應用型本科院校計算機網絡課程教學改革與實踐

鄒瑩　劉磊安　楊靈　倪宇　趙愛芹

摘 要：計算機網絡課程是計算機及其相關專業的專業基礎課，具有實踐性強、概念抽象等特點。為順應普通本科高校向應用型本科轉變，完成課程體系的轉型，本文對該課程教學目前存在的問題進行了分析，對已有的課程教材進行研究，設計了適合應用型本科學生的課程教學體系。首先調整了教學內容，側重技術和實踐。在教學過程中采用基于問題的教學方法，并由學生自主完成知識點思維導圖，增加學生的參與度。最后通過校企合作的方式進行實踐教學，有針對性地增強學生的實踐動手能力。

關鍵詞：計算機網絡；教學改革；應用型本科

中圖分類號：TP391 文獻標識碼：A

Abstract：Computer Network is an important professional and basic course for computer engineering and related subjects，with its strong practicality and abstract conception.To comply with the transition from general undergraduate colleges to application-oriented undergraduate colleges and to complete the transformation of the curriculum system，based on the existing teaching problems in this course and the study of the existing textbooks，a curriculum system suitable for application-oriented undergraduates is put forward.Firstly，the teaching content is adjusted，emphasizing technology and practice.During the teaching process，problem-based teaching is adopted，where students complete mind-mapping of the knowledge points independently，which increases the students' participation.Finally，through the way of school enterprise cooperation，the practice teaching is carried out，and the practical ability of the students is effectively enhanced.

Keywords：computer network；teaching reform；application-oriented undergraduate college

1 引言（Introduction）

2015年10月，教育部、國家發改委、財政部印發了《關于引導部分地方普通本科高校向應用型轉變的指導意見》，意見明確提出要推動部分高校實現“四個轉變”。地方高校要實現轉型發展，需經歷四個階段：理念的轉型、學科專業的轉型、人才培養模式的轉型和課程體系的轉型。其中，難點也是核心的是課程體系轉型[1，2]。目前地方本科高校的課程以學科本位課程為主，突出理論性，不符合應用型人才培養要求。

為迎接地方本科院校向應用型轉型的挑戰，培養出理論與實踐并重，符合企業實際需求的網絡技術人才，計算機網絡課程教學模式應不斷改革才能適應時代的發展。本文從教學內容、教學手段、實踐教學環節等三個方面探討了課程的改革措施。

2 課程教學問題分析（Analysis of course teaching

problems）

計算機網絡課程作為網絡技術系列課程的先修課程，為后續的課程學習奠定了理論基礎。本科院校在開設計算機網絡課程時，采用理論教學和實踐教學相結合的方式，而且理論教學一般占比更重[3]，例如我院計算機網絡課程理論44學時，實驗12學時，還有兩周的課程設計。經過調研，發現課程教學目前存在以下幾個方面的問題。

2.1 課程內容理論性過強

課程組在對計算機網絡課程教學的調研中發現，大多數地方本科院校是按照分層理論以自頂向下或自下向上的順序介紹計算機網絡的理論知識，對計算機網絡的體系結構、技術的發展歷程著重介紹，一些已經淘汰不用了的技術仍占據一定分量，這很好地保證了本課程理論知識的完整性、系統性和學術性，這種課程體系更適合于研究型大學的人才培養。但對于應用型本科的學生來說，知識點抽象、松散，增加了學生的學習難度，導致學生主動學習的興趣不高，難以掌握相應的知識點。

另一方面，計算機網絡技術發展至今，其基礎理論部分已形成了完整的知識結構和知識體系，但網絡技術發展迅速，需要不斷加入新的網絡技術知識。目前國內用得較多的計算機網絡的教材，如謝希仁編著的《計算機網絡》[4]和Andrew S.Tanenbaum等著的《計算機網絡》[5]，雖然通過不斷地改版，加入了新的網絡技術，但從教材的整個組織架構上仍然遵從分層模型，內容上偏重于理論知識的講述，不適合作為應用型本科院校的教材，可以做課外閱讀材料供學習能力強的學生深入學習。

