面向應(yīng)用創(chuàng)新型人才培養(yǎng)的計算機網(wǎng)絡(luò)課程教學(xué)改革與研究

謝新華，李浪，余孝忠

摘要：針對高校計算機網(wǎng)絡(luò)教學(xué)中應(yīng)用創(chuàng)新型人才培養(yǎng)存在的問題，該文從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法和手段、實踐教學(xué)等方面對計算機網(wǎng)絡(luò)課程教學(xué)進行改革與研究，從而達到培養(yǎng)應(yīng)用創(chuàng)新型人才的教學(xué)目的。

關(guān)鍵詞：計算機網(wǎng)絡(luò)；應(yīng)用創(chuàng)新；教學(xué)改革

中圖分類號：TP3? ? 文獻標(biāo)識碼：A

文章編號：1009-3044（2022）35-0168-03

當(dāng)今世界，計算機網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用已遍及政治、經(jīng)濟、軍事、科技、生活等幾乎人類活動的一切領(lǐng)域，并正在對社會發(fā)展、生產(chǎn)結(jié)構(gòu)以致人們?nèi)粘Ｉ罘绞疆a(chǎn)生深刻的影響與沖擊。計算機網(wǎng)絡(luò)作為本科高校計算機類專業(yè)核心課程，其理論性和實踐性都較強[1-2]。計算機網(wǎng)絡(luò)成為當(dāng)今高校學(xué)生必備的知識和技能之一。我國每年需要大量優(yōu)秀的計算機網(wǎng)絡(luò)人才，對于地方高校，更應(yīng)注重培養(yǎng)學(xué)生的計算機網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用能力和創(chuàng)新能力。但目前我國很多高校對于計算機網(wǎng)絡(luò)課程的教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法和實踐教學(xué)等仍然存在一些問題，導(dǎo)致培養(yǎng)的學(xué)生應(yīng)用能力和創(chuàng)新能力不足，不能適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)信息時代對人才的需求。因此，研究如何在計算機網(wǎng)絡(luò)課程教學(xué)中培養(yǎng)應(yīng)用創(chuàng)新型人才具有重要的意義。

1計算機網(wǎng)絡(luò)課程教學(xué)現(xiàn)狀

1.1教學(xué)內(nèi)容落后，與現(xiàn)實脫節(jié)

傳統(tǒng)計算機網(wǎng)絡(luò)教材多以O(shè)SI七層協(xié)議模型為基本內(nèi)容，教學(xué)也就往往圍繞這七層協(xié)議模型來進行的。很多任課教師完全依照教材，教學(xué)內(nèi)容與現(xiàn)實生活脫節(jié)，不能對教學(xué)內(nèi)容進行延伸，不但枯燥無味，而且抽象程度高，難以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。當(dāng)今，計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展是迅猛的，新技術(shù)、新應(yīng)用在不斷涌現(xiàn)，如果教師不能與時俱進，是很難達到應(yīng)用創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)目標(biāo)的。

1.2教學(xué)方法和手段比較傳統(tǒng)

在計算機網(wǎng)絡(luò)課堂教學(xué)過程中，主要是教師以黑板或PPT課件講授的教學(xué)方式為主，“滿堂灌”的現(xiàn)象比較普遍[3-4]，教師仍然是課堂教學(xué)的主體，學(xué)生不能主動地思考和探索，只能被動地接受教師傳授的知識，不能激發(fā)學(xué)生主動學(xué)習(xí)的興趣，面對具體問題的時候，不知如何運用相應(yīng)的知識去解決實際問題，無法培養(yǎng)學(xué)生的探究精神與創(chuàng)新能力。此外，計算機網(wǎng)絡(luò)課程知識抽象性較強，僅僅依靠傳統(tǒng)的教學(xué)方法和教學(xué)手段，學(xué)生理解起來也比較困難，導(dǎo)致引發(fā)學(xué)生的厭學(xué)心理。

