新工科理念下計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程教學(xué)改革初探

董寶蘭 李建森

摘要：在新工科建設(shè)的背景下，傳統(tǒng)的工科人才已無法滿足時(shí)代的需求，而應(yīng)培養(yǎng)具有創(chuàng)新思維和實(shí)踐能力的復(fù)合型人才，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程的教學(xué)改革勢(shì)在必行。該文以新工科建設(shè)為指導(dǎo)思想，結(jié)合地方應(yīng)用型本科院校的學(xué)科建設(shè)和人才培養(yǎng)理念，對(duì)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程的教學(xué)現(xiàn)狀進(jìn)行了分析，從教學(xué)模式、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、考核模式等方面進(jìn)行了教學(xué)改革初探。

關(guān)鍵詞：新工科;人才培養(yǎng);計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò);課程現(xiàn)狀;教學(xué)改革

中圖分類號(hào)：G642? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1009-3044（2021）08-0111-03

Abstract： Under the background of new engineering construction， the traditional engineering talents can not meet the needs of the times， but should cultivate compound talents with innovative thinking and practical ability， the teaching reform of computer network course is imperative. Taking the construction of new engineering as the guiding ideology， combined with the discipline construction and talent cultivation concept of Local Application-oriented Universities， this paper analyzes the teaching status of computer network course， and probes into the teaching reform from the aspects of teaching mode， teaching content， teaching method and assessment mode.

Key words： new engineering; personnel training; computer network;curriculum status; teaching reform

物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、人工智能等新興技術(shù)的興起，使得許多新興產(chǎn)業(yè)應(yīng)運(yùn)而生，從而對(duì)人才培養(yǎng)提出了更高的要求。在此背景下，衍生出了“新工科”建設(shè)的理念。2017年2月，隨著《教育部高等教育司關(guān)于開展新工科研究與實(shí)踐的通知》的發(fā)布， “新工科研究與實(shí)踐”項(xiàng)目正式啟動(dòng)[1]。2018年4月《高等學(xué)校人工智能創(chuàng)新行動(dòng)計(jì)劃》進(jìn)一步明確了高校在專業(yè)發(fā)展、學(xué)科建設(shè)以及人才培養(yǎng)等方面的任務(wù)[2]。在此新形勢(shì)下，傳統(tǒng)的工科人才已無法滿足時(shí)代的需求，應(yīng)以新工科建設(shè)為重要抓手，持續(xù)深化工程教育改革，加快培養(yǎng)適應(yīng)和引領(lǐng)新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革的卓越工程科技人才，打造世界工程創(chuàng)新中心和人才高地[3]。計(jì)算機(jī)類專業(yè)的改革作為新工科建設(shè)中的重要一環(huán)，對(duì)其中的專業(yè)基礎(chǔ)課程——計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程的改革也勢(shì)在必行。該文以新工科建設(shè)為指導(dǎo)思想，結(jié)合地方應(yīng)用型本科院校的學(xué)科建設(shè)和人才培養(yǎng)理念，對(duì)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程的改革進(jìn)行了初步探索。

1課程分析

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程是高等學(xué)校軟件工程、計(jì)算機(jī)應(yīng)用專業(yè)必修的核心課程之一，一般以O(shè)SI七層體系結(jié)構(gòu)的講解開展教學(xué)，然后逐層對(duì)相關(guān)知識(shí)點(diǎn)講授。課程內(nèi)容包括計(jì)算機(jī)通信與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的概念、體系結(jié)構(gòu)、通信協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)、拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、網(wǎng)絡(luò)安全等，具有概念原理繁雜、實(shí)踐操作要求高等特點(diǎn)。通過該課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生將掌握基本的網(wǎng)絡(luò)知識(shí)、學(xué)會(huì)組建簡單的網(wǎng)絡(luò)、進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)的基本管理和維護(hù)。最終，為培養(yǎng)能勝任網(wǎng)絡(luò)技術(shù)員、網(wǎng)絡(luò)工程師等專業(yè)技術(shù)型人才打下基礎(chǔ)[4]。

