换及运算等知识。第四章重点介绍构成计算机的5大功能部件以及连接它们的总线。在有限的学时内，我们将涉及理论部分的内容大部分裁剪掉，旨在让学生领会计算机设计的基本思想及各功能部件的基本工作原理即可。

第五章从操作平台的角度人手讲解操作系统的功能和作用，进程管理、内存管理、外存管理及外设管理分别对应第六至十章的内容。最后加入关于应用开发平台的内容，学生可结合在其他课程中所接触的集成开发环境及应用程序接口等来学习此部分知识。

本课程的理论教学内容从平台的视角出发，将计算机硬件、操作系统、应用开发从底至上贯穿其中，形成完整的体系。经过几轮教学实践尝试，对内容顺序进行了合理的调整，使得学生在学习的过程中能够承前启后，达到良好的学习效果。

1.2 课程实践教学内容

根据西部地区信息产业的实际需求，我们所培养的学生需要具备很强的计算机应用技能，才能适应工作岗位对人才的迫切需求。因此，作为一门重要的专业课程，实践教学内容必须经过精心合理的安排和设计。目前，青海大学计算机技术与应用系所采用的计算机系统平台实践教学内容学时安排如表2所示，总计32学时。

经过近3年的课程调研发现，使用笔记本电脑的学生比例高达95%，而使用台式计算机的学生非常少，曾经拆开过主机机箱的学生更是屈指可数。据此，本课程实践环节首先让学生通过亲自动手来了解计算机的硬件组成，使学生对计算机有直观的认识。目前实施设备包括真实PC机及16位教学实验机。实际效果表明，学生纷纷表示实验后收获很大。接下来，汇编程序设计实验要求学生在教学实验机上用汇编语言编写一些简单的程序，在熟悉汇编语言的基础上进一步了解指令系统及CPU运算器和控制器的工作方式。实验3让学生通过编写中断程序进行验证性实验，观察多级嵌套中断的效果，并理解中断产生、响应、处理的工作过程。

实验4让学生通过亲自动手安装Windows和Linux操作系统，熟悉这两种不同的操作系统。在此基础上，实验5-8通过让学生在实际操作系统上利用程序员接口编写程序，了解不同的操作系统在进程管理、内存管理、存储器管理等方面的实现方法。实验9和实验10上升到应用层面，要求学生分别在Linux环境和Windows环境下进行综合性的程序设计，利用Shell及集成开发环境进行规模较大的程序开发。

综上所述，实践教学内容遵循从底至上的顺序，配合理论教学中讲解到的各种原理和方法，让学生能够将专业学习与实际动手相结合。实践环节的精心设计和有效实施大大提高了学生学习本门课程的兴趣，也加深了学生对整个计算机系统平台核心实现原理的理解。

2 教学方法与手段

针对目前青海大学计算机技术与应用系计算机专业信息技术方向课程教学的现状和学生自身的基本情况，我们进行了一系列教学改革的实践探索，力求提高和改进本门新课程的教学质量。

2.1 教学方法的改进

计算机硬件构成和操作系统相关的内容相对枯燥，如果照本宣科地讲授将会使学生很快丧失对课程的学习兴趣。下面从几个方面来讨论对计算机系统平台课程教学方式与方法的探索。

1）结合技术前沿引发学生兴趣。

学生在刚刚接触一门新的课程时并没有太多的认识和了解，因此应该利用这一关键时机，引导学生激发出对本课程的学习兴趣。计算机系统平台是整个课程体系中首先接触到软硬件综合知识的课程，应当结合当下最前沿技术的发展趋势对计算机进行介绍，使学生既能了解到最新技术也能增强对计算机原理的学习兴趣。例如，在讲解计算机与用户的交互时，给学生演示iPad的使用（当时平板电脑尚未在国内发售），学生表示很感兴趣。近年来，随着云计算、移动平台和嵌入式操作系统等技术的兴起和广泛应用，在课程中对这些最新概念进行介绍能够使学生体会到本课程与实际的紧密联系。

