應(yīng)用型本科院校計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程教學(xué)改革與實(shí)踐

鄒瑩　劉磊安　楊靈　倪宇　趙愛芹

摘 要：計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程是計(jì)算機(jī)及其相關(guān)專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課，具有實(shí)踐性強(qiáng)、概念抽象等特點(diǎn)。為順應(yīng)普通本科高校向應(yīng)用型本科轉(zhuǎn)變，完成課程體系的轉(zhuǎn)型，本文對(duì)該課程教學(xué)目前存在的問題進(jìn)行了分析，對(duì)已有的課程教材進(jìn)行研究，設(shè)計(jì)了適合應(yīng)用型本科學(xué)生的課程教學(xué)體系。首先調(diào)整了教學(xué)內(nèi)容，側(cè)重技術(shù)和實(shí)踐。在教學(xué)過程中采用基于問題的教學(xué)方法，并由學(xué)生自主完成知識(shí)點(diǎn)思維導(dǎo)圖，增加學(xué)生的參與度。最后通過校企合作的方式進(jìn)行實(shí)踐教學(xué)，有針對(duì)性地增強(qiáng)學(xué)生的實(shí)踐動(dòng)手能力。

關(guān)鍵詞：計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)；教學(xué)改革；應(yīng)用型本科

中圖分類號(hào)：TP391 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

Abstract：Computer Network is an important professional and basic course for computer engineering and related subjects，with its strong practicality and abstract conception.To comply with the transition from general undergraduate colleges to application-oriented undergraduate colleges and to complete the transformation of the curriculum system，based on the existing teaching problems in this course and the study of the existing textbooks，a curriculum system suitable for application-oriented undergraduates is put forward.Firstly，the teaching content is adjusted，emphasizing technology and practice.During the teaching process，problem-based teaching is adopted，where students complete mind-mapping of the knowledge points independently，which increases the students' participation.Finally，through the way of school enterprise cooperation，the practice teaching is carried out，and the practical ability of the students is effectively enhanced.

Keywords：computer network；teaching reform；application-oriented undergraduate college

1 引言（Introduction）

2015年10月，教育部、國家發(fā)改委、財(cái)政部印發(fā)了《關(guān)于引導(dǎo)部分地方普通本科高校向應(yīng)用型轉(zhuǎn)變的指導(dǎo)意見》，意見明確提出要推動(dòng)部分高校實(shí)現(xiàn)“四個(gè)轉(zhuǎn)變”。地方高校要實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)型發(fā)展，需經(jīng)歷四個(gè)階段：理念的轉(zhuǎn)型、學(xué)科專業(yè)的轉(zhuǎn)型、人才培養(yǎng)模式的轉(zhuǎn)型和課程體系的轉(zhuǎn)型。其中，難點(diǎn)也是核心的是課程體系轉(zhuǎn)型[1，2]。目前地方本科高校的課程以學(xué)科本位課程為主，突出理論性，不符合應(yīng)用型人才培養(yǎng)要求。

為迎接地方本科院校向應(yīng)用型轉(zhuǎn)型的挑戰(zhàn)，培養(yǎng)出理論與實(shí)踐并重，符合企業(yè)實(shí)際需求的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)人才，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程教學(xué)模式應(yīng)不斷改革才能適應(yīng)時(shí)代的發(fā)展。本文從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)手段、實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)等三個(gè)方面探討了課程的改革措施。

2 課程教學(xué)問題分析（Analysis of course teaching

problems）

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程作為網(wǎng)絡(luò)技術(shù)系列課程的先修課程，為后續(xù)的課程學(xué)習(xí)奠定了理論基礎(chǔ)。本科院校在開設(shè)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程時(shí)，采用理論教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)相結(jié)合的方式，而且理論教學(xué)一般占比更重[3]，例如我院計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程理論44學(xué)時(shí)，實(shí)驗(yàn)12學(xué)時(shí)，還有兩周的課程設(shè)計(jì)。經(jīng)過調(diào)研，發(fā)現(xiàn)課程教學(xué)目前存在以下幾個(gè)方面的問題。

2.1 課程內(nèi)容理論性過強(qiáng)

課程組在對(duì)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程教學(xué)的調(diào)研中發(fā)現(xiàn)，大多數(shù)地方本科院校是按照分層理論以自頂向下或自下向上的順序介紹計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的理論知識(shí)，對(duì)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)、技術(shù)的發(fā)展歷程著重介紹，一些已經(jīng)淘汰不用了的技術(shù)仍占據(jù)一定分量，這很好地保證了本課程理論知識(shí)的完整性、系統(tǒng)性和學(xué)術(shù)性，這種課程體系更適合于研究型大學(xué)的人才培養(yǎng)。但對(duì)于應(yīng)用型本科的學(xué)生來說，知識(shí)點(diǎn)抽象、松散，增加了學(xué)生的學(xué)習(xí)難度，導(dǎo)致學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)的興趣不高，難以掌握相應(yīng)的知識(shí)點(diǎn)。

