創新型計算機網絡教學模式的探索與實踐

張新剛 王保平

南陽師范學院計算機與信息技術學院 河南 473061

0 前言

隨著工業化和信息化融合程度的不斷提高，當今社會需要大量掌握計算機網絡技能的專業人才。如何創新計算機網絡課程的教學模式，提高人才培養的質量是擺在我們面前的一個重要課題。在長期的教學過程中，我們探索出了改革教學內容，構建多層次、立體化的實驗教學環境，靈活運用多樣化的教學方法，充分發揮現代教育技術優勢的計算機網絡教學模式。

1 教學內容

《計算機網絡》是信息類學科中的一門重要的專業基礎課，面向計算機科學與技術、通信工程、電子科學與技術和自動化等理工科專業。《計算機網絡》課程開設的目標是幫助學生掌握計算機網絡的基本概念、原理和方法，培養學生網絡組建、維護和應用的基本技能。計算機網絡課程核心知識體系以各層網絡協議原理為主，同時兼顧組網應用，在學生的技能培養上以應用能力為主并兼顧開發能力。教學內容的選取則遵循重視基礎理論知識，強調實踐動手能力、面向實際網絡應用的原則，同時對于計算機專業和非計算機專業的授課內容選取上應有所區別。

2 教學條件

2.1 教材建設

本課程理論教材多年來一直使用由謝希仁教授編寫的《計算機網絡》教材，由電子工業出版社出版。參考使用由A.S.Tanenbaum編著，潘愛民教授翻譯，清華大學出版社出版的經典教材《計算機網絡》等多本輔助教材。近年來我們先后自編了《計算機網絡實驗手冊》、《計算機網絡實驗指導書》等內部使用教材，在此基礎上，組織長期在計算機網絡一線教學并具有豐富經驗的教師編寫了《計算機網絡實驗教程》，由人民郵電出版社出版。該教材切合師范院校學生實際特點，更好地幫助學生們掌握計算機網絡的基本原理及組網方法，鍛煉學生們的獨立思考能力，在實驗教學過程中收到了很好的效果。另外，還向學生們推薦了一批國內外經典教材、參考書和學習網站，受到了學生們的一致歡迎。

2.2 實踐性教學環境

圍繞實踐教學體系改革，計算機與信息技術學院加大網絡實驗室建設與整合力度，將計算機網絡專業實驗室、網絡技術教研室、學校網絡中心、認證考試中心等進行有效整合，建成了校級計算機網絡實驗教學示范中心，下一步將繼續加大建設和整合力度，力爭申請立項成為省級計算機網絡實驗教學示范中心。目前，學院已初步形成了由計算機網絡專業實驗室、校內實習基地、校外實習基地、計算機網絡精品課程網絡資源構成的立體化實踐教學環境，為開展計算機網絡實驗教學進行了全新的探索，為提高學生的動手能力提供了良好的實驗條件保障。

(1) 計算機網絡專業實驗室群

建設有計算機網絡實驗室、綜合布線實驗室、網絡安全實驗室等計算機網絡專業實驗室群，擁有高性能計算機1000余臺，以及交換機、路由器、防火墻、入侵檢測系統等網絡設備。實驗室均通過校園網接入Internet，學生們能夠通過網絡獲取各種實驗資源，還可以通過網絡進行遠程實驗及驗證，撰寫和提交實驗報告。在實驗室的計算機上全部安裝了Windows Server 2008、Windows XP、Linux三種操作系統和虛擬機軟件，學生們根據需要可以選擇不同的操作系統開展網絡實驗。同時，計算機上還安裝了Boson模擬軟件、Ethereal抓包工具等軟件，學生們通過使用這些工具能夠更加深刻理解計算機網絡協議。

(2) 校內實習基地--學校網絡中心

我校網絡中心是中國教育和科研計算機網豫西南主節點，目前已經接入了南陽理工學院等四所高校，提供教育網接入服務和必要的的技術支持。主要網絡設備有NE80路由器、S9512E路由交換機，S9512核心交換機，S7506匯聚層交換機及150余臺接入層交換機，聯網樓宇115座，接入計算機12000余臺，構成了教育網2.5G、聯通100M、電信100M速率的三出口、校園主干千兆、百兆到桌面的高速寬帶網絡。數據中心的最大數據存儲量可達150T。學生們通過到網絡中心實習訓練，直觀認識校園網絡拓撲結構和網絡整體規劃設計，掌握網絡運行與維護的基本操作技能，了解網絡安全防護的方法和策略，這為學生們提高網絡工程操作技能，熟悉網絡規劃和運行維護流程提供了很好的鍛煉機會。

(3) 校外實習基地

目前我院已經與北京、無錫、蘇州、鄭州等地的多家IT公司聯系建立了實習實訓基地，利用寒暑假等時間選派教師到公司參加網絡專業技能提高培訓，定期選派學生到公司實習，參加網絡工程相關的應用項目，切實提高學生的實際問題解決能力和動手能力。

(4) 計算機網絡網上教學平臺

部署了計算機教學資源專用服務器，建立了計算機網絡精品課程網站，開通了網上課堂，涵蓋了電子教材、教學錄像、教學多媒體課件、Flash課件、在線測試、遠程實驗、視頻演示、網上在線答疑、習題庫、在線學習測試等功能。