2教學(xué)現(xiàn)狀

2.1 課時(shí)設(shè)置不平衡

高校對(duì)于《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)》課程的設(shè)置大多數(shù)是理論占比大、實(shí)驗(yàn)占比小，以黃山學(xué)院為例，理論占比48課時(shí)、實(shí)驗(yàn)占比12課時(shí)。該課程對(duì)應(yīng)用性、實(shí)踐性要求比較高，而較少的實(shí)驗(yàn)課時(shí)導(dǎo)致無法細(xì)致深入地進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)。在完成課程教學(xué)之后，學(xué)生根本不理解網(wǎng)絡(luò)的配置、組建與管理，甚至基本的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備也認(rèn)知不足，更不用說去探究新技術(shù)的應(yīng)用。

2.2教學(xué)內(nèi)容陳舊

高新技術(shù)的不斷出現(xiàn)使得計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)也觸及更多的新興領(lǐng)域，但在日常授課中，教師仍然把教學(xué)重心放在物理層、數(shù)據(jù)鏈路層等各層體系結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)概念的講解，而無線網(wǎng)技術(shù)、移動(dòng)IP、IPV6、網(wǎng)絡(luò)安全實(shí)例等新興技術(shù)只是在教材中有所涉及，并未列入教學(xué)計(jì)劃中，因此學(xué)生對(duì)該課程的前沿知識(shí)就不甚了解。

2.3教學(xué)模式單一

現(xiàn)在大多數(shù)教師還是采用傳統(tǒng)的教學(xué)模式，即基于教材，配備相應(yīng)的多媒體課件，以教師講授為主。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)包括計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)方面的知識(shí)，具有概念性強(qiáng)，內(nèi)容繁雜的特點(diǎn)。教師為了按時(shí)完成相應(yīng)的教學(xué)計(jì)劃，往往加快教學(xué)節(jié)奏，灌輸式的教學(xué)方式使得學(xué)生喪失學(xué)習(xí)主動(dòng)性和積極性，從而缺乏學(xué)習(xí)興趣，也不利于學(xué)生創(chuàng)新思維的培養(yǎng)。

2.4實(shí)驗(yàn)內(nèi)容不配套且缺乏完善的實(shí)驗(yàn)環(huán)境

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)教學(xué)缺乏配套的教材，教師往往采取將實(shí)際網(wǎng)絡(luò)工程中所涉及的知識(shí)點(diǎn)獨(dú)立成各個(gè)實(shí)驗(yàn)?zāi)K，比如網(wǎng)絡(luò)命令、網(wǎng)線制作、交換機(jī)基本配置、VLAN配置等，各個(gè)實(shí)驗(yàn)之間缺乏聯(lián)系，更沒有將理論知識(shí)點(diǎn)應(yīng)用到實(shí)踐中。而計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程需要虛擬與現(xiàn)實(shí)相結(jié)合的網(wǎng)絡(luò)實(shí)踐教學(xué)環(huán)境來輔助教學(xué)，但是在現(xiàn)有的條件上不可能把需要的實(shí)驗(yàn)都去建立相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)室。因此學(xué)生無法形成一個(gè)系統(tǒng)的知識(shí)體系，而學(xué)生的實(shí)踐應(yīng)用能力、創(chuàng)造性能力和解決問題能力無法得到提高。

2.5教學(xué)安排無法做到因材施教

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的課程設(shè)置一般會(huì)在大二上學(xué)期，此時(shí)學(xué)生對(duì)計(jì)算機(jī)相關(guān)知識(shí)的了解程度不一，但教學(xué)內(nèi)容的設(shè)置一般是按照大多數(shù)學(xué)生的學(xué)習(xí)需求，因此不能切實(shí)有效地做到因材施教，進(jìn)而影響學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和學(xué)習(xí)效果。

