計算機網(wǎng)絡(luò)課程立體化教學模式的研究與實踐

張興，史偉，李曉會

摘 要：針對計算機網(wǎng)絡(luò)課程教學和實踐環(huán)節(jié)中出現(xiàn)的問題，在探討當前國內(nèi)外課程教學改革研究現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，構(gòu)建立體化課程教學模式。提出課程改革目標、關(guān)鍵問題和具體的實施方案，形成理論與實踐相結(jié)合、課上與課下相結(jié)合、虛擬與實物相結(jié)合的立體化的教學資源體系。

關(guān)鍵詞：計算機網(wǎng)絡(luò)；教學模式；立體化；虛擬仿真；翻轉(zhuǎn)課堂

中圖分類號：G642 文獻標志碼：A 文章編號：2096-000X（2017）18-0057-03

Abstract： As regards all kinds of problems in the computer network curriculum teaching， this paper， through combining with the teaching reform of the current domestic and foreign advanced experience and ideas， puts forward the idea of constructing a three-dimensional teaching pattern of computer network course. The curriculum reform goal， the key problems and the specific implementation schemes are given. The three-dimensional teaching resources are formed by the combination of theory and practice， in class and after class， and virtual and real objects.

Keywords： computer network； teaching mode； three-dimensional； virtual simulation； flipped classroom

“計算機網(wǎng)絡(luò)”是網(wǎng)絡(luò)工程、物聯(lián)網(wǎng)工程、計算機科學與技術(shù)、軟件工程、通信工程等專業(yè)的重要基礎(chǔ)課程之一，也是計算機科學與技術(shù)學科考研國家統(tǒng)考專業(yè)課之一。通過該課程的學習，學生能夠掌握計算機網(wǎng)絡(luò)的協(xié)議參考模型，理解計算機網(wǎng)絡(luò)的定義，熟悉常用網(wǎng)絡(luò)工具和軟件，重點使學生掌握如何組建網(wǎng)絡(luò)、管理維護網(wǎng)絡(luò)和解決網(wǎng)絡(luò)問題，了解計算機網(wǎng)絡(luò)的前沿技術(shù)和發(fā)展方向。

在多年的計算機網(wǎng)絡(luò)教學、實踐和研究中發(fā)現(xiàn)存在如下主要問題[1-4]：

1. 課程教學體系混亂，課程內(nèi)容冗余和課程教學目標、實驗環(huán)節(jié)目標不明確，缺乏對整個教學體系和課程的各個教學環(huán)節(jié)的優(yōu)化和整合。

2. “計算機網(wǎng)絡(luò)”課程概念多且抽象，難于理解，學習難度大；課程內(nèi)容枯燥乏味，學生缺乏學習興趣。

3. 教學中存在“重理論，輕實驗”的現(xiàn)象和學生“平時不學習，期末搞突擊”的學習習慣。

研究發(fā)現(xiàn)，通過構(gòu)建立體化的計算機網(wǎng)絡(luò)課程教學體系，不但能夠解決上述問題，而且能夠增強學生的學習能力和實踐能力。以課程建設(shè)為龍頭，實施教學內(nèi)容、教學方法和考試方法改革，豐富課程資源，健全實踐教學體系和建立專業(yè)能力競賽的長效機制，培養(yǎng)適應(yīng)地方建設(shè)需求的應(yīng)用型人才。

一、國內(nèi)外研究現(xiàn)狀分析

國內(nèi)外很多高校都開設(shè)了計算機網(wǎng)絡(luò)課程，主講教師也開展了有針對性的教學改革方面的研究，并且在教育教學期刊、會議上發(fā)表了很多論文，仔細閱讀，這些論文均相差無幾，大同小異。他們主要認為在計算機網(wǎng)絡(luò)課程的教學中存在著教學內(nèi)容與現(xiàn)實的脫離、教學模式不適應(yīng)課程特點、實驗教學環(huán)節(jié)薄弱等方面的問題。因此，對計算機網(wǎng)絡(luò)課程教學的改革勢在必行。如計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)更新?lián)Q代快，教學跟不上網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展的腳步；認為目前的教學模式是以教師為中心的傳統(tǒng)教學模式，忽視了學生的認知主體作用，在整個教學過程中以“教”為主，缺少師生間的互動，難以激發(fā)學生的學習熱情，不利于具有創(chuàng)新思維能力的創(chuàng)造型人才的培養(yǎng)。并千篇一律地給出優(yōu)化教學內(nèi)容、構(gòu)建具有學科特點的新型教學模式和實驗教學改革等計算機網(wǎng)絡(luò)課程教學改革的措施[1-4]。

以上這些改革措施具有普適性，但缺乏具體的和根據(jù)自己學校的教師、學生、教學環(huán)境、實驗設(shè)備等方面量身打造的教學體系，因此，難以適應(yīng)本專業(yè)教學的需求，建設(shè)滿足自身教學需求的課程改革方案勢在必行。

