新工科理念下計算機網絡課程教學改革初探

董寶蘭 李建森

摘要：在新工科建設的背景下，傳統的工科人才已無法滿足時代的需求，而應培養具有創新思維和實踐能力的復合型人才，計算機網絡課程的教學改革勢在必行。該文以新工科建設為指導思想，結合地方應用型本科院校的學科建設和人才培養理念，對計算機網絡課程的教學現狀進行了分析，從教學模式、教學內容、教學方法、考核模式等方面進行了教學改革初探。

關鍵詞：新工科;人才培養;計算機網絡;課程現狀;教學改革

中圖分類號：G642? ? ? ? 文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2021）08-0111-03

Abstract： Under the background of new engineering construction， the traditional engineering talents can not meet the needs of the times， but should cultivate compound talents with innovative thinking and practical ability， the teaching reform of computer network course is imperative. Taking the construction of new engineering as the guiding ideology， combined with the discipline construction and talent cultivation concept of Local Application-oriented Universities， this paper analyzes the teaching status of computer network course， and probes into the teaching reform from the aspects of teaching mode， teaching content， teaching method and assessment mode.

Key words： new engineering; personnel training; computer network;curriculum status; teaching reform

物聯網、云計算、人工智能等新興技術的興起，使得許多新興產業應運而生，從而對人才培養提出了更高的要求。在此背景下，衍生出了“新工科”建設的理念。2017年2月，隨著《教育部高等教育司關于開展新工科研究與實踐的通知》的發布， “新工科研究與實踐”項目正式啟動[1]。2018年4月《高等學校人工智能創新行動計劃》進一步明確了高校在專業發展、學科建設以及人才培養等方面的任務[2]。在此新形勢下，傳統的工科人才已無法滿足時代的需求，應以新工科建設為重要抓手，持續深化工程教育改革，加快培養適應和引領新一輪科技革命和產業變革的卓越工程科技人才，打造世界工程創新中心和人才高地[3]。計算機類專業的改革作為新工科建設中的重要一環，對其中的專業基礎課程——計算機網絡課程的改革也勢在必行。該文以新工科建設為指導思想，結合地方應用型本科院校的學科建設和人才培養理念，對計算機網絡課程的改革進行了初步探索。

1課程分析

計算機網絡課程是高等學校軟件工程、計算機應用專業必修的核心課程之一，一般以OSI七層體系結構的講解開展教學，然后逐層對相關知識點講授。課程內容包括計算機通信與網絡技術的概念、體系結構、通信協議標準、拓撲結構、網絡安全等，具有概念原理繁雜、實踐操作要求高等特點。通過該課程的學習，學生將掌握基本的網絡知識、學會組建簡單的網絡、進行網絡的基本管理和維護。最終，為培養能勝任網絡技術員、網絡工程師等專業技術型人才打下基礎[4]。

2教學現狀

2.1 課時設置不平衡

高校對于《計算機網絡》課程的設置大多數是理論占比大、實驗占比小，以黃山學院為例，理論占比48課時、實驗占比12課時。該課程對應用性、實踐性要求比較高，而較少的實驗課時導致無法細致深入地進行實驗教學。在完成課程教學之后，學生根本不理解網絡的配置、組建與管理，甚至基本的網絡設備也認知不足，更不用說去探究新技術的應用。

2.2教學內容陳舊

高新技術的不斷出現使得計算機網絡技術也觸及更多的新興領域，但在日常授課中，教師仍然把教學重心放在物理層、數據鏈路層等各層體系結構基礎概念的講解，而無線網技術、移動IP、IPV6、網絡安全實例等新興技術只是在教材中有所涉及，并未列入教學計劃中，因此學生對該課程的前沿知識就不甚了解。

2.3教學模式單一

現在大多數教師還是采用傳統的教學模式，即基于教材，配備相應的多媒體課件，以教師講授為主。計算機網絡包括計算機技術、通信技術方面的知識，具有概念性強，內容繁雜的特點。教師為了按時完成相應的教學計劃，往往加快教學節奏，灌輸式的教學方式使得學生喪失學習主動性和積極性，從而缺乏學習興趣，也不利于學生創新思維的培養。

2.4實驗內容不配套且缺乏完善的實驗環境

計算機網絡實驗教學缺乏配套的教材，教師往往采取將實際網絡工程中所涉及的知識點獨立成各個實驗模塊，比如網絡命令、網線制作、交換機基本配置、VLAN配置等，各個實驗之間缺乏聯系，更沒有將理論知識點應用到實踐中。而計算機網絡課程需要虛擬與現實相結合的網絡實踐教學環境來輔助教學，但是在現有的條件上不可能把需要的實驗都去建立相應的實驗室。因此學生無法形成一個系統的知識體系，而學生的實踐應用能力、創造性能力和解決問題能力無法得到提高。