1.3實踐教學(xué)環(huán)節(jié)比較薄弱

以往傳統(tǒng)計算機網(wǎng)絡(luò)實踐教學(xué)中，實驗內(nèi)容主要是演示型和驗證型實驗，綜合型、設(shè)計型實驗較少。由于實驗內(nèi)容不系統(tǒng)，比較簡單隨意，沒有與之配套的實驗教材，甚至沒有實驗指導(dǎo)書，使學(xué)生普遍存在理論與實踐相脫節(jié)的問題，對解決實際網(wǎng)絡(luò)問題無能為力，不利于學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。另外，很多高校計算機網(wǎng)絡(luò)實驗室的建設(shè)相對薄弱，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備也相對落后，與實際應(yīng)用的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備具有較大差距。

2面向應(yīng)用創(chuàng)新型人才培養(yǎng)的計算機網(wǎng)絡(luò)教學(xué)研究

2.1優(yōu)化課程教學(xué)內(nèi)容

根據(jù)學(xué)校新的人才培養(yǎng)方案，結(jié)合專業(yè)認(rèn)證的需求，針對不同專業(yè)的計算機網(wǎng)絡(luò)課程目標(biāo)、畢業(yè)要求以及課程目標(biāo)對畢業(yè)要求指標(biāo)點的支撐關(guān)系，課程團隊重新制定了符合專業(yè)認(rèn)證需求的課程教學(xué)大綱和實驗教學(xué)大綱，將課程目標(biāo)和畢業(yè)要求指標(biāo)點進行掛鉤。畢業(yè)要求指標(biāo)點中提出了對學(xué)生能力和素質(zhì)的要求，其中包括了學(xué)生網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用能力和創(chuàng)新能力的要求，在課程目標(biāo)中，不能僅限于對知識的傳授，而是要提升到對學(xué)生能力和素質(zhì)的培養(yǎng)，體現(xiàn)“兩性一度”（高階性、創(chuàng)新性和挑戰(zhàn)度）的要求。

教師應(yīng)時刻關(guān)注計算機網(wǎng)絡(luò)發(fā)展動態(tài)，對于傳統(tǒng)的教學(xué)內(nèi)容，要科學(xué)合理地進行增刪，打破教材的束縛，適時引進新的內(nèi)容，將新技術(shù)（如IPV6 技術(shù)、5G技術(shù)等）和傳統(tǒng)教學(xué)內(nèi)容有機結(jié)合，開闊學(xué)生的視野，提升學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。在此基礎(chǔ)之上，讓學(xué)生思考并提出自己的見解，學(xué)以致用，這對培養(yǎng)學(xué)生的應(yīng)用創(chuàng)新能力十分有幫助。為優(yōu)化更新教學(xué)內(nèi)容，課程團隊自編了計算機網(wǎng)絡(luò)教材，目前已出版了第二版；教學(xué)內(nèi)容也并不是教材目錄的簡單復(fù)制，而是要做到有取舍，必要時有增補，因此對課程教案、教學(xué)課件每個學(xué)期都及時更新；對教材每個章節(jié)的教學(xué)內(nèi)容錄制了教學(xué)視頻供學(xué)生課前預(yù)習(xí)或課后鞏固強化。

2.2培養(yǎng)應(yīng)用創(chuàng)新能力的教學(xué)方法和手段

在教學(xué)過程中，除了傳授專業(yè)知識，還需要有意識地去培養(yǎng)學(xué)生的應(yīng)用能力和創(chuàng)新能力，培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題的能力。為此采取了以下一些教學(xué)方法。