2.2 理論教學與實踐教學相脫節

計算機網絡課程一般分為理論教學和實踐教學兩部分。理論教學部分由于知識點瑣碎、松散且理論性強，大部分學生的學習興趣不高，教學效果不理想。這也導致在實踐教學過程中無法靈活運用所學的網絡知識，只是機械地模仿操作過程，沒有真正地學習到技術和知識。而實踐教學部分，學生的興趣度和參與度都比較高，但由于沒有扎實的理論基礎，出了問題不知道該怎么解決，只能求助老師，學習的效果還是不理想。理論教學和實踐教學沒有形成良性互動，長此以往，學生就會出現厭煩情緒，導致教學效果不斷下降。endprint

2.3 課程教學無法滿足社會需求

隨著信息技術的快速發展，當今社會對網絡工程人才的需求不斷提高。學校的課程教學滯后是無法避免的。課程教學應該讓學生學習到處理復雜問題的方法及思路，提升學生的實踐能力和創新能力，培養出滿足社會需求的應用型人才。

3 課程改革措施（Measures for course reform）

為了提高計算機網絡課程的教學效果，為后續課程打下良好基礎，課程組從三個方面對計算機網絡課程教學進行了改革。

3.1 教學內容改革

首先，課程組提出了課程內容改革，如圖1所示，略去了數據通信相關的內容，從計算機網絡相關的基本原理和關鍵實踐技術兩個方面出發，將過于理論和抽象的協議設計內容去掉，打破了層次的限制，由一個簡單的企業網入手，盡量降低理論教學的抽象性。

首先對計算機網絡相關的基本概念、網絡體系結構與網絡協議進行簡單的討論與分析；接著以典型的企業網絡架構為基礎，從學生平時可以看到的網絡設備講起，引起學生的學習興趣，并拋出我們的問題；緊接著從數據通信角度分析一個基礎的IP網絡如何工作，將前面的問題一一解答；在此基礎上對計算機網絡中兩大基礎而又關鍵性的技術——交換技術和路由技術進行了系統詳盡的介紹；最后，分析了典型的應用層協議，對移動互聯網技術、物聯網技術兩種網絡新技術，以及網絡安全技術進行了概要性的介紹，為學生學習網絡新技術和網絡安全技術進行了指引。

同時，課程組還參考了華為和思科網絡技術認證數據通信方向NA級別的考試內容，在教學內容加入了關鍵技術的應用案例，既注重對網絡技術基本原理的闡述，又注重網絡技術的具體應用的分析，使得學生學完本課程后可以達到數通NA級別的水平，為后續網絡專業課程打下堅實基礎。

調整了教學內容后，課程組在調研當前已有的經典計算機網絡教材的基礎上，借鑒了華為網絡技術認證和思科網絡技術認證相關教材，融入我們的教學理念，在2016年出版適用于應用性本科學生的教材《計算機網絡》。該教材可以很好地與課程教學內容相結合，收到了良好的教學效果。目前該教材正準備再版。

3.2 基于問題教學模式的理論教學方法改革

基于問題教學模式（Problem-Based Learning，PBL）[6-8]的核心思想就是讓學生直面真實場景下的具體問題，在教師的指導下，通過解決具體問題來學習問題背后的科學知識。將教材中的知識點以問題的方式呈現在學生面前，以興趣為驅動，引導學生發現問題、分析問題、解決問題，再思考有沒有更好的解決方法，或者這種方法又會帶來什么問題，解決哪些問題，從而達到深入理解網絡機制，靈活運用理論知識的目的。在這種模式下，學生的參與度高，思維能力也相應提高，因此，也容易提高理論教學的教學效果。

如何科學地設計問題，把計算機網絡的知識點串起來，避免出現知識點碎片化的現象就成為了教學模式改革的研究重點。以交換技術為例，問題從局域網如何組建并工作開始，引導學生回想在實驗室中看到的設備，從而引入交換機和交換式局域網；介紹了交換機的工作原理，新的問題又出現了，如何解決廣播域和安全問題？從而講解虛擬局域網技術。為了提高局域網的可靠性，一般使用冗余鏈路，那么又會帶來環路問題，如何解決呢？由此引出生成樹協議。至此交換技術的內容就講完了。最后再給學生如圖2所示的思維導圖，由學生自己將細節補充完整。

