新工科理念下電氣工程專(zhuān)業(yè)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)探索

徐華興

摘 要：新工科的推行與實(shí)施，是教育領(lǐng)域的巨大機(jī)遇與挑戰(zhàn)。教學(xué)上，新工科理念建設(shè)更加強(qiáng)調(diào)學(xué)科的實(shí)用性、交叉性與綜合性。針對(duì)新工科對(duì)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程的新要求，本文對(duì)電氣工程專(zhuān)業(yè)的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程教學(xué)進(jìn)行改革探索。注重課程的教與學(xué)，突出課程教學(xué)內(nèi)容與學(xué)生專(zhuān)業(yè)的緊密結(jié)合，以期提高工科人才培養(yǎng)的質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：新工科? 高等教育? 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)? 教學(xué)改革

中圖分類(lèi)號(hào)：G642.0? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號(hào)：1674-098X（2020）10（a）-0192-03

Abstract： The development and implementation of new engineering offer huge opportunities and challenges in the field of education. In teaching， the concept of new engineering emphasizes the practicality， inter-discipline and comprehensiveness of the discipline. For aiming at meeting new demands of new engineering on computer network courses， this paper explores the reformation of the teaching of computer network courses in electrical engineering. Specially， we pay attention to the teaching and learning of the curriculum， and highlight the close integration of the teaching content with the students' majors， hoping to improve the quality of engineering personnel training.

Key Words： New engineering; Higher education; Computer network; Teaching reform

全球經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展，國(guó)家實(shí)施的不同戰(zhàn)略如“五位一體”、“四個(gè)全面”、“中國(guó)制造2025”等對(duì)我國(guó)高等工程教育帶來(lái)新挑戰(zhàn)[1]。為了主動(dòng)應(yīng)對(duì)新一輪科技革命、產(chǎn)業(yè)變革、國(guó)家戰(zhàn)略的需求，近年來(lái)，教育部接連發(fā)布多項(xiàng)文件通知，督促各高校根據(jù)國(guó)家發(fā)展戰(zhàn)略的人才需求，對(duì)工程教育的新理念、新模式、新結(jié)構(gòu)、新質(zhì)量與新體系等進(jìn)行研究，深化工程教育改革[2]。新工科自提出以來(lái)，便受到各高校、教育部、各產(chǎn)業(yè)的巨大關(guān)注和研討。筆者所在學(xué)院為電氣工程學(xué)院，與我院相關(guān)的新工科專(zhuān)業(yè)，如智能電網(wǎng)信息工程，涵蓋電氣工程、信息技術(shù)、計(jì)算機(jī)等領(lǐng)域;還有智能科學(xué)與技術(shù)專(zhuān)業(yè)融合了電氣、控制、計(jì)算機(jī)等技術(shù)，構(gòu)建以新一代網(wǎng)絡(luò)計(jì)算為基礎(chǔ)的智能系統(tǒng)。由此可見(jiàn)，上述電氣相關(guān)新工科專(zhuān)業(yè)都以計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)，因此計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)是我院開(kāi)設(shè)的計(jì)算機(jī)核心基礎(chǔ)課程之一，將在新工科電氣相關(guān)專(zhuān)業(yè)中扮演重要角色。