2.5教學安排無法做到因材施教

計算機網絡的課程設置一般會在大二上學期，此時學生對計算機相關知識的了解程度不一，但教學內容的設置一般是按照大多數學生的學習需求，因此不能切實有效地做到因材施教，進而影響學生的學習積極性和學習效果。

2.6教師隊伍結構不合理

合理地設置教師隊伍結構是提高教學水平、教學質量和改善教學效果的主要方面。目前部分高校缺乏一支年齡、職稱、科研結構合理的教師隊伍，而且大多數在校教師為高校畢業生，離開校園后直接從事教育工作，沒有從事過網絡規劃、網絡組建和管理等相關工作，也沒有豐富的項目經驗，所以對大型網絡設備缺乏管理經驗，對大型網絡形態缺乏認知，不能很好地將實踐操作融入理論教學中，從而對計算機網絡課程的教學提出了更大的挑戰[5]。

2.7課程考核形式單一

目前高校計算機網絡課程考核方式主要為過程性考核和期末考試（考查）組成，以黃山學院為例，理論課為過程性考核30%+期末閉卷考試70%?？己诵问絾我粚е聼o法從多角度、全方位地了解學生的學習情況。應該結合授課群體、不同專業的課時設置等多方面設定多樣化的考核形式，這樣才能真正地從多方面去檢測學生的理論學習情況和實踐操作能力，培養出適應社會需要的專業型人才。

3教學改革策略

3.1平衡課時設置

《計算機網絡》課程的課時設置應適量增加實驗比重，以黃山學院為例，可以將原有的12課時的實驗課程更改為24課時或36課時，或者在48課時的理論課中分割出12課時作為配套課堂實驗，可利用仿真軟件Packet Tracer等在網絡模擬環境中進行課堂練習，有效地將實踐操作融入理論教學中，從而提高學生的實踐操作經驗和解決問題的能力。

3.2更新教學內容

課程教學過程中，既要保留原有教學內容中的基礎知識點和原理，也要關注課程的發展前沿和新技術的發展動態，及時拓展、更新現有的教材和教學內容，例如可以將無線網技術、移動網絡互聯、云技術、網絡安全等最新的技術知識列入教學重點。此外對于教學內容的講授可以調整順序，建議從中間層次開始講授，然后向底層與高層擴展，并進一步循環進行，逐漸深入。底層（如物理層等）對于大多數學生來說，學習起來有較大困難，而高層內容處理不好又不容易掌握知識點。另外，教學內容多以解決實際問題解決實際問題為出發點，可以以案例講解、項目開發等形式，設計過程性問題，引導學生積極思考。同時重視例題講解與習題處理，增加這方面的課堂占用時間。

3.3改革教學手段和課堂模式

1）采用問題驅動教學法：在進行課程設計時，明確學生作為系統的設計者，不應該被動地等待知識灌輸，而應該主動地運用相關知識去解決問題。例如在教授CSMA/CD協議這一章節進行課堂設計時，讓學生在老師提出的一連串問題的驅動下將整個協議的基本算法設計出來。課前布置一個預習題，讓學生針對信道劃分方法對于突發性業務效率低的問題，提出一種隨機占用信道的基本方法。課上通過類比一個生活中非常熟悉的共享信道場景，即圓桌會議，引導學生提出CSMA/CD協議“先聽再發”的基本思想。然后通過先聽再發能不能完全避免沖突的問題，在分析時空圖的基礎上，引導學員提出“邊發邊聽”沖突檢測的解決辦法。又通過問題“沖突后能立即重傳嗎”，引導學員提出隨機退避的基本思想，并深入討論本次課教學難點：二進制指數退避算法。這樣，在引導和啟發學員的過程中逐步完成CSMA/CD協議的基本流程。最后分析CSMA/CD成功的原因，并提出新的課題，鼓勵學員進行改進，激發學生的創新熱情。

2）打造多元化課堂：教師可借助多媒體軟件來進行課堂教學，動態地展示網絡拓撲結構、多角度全方位描述數據傳輸的原理、過程，使概念原理更加具象化和生動化，從而活躍課堂氣氛，提升學生的學習興趣，改善教學效果;此外可以基于雨課堂、超星泛雅等智慧平臺，建設豐富多樣的在線課程資源。通過智慧平臺，教師課前可以布置預習任務、發布問卷調查;課上可以發布討論、搶答等課堂活動來活躍課堂氣氛，同時也能在關鍵章節點發布隨堂測驗檢驗學生課堂知識的掌握情況;課后發布作業讓學生及時鞏固學習內容，還可以統計各項課堂活動數據，接收學生的學習反饋，實現課堂模式的轉變[6]。