首先是改進教學(xué)設(shè)計。新的教學(xué)設(shè)計思路是：以課堂教學(xué)為主，以實驗配合課堂教學(xué)，通過課堂講授、自主學(xué)習(xí)、合作探究、運用新知解決問題、實驗驗證與探索、測評反饋讓學(xué)生掌握計算機網(wǎng)絡(luò)的原理與應(yīng)用，引導(dǎo)學(xué)生進行科學(xué)思考與探究，全面貫徹研究性學(xué)習(xí)方法，通過教學(xué)活動使學(xué)生獲得成功體驗，提高對計算機網(wǎng)絡(luò)的探究興趣，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識、探究精神和實踐能力，增強學(xué)生的創(chuàng)新思維。在教學(xué)設(shè)計中，教師首先通過提出問題、創(chuàng)設(shè)情境導(dǎo)入新課，從而激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣；然后在課堂教學(xué)中以學(xué)生為中心、任務(wù)為驅(qū)動講授新課，在授課過程中針對某些難點問題，教師以任務(wù)或案例的方式提出來，留出一定的時間來和學(xué)生進行交流互動以及學(xué)生之間相互討論，討論以學(xué)生為主體，教師主要是進行引導(dǎo)，最后對問題進行總結(jié)，從而解決實際問題，這對于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維能夠起到非常好的效果；課堂最后對本堂課的知識點進行回顧總結(jié)，鞏固所學(xué)新知識。教學(xué)設(shè)計流程圖如圖1所示。

其次是實施任務(wù)驅(qū)動的教學(xué)方法。任務(wù)驅(qū)動法是從現(xiàn)象發(fā)現(xiàn)問題，從學(xué)習(xí)理論到找到解決問題的方法，激勵和引導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí)，逐步培養(yǎng)學(xué)生的應(yīng)用創(chuàng)新意識，培養(yǎng)獨立學(xué)習(xí)能力和創(chuàng)新能力[5]，打造具有高階性、創(chuàng)新性和挑戰(zhàn)度的高效課堂。例如，在學(xué)習(xí)“如何有效分配IP地址”的時候，教師可以以一個小型企業(yè)或?qū)W校為案例提出任務(wù)，將學(xué)生劃分不同的小組來模擬不同的部門，讓他們自己來分配不同類型、不同網(wǎng)段的IP地址，并通過設(shè)置一些問題啟發(fā)學(xué)生：如何判斷一個IP地址是否合法？網(wǎng)絡(luò)地址和廣播地址用于什么地方？IP地址是否浪費？學(xué)生通過認(rèn)真思考、相互討論并逐一回答問題，從而最終完美解決實際問題。在這個過程中，學(xué)生因為全程參與到其中，因此能夠激發(fā)學(xué)生的主體參與意識，培養(yǎng)了其網(wǎng)絡(luò)實際應(yīng)用和創(chuàng)新思維能力，課堂參與度和學(xué)習(xí)主動性也都有了比較顯著的提高。

再次是采用類比的教學(xué)方法。計算機網(wǎng)絡(luò)課程中有大量的專業(yè)概念和術(shù)語，學(xué)生不易理解，也無法掌握這些概念和術(shù)語構(gòu)成的知識框架，嚴(yán)重阻礙了教學(xué)質(zhì)量的提高。在課堂教學(xué)中引入類比的教學(xué)方法，結(jié)合日常生活中的具體實例，把抽象的理論、概念巧妙地轉(zhuǎn)化為學(xué)生容易理解的生活現(xiàn)象，能有效地激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維。比如，在講述計算機網(wǎng)絡(luò)概念的時候可以將之類比為公路交通圖，汽車（數(shù)據(jù)）從一個城市（計算機）通過公路（通信線路）到達另一個城市（計算機），沿途可能會經(jīng)過若干個收費站（網(wǎng)絡(luò)節(jié)點）。再比如，將IP地址結(jié)構(gòu)類比為學(xué)生的學(xué)號，一個班級中的學(xué)號相同的數(shù)字表示所在的年級、專業(yè)和班級（相當(dāng)于網(wǎng)絡(luò)號或子網(wǎng)號），學(xué)號后面不同的部分則代表該班不同的學(xué)生序號（相當(dāng)于主機號）。

