計算機網(wǎng)絡(luò)金課建設(shè)探索與實踐

鐘伯成 廖薇 陳玨 史志才 李冬梅

摘要：計算機網(wǎng)絡(luò)課程是一級學科計算機科學與技術(shù)所有專業(yè)的核心主干課程之一，在計算機專業(yè)的人才培養(yǎng)中起著重要作用。文章對標金課原則，分析了目前我國計算機網(wǎng)絡(luò)課程存在的不足，結(jié)合學校定位與專業(yè)培養(yǎng)目標，指出了計算機網(wǎng)絡(luò)金課建設(shè)需要解決的問題，在課程定位、教學目標、教學設(shè)計、教學評價機制以及實施方法等方面進行了有益的探索。

關(guān)鍵詞：工程教育;金課;計算機網(wǎng)絡(luò);教學設(shè)計

中圖分類號：TP311? ? ? 文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2021）13-0167-03

Abstract： The computer network course is one of the core courses of computer science and technology， which plays an important role in the training of computer professionals. Based on the principle of standard golden course， the shortcomings of the current computer network course in China are analyzed. Combining with the university positioning and professional training objectives， the problems to be solved in the construction of computer network golden course are pointed out. The beneficial exploration in the aspects of curriculum orientation， teaching objectives， teaching design， teaching evaluation mechanism and implementation methods are made.

Key words： engineering education， golden course， computer network， teaching design

1 引言

隨著人工智能、5G通信、量子計算與大數(shù)據(jù)等新技術(shù)的不斷進步，新一輪的產(chǎn)業(yè)革命風起云涌，與之相應(yīng)地對高等教育培養(yǎng)人才提出了新的要求。為了滿足社會需求，國際國內(nèi)高等教育發(fā)起了新一輪改革。2018年6月，教育部部長陳寶生提出要把“水課”變成有一定挑戰(zhàn)度的“金課”的高等教育改革方向[1]。同年11月，教育部高教司司長吳巖，在第十一屆“中國大學教學論壇”上，給出了“金課”的“兩性一度” 的評價標準[2]。2019年10月，教育部頒布《教育部關(guān)于一流本科課程建設(shè)的實施意見》的“雙萬計劃”，確立了一流本科課程建設(shè)的目標[3]，這些無不彰顯國家對高等教育課程改革的重視。

計算機網(wǎng)絡(luò)課程是一級學科計算機科學與技術(shù)所有專業(yè)的核心主干課程之一。它是一門涉及計算機技術(shù)和通信技術(shù)，集軟件、硬件、應(yīng)用和開發(fā)為一體的重要課程。本課程主要講授計算機網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)知識、網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)、局域網(wǎng)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)互連、廣域網(wǎng)等技術(shù)，以及網(wǎng)絡(luò)管理及安全等知識，從而培養(yǎng)學生進行網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)分析和設(shè)計的綜合能力，為后續(xù)課程的學習奠定基礎(chǔ)。課程是人才培養(yǎng)體系的基本細胞。只有建設(shè)好“金課”，高等教育的人才培養(yǎng)改革才能深入[4]。因此，計算機網(wǎng)絡(luò)金課建設(shè)勢在必行。

2 計算機網(wǎng)絡(luò)金課建設(shè)目標

2.1 課程定位，面向普通高等本科院校計算機專業(yè)的本科生

按照教育部的“金課”建設(shè)標準，結(jié)合學校的定位，計算機網(wǎng)絡(luò)建設(shè)“金課”的定位，面向普通高等本科院校計算機專業(yè)的本科生。希望通過課程教學，達成三個維度的目標。第一是工作維度，使學生形成勝任計算機網(wǎng)絡(luò)相關(guān)工作的基本素質(zhì)和能力;第二是社會維度，使學生形成良好的社會交流溝通能力與素質(zhì)，能夠應(yīng)付自如地處理好各種社會關(guān)系并從中受益;第三是自我成長維度，使學生有人格上獨立的素質(zhì)和能力，始終保持積極上進的心態(tài)，養(yǎng)成良好的學習和工作習慣。

2.2 課程建設(shè)目標，實現(xiàn)“金課”的“兩性一度”

高階性：在掌握計算機網(wǎng)絡(luò)核心知識原理的基礎(chǔ)上，基本達到網(wǎng)絡(luò)工程師的知識能力素質(zhì)要求，具備解決復雜計算機網(wǎng)絡(luò)問題的綜合能力和高級思維。