與老工科相比，新工科建設(shè)更強(qiáng)調(diào)學(xué)科的實(shí)用性、交叉性與綜合性[3]。同時(shí)，新工科建設(shè)行動(dòng)路線(xiàn)提出了“三個(gè)階段、三個(gè)任務(wù)、三個(gè)突破”的行動(dòng)方案。該方案將“學(xué)與教”作為三個(gè)任務(wù)中首要關(guān)鍵任務(wù)，并給出較為細(xì)致的指導(dǎo)意見(jiàn)[4]。主要內(nèi)容包括：針對(duì)人才知識(shí)體系方面，提出基于時(shí)代和未來(lái)卓越工程人才核心素養(yǎng)和能力加快課程改革，注重前沿知識(shí)和學(xué)科交叉知識(shí)體系建設(shè)，注重實(shí)踐創(chuàng)新性課程體系建設(shè);針對(duì)人才培養(yǎng)質(zhì)量，提出完善學(xué)習(xí)目標(biāo)、培養(yǎng)目標(biāo)、培養(yǎng)方案、課程大綱、評(píng)價(jià)分析、課程品質(zhì)報(bào)告、改進(jìn)方案實(shí)施等環(huán)節(jié)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)閉環(huán)質(zhì)量持續(xù)改進(jìn);針對(duì)教學(xué)方式，注重以新型信息技術(shù)為支撐，努力發(fā)展探究式、討論式、參與式教學(xué)和混合式學(xué)習(xí)等新型教學(xué)方式[5]?！队?jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)》作為一門(mén)核心課程一直是高校工科專(zhuān)業(yè)開(kāi)設(shè)的核心必修基礎(chǔ)課程，它不僅強(qiáng)調(diào)對(duì)專(zhuān)業(yè)知識(shí)的理論學(xué)習(xí)，還要求學(xué)生有一定的實(shí)踐應(yīng)用能力。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程對(duì)于培養(yǎng)學(xué)生掌握計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域背景知識(shí)，理解計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、協(xié)議及應(yīng)用的工作原理，分析和解決計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域?qū)嶋H問(wèn)題具有重要意義。本文將圍繞新工科建設(shè)新理念，結(jié)合筆者所在院系（電氣工程學(xué)院）專(zhuān)業(yè)實(shí)際情況，針對(duì)現(xiàn)有計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程存在的一些問(wèn)題進(jìn)行分析，從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)手段等方面對(duì)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程改革與建設(shè)進(jìn)行探索。

1? 我院計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程教學(xué)現(xiàn)狀分析

為摸清學(xué)生對(duì)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程的認(rèn)識(shí)，筆者對(duì)我院已學(xué)過(guò)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程的相關(guān)學(xué)生（4個(gè)專(zhuān)業(yè)500余人）進(jìn)行問(wèn)卷調(diào)查。根據(jù)收集到教學(xué)反饋信息來(lái)看，主要存在以下問(wèn)題。

1.1 教學(xué)過(guò)程有缺點(diǎn)

傳統(tǒng)課程教學(xué)一直沿用網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)和各層協(xié)議為主，以各層次的主要作用、相關(guān)協(xié)議及其工作機(jī)制為教學(xué)重點(diǎn)，偏重理論。而計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程本身知識(shí)體系又相對(duì)龐雜，具有跨學(xué)科特性，內(nèi)容相對(duì)分散，覆蓋數(shù)據(jù)通信、排隊(duì)論、圖論等多個(gè)領(lǐng)域知識(shí)。另一方面，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)飛速發(fā)展，僅僅講授教材內(nèi)容未能與時(shí)俱進(jìn)，難以緊跟實(shí)際網(wǎng)絡(luò)中最新技術(shù)的發(fā)展動(dòng)態(tài)。對(duì)于我院電氣工程專(zhuān)業(yè)學(xué)生，平時(shí)課堂學(xué)習(xí)重點(diǎn)關(guān)注電學(xué)相關(guān)，對(duì)網(wǎng)絡(luò)大都無(wú)實(shí)際組網(wǎng)經(jīng)驗(yàn)，難于理解。此外，在教學(xué)方式上目前課程教學(xué)講授仍占主導(dǎo)地位，教師主導(dǎo)課堂，學(xué)生被動(dòng)學(xué)習(xí)，積極性不高。

1.2 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與實(shí)際應(yīng)用有距離

我院計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程除教學(xué)課時(shí)外還包含兩個(gè)學(xué)時(shí)實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)。以往實(shí)驗(yàn)課程環(huán)節(jié)相對(duì)落后，對(duì)于缺乏相關(guān)背景知識(shí)的非計(jì)算機(jī)類(lèi)專(zhuān)業(yè)學(xué)生（如我院電氣工程學(xué)院相關(guān)專(zhuān)業(yè)）感到枯燥。學(xué)生做實(shí)驗(yàn)疲于應(yīng)付，做實(shí)驗(yàn)積極性不高，對(duì)于實(shí)驗(yàn)報(bào)告相關(guān)撰寫(xiě)流于形式。