最后，課堂教學(xué)中引入信息化技術(shù)手段。課程合理運用信息化教學(xué)平臺（超星一平三端）輔助開展教學(xué)活動，分課前、課中、課后三個階段：在課前教師通過學(xué)習(xí)通準(zhǔn)備了視頻、案例等任務(wù)發(fā)放以及課件、實驗等教學(xué)資源，學(xué)生可以提前預(yù)習(xí)并記錄疑難點；在課堂中，運用學(xué)習(xí)通進行教學(xué)互動，如隨堂練習(xí)、主題討論、分組任務(wù)和搶答等，打破課堂沉默，充分調(diào)動學(xué)生主動參與到課堂教學(xué)中，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，從而提高課堂教學(xué)效果；課后利用學(xué)習(xí)通布置課程作業(yè)并對學(xué)習(xí)疑難問題進行實時解答。課程團隊在學(xué)院課程資源網(wǎng)站和泛雅超星平臺都建設(shè)了線上課程資源，在資源庫中，包含40個自錄視頻，近800分鐘講解，以及教學(xué)PPT課件、教案及教學(xué)大綱、實驗指導(dǎo)書以及習(xí)題庫等。并且，利用思維導(dǎo)圖建立每個章節(jié)的知識點的連接關(guān)系，以便學(xué)生更好地掌握課程重要知識點及發(fā)展動態(tài)。教師可以根據(jù)平臺記錄的學(xué)生學(xué)習(xí)情況來改進具體的教學(xué)流程，也可以對學(xué)生知識掌握程度做出合理的教學(xué)評價，以便今后更好地開展教學(xué)活動。

2.3提升應(yīng)用創(chuàng)新能力的實踐教學(xué)

根據(jù)學(xué)校人才培養(yǎng)方案，計算機網(wǎng)絡(luò)課程理論課有34學(xué)時，實踐課有24學(xué)時。在完成了約8學(xué)時的理論教學(xué)之后，開始進行分批分小組的實驗教學(xué)，以促進理論和實踐相結(jié)合。網(wǎng)絡(luò)實驗可以幫助學(xué)生鞏固理論知識，還可以培養(yǎng)學(xué)生獨立分析、解決具體問題的能力，這也是大學(xué)教育的重要內(nèi)容。在課程團隊自編的計算機網(wǎng)絡(luò)教材中附錄了十個實驗，這些實驗都是根據(jù)地方院校學(xué)生的特點、計算機網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的現(xiàn)狀而精心設(shè)置的，既有驗證型的實驗，也有設(shè)計型和綜合型的實驗，對提高學(xué)生的實際動手能力、應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)知識的能力以及培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力是非常有幫助的。

對每一次實驗，老師都要求學(xué)生提前預(yù)習(xí)，實驗過程中學(xué)生全程參與、自己動手、獨立完成，遇到問題可以相互討論、驗證，教師隨時跟蹤和指導(dǎo)。實驗完成后學(xué)生及時總結(jié)、書寫實驗報告。在實驗教學(xué)過程中，要加強對學(xué)生排除故障能力的培養(yǎng)，提高學(xué)生獨立操作的能力。學(xué)生通過獨立思考，積極探索，在掌握了知識技能的同時，也培養(yǎng)了創(chuàng)新思維和應(yīng)用能力。例如，通過網(wǎng)絡(luò)編程實驗，學(xué)生要能夠編寫出簡單的網(wǎng)絡(luò)通信程序，掌握一定的網(wǎng)絡(luò)編程技巧，提高網(wǎng)絡(luò)軟件開發(fā)的能力，以此為基礎(chǔ)，今后可以進一步開發(fā)實際的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用系統(tǒng)、參加學(xué)科競賽以及申報項目等。