創(chuàng)新性：課程內(nèi)容上，根據(jù)計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展和最新社會需求，重構(gòu)和微調(diào)相結(jié)合，使課程內(nèi)容圍繞網(wǎng)絡(luò)核心原理展開，做到基礎(chǔ)穩(wěn)固，單點突出，不斷注入反映前沿性和時代性的新技術(shù);教學形式上，采用混合式教學模式，充分利用互聯(lián)網(wǎng)、慕課等資源，構(gòu)建線上與線下相結(jié)合、課內(nèi)與課外相結(jié)合的課程教學模式、體現(xiàn)先進性和互動性;學習結(jié)果上，設(shè)計能體現(xiàn)學生解決網(wǎng)絡(luò)問題的思路和方法、如何運用網(wǎng)絡(luò)理論分析各種隨機網(wǎng)絡(luò)問題的能力等的理論或?qū)嶋H問題或項目，要求學生去完成，使學習結(jié)果具有探究性，體現(xiàn)個性化。

挑戰(zhàn)度：改革課程評價機制，不再“一考定終身”，注重過程評價，通過設(shè)計具有一定復雜性和綜合性的項目或網(wǎng)絡(luò)問題，要求學生利用網(wǎng)絡(luò)基本原理，結(jié)合相關(guān)課程的知識，以及學習一定的相關(guān)新技術(shù)，并學習與掌握一些新軟件工具，才能完成的階段任務(wù)，課程評分是各階段任務(wù)完成情況的綜合，從而使課程具有一定的挑戰(zhàn)性。

3 課程建設(shè)措施

3.1 重點改革內(nèi)容

為了達到上述的高階性、創(chuàng)新性、挑戰(zhàn)度的課程建設(shè)目標，需要從以下幾個方面進行課程建設(shè)。

課程內(nèi)容：根據(jù)計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展、新經(jīng)濟下的社會對計算機網(wǎng)絡(luò)人才的知識、能力和素質(zhì)的要求和課程的定位，遴選課程的教學內(nèi)容，確立核心知識、能力和素質(zhì)要求，引入前沿技術(shù)和最新社會需求內(nèi)容，從理論知識和綜合運用等多方面考慮課程內(nèi)容和要求。

教學資源：對現(xiàn)有課程教學資源，根據(jù)新教學內(nèi)容要求進行整合與補充，其中主要包括計算機網(wǎng)絡(luò)慕課資源建設(shè)、課程實踐教學條件增強和課程項目庫的建設(shè)等。

教學設(shè)計：根據(jù)教學需求，設(shè)計靈活多樣的教學形式，構(gòu)建以學生為中心的教學模式，充分利用各種現(xiàn)代化資源與手段，教學形式包括混合式教學、案例式教學、企業(yè)任務(wù)嵌入式教學等。

課程任務(wù)設(shè)計：為了體現(xiàn)“兩性一化”，需要設(shè)計若干具有一定難度和創(chuàng)新性的階段性課程任務(wù)和目標，要求學生在老師的指導下，一般以團隊的形式，自學完成。

課程評價機制設(shè)計：設(shè)計新的多階段、多目標的課程過程考核評價機制，從知識、能力和素質(zhì)等全方位考核學生對本課程的目標達成度。

新技術(shù)的不斷涌現(xiàn)正推動著新經(jīng)濟快速發(fā)展，社會對新型工科人才需求日益顯現(xiàn)。目前應(yīng)用型本科院校普遍存在的問題是，一方面大多數(shù)學生主動性欠缺，高考壓力釋放后，一瀉千里，覆水難收;另一方面學校的專業(yè)課程體系將專業(yè)體系知識碎片化到各個課程，學生很難從專業(yè)體系的高度去理解與掌握這些知識，因而不知道所學課程知識到底能干什么，更不用說如何綜合利用所學去完成實際要求的任務(wù)。因此，要完成計算機網(wǎng)絡(luò)課程的教學目標，必須將各項獨立的教學活動有效組織起來，達到學習活動的最佳組合和排序，以使得各種學習活動之間相互促進，能夠在整個學期中有效且持續(xù)地增強學生的學習動力。