另一方面，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展至今，其基礎(chǔ)理論部分已形成了完整的知識(shí)結(jié)構(gòu)和知識(shí)體系，但網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展迅速，需要不斷加入新的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)知識(shí)。目前國內(nèi)用得較多的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的教材，如謝希仁編著的《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)》[4]和Andrew S.Tanenbaum等著的《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)》[5]，雖然通過不斷地改版，加入了新的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，但從教材的整個(gè)組織架構(gòu)上仍然遵從分層模型，內(nèi)容上偏重于理論知識(shí)的講述，不適合作為應(yīng)用型本科院校的教材，可以做課外閱讀材料供學(xué)習(xí)能力強(qiáng)的學(xué)生深入學(xué)習(xí)。

2.2 理論教學(xué)與實(shí)踐教學(xué)相脫節(jié)

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程一般分為理論教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)兩部分。理論教學(xué)部分由于知識(shí)點(diǎn)瑣碎、松散且理論性強(qiáng)，大部分學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣不高，教學(xué)效果不理想。這也導(dǎo)致在實(shí)踐教學(xué)過程中無法靈活運(yùn)用所學(xué)的網(wǎng)絡(luò)知識(shí)，只是機(jī)械地模仿操作過程，沒有真正地學(xué)習(xí)到技術(shù)和知識(shí)。而實(shí)踐教學(xué)部分，學(xué)生的興趣度和參與度都比較高，但由于沒有扎實(shí)的理論基礎(chǔ)，出了問題不知道該怎么解決，只能求助老師，學(xué)習(xí)的效果還是不理想。理論教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)沒有形成良性互動(dòng)，長此以往，學(xué)生就會(huì)出現(xiàn)厭煩情緒，導(dǎo)致教學(xué)效果不斷下降。endprint

2.3 課程教學(xué)無法滿足社會(huì)需求

隨著信息技術(shù)的快速發(fā)展，當(dāng)今社會(huì)對(duì)網(wǎng)絡(luò)工程人才的需求不斷提高。學(xué)校的課程教學(xué)滯后是無法避免的。課程教學(xué)應(yīng)該讓學(xué)生學(xué)習(xí)到處理復(fù)雜問題的方法及思路，提升學(xué)生的實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力，培養(yǎng)出滿足社會(huì)需求的應(yīng)用型人才。

3 課程改革措施（Measures for course reform）

為了提高計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程的教學(xué)效果，為后續(xù)課程打下良好基礎(chǔ)，課程組從三個(gè)方面對(duì)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程教學(xué)進(jìn)行了改革。

3.1 教學(xué)內(nèi)容改革

首先，課程組提出了課程內(nèi)容改革，如圖1所示，略去了數(shù)據(jù)通信相關(guān)的內(nèi)容，從計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)相關(guān)的基本原理和關(guān)鍵實(shí)踐技術(shù)兩個(gè)方面出發(fā)，將過于理論和抽象的協(xié)議設(shè)計(jì)內(nèi)容去掉，打破了層次的限制，由一個(gè)簡單的企業(yè)網(wǎng)入手，盡量降低理論教學(xué)的抽象性。

首先對(duì)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)相關(guān)的基本概念、網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)與網(wǎng)絡(luò)協(xié)議進(jìn)行簡單的討論與分析；接著以典型的企業(yè)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)為基礎(chǔ)，從學(xué)生平時(shí)可以看到的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備講起，引起學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，并拋出我們的問題；緊接著從數(shù)據(jù)通信角度分析一個(gè)基礎(chǔ)的IP網(wǎng)絡(luò)如何工作，將前面的問題一一解答；在此基礎(chǔ)上對(duì)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中兩大基礎(chǔ)而又關(guān)鍵性的技術(shù)——交換技術(shù)和路由技術(shù)進(jìn)行了系統(tǒng)詳盡的介紹；最后，分析了典型的應(yīng)用層協(xié)議，對(duì)移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)兩種網(wǎng)絡(luò)新技術(shù)，以及網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)進(jìn)行了概要性的介紹，為學(xué)生學(xué)習(xí)網(wǎng)絡(luò)新技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)進(jìn)行了指引。

