省級精品課程計算機網絡教學改革與實踐

　　摘要：計算機網絡是計算機科學與技術、網絡工程等電氣信息類專業的一門專業基礎課和核心課程，在專業教學體系中占有相當重要的地位。文章論述湘南學院計算機科學系從理論與實踐教學的13個方面進行的教學改革嘗試，實踐證明，這些改革措施是可行有效的1 2009年該課程被評為湖南省高等學校精品課程。
　　關鍵詞：計算機網絡；教學改革；精品課程
　　
　　計算機網絡是計算機科學與技術、網絡工程等電氣信息類專業的一門專業基礎課和核心課程。本課程的目標是使學生基本掌握計算機網絡體系結構、網絡系統組成及工作原理、網絡設備組成及工作原理、網絡應用以及網絡管理和網絡安全知識：使學生具有一定的計算機網絡系統構建、維護和管理以及網絡應用開發能力，具有網絡協議分析和設計、計算機網絡系統分析和設計、網絡設備的設計與開發能力，為將來從事計算機網絡應用與研究工作打下堅實的基礎。為有效實現計算機網絡課程的教學任務，提高教學質量，我們從以下幾方面開展了教學改革和實踐，取得了較好的教學效果，形成了較為鮮明的教學特色，2009年該課程被評為湖南省高等學校精品課程。
　　
　　1　理論教學改革
　　
　　1.1　突出系統觀點，開展基于網絡體系結構與網絡功能應用相結合的教學改革
　　一般教材對計算機網絡課程的內容組織是按照ISO／OSI參考模型，從網絡的最底層(物理層)一直到最高層(應用層)，依次介紹網絡系統中每層的功能、使用的協議以及每層實現的關鍵技術。這樣組織教學內容，邏輯性較強，概念與理論性較強，但是學生對網絡整體結構和功能實現缺乏了解，不便于培養應用型人才。因此，在教學中我們把計算機網絡提升到計算機網絡系統的高度來組織教學內容，當依次講授完網絡體系結構、各層協議的功能、特性、組成、報文格式、協議工作過程以及實現該層功能的主要技術后，最后以總結的形式將不同層協議串起來，并通過我校校園網這個典型應用案例將計算機網絡系統的工作原理以及不同層協議之間的交互過程展示出來，使學生不僅只掌握網絡某層協議的功能、特性和工作過程，還要能夠將計算機網絡作為一個完整系統來看待。
　　
　　1.2　任務驅動與討論式教學改革
　　為培養學生分析問題與解決問題的能力，在教師講解的基礎上，我們將一些基本內容和實踐性較強的內容如計算機網絡的概念、計算機網絡的拓撲結構、Internet的發展過程、網絡系統拓撲結構設計、計算機網絡核心設備等結合起來，安排學生3～5人一組查閱資料、討論并寫出專題報告。然后由學生在課堂上向同學講述，大家再一起討論、分析和評價，這樣使每個學生都有興趣積極參與，活躍了課堂氣氛，培養學生在實踐中學習的能力，進一步提高了學生學習的興趣和積極性，加深了他們對基本概念和基本知識的理解，提高了學生分析問題、解決問題的能力和協作精神。
　　
　　1.3　案例分析與實物教學的改革
　　在計算機網絡課程的教學過程中，我們以郴州市教育城域網為例，講解各種網絡互聯設備(如網橋、以太網交換機、路由器、防火墻等)的工作原理及配置。在計算機網絡課程的教學過程中，我們還經常將雙絞線、光纖、以太網收發器、各種網卡、交換機、路由器等網絡設備搬到課堂上，對照實物現場進行講解，同時在課堂上現場給學生演示如何配置路由器和交換機，幫助學生更直觀、更有效地了解和掌握交換機和路由器配置的原理和技術。
　　
　　1.4　課程內容體系的改革
　　計算機網絡涉及到網絡、通信、安全等內容，理論性和技術都強，知識面也很廣，單門課程無法包含所有內容。針對這一實際情況，我們建立了以計算機網絡、網絡互聯技術、網絡安全技術、組網工程等為核心的計算機網絡課程群建設計劃，協調教學實踐活動，組織相關教師開展系列課程建設研討。每學期開展兩次本系列課程全體教師參加的教學研討會，理順了課程承接關系與授課內容的對接。
　　
　　1.5　課程教學質量評價體系的改革
　　我們在課程建設中，嚴格按照教育部高等學校教育教學質量評估認證體系，量化管理、按要素評估，學院教學督導團和系教學領導小組每個學期跟蹤聽課，對每位教師進行綜合評價。
　　當課程結束后，由學生在網上對課堂教學質量和實踐課教學質量作出評價，并轉換成量化指標。同行教師對授課教師填寫課堂教學質量和實踐課教學質量評價表，分項目做出量化評價。課程教學的總評價由學生評價、學院督導團評價和同行評價三方各按一定的權重組合給出。課程考試后，主講教師需按標準填寫試卷分析表，對該課程的各教學環節做出全面的總結。按照評估要求管理課程建設，進一步規范了教學環節，提高了教師質量第一的意識。
　　
　　1.6　課內課外相結合，提高學生動手能力
　　學生根據興趣成立了各種課外活動興趣小組，如網絡系統規劃設計小組、網絡故障與分析小組等。任課教師擔任學生課外活動輔導員，具體指導學生開展與計算機網絡課程相關的課外活動，并定期講評，以達到拓寬學生知識面、系統提高學生專業技術素質與能力的目的。利用互聯網和圖書館查閱資料，開展研究、討論式學習。此外在每年組織的為期1個月的“校園信息技術文化節”中，開展系列與計算機網絡課程有關的競賽活動，如網絡設計方案大賽、計算機網絡故障分析與排除大賽等。