2.6教師隊(duì)伍結(jié)構(gòu)不合理

合理地設(shè)置教師隊(duì)伍結(jié)構(gòu)是提高教學(xué)水平、教學(xué)質(zhì)量和改善教學(xué)效果的主要方面。目前部分高校缺乏一支年齡、職稱、科研結(jié)構(gòu)合理的教師隊(duì)伍，而且大多數(shù)在校教師為高校畢業(yè)生，離開校園后直接從事教育工作，沒有從事過網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃、網(wǎng)絡(luò)組建和管理等相關(guān)工作，也沒有豐富的項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)，所以對(duì)大型網(wǎng)絡(luò)設(shè)備缺乏管理經(jīng)驗(yàn)，對(duì)大型網(wǎng)絡(luò)形態(tài)缺乏認(rèn)知，不能很好地將實(shí)踐操作融入理論教學(xué)中，從而對(duì)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程的教學(xué)提出了更大的挑戰(zhàn)[5]。

2.7課程考核形式單一

目前高校計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程考核方式主要為過程性考核和期末考試（考查）組成，以黃山學(xué)院為例，理論課為過程性考核30%+期末閉卷考試70%?？己诵问絾我粚?dǎo)致無法從多角度、全方位地了解學(xué)生的學(xué)習(xí)情況。應(yīng)該結(jié)合授課群體、不同專業(yè)的課時(shí)設(shè)置等多方面設(shè)定多樣化的考核形式，這樣才能真正地從多方面去檢測(cè)學(xué)生的理論學(xué)習(xí)情況和實(shí)踐操作能力，培養(yǎng)出適應(yīng)社會(huì)需要的專業(yè)型人才。

3教學(xué)改革策略

3.1平衡課時(shí)設(shè)置

《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)》課程的課時(shí)設(shè)置應(yīng)適量增加實(shí)驗(yàn)比重，以黃山學(xué)院為例，可以將原有的12課時(shí)的實(shí)驗(yàn)課程更改為24課時(shí)或36課時(shí)，或者在48課時(shí)的理論課中分割出12課時(shí)作為配套課堂實(shí)驗(yàn)，可利用仿真軟件Packet Tracer等在網(wǎng)絡(luò)模擬環(huán)境中進(jìn)行課堂練習(xí)，有效地將實(shí)踐操作融入理論教學(xué)中，從而提高學(xué)生的實(shí)踐操作經(jīng)驗(yàn)和解決問題的能力。

3.2更新教學(xué)內(nèi)容

課程教學(xué)過程中，既要保留原有教學(xué)內(nèi)容中的基礎(chǔ)知識(shí)點(diǎn)和原理，也要關(guān)注課程的發(fā)展前沿和新技術(shù)的發(fā)展動(dòng)態(tài)，及時(shí)拓展、更新現(xiàn)有的教材和教學(xué)內(nèi)容，例如可以將無線網(wǎng)技術(shù)、移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)、云技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)安全等最新的技術(shù)知識(shí)列入教學(xué)重點(diǎn)。此外對(duì)于教學(xué)內(nèi)容的講授可以調(diào)整順序，建議從中間層次開始講授，然后向底層與高層擴(kuò)展，并進(jìn)一步循環(huán)進(jìn)行，逐漸深入。底層（如物理層等）對(duì)于大多數(shù)學(xué)生來說，學(xué)習(xí)起來有較大困難，而高層內(nèi)容處理不好又不容易掌握知識(shí)點(diǎn)。另外，教學(xué)內(nèi)容多以解決實(shí)際問題解決實(shí)際問題為出發(fā)點(diǎn)，可以以案例講解、項(xiàng)目開發(fā)等形式，設(shè)計(jì)過程性問題，引導(dǎo)學(xué)生積極思考。同時(shí)重視例題講解與習(xí)題處理，增加這方面的課堂占用時(shí)間。