2）联系实际应用帮助学生理解。

在教学时遇到比较枯燥的知识点，应适当结合实际应用来讲授，从而帮助学生理解。例如，在讲解进程管理部分时，进程控制块中包含各类与进程相关的信息。此时，可直接在Windows系统中开启进程管理器，通过“选择进程页列”的功能，可以看到PID、优先级、线程数等属性，使学生产生直观的理解。又如，信号量可以用生活中常见的场景联系讲解。在银行填写单子时需要用公用笔，如果只有3支笔可以用，即信号量的初始值为3；每来一个顾客请求用一支笔，相当于执行了一次P操作，信号量的值减1；当顾客用完笔放下后，相当于执行V操作，信号量的值加1。这样，当信号量值为负值时，其绝对值的含义为当前等待用笔的顾客数。这个过程的讲解可以加深学生对信号量含义的理解，更能够体会到此种机制在实际问题中如何应用。

3）开放式讨论活跃课堂气氛。

在课堂教学中，气氛沉闷影响学生听课效果以及对知识的记忆和掌握。因此，应积极鼓励学生成为课堂的一部分，适时采用开放式讨论。例如，在讲到Windows与Linux的发展史时，可以让学生根据其自身对两种系统的了解和熟悉程度，讨论到底哪种操作系统更好。这类问题本身并无确定答案，学生在激烈的争辩中不但使课堂气氛更加活跃，而且也能够发掘他们平时积累的知识，锻炼其表达和组织语言的能力。再如，在讲解死锁部分时，可以让学生先想一想可以用什么方法解决死锁（如哲学家进餐问题中的死锁现象），让学生能够主动思考，而不是被动地等待教师灌输知识。开放式的讨论使得学生不再觉得自己“置身事外”，而是真正成为了课堂教与学的核心参与者。

2.2 教学手段的改革

教师与学生为实现共同的目标，完成共同的学习任务，应不断开发新型的教学手段，促进目标和任务的达成。下面从几个方面来讨论对教学手段全方位的探索。

1）全面利用信息化辅助教学。

利用逐步完善的校园网环境，借助各种信息化手段来辅助教学各环节的实施。具体包括：课堂上通过精心设计的电子课件增强教学效果；利用网络资源提供网上在线学习，开展教学互动；利用教育在线平台进行电子作业收集，开发抄袭检测系统督促学生养成良好的学习风气，同时也提高教师批改作业的效率。运用这些信息化手段，加强了学生和教师之间的互动，并能够督促学生认真完成课堂和课下任务。

2）利用动画演示形象化讲解。

在教学过程中需要讲解一些动态变化过程时，采用动画演示等形式进行呈现能够起到很好的辅助效果。除了教师自己制作动画和演示之外，更鼓励学生利用课余时间开发Flas或采用自己熟悉的编程语言编写与课程相关的演示程序，并采取一定的激励机制。这样，通过生动、形象的程序可以缓解教学内容的枯燥乏味。更重要的是，学生在开发的过程中大大地提高了动手能力，并更加深入地理解课程的相关内容。

3）重视实践教学环节。

本课程理论性很强。长期以来，本课程团队一直以培养学生能力为核心，结合教学内容和人才培养目标开设不同层次的验证、设计、综合类实验项目，根据对学生的观察和了解，为其定制合适的实验难度。此外，在一部分实验中采用分组进行团队协作的方式，使学生学习并掌握与他人协作完成文档编写、代码调试、运行测试等重要的专业技能。实验课考核成绩以30%的权重记入总评成绩。考核内容应较为全面地反映学生实验课的表现，包括出勤、实验指导书预习、实验前准备、实验操作和实验报告等。重视及精心设计实践教学环节，能够很好地激发学生的学习热情。理论与动手相互结合，也为今后的长远发展奠定了良好的基础。