2.4通過校企合作，培養(yǎng)更多應(yīng)用創(chuàng)新型人才

校企合作是一種注重培養(yǎng)質(zhì)量，注重在校學(xué)習(xí)與企業(yè)實踐，注重學(xué)校與企業(yè)資源、信息共享的“雙贏”模式。校企合作有助于實現(xiàn)優(yōu)勢互補、資源共享，促進課程教學(xué)的創(chuàng)新發(fā)展，計算機網(wǎng)絡(luò)教學(xué)更是如此。

學(xué)校與廣州粵嵌通信科技股份有限公司合作共建 “衡陽師范學(xué)院—粵嵌眾創(chuàng)空間”以及與該公司建立實踐教學(xué)基地，與杭州安恒信息、湖南網(wǎng)安基地兩所網(wǎng)絡(luò)安全企業(yè)合作，構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)空間安全創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育基地，充分發(fā)揮校企合作的優(yōu)勢，建立多種形式的實踐教學(xué)合作模式，包括專業(yè)見習(xí)（實習(xí)）實訓(xùn)模式、學(xué)科競賽模式、科學(xué)研究模式、專題項目課外實踐活動模式。通過校企合作的開展，一方面可使學(xué)校人才培養(yǎng)更加科學(xué)化，另一方面為學(xué)生提供了更為廣泛的實踐鍛煉機會，提升學(xué)生的應(yīng)用創(chuàng)新能力，特別是在學(xué)科競賽、增強學(xué)生的就業(yè)創(chuàng)業(yè)能力以及培養(yǎng)經(jīng)濟社會發(fā)展所需要的應(yīng)用技術(shù)型人才等方面表現(xiàn)突出。

2.5建立合理的課程考核評價機制

課程考核評價不能僅憑期末考試作為唯一依據(jù)，過程性考核也占有一定的比例（30%），有利于學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中持續(xù)投入，包括課堂參與和課程作業(yè)，課程作業(yè)中可以設(shè)置能體現(xiàn)學(xué)生應(yīng)用創(chuàng)新能力的網(wǎng)絡(luò)編程大作業(yè)。由于本課程依托湖南省一流本科課程項目，注重以產(chǎn)出為導(dǎo)向，以學(xué)促研，課程團隊指導(dǎo)學(xué)生積極參加計算機學(xué)科競賽、CTF網(wǎng)絡(luò)安全大賽等，并取得了較好的成績。同時，指導(dǎo)學(xué)生獲得了多項地方高校國家級創(chuàng)新訓(xùn)練項目、發(fā)明專利和軟件著作權(quán)，這些都可以作為過程性考核加分項目。當(dāng)然，過程性考核完全可以通過超星平臺來記錄，這樣可以極大地簡化教師的過程性考核成績統(tǒng)計的工作量。超星平臺平時就已經(jīng)完整地記錄了學(xué)生課前預(yù)習(xí)情況、考勤簽到、課堂回答問題以及作業(yè)完成情況的打分等。通過過程性考核引導(dǎo)學(xué)生保證在平時學(xué)習(xí)中的投入，完成必要的階段性訓(xùn)練，而不是靠期末突擊死記硬背。另外，計算機網(wǎng)絡(luò)實驗也是單獨作為一門課程，同樣注重過程考核，在實驗過程中教師會根據(jù)學(xué)生做實驗的表現(xiàn)、完成度、是否有獨到見解以及是否有創(chuàng)新等進行考核計分。

3結(jié)束語

如何對計算機網(wǎng)絡(luò)課程進行教學(xué)改革，達到培養(yǎng)應(yīng)用創(chuàng)新型人才的目標(biāo)，是一項非常重要的研究課題，也是教師需要正視的一個問題。本文從計算機網(wǎng)絡(luò)課程教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、實踐教學(xué)、校企合作和課程考核等幾個方面對培養(yǎng)應(yīng)用創(chuàng)新型人才進行了改革研究，從改革后的效果來看，學(xué)生的學(xué)習(xí)主動性和課堂參與度得到了提高，學(xué)生網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用能力和創(chuàng)新能力的提升也取得了一定的成效。

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【通聯(lián)編輯：朱寶貴】