1.3 教學(xué)考核有弊端

傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)成績(jī)考核較為單一，主要依據(jù)期末卷面成績(jī)，同時(shí)由于實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)相對(duì)不完善，實(shí)驗(yàn)成績(jī)參考性意義不大。因此缺乏對(duì)不同學(xué)生解決問(wèn)題等綜合素質(zhì)考核，一定程度上缺乏普適性和公平性。

1.4 與新工科人才培養(yǎng)要求有差距

如今大數(shù)據(jù)、人工智能等領(lǐng)域飛速發(fā)展，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)已經(jīng)成為當(dāng)代信息社會(huì)基石。新工科建設(shè)對(duì)學(xué)生的工程實(shí)踐能力、自主學(xué)習(xí)能力與交叉學(xué)科整合能力、自主創(chuàng)新能力提出新要求，注重前沿知識(shí)和學(xué)科交叉知識(shí)融合。而現(xiàn)有的教學(xué)內(nèi)容與人才培養(yǎng)還不能很好滿(mǎn)足具有工匠精神的高素質(zhì)復(fù)合型人才的要求，存在較大差距[6]。

2? 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程改革探索

針對(duì)上述教學(xué)過(guò)程中存在的問(wèn)題，筆者結(jié)合學(xué)校學(xué)院教學(xué)改革，以與所學(xué)專(zhuān)業(yè)良好結(jié)合，同時(shí)兼顧學(xué)生就業(yè)工作，提高課程的實(shí)用性為目標(biāo)，以期建立有效的新工科課程體系及教學(xué)模式。具體擬從以下幾個(gè)方面對(duì)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程教學(xué)改革進(jìn)行探討。

2.1 重新梳理課程教學(xué)目標(biāo)和內(nèi)容

作為非計(jì)算機(jī)類(lèi)專(zhuān)業(yè)，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程是一門(mén)重要專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課程。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，教學(xué)目的是對(duì)學(xué)生進(jìn)行一場(chǎng)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的“通識(shí)教育”，使得學(xué)生較為系統(tǒng)了解計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展和基本原理體系結(jié)構(gòu)和協(xié)議[7]。經(jīng)過(guò)對(duì)比發(fā)現(xiàn)并與學(xué)院相關(guān)教學(xué)負(fù)責(zé)人員論證，并根據(jù)目前市場(chǎng)上相關(guān)教材，確定需要一本篇幅不太大的通用教材，面向我院所有本科專(zhuān)業(yè)學(xué)生。最終選用謝希仁教授編著的《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)簡(jiǎn)明教程（第3版）》作為學(xué)生推薦教材。該教材簡(jiǎn)單明了，概念準(zhǔn)確、論述嚴(yán)謹(jǐn)，且內(nèi)容全面包含計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基本知識(shí)。根據(jù)推薦教材所給出的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)層次脈絡(luò)，重新梳理各章教學(xué)重難點(diǎn)。

此外，對(duì)于任課教師，不僅僅參考推薦教材，也注重博采眾長(zhǎng)。在教學(xué)內(nèi)容講授上也參照目前國(guó)外流行的兩本計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)名著：《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)自頂向下方法》（Kurose等著）和《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)》（Tanenbaum等著），力求課堂內(nèi)容的全面。同時(shí)為了使同學(xué)了解網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域一些最新知識(shí)，圍繞每章教學(xué)筆者也補(bǔ)充介紹一些體現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)新發(fā)展動(dòng)態(tài)內(nèi)容，如軟件定義網(wǎng)絡(luò)、5G以太網(wǎng)、智能電網(wǎng)等。此外，將計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)頂級(jí)會(huì)議、期刊資料及相關(guān)網(wǎng)絡(luò)資源作為參考資料提供給學(xué)生，供有余力學(xué)生課下研讀，增加理論知識(shí)深度。