3 实践教学条件建设

计算机系统平台课程的实验环境配套有20套清华大学自主研发的TEC-2008教学计算机面板如图2所示，既可以作为讲解原理知识的实例，又用于教学实验。

TEC-2008教学计算机指令系统设计目标满足教学要求，机器字长16位，有单字和双字指令完备性支持监控程序和简单汇编语言程序设计。该教学计算机系统支持运算器部件、控制器部件、嵌套中断等多种类型的实验，对提高课程教学质量发挥了重要的作用。

此外，实验室还专门配备了专用服务器，为学生搭建了操作系统实验环境。除此之外，每名学生拥有自己的实验机，可以进行应用软件平台的使用和程序开发。上述实践教学环境的建设有效地保障了本课程实践环节的实施和进行。

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关键词 计算机技术 发展展望 现状 发展特征

中图分类号：F407 文献标识码：A

如今，计算机技术应用范围越来越广，已涉及到人类生活及工作的方方面面。近年来，在社会经济及科学技术迅速发展的推动下，计算机技术得到了前所未有的发展，发生了历史性转变。人类出现的第一台计算机诞生于一九四六年产于美国，发明人是约翰・阿塔那索夫教授，并把它称之为肯尼亚克。肯尼亚克的诞生意味着人们进入了一个全新的计算机应用时代，人类生活及工作领域从此发生了革命性变革。然而，电子管计算机因它的造价成本较高，且各方面性能满足不了时代需求，很快它的发展脚步慢慢变缓直至停滞不前。后来在微电子技术发展的带动下，计算机结构也从此发生了巨大改变向智能微型化转型，特别是在因特尔等微处理器及创新技术的带动下，计算机便逐渐应用到家庭、企业、经济及科学研究等领域中。在短短的七十多年里，计算机技术日益进步越来越成熟，其在人们生活及学习工作领域作用也日益凸显，对推动社会进步及经济发展有着不可忽视的作用。下面笔者就计算机技术的发展现状、计算机技术发展特征及计算机技术发展展望进行了详细阐述。

1计算机技术发展现状

1.1计算机硬件技术发展现状

这里所说的硬件技术主要是指微处理器。我们知道，微处理器是计算机的心脏，数字与信息化时代下的计算机离不开微处理器的有效帮助，如果把微处理器芯片里面晶体管的线宽及尺寸进行改变使之越来越小，那么计算机各方面性能会逐渐增强。改进及增强光刻技术，是目前最常用的减小微处理器芯片里面晶体管线宽及大小的方法。其基本原理是选择更短波长的曝光光源，通过掩膜曝光，并通过一定的方法使刻蚀在硅片内的晶体管变的越来越小，而与晶体管相连接的导线尽量做的越来越细从而改进光刻技术。通常情况下人们都是使用紫外线来改进光刻技术，但基于其具有一定的局限性，有部分技术人员认为当前使用的紫外线光源已不能满足新形势下微处理器发展需求。也就是说目前微处器芯片的微型化发展将遇到一定的障碍，主要体现在以下几方面：首先，线条宽度方面的限制。当线条宽度等于光的波长或比光的波长小时，那么光刻技术很难成功。其次，电子行为及量子效应方面也存在一定的问题，无法适应新时期的时展需求。

1.2纳米电子技术发展现状

计算机技术能够得以如此快的速度发展离不开电子元器件的大力支持，然而在科学技术的推动下，计算机技术逐渐朝着快节奏高速度、微型智能化等方向发展，电子元器件已不能跟上计算机技术发展脚步，满足不了其高速度、智能化等方面需求，使计算机技术发展停滞不前，纳米电子技术就是这一背景发展下来的产物，它有效解决了这一现实问题，实现了电子元器件无法实现的功能。纳米电子技术并不是单方面的把尺寸缩小了而已，而是用一种全新的思维使计算机技术得以创新。可以说 纳米电子技术也将是新世纪计算机技术发展的一大趋势。