在教學過程中，每一個章節開始的時候，都會給學生一個思維導圖框架，提出我們的問題。在章節學完的時候，讓學生通過思考，自己將導圖補充完整。實踐表明，思維導圖的應用極大地提高了學生的學習興趣。學生反饋的思維導圖又能看出我們的教學是否存在問題，幫助我們進一步調整教學思路，改善教學效果。

3.3 實踐教學改革

實踐教學體系主要包括課程實驗和課程設計兩個環節。通過對這兩個環節的優化，使之融為一體，逐步提高學生的實踐能力，為學生的創新實踐能力的培養打下基礎。同時鼓勵有能力的同學積極參與課外實踐環節。

首先對實驗教學內容根據教材做相應調整，結合合作企業的實戰經驗，增加綜合實驗的比例，將以往分散的實驗操作點整合起來組成幾個大的項目。始終以問題為導向，將知識點很好地融入到組網需求之中，突破了以往為了技術而技術的拓撲設計，讓學生在掌握技術的同時了解技術的具體應用場合，達到融會貫通的教學目的。

如圖3所示，綜合實驗分為三個層次完成，同時增加答辯環節。首先要求學生完成公司A分部的網絡搭建，用到了VLAN劃分技術、VLAN間路由技術和鏈路聚合技術；然后完成公司B分部的搭建，用到了DHCP技術；最后將總部和公司分部之間用OSPF路由協議連接起來，實現全網通。綜合實驗用到了前面基礎實驗的技術點，但如何使用不做具體限制，由學生自己思考完成，并在最后答辯時說明設計理由。實驗完成后，在答辯時著重在技術的優勢和不足及適用場合，并鼓勵學生做進一步擴展，如ACL訪問控制。

為了進一步提高學生動手實踐的熱情，借鑒“結對編程”的理念，允許學生兩人結對共同完成綜合實驗，一起分析并設計解決方案。一人負責具體的執行操作，一人負責指導監督提醒，兩人角色隨時可以互換。要求最終每位同學均要進行答辯，以便教師評價。

為了解決學校教育與社會需求相脫節的問題，課程設計環節邀請合作企業共同參與，采用校內校外雙導師進行指導。在現有的理論基礎上，引入主流的技術，拓寬學生的視野。為保證課程達到目標質量，校企共建“雙師型”師資隊伍培養機制，提升授課教師的工程實踐能力。目前團隊教師有兩位拿到了HCNA講師認證，一位通過了HCNP認證。

4 結論（Conclusion）

針對現有的教學內容和教學模式存在的問題，在普通本科高校向應用型高校轉變的背景下，為培養適應地方經濟和社會發展的應用型人才，自2015年以來，課程組對計算機網絡的理論課程體系和實踐課程體系進行了改革，教學內容更適用于應用型本科學生的教學。同時，在授課方式上采用基于問題的教學模式，有效地提升了學生學習的主動性，增強了學生的學習參與度。

下一步工作重點是將根據學生和合作企業的反饋對教學內容持續調整更新，進一步完善計算機網絡課程平臺，撰寫問題導向的計算機網絡實驗教材。

參考文獻（References）

[1] 教育部，國家發展改革委，財政部.關于引導部分地方普通本科高校向應用型轉變的指導意見[EB/OL].http：//www.moe.

edu.cn/srcsite/A03/moe_1892/moe_630/201511/t20151113_218942.html.

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[5] Andrew S.Tanenbaum.計算機網絡（第5版）[M].北京：清華大學出版社，2012：151-591.

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[7] 顏學雄，曹宇，張連成，等.計算機網絡課程中的基于問題教學模式[J].計算機教育，2017（6）：79-81.

[8] 林娜，拱長青，李席廣，等.基于問題學習的計算機網絡課程群實踐教學[J].沈陽航空航天大學學報，2017，34（s1）：88-91.

作者簡介：

鄒 瑩（1979-），女，碩士，講師.研究領域：人工智能，網絡空間安全.

劉磊安（1979-），男，博士，副教授.研究領域：物聯網，大數據.

楊 靈（1980-），男，碩士，副研究員.研究領域：物聯網，大數據.

倪 宇（1979-），男，碩士，講師.研究領域：網絡通信.

趙愛芹（1979-），女，碩士，講師.研究領域：數據庫應用.endprint