　　通過形式多樣、豐富多彩的學生課外活動和競賽活動，促進了學生主動學習的興趣和積極性，同時也加深了學生對所學專業知識的理解，進一步培養和提高了學生的實踐動手能力和專業綜合素質。
　　
　　1.7　構建計算機網絡課程網絡教學平臺，方便學生課外自主學習
　　我們開發了計算機網絡課程教學支撐平臺，并已部署在校園網上。該平臺提供了本課程的教學大綱、教案、習題、實驗指導、參考資料、教學錄像等內容，并開設有網上討論專區，安排專門教師負責網上答疑。計算機網絡課程在中心BBS上辟有多個專欄，分別是“局域網組建”、“局域網維護”、“網頁設計與編程”、“虛擬局域網”、“無線局域網”、“路由器配置”、“交換機配置”7個欄目。通過網上答疑學生可以在任何時候提出問題，教師的回答可以同時讓多個學生從信息共享中受益。網絡化的教學方式使得學生可以在課外自主學習。
　　
　　2　實踐教學改革
　　
　　實驗教學不僅是理論教學的深化和補充，對于培養學生綜合運用所學知識解決實際問題，加深對網絡評論知識的理解與應用也起著非常重要的作用。為此，我們在實驗內容、實驗項目、實驗平臺、實驗組織、實驗過程、實驗評價幾個方面，對計算機網絡的實驗教學進行改革。
　　
　　1)實驗內容的改革。
　　深入理解課程核心知識內容，認真選擇實驗的內容，通過對計算機網絡知識體系的理解，選擇數據鏈路層、網絡層、傳輸層和應用層等重點教學內容來設計實驗的內容。
　　
　　2)實驗項目的改革。
　　為了更好地實現實驗教學目標，我們精心設計了以下必修實驗項目：協議分析實驗要求學生掌握抓包工具軟件的應用，并通過工具捕獲數據包進行協議的分析；局域網／主從網絡組建、VPN組建實驗要求學生掌握數據鏈路層的知識，突出交換技術知識的掌握；靜態、動態路由實驗要求學生掌握網絡層的知識，突出靜態路由、RIP和OSPF動態路由算法知識的掌握；NAT、ACL實驗要求學生掌握網絡層的應用；套接字編程實驗主要要求學生掌握傳輸層的知識；DNS、DHCP和FTP實驗主要要求學生掌握應用層的知識，突出常用的應用層協議的理解和應用。
　　
　　3)實驗平臺的改革，盡可能虛擬實現場景。
　　近年我們投資了一百多萬元引進銳捷網絡實驗平臺。在其硬件基礎上，我們設計了比較真實的網絡實驗環境，將多臺二層、三層交換機及其他網絡設備組建成4個不同的局域網，再將這些局域網互聯，實現一個小環境的廣域網。
　　
　　4)實驗組織的改革。
　　以往實驗是以學生個人實驗為主，學生在實驗中只能熟悉網絡設備的配置命令，既不能測試配置后的實驗結果，也不能理解這些設備在網絡中的作用。在實驗平臺進行改革后，我們對實驗的組織也進行了改革，根據實驗環境將學生分成若干實驗小組，每個實驗小組的負責人實行輪換制，每個學生都有機會負責一個實驗項目的實施。每個小組按不同的實驗項目內容負責局域網組建，并負責與其他局域網實現網絡互聯。這樣既培養學生對網絡系統的理解，也提高了學生團隊合作的能力和組織能力。
　　
　　5)實驗過程的改革。
　　以前計算機網絡實驗比較依賴實驗入綱，學生基本按實驗大綱一步一步進行實驗，抑制了創造性。現在，每一次實驗我們只給出實驗目的和要求，實驗過程由各小組自己制定。每一次實驗前，要求各小組事先寫出實驗方案，給出實驗過程和預期實驗結果，并交實驗指導教師審核。方tMObIGh293byt2BKhxfrPg==案經認可后方可進行實驗，教師在實驗中負責檢查預期實驗結果是否達到，若未實現實驗效果，則與學生一起分析預算效果沒有達到的原因。通過實驗過程的改革，許多表面上是驗證性的實驗，結果卻達到了設計性、綜合性實驗的目的。
　　
　　6)實驗評價的改革。
　　實驗組織、過程改革的同時，實驗評價也不再只是針對單個學生，而是針對實驗小組。評價的內容不僅限于實驗內容和過程，還可以擴展到實驗小組的組織、實驗方案的設計、小組團隊的協作等方面，充實了實驗評價的內涵。具體操作時，每一個實驗項目從方案的設計、實驗的過程、實驗的結果到實驗的總結，先由教師給出實驗小組在某個實驗項目上的等級，再依據這個等級來分配實驗小組優、良、中的比例，最后由各實驗小組確定每位學生的實驗評價上報給教師審核。這種實驗評價方式的改革，有效地激勵了學生參加實驗的熱情和提高團結合作的精神。
　　
　　3　結語
　　
　　通過對計算機網絡教學的改革實踐，學生對理論教學的積極性有了明顯提高，對計算機網絡應用實踐也有了更深的認識，同時實驗內容對理論教學和實際應用的有機融合，一改過去“理論難驗證，實踐疑問多”的現象，達到了理論與技能的同步提高。在連續多年的學生評教活動中，計算機網絡課程都獲得了較高的評價。畢業生的工作能力較強，受到用人單位的好評。幾年的教學實踐證明，該改革措施是可行、有效的。
　　
　　
　　(編輯：姚彥