2计算机技术发展特征

2.1计算机技术更新速度较快

计算机技术更新速度较快可以说是当前计算机技术发展上一个显著的特点。近年来，在科学技术的推动下，计算机技术发展得到了前所未有的发展，从系统结构上来看从一开始的电子管，发展到后来的晶体管，再到集成电路，然后发展成为现在的超级大规模集成电路；而在速度方面一开始的计算速度非常之慢，可能只有每秒五千次左右，而当前最普通的一台计算机的计算速度可能都达到了每秒五亿次以上；而在体积方面从一开始像楼房一样大w积的计算机，在微处理器问世以后便逐渐向微型化方向发展，计算机体积变得越来越小，其造价成本也逐渐降低了很多，应用范围也随之越来越广。现在人类在计算机技术科研方面给予了足够的人力与物力，一些新型计算机技术与系统日益涌现，加快了计算机技术发展脚步。另一方面在社会生产力的不断驱动下，计算机技术为了适应市场需求，也促使了其更新速度不断加快。

2.2计算机技术有较强的实用性

计算机技术有较强的实用性可以说是当前计算机技术发展上一个突出的特点。如今，计算机技术已逐渐普及到人类社会发展的政治、经济、生活及科学研究等领域中。计算机已成为新时期人类的好朋友好助手，人类生活的方方面面都需要它的帮助。它可以根据每个用户的实际情况及现实需求对数据进行快速、简洁、精准的分析处理，从而帮助人们完成每天必须的生产加工及管理等方面工作。当前，大部分事业单位、企业及政府部门都建立了信息管理系统，实现了员工档案信息化管理。这样一来，不仅规范了其管理方法更提高了其工作效率。

2.3计算机技术有较强的运行功能

计算机技术有较强的运行功能是当前计算机技术发展的主要特点征之一。微处理器是计算机运行的心脏，数字与信息化时代下的计算机离不开微处理器的支持与帮助，如果把微处理器芯片里面晶体管的线宽及尺寸进行改变使之越来越小，那么计算机各方面性能会逐渐增强。改进及增强光刻技术，是目前最常用的减小微处理器芯片里面晶体管线宽及大小的方法，计算机的运行功能越强大，说明光刻技术改进的越好。

2.4计算机技术具有过程监督及检测功能

计算机技术的过程监督及检测功能在推动企业智能化、自动化发展上具有重要意义。通过使用计算机，生产企业可以根据生产需要，建立监督及检测控制系统。这样一来，不仅可以对整体的企业生产进行科学的管理与控制，而且可以有效规避其生产风险，生产过程中一旦出现什么问题，计算机就会发出异常警报，促进了企业健康可持续发展。

2.5计算机技术具有消极及负面影响

计算机技术具有消极及负面影响，是计算机发展上我们不可忽视的一个重要特征。众所周知，不管什么事物都有两面性，计算机技术发展也不例外。虽然计算机技术的发展增强了人们的交流与沟通，加强了社会舆论宣传，提高了人们的生活质量，但其在传递与传播信息的过程中也可能产生一定的消极及负面作用。例如一些不靠谱的八卦、网络谣言等，对人们的生活产生了一定的负面影响，特别是在网络病毒的影响下，造成了一定的社会恐慌。另一方面，有些人没日没夜的沉浸在网络游戏中，特别是对未成年人来说，这严重影响了他们身心的健康发展，所以说计算机技术也有一定的消极及负面特征。