3 教學方法和教學手段

3.1 綜合運用多樣化的教學方法

針對計算機網絡課程知識點多、覆蓋面廣、協議算法復雜等特點，我們積極探索教學方法的改革，綜合運用多種教學方法來提高教學效果。

(1) 基于案例教學的“任務驅動”教學法

案例教學與任務驅動教學法的結合是計算機網絡課程教學方法的一個有益探索。在教學過程中，我們充分利用校園網環境，將學生平時能夠接觸到的真實網絡案例引入到計算機網絡課程日常教學中，用某一個具體的網絡案例組織課程內容。從網絡案例展開，逐步擴展到有關概念、原理，從而激發學生探索式學習的創新精神。而任務驅動法是在理論課程教學中，通過精心設計每個“任務”和若干個“子任務”，按照“提出任務→分析任務→引出教學內容→講授新知識→總結評價”的思路展開課程教學。任務驅動教學法能夠激發學生的自主學習能力和團隊合作意識。

(2) 仿真實驗教學法

為了提高實驗教學的效果，我們探索在教學過程中引入仿真軟件進行網絡模擬實驗，豐富網絡實驗的內容。例如在理論課上使用PacketTracer、Ethereal、Boson Netsim、Dynamips等網絡模擬軟件直觀形象地展示網絡的工作原理，展示路由器、交換機的基本配置。在實驗課中，學生們通過網絡仿真軟件自主學習網絡的基本配置，演示數據包結構和傳輸過程，從而加深了對網絡協議的理解。

(3) 基礎理論和IT認證相結合的教學法

為了提高課堂授課的針對性，激發學生的學習熱情，我們探索了將網絡理論知識和IT認證等內容相結合的教學法，受到了同學們的一致歡迎和好評。考慮到學生們有參加IT認證考試的強烈需求，在課程授課中我們探索了將全國計算機技術與軟件專業技術資格(水平)考試、全國計算機等級考試、全國碩士研究生入學考試計算機專業課試題、Cisco認證、華為認證考試等內容靈活引入到課堂教學中，這樣不僅豐富了課堂教學內容，還激發了學生們的學習興趣，收到了良好的教學效果。

(4) 層次化網絡實驗教學法

為了避免單一實驗教學模式帶來的各種弊端，我們探索建立了層次化的計算機網絡實驗教學體系。根據總體目標將計算機網絡的實驗內容分解到不同的階段，逐步提高學生的動手能力和實踐創新能力。根據實驗的復雜度和難度的不同，遵循循序漸進的教學規律，將計算機網絡實驗從整體上分為驗證型實驗、設計型實驗、綜合型實驗和創新型實驗等四種類型，充分開發學生的綜合運用能力，逐步培養和提高學生的創新能力。

3.2 充分運用現代教育技術手段

計算機網絡課程授課全部安排在多媒體教室和實驗室中進行，充分運用現代教育技術手段開展教學，以直觀生動的方式展示復雜抽象的網絡知識，使學生們更容易理解和掌握，收到了良好的教學效果。

(1) 充分運用現代教育技術手段，激發學生的學習興趣。

制作了計算機網絡教學的多媒體課件，對于較為復雜抽象的內容如分組丟失和延遲、數據報網絡、虛電路網絡、CSMA/CD協議、DNS等，在教學過程中利用視頻、Flash 動畫、現場演示等多種手段，將文字、圖像、視頻、聲音、動畫等完美融和，直觀生動地向學生們傳授教學內容，幫助學生們更好地理解和掌握，從而提高了教學的效果。

(2) 充分利用網絡資源，積極探索網絡教學，擴展教學空間。

在所有網絡課程的授課地點都接入 Internet，隨時將涉及到的相關網絡知識通過Internet來進行解釋說明，課堂教學生動形象，便于學生們理解和接受。積極探索網絡教學，搭建網上教學平臺，幫助學生們實現遠程實驗、網上在線答疑、互動交流、在線學習測試等，從而擴展了教學空間。

4 教學效果

我們探索的計算機網絡教學模式在實際教學過程中收到了良好的效果。在學生教學評教中多次取得了優秀等級，特別是層次化的實踐教學模式受到了同學們的普遍歡迎。培養了一大批網絡技術應用和管理人才，這些學生在工作中得到了用人單位的認可和好評。近年來，計算機網絡課程的授課教師還得到了上級教育行政主管部門的表彰，在全省教育系統教學技能競賽中，有4位教師脫穎而出分別獲得河南省教學技能競賽一、二等獎。

5 結束語

通過改革計算機網絡教學內容，創設立體化的實踐教學環境，綜合運用基于案例教學的“任務驅動”教學法、仿真實驗教學法、基礎理論和IT認證相結合的教學法和層次化網絡實驗教學法等多種教學方法，充分運用現代教育技術手段，提高了計算機網絡課程的教學質量，收到了良好的教學效果。隨著網絡技術的發展，今后將繼續創新和完善計算機網絡的教學模式，不斷提高教學質量和人才培養質量。

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