同時(shí)，課程組還參考了華為和思科網(wǎng)絡(luò)技術(shù)認(rèn)證數(shù)據(jù)通信方向NA級(jí)別的考試內(nèi)容，在教學(xué)內(nèi)容加入了關(guān)鍵技術(shù)的應(yīng)用案例，既注重對(duì)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)基本原理的闡述，又注重網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的具體應(yīng)用的分析，使得學(xué)生學(xué)完本課程后可以達(dá)到數(shù)通NA級(jí)別的水平，為后續(xù)網(wǎng)絡(luò)專業(yè)課程打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

調(diào)整了教學(xué)內(nèi)容后，課程組在調(diào)研當(dāng)前已有的經(jīng)典計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)教材的基礎(chǔ)上，借鑒了華為網(wǎng)絡(luò)技術(shù)認(rèn)證和思科網(wǎng)絡(luò)技術(shù)認(rèn)證相關(guān)教材，融入我們的教學(xué)理念，在2016年出版適用于應(yīng)用性本科學(xué)生的教材《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)》。該教材可以很好地與課程教學(xué)內(nèi)容相結(jié)合，收到了良好的教學(xué)效果。目前該教材正準(zhǔn)備再版。

3.2 基于問題教學(xué)模式的理論教學(xué)方法改革

基于問題教學(xué)模式（Problem-Based Learning，PBL）[6-8]的核心思想就是讓學(xué)生直面真實(shí)場景下的具體問題，在教師的指導(dǎo)下，通過解決具體問題來學(xué)習(xí)問題背后的科學(xué)知識(shí)。將教材中的知識(shí)點(diǎn)以問題的方式呈現(xiàn)在學(xué)生面前，以興趣為驅(qū)動(dòng)，引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題，再思考有沒有更好的解決方法，或者這種方法又會(huì)帶來什么問題，解決哪些問題，從而達(dá)到深入理解網(wǎng)絡(luò)機(jī)制，靈活運(yùn)用理論知識(shí)的目的。在這種模式下，學(xué)生的參與度高，思維能力也相應(yīng)提高，因此，也容易提高理論教學(xué)的教學(xué)效果。

如何科學(xué)地設(shè)計(jì)問題，把計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的知識(shí)點(diǎn)串起來，避免出現(xiàn)知識(shí)點(diǎn)碎片化的現(xiàn)象就成為了教學(xué)模式改革的研究重點(diǎn)。以交換技術(shù)為例，問題從局域網(wǎng)如何組建并工作開始，引導(dǎo)學(xué)生回想在實(shí)驗(yàn)室中看到的設(shè)備，從而引入交換機(jī)和交換式局域網(wǎng)；介紹了交換機(jī)的工作原理，新的問題又出現(xiàn)了，如何解決廣播域和安全問題？從而講解虛擬局域網(wǎng)技術(shù)。為了提高局域網(wǎng)的可靠性，一般使用冗余鏈路，那么又會(huì)帶來環(huán)路問題，如何解決呢？由此引出生成樹協(xié)議。至此交換技術(shù)的內(nèi)容就講完了。最后再給學(xué)生如圖2所示的思維導(dǎo)圖，由學(xué)生自己將細(xì)節(jié)補(bǔ)充完整。

在教學(xué)過程中，每一個(gè)章節(jié)開始的時(shí)候，都會(huì)給學(xué)生一個(gè)思維導(dǎo)圖框架，提出我們的問題。在章節(jié)學(xué)完的時(shí)候，讓學(xué)生通過思考，自己將導(dǎo)圖補(bǔ)充完整。實(shí)踐表明，思維導(dǎo)圖的應(yīng)用極大地提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。學(xué)生反饋的思維導(dǎo)圖又能看出我們的教學(xué)是否存在問題，幫助我們進(jìn)一步調(diào)整教學(xué)思路，改善教學(xué)效果。

3.3 實(shí)踐教學(xué)改革

實(shí)踐教學(xué)體系主要包括課程實(shí)驗(yàn)和課程設(shè)計(jì)兩個(gè)環(huán)節(jié)。通過對(duì)這兩個(gè)環(huán)節(jié)的優(yōu)化，使之融為一體，逐步提高學(xué)生的實(shí)踐能力，為學(xué)生的創(chuàng)新實(shí)踐能力的培養(yǎng)打下基礎(chǔ)。同時(shí)鼓勵(lì)有能力的同學(xué)積極參與課外實(shí)踐環(huán)節(jié)。