3新世纪计算机技术发展展望

3.1未来计算机技术将向着巨型化方向发展

未来计算机技术将向着巨型化方向发展是新世纪计算机发展的主要趋势之一。巨型主要指的是计算机存储空间、速度运算及功能等方面。新世纪的计算机将向着高运算速度、大容量、强功能的方向发展。未来计算机的运算速度将越来越快，可达到每秒百亿次及以上；存储空间更加巨大，可达到几百字节及以上。由此可见，巨型计算机的迅速发展，充分体现了一个国家的计算机科技发展水平，它促进了计算机硬件、计算机软件、计算机结构及计算机应用等多方面的发展。巨型计算机将广泛应用于卫星轨道、地质勘测、天文气象、航天航空、军事国防等领域中，已逐渐发展成为衡量国家综合国力及科学技术水平的重要标志之一。其中，部分发达国家早已非常重视计算机技术的巨型化发展方向，在巨型计算机的发明及研制方面给予了全面的人力及物力支持，未来的计算机其运算速度将非常惊人，每秒可达几百亿次甚至达到千亿次都有可能。

3.2未来计算机技术将向着微型化方向发展

微型化方向发展是新世纪计算机技术发展的必然趋势，也是新时期适应社会发展的必然需求。近年来，在科学技术的推动下，算机技术得到了前所未有的发展，其体积从一开始像楼房一样大体积的计算机，在微处理器问世以后便逐渐向微型化方向发展，计算机体积变得越来越小，其造价成本也逐渐降低了很多，应用范围也随之越来越广。如今，微型计算机已受到了人们的青睐，已逐渐步入到人们生活的家用小电器及各种仪表仪器中，特别是掌上微型计算机的发明使计算机技术发展推向了一个历史。在科学技术的推动下，微电子技术也将得到迅猛发展，那么这就意味着计算机技术向微型化方向发展的进程及普及率将日益加快。

3.3未来计算机技术将向着网络化方向发展

如今，我们已步入了一个信息化、网络化高速发展的时代，互联网无处不在，人们生活的方方面面都需要它的支持。那么，这就意味着网络化方向发展仍然是未来计算机发展的主要方向，它在计算机技术发展上扮演的角色日益重要。从某种程度上来说，我们可以把发展网络技术看成是计算机系统建设的核心工程，其对普及计算机及延伸其功能发挥着不可忽视的重要作用。宽带及可选服务仍然是新世纪计算机发展的主流，同时各种接入技术将得到更好更快的发展，HFC、DSVD、HDSL、及ADSL等技术的全面发展促进了图像、数据服务及语音质量的进一步提高。同时，随着ATM技术的应用，其在道路交通运输系统及银行系统中作用将日益凸显。

3.4未来计算机技术将向着智能化方向发展

智能化方向发展仍是新世纪记算机技术发展的重要方向。计算机是科技进步及社会需求发展下来的产物，那么计算机技术的发展必须适应智能化时代人们的现实需求。人工智能技术使得计算机有了智能化的大脑及躯干，基本可与人体大脑相媲美，而且处理数据时，比人体大脑来的更快、思维逻辑更强。智能化技术能够更好地模拟人类大脑感觉行为，使计算机跟人体大脑一样具有读、写、听、说、思及对事物的判断能力、学习能力、逻辑推理能力等，从而满足不同人群的现实需求。目前，计算机智能化技术应用范围越来越广，最突出的领域就是掌上笔记本、机器人等应用。随着科学的不断发展，计算机人工智能化发展脚步也快日益加快。

4结语

综上所述，计算机已逐渐发展成为人类社会活动中必不可少的工具，它已涉及到人类生活及工作的方方面面，对时展的作用日益凸显。近年来，在社会经济及科学技术迅速发展的推动下，我国计算机技术得到了前所未有的发展，发生了历史性转变，其作为一项应用技术在我国社会经济发展方面作出了巨大贡献。新世纪计算机技术将向着巨型化、网络化、智能化及微型化等方向发展。同时，计算机系统结构将不断完善，而纳米技术及软件技术等将在新世纪计算机发展过程中发挥着越来越重要的作用。

参考文献

[1] 陈铭子.计算机应用的发展现状及未来趋势探究[J].电脑迷，2016（10）.

[2] 杜龙洋.浅析计算机技术的未来发展趋势[J]. 黑龙江科技信息，2016（26）.