3.3改革教學(xué)手段和課堂模式

1）采用問題驅(qū)動(dòng)教學(xué)法：在進(jìn)行課程設(shè)計(jì)時(shí)，明確學(xué)生作為系統(tǒng)的設(shè)計(jì)者，不應(yīng)該被動(dòng)地等待知識(shí)灌輸，而應(yīng)該主動(dòng)地運(yùn)用相關(guān)知識(shí)去解決問題。例如在教授CSMA/CD協(xié)議這一章節(jié)進(jìn)行課堂設(shè)計(jì)時(shí)，讓學(xué)生在老師提出的一連串問題的驅(qū)動(dòng)下將整個(gè)協(xié)議的基本算法設(shè)計(jì)出來。課前布置一個(gè)預(yù)習(xí)題，讓學(xué)生針對(duì)信道劃分方法對(duì)于突發(fā)性業(yè)務(wù)效率低的問題，提出一種隨機(jī)占用信道的基本方法。課上通過類比一個(gè)生活中非常熟悉的共享信道場(chǎng)景，即圓桌會(huì)議，引導(dǎo)學(xué)生提出CSMA/CD協(xié)議“先聽再發(fā)”的基本思想。然后通過先聽再發(fā)能不能完全避免沖突的問題，在分析時(shí)空?qǐng)D的基礎(chǔ)上，引導(dǎo)學(xué)員提出“邊發(fā)邊聽”沖突檢測(cè)的解決辦法。又通過問題“沖突后能立即重傳嗎”，引導(dǎo)學(xué)員提出隨機(jī)退避的基本思想，并深入討論本次課教學(xué)難點(diǎn)：二進(jìn)制指數(shù)退避算法。這樣，在引導(dǎo)和啟發(fā)學(xué)員的過程中逐步完成CSMA/CD協(xié)議的基本流程。最后分析CSMA/CD成功的原因，并提出新的課題，鼓勵(lì)學(xué)員進(jìn)行改進(jìn)，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新熱情。

2）打造多元化課堂：教師可借助多媒體軟件來進(jìn)行課堂教學(xué)，動(dòng)態(tài)地展示網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、多角度全方位描述數(shù)據(jù)傳輸?shù)脑?、過程，使概念原理更加具象化和生動(dòng)化，從而活躍課堂氣氛，提升學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，改善教學(xué)效果;此外可以基于雨課堂、超星泛雅等智慧平臺(tái)，建設(shè)豐富多樣的在線課程資源。通過智慧平臺(tái)，教師課前可以布置預(yù)習(xí)任務(wù)、發(fā)布問卷調(diào)查;課上可以發(fā)布討論、搶答等課堂活動(dòng)來活躍課堂氣氛，同時(shí)也能在關(guān)鍵章節(jié)點(diǎn)發(fā)布隨堂測(cè)驗(yàn)檢驗(yàn)學(xué)生課堂知識(shí)的掌握情況;課后發(fā)布作業(yè)讓學(xué)生及時(shí)鞏固學(xué)習(xí)內(nèi)容，還可以統(tǒng)計(jì)各項(xiàng)課堂活動(dòng)數(shù)據(jù)，接收學(xué)生的學(xué)習(xí)反饋，實(shí)現(xiàn)課堂模式的轉(zhuǎn)變[6]。

3）革新教學(xué)手段：教學(xué)手段不限于多媒體、網(wǎng)課、在線資源網(wǎng)站等，在完成基本的課程教學(xué)內(nèi)容之外，可以帶學(xué)生到相關(guān)調(diào)研實(shí)踐中去體會(huì)，比如網(wǎng)絡(luò)工程、編程等相關(guān)項(xiàng)目的研究和開發(fā)，讓學(xué)生在實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)自己的薄弱項(xiàng)，提升自身的能力，在未來的就業(yè)環(huán)境中更有競爭力。

3.4重視實(shí)踐教學(xué)