二、課程立體化教學模式的構(gòu)建

根據(jù)課程的特點構(gòu)建課堂教學（知識傳授）、互動教學（翻轉(zhuǎn)課堂）、網(wǎng)絡(luò)教學（解惑答疑）相結(jié)合的立體化的教學體系，形成理論與實踐相結(jié)合、課上與課下相結(jié)合、虛擬與實物相結(jié)合的立體化的教學資源體系，如圖1所示。

（一）課程改革的教學目標

計算機網(wǎng)絡(luò)課程針對三個層次的人才培養(yǎng)：

1. 非計算機類專業(yè)學生：要求掌握計算機網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)知識，了解網(wǎng)絡(luò)的基本應(yīng)用，能夠配置家庭、辦公室的PC機和網(wǎng)關(guān)上網(wǎng)，能夠解決簡單的網(wǎng)絡(luò)故障。

2. 以網(wǎng)絡(luò)管理員或網(wǎng)絡(luò)工程師為目標的計算機類專業(yè)學生：要求系統(tǒng)掌握網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃設(shè)計、網(wǎng)絡(luò)工程、網(wǎng)絡(luò)運維、網(wǎng)絡(luò)編程、網(wǎng)絡(luò)安全方面的知識和技能，能夠承擔網(wǎng)絡(luò)集成、網(wǎng)絡(luò)管理、網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用方面的工作。

3.以網(wǎng)絡(luò)相關(guān)科學研究為目標的計算機類專業(yè)學生：要求這些立志考研的學生掌握深厚的網(wǎng)絡(luò)相關(guān)理論基礎(chǔ)，為今后從事科學研究和深層次開發(fā)打下堅實的基礎(chǔ)，在網(wǎng)絡(luò)原理、協(xié)議分析、算法設(shè)計方面投入精力。

（二）課程改革的關(guān)鍵問題

1. 研究建立“網(wǎng)絡(luò)層次”的人才培養(yǎng)模型中的關(guān)于課程建設(shè)部分的模型及其實施方法，有效解決教學體系混亂，課程內(nèi)容冗余和課程教學目標、實驗環(huán)節(jié)目標不明確的問題，對整個教學體系和每門課程的各個教學環(huán)節(jié)進行優(yōu)化和整合。

2. 針對學生學習中的重點、難點問題，結(jié)合國家或省級資源共享課及慕課和微課的先進經(jīng)驗，制作“計算機網(wǎng)絡(luò)”課程多媒體教學課件和重點、難點知識Flash動畫演示資源庫和微課，使抽象概念形象化，枯燥內(nèi)容生動化，激發(fā)學生的學習興趣，培養(yǎng)學生的想象力，降低學習難度。

3. 研究建立“階段考試+實驗考核+期末考試”的新考試模式及考試題庫系統(tǒng)，解決教學中“重理論，輕實驗”的現(xiàn)象和學生“平時不學習，期末搞突擊”的學習習慣，調(diào)動學生的學習積極性，促進學風和教風的建設(shè)。

4. 研究建立課程教與學的互動環(huán)節(jié)，理論與工程應(yīng)用并重，部分章節(jié)采用翻轉(zhuǎn)課堂模式教學。

5. 以網(wǎng)絡(luò)技術(shù)構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)教學平臺，豐富網(wǎng)絡(luò)教學資源，以引進或鏈接為主，創(chuàng)新為輔。

三、課程立體化教學的具體實施

（一）加強課程團隊建設(shè)

形成教學團隊，建立教學研究與集體備課討論制度、青年教師助課制度、優(yōu)秀教師公開課和評說課制度，保證了每位任課教師能夠及時更新教學觀念、交流教學體會，進而更好地處理教學內(nèi)容、理順教學重點和難點、改進教學方法，達到不斷提高教學水平和課程教學質(zhì)量的目的。教學團隊建設(shè)的方法包括通過引進或培養(yǎng)的方式建設(shè)一支學緣結(jié)構(gòu)、知識結(jié)構(gòu)和年齡結(jié)構(gòu)合理的教師隊伍，重點培養(yǎng)實驗教師的工程實踐能力，提高他們的實踐教學水平。選擇教學效果優(yōu)秀、教研成果顯著、教學理念先進，具有一定組織和協(xié)調(diào)能力的教授擔任課程負責人，可根據(jù)實際情況適當降低條件遴選具有擔當精神的教師。課程負責人的職責包括課程的教學方法和手段改革、教材建設(shè)、考試方法改革、教學效果監(jiān)測等。

（二）實施教學手段改革

針對學生學習中的重點、難點問題，結(jié)合國家或省級資源共享課及慕課和微課的先進經(jīng)驗，制作“計算機網(wǎng)絡(luò)”課程多媒體教學課件和系列微課作品，應(yīng)用最新的教學課件制作技術(shù)，突破了傳統(tǒng)教學不能解決的問題。短小精悍的微課能使抽象概念形象化、枯燥內(nèi)容生動化，激發(fā)了學生濃厚的學習興趣，培養(yǎng)了想象力，降低了學習難度，突破了教學中的重點和難點，同時解決了以往教師在習題課教學過程中存在的隨意性和信息量小等問題。采用案例、項目、競賽作品分析等教學方法和討論式教學，提高學生的學習興趣，并培養(yǎng)學生的自學能力，促進其個性化發(fā)展。