[3] 向东.计算机未来发展方向预测及新技术之研究论述[J].广东职业技术教育与研究，2016（02）.

[4] 黄伟.计算机科学与技术的现状及其发展前景[J].计算机光盘软件与应用，2014（05）.

[5] 康靖.计算机技术应用领域及其发展展望[J].科技创新与应用，2014（01）.

[6] 邓召燕.计算机应用技术发展现状及趋势研究[J].通讯世界，2015（07）.

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关键词：交换与路由；实践教学；虚拟实验平台

0 引言

2012年7月，教育部高等学校计算机科学与技术教学指导委员会了《高等学校网络工程专业规范（试行）》，这也是首次对网络工程专业内涵等的统一认识与界定。网络工程专业在培养目标上，侧重网络的设计、规划、管理、维护等5大层面。作为构建网络连通性的交换技术和路由技术，是上述专业目标得以实现的基础[2]。交换与路由技术关注于建立网络的连通性，是把各种网络物理设备连接在一起的纽带，是各种网络上层应用得以实施的底层基础。交换与路由课程内容在网络层次模型上的落脚点是TCP/IP模型中的数据链路层和网络层。

顾名思义，交换与路由课程在内容上由交换技术和路由技术两部分组成。其中交换技术研究园区网环境下的数据交换技术，在物理设备上围绕二层、三层交换机展开；路由技术侧重互联网中通信子网的网络连通性，通常属于运营商的管理范围，在物理设备上围绕路由器、三层交换机展开。交换与路由课程的前修课是计算机网络原理课程，是针对计算机网络原理中IP路由、局域网、广域网等章节内容的深化和实践。合理的计算机网络原理的知识结构和知识内容，是交换与路由课程开展的必要支撑。交换与路由课程的后续课包括有网络工程、网络管理、网络安全、网络协议分析等。综上可以看出，交换与路由是一门实践类课程，是在计算机网络原理基础上的应用环节。教育部推出的“卓越工程师教育培养计划”（简称“卓越计划”）旨在培养适应社会经济发展需要的各类型高质量工程技术人才，重点强调培养学生的实践能力。就交换与路由课程而言，与这一目标十分贴切。

1 交换与路由课程内容

北京林业大学网络工程专业在交换与路由知识的学习上，共涵盖两门课程：交换与路由（56学时）、交换与路由综合实验（40学时），理论学习与实践操作并重。两门课程独立考核，总学时数高达96学时，可以反映出交换与路由技术对网络工程专业的重要程度。56个学时的交换与路由课程包含了46学时的理论、10学时的课程实验。理论部分专注原理剖析，主要知识点包括路由协议基础、距离向量路由协议、链路状态路由协议、路径向量路由协议、RIPv1/2路由协议原理、OSPF路由协议原理、BGP路由协议原理、访问控制列表、路由控制、交换基础、交换知识点（VLAN、STP、VTP等）。10学时的课程实验属于针对课堂理论讲解的验证性实验。40学时的交换与路由综合实验课程是对理论学习的综合性实验，从复杂拓扑结构人手、建立分散的知识点之间的关联。

2 交换与路由课程教学过程

2.1 课程特点及教材选用

交换与路由作为网络工程专业的核心课程，不仅在教育科研领域深受重视，在工业界也扮演着重要角色。网络设备生产商中，华为、思科（Cisco）、詹博（Juniper）3家企业占据市场绝大部分份额，也都建立起了面向网络工程师的针对交换和路由方向的网络认证考试。其中，思科公司在网络教育以及网络知识普及上所做出的贡献尤为突出，和国内众多高校合作建立思科网络技术学院。思科出版社也出版发行了各个网络教育层次的教材，但通常以认证为导向。国内也有部分高校出版了“交换与路由”相关教材，但从调研来看，目前还没有成熟度较高的经典教材。鉴于此，我们在为北京林业大学学生授课过程中，参考业界领先的思科网络教育学院教材，在其基础上对内容进行裁剪，形成适合北京林业大学网络工程专业学生特点的教学讲义。自编教材首先要符合本科教学学时数；教学内容上原理和实践并重，既侧重原理，又不能光说不练，但也不以企业认证为目标。教学实践表明，枯燥的网络协议等理论知识，只有和实践操作结合在一起，才会更容易被吸收消化。交换与路由课程与计算机程序设计语言课程有很大的相似性，只记住理论，而不动手实践，便毫无意义。要动手实践，必须依托目前主流网络设备生产商的产品。