首先對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容根據(jù)教材做相應(yīng)調(diào)整，結(jié)合合作企業(yè)的實(shí)戰(zhàn)經(jīng)驗(yàn)，增加綜合實(shí)驗(yàn)的比例，將以往分散的實(shí)驗(yàn)操作點(diǎn)整合起來組成幾個(gè)大的項(xiàng)目。始終以問題為導(dǎo)向，將知識(shí)點(diǎn)很好地融入到組網(wǎng)需求之中，突破了以往為了技術(shù)而技術(shù)的拓?fù)湓O(shè)計(jì)，讓學(xué)生在掌握技術(shù)的同時(shí)了解技術(shù)的具體應(yīng)用場合，達(dá)到融會(huì)貫通的教學(xué)目的。

如圖3所示，綜合實(shí)驗(yàn)分為三個(gè)層次完成，同時(shí)增加答辯環(huán)節(jié)。首先要求學(xué)生完成公司A分部的網(wǎng)絡(luò)搭建，用到了VLAN劃分技術(shù)、VLAN間路由技術(shù)和鏈路聚合技術(shù)；然后完成公司B分部的搭建，用到了DHCP技術(shù)；最后將總部和公司分部之間用OSPF路由協(xié)議連接起來，實(shí)現(xiàn)全網(wǎng)通。綜合實(shí)驗(yàn)用到了前面基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)的技術(shù)點(diǎn)，但如何使用不做具體限制，由學(xué)生自己思考完成，并在最后答辯時(shí)說明設(shè)計(jì)理由。實(shí)驗(yàn)完成后，在答辯時(shí)著重在技術(shù)的優(yōu)勢(shì)和不足及適用場合，并鼓勵(lì)學(xué)生做進(jìn)一步擴(kuò)展，如ACL訪問控制。

為了進(jìn)一步提高學(xué)生動(dòng)手實(shí)踐的熱情，借鑒“結(jié)對(duì)編程”的理念，允許學(xué)生兩人結(jié)對(duì)共同完成綜合實(shí)驗(yàn)，一起分析并設(shè)計(jì)解決方案。一人負(fù)責(zé)具體的執(zhí)行操作，一人負(fù)責(zé)指導(dǎo)監(jiān)督提醒，兩人角色隨時(shí)可以互換。要求最終每位同學(xué)均要進(jìn)行答辯，以便教師評(píng)價(jià)。

為了解決學(xué)校教育與社會(huì)需求相脫節(jié)的問題，課程設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)邀請(qǐng)合作企業(yè)共同參與，采用校內(nèi)校外雙導(dǎo)師進(jìn)行指導(dǎo)。在現(xiàn)有的理論基礎(chǔ)上，引入主流的技術(shù)，拓寬學(xué)生的視野。為保證課程達(dá)到目標(biāo)質(zhì)量，校企共建“雙師型”師資隊(duì)伍培養(yǎng)機(jī)制，提升授課教師的工程實(shí)踐能力。目前團(tuán)隊(duì)教師有兩位拿到了HCNA講師認(rèn)證，一位通過了HCNP認(rèn)證。

4 結(jié)論（Conclusion）

針對(duì)現(xiàn)有的教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)模式存在的問題，在普通本科高校向應(yīng)用型高校轉(zhuǎn)變的背景下，為培養(yǎng)適應(yīng)地方經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展的應(yīng)用型人才，自2015年以來，課程組對(duì)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的理論課程體系和實(shí)踐課程體系進(jìn)行了改革，教學(xué)內(nèi)容更適用于應(yīng)用型本科學(xué)生的教學(xué)。同時(shí)，在授課方式上采用基于問題的教學(xué)模式，有效地提升了學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性，增強(qiáng)了學(xué)生的學(xué)習(xí)參與度。

下一步工作重點(diǎn)是將根據(jù)學(xué)生和合作企業(yè)的反饋對(duì)教學(xué)內(nèi)容持續(xù)調(diào)整更新，進(jìn)一步完善計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程平臺(tái)，撰寫問題導(dǎo)向的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)教材。

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作者簡介：

鄒 瑩（1979-），女，碩士，講師.研究領(lǐng)域：人工智能，網(wǎng)絡(luò)空間安全.

劉磊安（1979-），男，博士，副教授.研究領(lǐng)域：物聯(lián)網(wǎng)，大數(shù)據(jù).

楊 靈（1980-），男，碩士，副研究員.研究領(lǐng)域：物聯(lián)網(wǎng)，大數(shù)據(jù).

倪 宇（1979-），男，碩士，講師.研究領(lǐng)域：網(wǎng)絡(luò)通信.

趙愛芹（1979-），女，碩士，講師.研究領(lǐng)域：數(shù)據(jù)庫應(yīng)用.endprint