（三）健全實驗室建設(shè)

形成網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)設(shè)備實驗室、網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器實驗室、弱電網(wǎng)絡(luò)工程實驗室、網(wǎng)絡(luò)安全虛擬仿真實驗室的完整實驗體系，新增設(shè)計性、綜合性和創(chuàng)新性實驗項目和實驗內(nèi)容，與前沿的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)接軌。除正常使用網(wǎng)絡(luò)實驗室的硬件資源（包括路由器、交換機、防火墻、服務(wù)器、綜合布線系統(tǒng)等）之外，教學過程中還應(yīng)用虛擬仿真實驗系統(tǒng)輔助教學，如使用Wireshark、Cisco Packet Tracer、Boson_Router_Simulator等工具幫助學生通過數(shù)據(jù)包格式的分析理解網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議原理，通過軟件搭建大型網(wǎng)絡(luò)體會真實網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用場景。完善了開放實驗的管理機制，為學生自主學習，獨立完成網(wǎng)絡(luò)設(shè)備操作，提高實踐動手能力打開方便之門，也為學生參加網(wǎng)絡(luò)相關(guān)競賽做好準備。

（四）加強實驗、課程設(shè)計/實訓、實習的指導

形成理論課、實驗、課設(shè)/實訓、實習的完整教學體系。經(jīng)過教學團隊的討論，為輔助計算機網(wǎng)絡(luò)課程的理論教學，網(wǎng)絡(luò)工程專業(yè)增加了網(wǎng)絡(luò)綜合實訓，其它專業(yè)增加了計算機網(wǎng)絡(luò)課程設(shè)計，增強學生對計算機網(wǎng)絡(luò)工作原理的理解，對網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃、設(shè)計等相關(guān)技術(shù)的掌握和對網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的操控能力。課程設(shè)計的論文能夠很好地提高學生的寫作能力，但內(nèi)容不應(yīng)過于復雜。以設(shè)計加實現(xiàn)或?qū)嵺`為主線，引導學生合理運用學到的網(wǎng)絡(luò)知識和技術(shù)手段完成實踐任務(wù)，提高工程實踐能力。

（五）完善教材建設(shè)

根據(jù)目前學生的質(zhì)量和學習狀況，總結(jié)多年的教學經(jīng)驗和改革成果，編寫一套輔導教材和實驗指導書，體現(xiàn)計算機網(wǎng)絡(luò)的前沿技術(shù)和教學團隊多年的工程項目經(jīng)驗。

（六）實施考試方法改革

新的考試模式由三次階段考試成績（30%）、實驗成績（20%）和期末考試成績（50%）構(gòu)成。新的考試模式改變了以前期末考試一張卷的考試方法，實現(xiàn)了學生成績評定向?qū)W習過程轉(zhuǎn)變、向多樣性轉(zhuǎn)變，有利地促進了學風建設(shè)。

建立和完善期末考試題庫及考試管理系統(tǒng)，實現(xiàn)期末考試教考分離。教學團隊依據(jù)課程的教學目標和教學大綱，結(jié)合我校學生的具體境況，制訂考試大綱。在此基礎(chǔ)上，進行了該課程的期末考試題庫及管理系統(tǒng)的建設(shè)工作。

（七）建立專業(yè)能力競賽的長效機制

為了調(diào)動學生的學習積極性，學院每年舉行一次創(chuàng)新能力競賽，獲獎?wù)卟煌潭壬汐@得培養(yǎng)方案中所規(guī)定的創(chuàng)新學分。并且成立了校院兩級創(chuàng)新團隊，積極組織學生參加遼寧省及國家級計算機類和電子信息類競賽。本課程學生以計算機網(wǎng)絡(luò)為題材多次獲得了全國大學生計算機設(shè)計競賽、挑戰(zhàn)杯、移動應(yīng)用開發(fā)大賽、互聯(lián)網(wǎng)+創(chuàng)新競賽等獎勵。從調(diào)動學生學習積極性的角度看，該機制能夠培養(yǎng)學生學習計算機網(wǎng)絡(luò)課程的興趣，提高他們的實踐動手能力。

四、結(jié)束語

通過課程立體化教學模式的構(gòu)建，計算機網(wǎng)絡(luò)課程教學體系趨于完善，構(gòu)建了課堂教學、互動教學、網(wǎng)絡(luò)教學相結(jié)合的立體化的教學體系，形成了理論與實踐相結(jié)合、課上與課下相結(jié)合、虛擬與實物相結(jié)合的立體化的教學資源體系。

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