2.2 网络实验室实践条件

截止2012年，北京林业大学网络工程实验室有25台Cisco 2821路由器、12台Cisco Catalyst2950二层交换机、13台Cisco Catalyst 3650三层交换机、一台PC服务器。设备数量总体较少，以一个标准班30人计算，也不足以让每个学生都在一个较大的拓扑上进行操作。实验室的建设需要一个过程，在资金投入有限、设备不能立即到位的前提下，我们划分了两个阶段，充分利用网络实验的教学资源，具体做法是：课程初期，让学生在网络实验室中了解、认知网络物理设备，用较少的设备就可以完成一些基本的验证性实验；课程后期：我们把网络设备整合成5套拓扑，每个拓扑由5台路由器和2台三层交换机组成，可以满换与路由课程全部教学内容的实验要求。实验室采取开放策略，学生可以预约时间随时操纵物理设备。教学实践表明，这种方案一定程度上弥补了由于设备数量不足所带来的教与学的困境。

2.3 构建虚拟平台

在熟悉对网络物理设备的连接、配置以后，课上的理论讲解、课下的自主学习，都切换到Dynamips虚拟平台。Dynamips仿真了部分型号思科路由器硬件环境，加载真实的思科网络操作系统iOS，类似于VMware、VirtualBox等可以加载PC操作系统。Dynamips启动以后，通过Telnet方式连接Console口来登录路由器，之后的操作就和登录到真实物理设备完全一致了。基于此，我们编写了如何构建网络虚拟平台的教学文档，内容涵盖了GNS3、Dynamips、Wireshark、Vware、VirtualBox、JUNOS、PIX防火墙、ASA、IDS，全面讲解了在GNS3集成环境下，各网络软件的配置、使用，在学期初就下发给学生并学习。在GNS3环境下，借助于Dynamips等虚拟机，学生可以在自己的笔记本电脑上构建一个包含二层交换机、三层交换机、帧中继交换机、ATM交换机、路由器、防火墙、IDS等设备较完整的Intemet环境。GNS3提供了以鼠标拖曳方式构建拓扑，在网络运行中，也可以动态地改变拓扑结构，具有较强的灵活性。96学时的教学实践表明，Dynamips实验环境可以支撑本科阶段交换与路由课程中路由部分的全部内容、交换部分的大部分内容。学生可以不受时间、实验室的限制，自主学习。

2.4 课堂教学

课堂教学由两部分组成：理论讲解、现场实验验证。教师在课堂环境现场实验来验证协议原理及交互过程是本课程教学的特色之一。其中理论讲解环节采用多媒体方式，围绕路由协议原理的分析、协议特性进行讲解；鼓励学生把笔记本电脑带进教室，既可以做电子笔记，动手能力强的学生还可以随时跟进教师的课堂实验验证；鼓励学生进行问题攻击，在攻击性问题的讲解过程中，往往能让全部学生都集中注意力。在动手实践环节，每次讲解完一个知识点，马上就当场实验验证。路由协议的工作原理，反映在路由协议的数据包封装上，而GNS3环境下Dynamips和Wireshark做了很好的集成，直接在拓扑结构的链路上实施数据包捕获，可以查看协议的交互完整过程和数据包封装细节。把枯燥的协议和鲜活的协议数据包有机结合在一起，提升了学生学习积极性。不仅是记住原理，还要启发学生这个协议是怎么实现的，和生活中哪些场景有关联。