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的實(shí)驗(yàn)課程一般都獨(dú)立設(shè)置，往往實(shí)驗(yàn)內(nèi)容不配套教材，為了更好地將實(shí)踐操作融入理論教學(xué)中，可以使用模擬仿真軟件進(jìn)行課內(nèi)實(shí)驗(yàn)，例如Packet Tracer，它提供了網(wǎng)絡(luò)模擬環(huán)境，學(xué)生可以在這個(gè)模擬器中模擬網(wǎng)絡(luò)環(huán)境進(jìn)行學(xué)習(xí)，更好地理解對(duì)應(yīng)的概念、協(xié)議、技術(shù)原理等。當(dāng)然，也可以設(shè)置一些思維實(shí)驗(yàn)、虛擬實(shí)驗(yàn)、程序設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、軟實(shí)驗(yàn)、操作性實(shí)驗(yàn)等。例如，在 Windows 下設(shè)置網(wǎng)絡(luò)參數(shù)，包括在聊天軟件中進(jìn)行實(shí)驗(yàn)分析（例如控制對(duì)方機(jī)器等），學(xué)生可以在這個(gè)模擬器中進(jìn)行學(xué)習(xí)，模擬各種不同的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，完成教學(xué)任務(wù)[7]。

3.5因材施教，因?qū)I(yè)施教

可以根據(jù)不同專業(yè)、不同年級(jí)的學(xué)生制定相應(yīng)的講授與實(shí)驗(yàn)方案，考慮有所側(cè)重地從不同的層次上講述該課程，例如，對(duì)于計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)，可以保留數(shù)據(jù)鏈路層的基本原理，然后逐層講授高層協(xié)議原理和技術(shù)等;而對(duì)于軟件工程專業(yè)，可以直接從網(wǎng)絡(luò)層開始講授;信息與管理系統(tǒng)專業(yè)，可以考慮減少低層次的學(xué)時(shí)，重點(diǎn)講授中、高層次內(nèi)容。

3.6教師隊(duì)伍的設(shè)置

擔(dān)任計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程基礎(chǔ)教學(xué)的教師應(yīng)積極參加該課程相關(guān)的研討會(huì)或者講座，學(xué)習(xí)先進(jìn)的教學(xué)方法和手段，同時(shí)其應(yīng)有一定的科研水平，在網(wǎng)絡(luò)研究、網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)等多個(gè)方向應(yīng)進(jìn)行相關(guān)科研項(xiàng)目的研發(fā)。在高校教師的引入方面，可以關(guān)注是否有網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃、網(wǎng)絡(luò)組建等方面的項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)。在高校教師的考核方面應(yīng)采用競爭機(jī)制，除了不定期讓學(xué)生對(duì)教師進(jìn)行教學(xué)評(píng)價(jià)，還可以設(shè)置讓學(xué)生自主選擇每一門課程的任課老師，如果選課人數(shù)太少，該門課程會(huì)關(guān)閉或重新選取其他教師擔(dān)任教學(xué)。該考核機(jī)制會(huì)給老師帶去壓力與動(dòng)力，教師會(huì)根據(jù)學(xué)生反饋不斷提高自己的教學(xué)水平和教學(xué)質(zhì)量，進(jìn)而提升教學(xué)效果[4]。

3.7課程考核機(jī)制

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程的考核成績由過程性考核和期末考試成績組成。過程性考核由學(xué)生的作業(yè)完成情況、出勤率、課堂提問等構(gòu)成，占總成績 60% 左右;期末為閉卷考試，占總成績的40%左右。通過軟件水平測(cè)試三級(jí)以上的學(xué)生，其過程性考核給予滿分;取得思科、華為等網(wǎng)絡(luò)技術(shù)人員專業(yè)認(rèn)證考試的學(xué)生，可憑證書辦理免試[8]。

4結(jié)語

隨著高新技術(shù)的不斷涌現(xiàn)，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)也觸及更多的新興領(lǐng)域，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程的教學(xué)也應(yīng)該進(jìn)行相應(yīng)的改革與創(chuàng)新。該文以新工科建設(shè)為指導(dǎo)理念，從教學(xué)模式、教學(xué)方法等方面對(duì)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程提出了一些具體的改革策略。希望通過課程的改革與實(shí)踐，重新構(gòu)建計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程的教學(xué)體系，提高學(xué)生分析問題和解決問題的能力，培養(yǎng)出符合社會(huì)需求的具有創(chuàng)新思維的復(fù)合型人才。

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【通聯(lián)編輯：王力】