中外合作辦學背景下計算機系統與網絡導論課程實驗教學實踐

吳 超， 孫閩紅， 鄧 健

（1.杭州電子科技大學通信工程學院，杭州310018；2.廈門理工學院計算機與信息工程學院，福建廈門361024）

0 引 言

2018 年8 月，習近平總書記在出席推進“一帶一路”建設工作5 周年座談會時發表重要講話指出：推動共建“一帶一路”向高質量發展轉變［1］。共建“一帶一路”的建設是需要多方面共同努力、社會各界積極參與，但構建“一帶一路”最關鍵要素是需要專業化、復合型、國際化人才。中外合作辦學迎合國家對國際化人才需求，近些年來，中外合作辦學的研究逐年增加［2］。中外合作辦學形式可以分為項目和機構兩種［3］，其中又以合作項目居多。中外合作辦學既為學生提供了多種選擇的機會，也幫助更多學生與國際接軌。新時代背景下，我國中外合作辦學面臨新的發展形勢，不再一味追求規模的擴大。比如北京航空航天大學土木與機場工程專業突出學校航空航天基礎設施建設特色的基礎上，與美國辛辛那提大學、英國斯旺西大學等知名學府簽署了合作培養協議，開展本科生互換培養［4］。但是，現在國內中外合作辦學暴露了一些缺點［5-7］，比如欠缺教學質量監督，缺乏內部監控意識［5-6］。對于本科中外辦學，本科生英語和專業能力較薄弱，怎樣實現本科生在中英辦學中獲得專業能力和英語能力提高成為本科中外辦學難題［7］。文獻［8］中針對中外合作本科教學調研中指出，中外合作辦學不能把引進優質教育資源簡單理解為引進外籍教師授課，需要建立與國際接軌的課程體系和教學計劃，并建立國際化的課程評價體系。

針對上述問題，一些教師學者從監管體系、人才培養模式、文化與思政、教學與師資建設方面做了一些研究和改進［9-15］。本文主要針對教學方面進行討論。比如文獻［12］中針對中外合作辦學模式下教學管理的優化，提出了教學管理的優化路徑和對策。文獻［13］中從優化教學方式、加強教育監管與評估方面給出了一些意見和建議，但是不夠具體。合肥學院針對外籍教師由于地域原因通常采用短期全天集中授課形式，學習時間緊、任務重，導致學生沒有充足的時間去復習并理解課上內容［14］，增加中文助教答疑，但是沒有給出實施效果。針對中外合作背景下雙語教學問題，文獻［15］中提出了項目管理引入實驗教學中的思想，并提出了一些改革成效。

從2012 年起，我?！爸杏ⅰ甭摵吓囵B通信工程專業每年招收學生60 名。在校學習3 年，其課程由雙方大學老師共同教授，有著完整的教學體系。其中，英方教師所授的課程采用全英文教學模式。學生所學課程都將得到東倫敦大學的承認，第4 年學生將赴東倫敦大學學習，符合學位授予條件的同學可被授予東倫敦大學的學位，與在英國本土獲得的學位完全相同。

我?！爸杏ⅰ甭摵吓囵B通信工程專業項目，是學校首個經教育部批準的中外合作辦學項目，也是學校推進教育國際化和“國際化提速工程”的重要成果之一，旨在培養成為具有創新精神、創業能力和一定國際視野的優秀通信工程人才。下面從中外教師聯合教學背景出發，分析計算機系統與網絡導論課程遇到的具體問題，并且提出有效的解決措施，最后利用學生成績平均分驗證措施的有效性。

1 課程背景

計算機系統與網絡導論課程是我校通信工程中英班學生大學二年級必修的一門課程，屬于計算機網絡與通信基礎課程［16］。該課程是介紹計算機結構框架及計算機硬件與軟件的關系，并在此基礎上學習計算機網絡理論及獲得操作網絡設備實際技能。包含理論和實驗部分，共72 學時。其中，理論課講解是由外教負責完成，實驗課則由校內教師負責。課程總體設計框架如圖1 所示。