2.2? 創(chuàng)新計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)過(guò)程

新工科理念同樣注重創(chuàng)新教學(xué)方式[8]。最近采用互動(dòng)式多媒體與移動(dòng)終端平臺(tái)，如超星學(xué)習(xí)通（首選）、雨課堂（備選）等現(xiàn)代化互動(dòng)教學(xué)手段成為廣大老師日常教學(xué)的有用利器。筆者也將超星學(xué)習(xí)通融入到課程教學(xué)當(dāng)中，采用混合教學(xué)模式，并注重多元化考核。如對(duì)于每一學(xué)時(shí)內(nèi)容講授，在每堂課程講述之前，將本堂課程相關(guān)內(nèi)容凝練的相關(guān)問(wèn)題，利用學(xué)習(xí)通發(fā)給大家，讓大家?guī)е鴨?wèn)題去聆聽(tīng)本節(jié)課，提高積極性和能動(dòng)性。超星學(xué)習(xí)通還具有方便的試題庫(kù)功能，在課后布置作業(yè)時(shí)，不再是單純所有同學(xué)同一試題，而是任課教師對(duì)每章節(jié)提供較為豐富的試題庫(kù)，布置課后作業(yè)不同學(xué)生隨機(jī)分配試題。

課堂內(nèi)容講述上也力求生動(dòng)形象，知識(shí)豐富。比如對(duì)于課程開(kāi)始第一章內(nèi)容，傳統(tǒng)教學(xué)根據(jù)課本梳理計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基本概念和發(fā)展歷程。筆者參照相關(guān)網(wǎng)上優(yōu)質(zhì)教學(xué)資源，以一個(gè)數(shù)據(jù)包的“心路歷程”為主題，根據(jù)學(xué)生日常上網(wǎng)中常用操作：“當(dāng)鍵入網(wǎng)址到網(wǎng)頁(yè)顯示，期間發(fā)生了什么？”為切入點(diǎn)，順藤摸瓜帶領(lǐng)學(xué)生梳理網(wǎng)絡(luò)層的不同層次協(xié)議以及廣泛使用的每層主要協(xié)議。既生動(dòng)形象，又直觀(guān)易于理解。該示例以計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)在信息社會(huì)無(wú)處不在的典型示例啟發(fā)學(xué)生主動(dòng)思考，激發(fā)學(xué)生興趣，為后續(xù)章節(jié)教學(xué)打下良好基礎(chǔ)，教學(xué)效果良好。

2.3 更新實(shí)驗(yàn)課程設(shè)計(jì)

新工科理念也更加強(qiáng)調(diào)課程的實(shí)用性和交叉性，為了更好鍛煉學(xué)生計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)知識(shí)和能力的協(xié)同培養(yǎng)，提高學(xué)生的綜合素質(zhì)和能力，結(jié)合我院電氣相關(guān)專(zhuān)業(yè)筆者設(shè)計(jì)包含計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)各層網(wǎng)絡(luò)知識(shí)的五個(gè)實(shí)驗(yàn)，各個(gè)實(shí)驗(yàn)簡(jiǎn)單描述如表1所示。實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)在基于計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課本基礎(chǔ)之上又力求兼顧教與學(xué)，學(xué)與用的原則，具體指導(dǎo)方案包含兩點(diǎn)：（1）力求與學(xué)院整體專(zhuān)業(yè)相關(guān)。本院學(xué)生主要專(zhuān)業(yè)方向?yàn)殡姎夤こ?，因此網(wǎng)絡(luò)硬件和應(yīng)用服務(wù)實(shí)驗(yàn)與學(xué)生所學(xué)專(zhuān)業(yè)較為相關(guān);（2）力求與實(shí)踐應(yīng)用密切相關(guān)。數(shù)據(jù)傳輸和網(wǎng)絡(luò)通信實(shí)驗(yàn)不僅能加深學(xué)生所學(xué)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)相關(guān)知識(shí)，同時(shí)所選實(shí)驗(yàn)工具在學(xué)生后續(xù)從事網(wǎng)絡(luò)相關(guān)工作時(shí)也是較為重要的工具。Python語(yǔ)言更是如今人工智能時(shí)代必學(xué)語(yǔ)言之一。