3.2 課程內(nèi)容設(shè)置

根據(jù)學校的辦學定位與本專業(yè)的培養(yǎng)目標，計算機網(wǎng)絡(luò)的課程教學目標為：

能夠意識到計算機網(wǎng)絡(luò)的不斷發(fā)展和技術(shù)更新，并基于計算機網(wǎng)絡(luò)的基本標準、協(xié)議和原理，通過自學，把握計算機網(wǎng)絡(luò)的新技術(shù)與發(fā)展趨勢。能夠在掌握計算機網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)和原理的基礎(chǔ)上，研究與分析社會對計算機網(wǎng)絡(luò)實際需求，設(shè)計出滿足要求的計算機網(wǎng)絡(luò)方案。能夠在掌握計算機網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)基本原理基礎(chǔ)上，設(shè)計滿足用戶需求的計算機網(wǎng)絡(luò)，并在設(shè)計方案中考慮社會、健康、安全、法律、文化以及環(huán)境等因素。能夠根據(jù)計算機網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用場景，分析和評價計算機網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用對社會、健康、安全等方面的可能影響，理解相關(guān)的社會和法律責任。能夠意識到計算機網(wǎng)絡(luò)與網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)安全技術(shù)對社會和文化等方面影響的兩面性，在計算機網(wǎng)絡(luò)與網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)應(yīng)用中自覺遵守職業(yè)道德規(guī)范。

按此培養(yǎng)目標，梳理出計算機網(wǎng)絡(luò)課程的知識點，使課程各知識點環(huán)環(huán)相扣、互為因果，避免出現(xiàn)知識的條塊分割、知識斷線和知識冗余等。面向工程應(yīng)用能力培養(yǎng)的教學理念，改變了以往課程知識點間相互脫節(jié)，課程實驗以基本的驗證性實驗為主等問題。將課程教學轉(zhuǎn)變成，內(nèi)容緊密聯(lián)系的整體教學，實驗設(shè)計為驗證—設(shè)計—綜合，這樣一種符合人類認識與創(chuàng)新能力培養(yǎng)的螺旋式上升過程。

3.3 教學設(shè)計

在教學設(shè)計上，針對學生特點與培養(yǎng)目標，進行了多種形式的改革嘗試，改變了傳統(tǒng)的教學理念，使課程的教學效率得到了進一步優(yōu)化和提高，將專業(yè)課程學習與學生道德修養(yǎng)、價值取向與專業(yè)能力的培養(yǎng)有機融合，充分調(diào)動了學生學習的興趣，潤物細無聲地提高了學生的道德修養(yǎng)，成效顯著。具體如下：

混合式教學：在泛在化學習的互聯(lián)網(wǎng)時代，便利的網(wǎng)絡(luò)學習平臺與豐富的學習資源無疑可以幫助學生有效開展課程學習，培養(yǎng)學生自我學習的能力和習慣，為終身學習奠定基礎(chǔ)。根據(jù)課程教學需求，采用翻轉(zhuǎn)課堂等形式，設(shè)計課程問題，課前學生帶問題通過網(wǎng)絡(luò)資源自學，課堂展開討論與總結(jié)。

協(xié)作式學習：根據(jù)學生能力，合理搭配，劃分學習小組。為每個小組發(fā)布不同的學習目標，要求組長合理安排組內(nèi)共同討論、分析，給出解決方案。采用協(xié)作式學習，可以充分發(fā)揮每個學生的長處，取長補短，提高學習效率，學會分享與相互幫助共同提高，學會發(fā)揮團隊精神，團隊協(xié)作。

項目化教學：從基礎(chǔ)開始，如配置VLAN 等，完善整個課程教學體系，根據(jù)課程的目標逆推整個課程教學體系，根據(jù)后續(xù)需求完善前序教學內(nèi)容。教學以企業(yè)提供的項目展開，實訓內(nèi)容由簡到難，但保證都是一個獨立的整體，在課程的最后以社會的一個相對完整的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用需求作為實踐考核方式考核學生，教學內(nèi)容根據(jù)經(jīng)濟技術(shù)發(fā)展動態(tài)更新。

創(chuàng)新項目與競賽：指導學生參加各種相關(guān)的高水平創(chuàng)新大賽和各類創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目，如設(shè)計一個大作業(yè)，要求學生全部參加《中國高校計算機大賽——網(wǎng)絡(luò)技術(shù)挑戰(zhàn)賽》這項與課程內(nèi)容相關(guān)的創(chuàng)新競賽，該賽事分資格賽、選拔賽和挑戰(zhàn)賽三個階段，學生完成資格賽，即達到完成課程大作業(yè)要求，如果能進一步進入后兩個階段，獲得競賽獎項，則可以獲得課程總評加分。這些能夠?qū)W生的課程學習起到很大的引導作用，促使他們深入理解課程方向的背景、意義和實用價值，提升他們的科研創(chuàng)新意識。鍛煉學生技術(shù)水平、團隊合作和協(xié)調(diào)能力、文檔寫作能力、作品展現(xiàn)能力等。增加學生學習興趣，提高學習熱情，逐步將學生的學習模式從被動接受向探究模式轉(zhuǎn)變，并檢驗課程學習的效果，為課程教學質(zhì)量的持續(xù)改進提供實時的反饋。