圖1 課程總體設計

課程內容分為計算機及計算機網絡兩個部分。其中計算機部分包括第1 ～9 節，主要講述計算機的基礎知識。

第1 節計算機系統與網絡簡介，主要介紹計算機系統組成，讓學生了解計算機系統的基本目的，確定計算機系統重要組成部分，了解計算機系統的發展史和馮諾依曼系統架構。

第2 ～5 節主要講述計算機中的數字系統。讓學生理解數字邏輯、數據在計算機中的存儲表示形式，掌握十進制與二進制、十六進制數間相互轉換、掌握二進制和十六進制數的簡單運算、能夠理解二進制和十六進制在計算機系統應用，需要能夠解釋邏輯門的操作，為邏輯門電路構建真值表，給定輸入能夠確定邏輯電路的輸出，能夠區分組合電路和時序電路。此外，還要讓學生理解字符、圖像和聲音是怎樣存儲在計算機里、區分各種數據壓縮算法和數據格式轉換，及掌握處理無符號和有符號二進制整數并比較它們的用途。而且，學生需要能夠利用數的補運算完成算術運算，對比兩種補運算對于數據符號和幅度的表示，理解浮點表示形式并區分什么時候運用該形式表示。

第6 ～9 節主要講述CPU 與外設，需要同學們理解模仿電腦運算過程的“小機器人”工作方式，了解CPU組成、存儲單元及存儲運行模式。而且，需要了解獲取和執行指令周期的步驟，理解各種連接CPU傳輸數據總線種類，理解指令格式、指令集大小和存儲地址之間關系并能根據特定指令解釋其功能。除此之外，需要同學去學習怎樣描述電腦輸入/輸出設備特征及運行模式，怎樣鑒別輸入/輸出設備存儲能力和執行效率，區分不同種類的編程語言，了解匯編語言和編譯的過程及連接和下載程序的過程。需要同學理解典型的操作系統組成，可以描述典型操作系統的功能，會區分不同種類的操作系統。

計算機網絡部分包括第10 ～17 節，講述網絡基礎知識。

第10 ～14 節，講述了網絡基礎與硬件特征。介紹計算機網絡的根本目的和用途、網絡拓撲及網絡結構硬件。需要同學能夠識別用于計算機通信網絡組件的關鍵硬件和軟件，會描述網絡層的通信過程，理解不同種類的網絡結構，區分不同網絡模型和不同網絡服務器，會描述主要的物理網絡拓撲結構及常用的邏輯網絡結構。除此之外，需要同學了解常用以太網技術、理解什么是MAC地址，了解什么是沖突域及無線網絡技術，理解中繼器、集線器、網橋、交換機和路由及它們區別和聯系，了解無線接入點網卡、有無線媒介特征概念。

第15 ～17 節，主要介紹開放系統互連（OSI）參考模型、TCP/ IP協議集及IP地址。需要同學們理解OSI參考模型的功能，并且可以利用OSI 參考模型對網絡活動進行分類，理解TCP/ IP協議集、TCP/ IP分層結構和其運行模式，掌握網絡號和主機號概念、IP 地址分類、網絡地址解譯、子網掩碼的概念。

由上面所列知識點可以看出，通過理論課外教講解還是比較抽象，需要實驗課進行練習，鞏固學習知識點。其中，實驗針對上述理論課中重點難點問題設置一些選擇、填空或問答的題目。除此之外，還設置了讓學生根據理論課程實際動手操作的實驗課題，更加深入地理解理論課的一些知識點。

實驗1、2 是根據理論課CPU 運算讀取抽象模型“小機器人”工作方式編寫的LMC軟件。“小機器人” 如圖2 所示，圖上畫的“小人”，相當于計算機管家，為計算機執行操作。其中包括郵箱（Mailboxes），包含了地址和存儲內容，如數據和指令；計算器（Calculator），在其中可以執行運算操作；指令位置計數器（Instruction location counter），“小人”可以從其中讀取地址；“小人”的作用就是找到其將要執行的操作；圖中輸入輸出籃子（In and out baskets）表示輸入輸出。如上所述，完全模擬計算機相應構造，并且設計存儲讀取指令，方便同學操作理解真正計算運行過程。

圖2 CPU運算讀取抽象模型

實驗3 ～5 是網絡開發工具，目的是幫助學生熟悉基本的網絡工具和命令，調查有關工作站的TCP / IP配置信息、測試當前網絡與工作站連接情況，并且利用Wireshark軟件分析網絡傳輸數據。

實驗6 ～8，制作本地網絡中最常用的電纜5 / 5E類電纜，并分析其與電腦-電腦或電腦-路由連接情況。

2 存在的問題

（1）不重視實驗的預習和總結。實驗課程一部分時間是做習題，對理論課學習內容的強化；真正實驗部分只有8 個實驗，實驗課對于理論課比重小，所以很多同學不夠重視實驗課，導致實驗課講解時間延長，學生沒有充分時間做實驗。