2.5 分解实验

交换与路由在教学内容上，各章节的知识点相对独立，自成体系。以路由为例，在讲解完路由基本原理，让学生了解了DV型路由协议、LS路由协议、PV型路由协议的基本原理以后，就可以独立讲解RIP、OSPF、路由控制、ISIS、BGP等各个协议。各个协议在知识结构上相互独立，通过路由控制把各个协议重新组合在一起，进行互操作。为此，我们为每个章节都单独给出了分解实验，并且给每个实验文档加以4位数字的编号，同一类型知识点文档的数字中第一个数字相同，学生可以快速索引到关于相关知识点的文档。除了分解实验之外，会提供给学生一个综合的拓扑，可以有机地把分解知识组合在一起，即知识点模块化、系统化。通过阅读大量的分解实验文档，也可以培养学生自主学习的良好习惯。以BGP路由协议的学习为例，属性是BGP协议的核心，也是BGP强大的选路能力的重要支撑，这部分作为学习重点。我们设定了同一个拓扑结构，根据具体需求，不断调整各种属性，来实现不同的选路，而每种属性都做了实验分解。

2.6 考核环节

交换与路由课程在教学效果评估上，采取了阶段考核方式。整个学期在交换与路由理论课环节包括3个阶段性考试，依次按30%、30%、40%的计分比例汇入总成绩。各阶段考试均采用无纸化方式，提供拓扑结构、需求分析的pdf文档，学生根据需求完成配置，并回答若干关键问题。为防止抄袭，每个学生在配置拓扑结构时，都要把自己的学号作为接口IP地址中4个十进制数中的一个。3个阶段的考试，可以让学生整个学期都保持对这门课程的预习、复习和课外的实践操作，从而在知识点的掌握、认知能力的提高上，有很大的促进作用。

3 交换与路由教学总结

3.1 存在的问题

在教学实践过程中，最大的问题就是课程进度滞后于大纲安排，分析原因如下：①不习惯教师边讲解理论边做实验的教学方式。许多学生已经习惯被动地“收听”，而本课程要求边听课边做电子笔记，涉及实验还要动手实践，精神和注意力高度集中，如果中间某个环节跟不上，就会造成脱节。教学方式、教学风格的变化需要重新形成并建立一种新的学习习惯，这需要一个适应过程。②部分学生对前修课程计算机网络的基础知识掌握不扎实，具体表现在：对TCP/IP层次模型了解不充分，对数据包的流动过程以及所涉及的协议没有一个清晰的认识，对IPv4私有地址、公有地址、组播地址、广播地址了解不充分。③全英文多媒体课件使部分学生阅读理解起来会有一定的困难。交换与路由是在网络工程专业大三第一学期开设，大部分学生已经通过了大二下学期的英语四级考试，但仍然有部分学生跟不上节奏。

3.2 收获

从教学反馈来看，主要包含以下两点：从学生层面看，一定程度上改变了学生的学习观念。理论和实验并重的教学方式，学习强度大，让课程学习真正成为一个持续地过程，学习不再是为了考试，避免了考前临时突击的现象。从教师层面看，摸清了学生在前修课计算机网络课程上所欠缺和掌握不扎实的知识点，使得网络教研组教师之间课程交流内容更加明确，进而对专业培养目标的定位也逐渐清晰。

4 结语

作为一门以实践应用为导向的课程，交换与路由课程的建设是一个逐步深化的过程。下一步要做的工作包括：总结教学经验，在不断完善自编教学讲义的基础上，规划出版教材；继续扩充分解实验的数量，网络教研组的教师共同讨论，使实验内容能够跟上网络技术的快速变化；外出调研，多和其他同行交流，不断提高本课程的教学质量。

参考文献：

[1]教育部高等学校教学计算机科学与技术指导委员会.网络工程专业规范（试行）[M].北京：高等教育出版社，2012：1.