4 建設(shè)成效

作為高等教育大國，我國工程教育的規(guī)模位列全球第一。然而，工程教育的質(zhì)量以及學生工程創(chuàng)新的能力卻差強人意。從2014年起，我校計算機網(wǎng)絡(luò)課程教學團隊，針對目前高校中信息類相關(guān)專業(yè)的培養(yǎng)模式依然是以知識傳授為主，缺少工程應(yīng)用能力的培養(yǎng)，同時相應(yīng)的教學環(huán)境也較薄弱，使得培養(yǎng)出來的學生與社會實際需求存在一定的脫節(jié)等痛點問題，從現(xiàn)代工程教育的理念、計算機網(wǎng)絡(luò)課程內(nèi)容設(shè)置、教學設(shè)計、計算機網(wǎng)絡(luò)學習與實踐平臺建設(shè)等方面進行了全方位探索。建立了以網(wǎng)絡(luò)工程能力為統(tǒng)一視圖，層次化、循序遞進、開放式課程教學體系。在課程內(nèi)容、教學模式、教學設(shè)計、實踐平臺等方面進行了一系列的改革，提高了學生的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力。

通過市校二級的課程建設(shè)，利用校課程中心網(wǎng)絡(luò)平臺，建立了《計算機網(wǎng)絡(luò)》課程網(wǎng)站。教學網(wǎng)站開放的教學大綱、教案、教學課件、習題、參考文獻，豐富的網(wǎng)絡(luò)教學資源，包括網(wǎng)上電子講義、網(wǎng)絡(luò)題庫和答案、網(wǎng)上答疑、教學內(nèi)容的現(xiàn)場教學錄像等，為學生自主學習以及進一步的學習提供了有效途徑。

教學團隊開發(fā)完成了網(wǎng)絡(luò)交流測評系統(tǒng)軟件，使學生能隨時隨地的自主學習與自我評價，節(jié)省了學習時間，節(jié)約了教學資源，學生的學習效率提高顯著。

通過計算機網(wǎng)絡(luò)課程的學習與實踐鍛煉，學生的工程實踐能力與創(chuàng)新能力得到充分提高。在教學團隊老師的指導下，近年來，學生完成多項上海市大學生新創(chuàng)業(yè)訓練計劃項目，以學生為第一作者發(fā)表的論文多篇，軟件著作權(quán)登記多項。

計算機網(wǎng)絡(luò)的教學內(nèi)容不斷更新，教學手段不斷創(chuàng)新，提高了教師的教學質(zhì)量和科研水平。學生通過計算機網(wǎng)絡(luò)課程的學習以及在教學環(huán)節(jié)中讓學生參與到一些實際的科研項目，使得的學生分析問題，解決問題能力以及創(chuàng)新能力不斷加強，培養(yǎng)了具有計算機網(wǎng)絡(luò)工程能力的創(chuàng)新人才，深受用人單位的歡迎。

5 結(jié)語

經(jīng)過多年建設(shè)，在教學團隊老師與學生的共同努力下，我校的計算機網(wǎng)絡(luò)課程，在教學內(nèi)容上體系完整、注重專業(yè)特色、兼顧計算機網(wǎng)絡(luò)發(fā)展前沿和加強理論與實踐相結(jié)合;在教學方法上，課堂講授與學生自主學習相結(jié)合、靈活多樣的課堂教學方式、線上與線下相結(jié)合和全方位的課程考核機制;在實踐教學上，實踐項目與時俱進、進階式的實驗要求和啟發(fā)式實踐教學模式等。計算機網(wǎng)絡(luò)課程不僅注重知識的傳授，更注重學生價值觀的塑造、學術(shù)視野的拓展和工程實踐能力的提升，我們的計算機網(wǎng)絡(luò)課程的金課研究與實踐，為我國高等工程教育改革進行了有益的探索。

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【通聯(lián)編輯：唐一東】