3）革新教學手段：教學手段不限于多媒體、網課、在線資源網站等，在完成基本的課程教學內容之外，可以帶學生到相關調研實踐中去體會，比如網絡工程、編程等相關項目的研究和開發，讓學生在實踐中發現自己的薄弱項，提升自身的能力，在未來的就業環境中更有競爭力。

3.4重視實踐教學

計算機網絡的實驗課程一般都獨立設置，往往實驗內容不配套教材，為了更好地將實踐操作融入理論教學中，可以使用模擬仿真軟件進行課內實驗，例如Packet Tracer，它提供了網絡模擬環境，學生可以在這個模擬器中模擬網絡環境進行學習，更好地理解對應的概念、協議、技術原理等。當然，也可以設置一些思維實驗、虛擬實驗、程序設計實驗、軟實驗、操作性實驗等。例如，在 Windows 下設置網絡參數，包括在聊天軟件中進行實驗分析（例如控制對方機器等），學生可以在這個模擬器中進行學習，模擬各種不同的網絡環境，完成教學任務[7]。

3.5因材施教，因專業施教

可以根據不同專業、不同年級的學生制定相應的講授與實驗方案，考慮有所側重地從不同的層次上講述該課程，例如，對于計算機科學與技術專業，可以保留數據鏈路層的基本原理，然后逐層講授高層協議原理和技術等;而對于軟件工程專業，可以直接從網絡層開始講授;信息與管理系統專業，可以考慮減少低層次的學時，重點講授中、高層次內容。

3.6教師隊伍的設置

擔任計算機網絡課程基礎教學的教師應積極參加該課程相關的研討會或者講座，學習先進的教學方法和手段，同時其應有一定的科研水平，在網絡研究、網絡系統等多個方向應進行相關科研項目的研發。在高校教師的引入方面，可以關注是否有網絡規劃、網絡組建等方面的項目經驗。在高校教師的考核方面應采用競爭機制，除了不定期讓學生對教師進行教學評價，還可以設置讓學生自主選擇每一門課程的任課老師，如果選課人數太少，該門課程會關閉或重新選取其他教師擔任教學。該考核機制會給老師帶去壓力與動力，教師會根據學生反饋不斷提高自己的教學水平和教學質量，進而提升教學效果[4]。

3.7課程考核機制

計算機網絡課程的考核成績由過程性考核和期末考試成績組成。過程性考核由學生的作業完成情況、出勤率、課堂提問等構成，占總成績 60% 左右;期末為閉卷考試，占總成績的40%左右。通過軟件水平測試三級以上的學生，其過程性考核給予滿分;取得思科、華為等網絡技術人員專業認證考試的學生，可憑證書辦理免試[8]。

4結語

隨著高新技術的不斷涌現，計算機網絡技術也觸及更多的新興領域，計算機網絡課程的教學也應該進行相應的改革與創新。該文以新工科建設為指導理念，從教學模式、教學方法等方面對計算機網絡課程提出了一些具體的改革策略。希望通過課程的改革與實踐，重新構建計算機網絡課程的教學體系，提高學生分析問題和解決問題的能力，培養出符合社會需求的具有創新思維的復合型人才。

參考文獻：

[1] 教育部高教司.教育部高等教育司關于開展新工科研究與實踐的通知[EB/OL].http：//www.moe.gov.cn/s78/A08/A08_gggs/A08_sjhj/201702/t20170223_297158.html.

[2] 教育部.教育部關于印發《高等學校人工智能創新行動計劃》的通知[EB/OL].http：//www.moe.gov.cn/srcsite/A16/s7062/201804/t20180410_332722.html.

[3] 教育部工業和信息化部中國工程院關于加快建設發展新工科實施卓越工程師教育培養計劃2.0的意見[EB/OL].http：//www.moe.gov.cn/srcsite/A08/moe_742/s3860/201810/t2018101 7_351890.html.

[4] 王麗芳.淺談超星學習通在課堂教學模式改革中的應用——以計算機網絡課程為例[J].電腦與電信，2019（8）：74-76.

[5] 肖卓朋.新時代下計算機網絡基礎課程教學改革的探索與實踐[J].通訊世界，2019，26（3）：261-262.

[6] 韋麗娟.基于“雨課堂”的《計算機網絡》課程教學實踐研究[J].軟件導刊（教育技術），2019，18（9）：54-55.

[7] 于碩.計算機網絡課程教學的思考[J].計算機產品與流通，2019（9）：248.

[8] 史紅霞.《計算機網絡》課程的教學改革與研究[J].中國新通信，2019，21（16）：197.

【通聯編輯：王力】