在針對(duì)不同專(zhuān)業(yè)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)時(shí)，從上述實(shí)驗(yàn)中任選兩種，提升學(xué)生自主選擇性，同時(shí)也盡可能考慮學(xué)生各自專(zhuān)業(yè)應(yīng)用。具體上機(jī)實(shí)驗(yàn)時(shí)，建立項(xiàng)目小組，以小組為單位完成相關(guān)實(shí)驗(yàn)，對(duì)于數(shù)據(jù)傳輸、網(wǎng)絡(luò)通信實(shí)驗(yàn)涉及內(nèi)容較多，分組一定程度上降低實(shí)驗(yàn)難度。同時(shí)實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)考核也不僅僅依賴(lài)傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)報(bào)告形式考核，增加小組答辯環(huán)節(jié)。各個(gè)實(shí)驗(yàn)小組對(duì)其所作實(shí)驗(yàn)內(nèi)容做5min相關(guān)PPT陳述，并明確各小組成員具體任務(wù)分工，為最終課程考核提供依據(jù)。

3? 結(jié)語(yǔ)

新工科背景下，高等教育計(jì)算機(jī)課程體系需要面臨新的改革。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)作為工科專(zhuān)業(yè)開(kāi)設(shè)的核心基礎(chǔ)課程在新工科建設(shè)中也扮演著重要角色。本文結(jié)合作者的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，以新工科建設(shè)的新理念指導(dǎo)非計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程改革。通過(guò)分析計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)存在的若干問(wèn)題，結(jié)合我院電氣工程專(zhuān)業(yè)特色，重新梳理課程目標(biāo)，創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)教學(xué)手段，更新實(shí)驗(yàn)課程設(shè)計(jì)。通過(guò)此次計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)改革探索，有利于提高學(xué)生課堂注意力和學(xué)習(xí)的積極性，有利于工程實(shí)踐能力與創(chuàng)新能力的提升，以期培養(yǎng)適應(yīng)新一輪科技革命與產(chǎn)業(yè)變革的新工科人才。

參考文獻(xiàn)

[1] 王海東，關(guān)昶，劉群，等.“新工科”形勢(shì)下應(yīng)用型本科校企合作開(kāi)發(fā)課程探索[J].輕工科技，2018，34（12）：123-124，154.

[2] 李學(xué)鋒.新工科理念下的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)改革探索[J].福建電腦，2018，34（9）：166-167.

[3] 余飛，蔡爍，李利香，等.“新工科”背景下非計(jì)算機(jī)類(lèi)專(zhuān)業(yè)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程教學(xué)探索[J].計(jì)算機(jī)時(shí)代，2018（7）：89-91.

[4] 王孫禺，趙自強(qiáng)，雷環(huán).中國(guó)工程教育認(rèn)證制度的構(gòu)建與完善——國(guó)際實(shí)質(zhì)等效的認(rèn)證制度建設(shè)十年回望[J].高等工程教育研究，2014（5）：23-34.

[5] 章玥，彭超，劉獻(xiàn)忠.新工科建設(shè)背景下計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程教學(xué)改革與實(shí)踐[J].計(jì)算機(jī)教育，2019（12）：40-42，50.

[6] 徐洪峰.高校計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程的教學(xué)問(wèn)題研究-以貴州師范大學(xué)為例[J].銅仁學(xué)院學(xué)報(bào)，2017（3）：67-69.

[7] 馬瑩瑩.非計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)“計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)”課程教學(xué)目標(biāo)改革研究[J].西部素質(zhì)教育，2017，3（9）：81-82.

[8] 張繼成，杜松江.“新工科”背景下基于微課的“翻轉(zhuǎn)課堂”模式在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)教學(xué)中的應(yīng)用研究[J].電腦知識(shí)與技術(shù)，2019，15（8）：86-87.