（2）學生等老師給答案，等最后考試劃重點。在上實驗課時，有些同學不注意聽老師總結內容及實驗內容，總是等待老師最后快結束時給出實驗課答案及實驗正確做法。另外，無論理論課還是實驗課，都會有最后的復習課，課上老師會對本課程重點難點進行統一復習，也包括考試的樣例分析。往往這個時候就會有一些平時不注意聽講的學生來探問考試的重點。

（3）理論課內容不能完全理解，跟不上外教思路。導致實驗課上課用到理論課知識不理解。由于學生在大二時才開始接觸外教課程，所以對外教課有些新鮮，但同時感覺到恐懼怕掛科。然而，課上對外教不熟悉，本身緊張、害羞，所以有問題、聽不懂仍不敢去和外教交流。最終導致實驗課內容不會做。

3 改進措施

針對上述問題，采取如下措施：

（1）改進課堂教學。每次實驗課結束后給同學留4 ～5 個有關下節理論課重點的思考題，下節理論課結束后收同學們的答題結果，根據結果上實驗課有重點地強調說明并解釋答題結果的問題。不僅如此，為了保證實驗課的效果，將理論課60 人分為兩個班教學，實驗課上首先對課程重點內容做總結，并利用多媒體技術遠程控制學生電腦，將教師PPT 傳輸到每一個學生電腦上，這樣節省了書寫板書的大量時間。而后，進行習題測試，每個學生需要對老師發給他們的習題做答。采用同學互評（分為5 組，組內相互交換），針對問題相互討論得出答案，然后教師針對答案進行有重點地講解，讓學生充分發揮自己的主體性。

對于課程知識點，第1 部分需要用到數字電路和微機原理的基礎知識，學生可以在本課程學習過程中進一步復習相關知識，鞏固相關知識，并對本課程英文學習起到促進的功效，第2 部分需要網絡基礎概念為將來學生考取計算機等級考試打基礎。這些是校內教師在上實驗課時告訴學生，讓學生對所學課程有一個整體認識。

（2）加強考核。理論課考試占總成績的70%，其包括兩個部分：60 min 的選擇題和90 min 問答題，全試卷英文題英文做答?？疾鞂W生對專業知識的理解和英文表達能力。實驗課考試為上機操作，測試學生使用結構化布線設計基本網絡、配置系統以啟動網絡通信及有效利用資源達到網絡構建目標，占總成績的30%。需要注意的是學生需要達到理論課和實驗課各自分數的30%以上才能通過計算機系統與網絡導論課程的考試。

（3）加強反饋機制。校內教師會詢問學生聽課情況，同時根據實驗課學生表現，對于學生集體意見及實驗課同學所犯錯集中地反映給外教，有助于外教和校內教師共同努力使同學更好地完成課程內容。另外，由于外教不懂中文，校內教師可以協助外教，幫助外教使用多媒體及生活輔助。在學習過程中，外教提供郵箱，方便學生課下問問題與外教交流。在課程結束后外教會給每一位同學發一份調查問卷，詢問這門課的學生理解情況方便課程改進。

此外，提供更多的讓學生與外教交流機會。利用周末時間進行分批與外教喝茶、聚餐、游玩形式增進同學們與外教間的感情。從而克服上外教課由于害羞、緊張、自尊心等因素不主動發言的狀況，進而促進理論與實驗課的學習。

4 教學效果

采取上述改進措施后教學效果如表1 所示。表中采用了學生平均分數作為對比指標，利用2015 級學生（改進前）和2016 級學生（改進后）為樣本，對比實驗課和理論課平均成績。結果表明，采用改進措施后學生實驗課成績提升較為突出，理論課也有相應提升。改進措施的采用起到了較好的作用。

表1 教學效果比較表

5 結 語

中外合作辦學在國內正在蓬勃發展，發展過程中有很多問題有待解決，而且中英班實驗課程是使同學更好、更快理解課程培養分析問題、解決問題能力的重要環節，故進一步提升中英班辦學質量面臨重大挑戰。本文總結了針對中外合作辦學計算機系統與網絡導論課程的教學經驗，在課堂教學、考核機制和問題反饋幾個方面進行了有益探索與實踐，以不斷提高中外合作辦學質量。