計算機網絡金課建設探索與實踐

鐘伯成 廖薇 陳玨 史志才 李冬梅

摘要：計算機網絡課程是一級學科計算機科學與技術所有專業的核心主干課程之一，在計算機專業的人才培養中起著重要作用。文章對標金課原則，分析了目前我國計算機網絡課程存在的不足，結合學校定位與專業培養目標，指出了計算機網絡金課建設需要解決的問題，在課程定位、教學目標、教學設計、教學評價機制以及實施方法等方面進行了有益的探索。

關鍵詞：工程教育;金課;計算機網絡;教學設計

中圖分類號：TP311? ? ? 文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2021）13-0167-03

Abstract： The computer network course is one of the core courses of computer science and technology， which plays an important role in the training of computer professionals. Based on the principle of standard golden course， the shortcomings of the current computer network course in China are analyzed. Combining with the university positioning and professional training objectives， the problems to be solved in the construction of computer network golden course are pointed out. The beneficial exploration in the aspects of curriculum orientation， teaching objectives， teaching design， teaching evaluation mechanism and implementation methods are made.

Key words： engineering education， golden course， computer network， teaching design

1 引言

隨著人工智能、5G通信、量子計算與大數據等新技術的不斷進步，新一輪的產業革命風起云涌，與之相應地對高等教育培養人才提出了新的要求。為了滿足社會需求，國際國內高等教育發起了新一輪改革。2018年6月，教育部部長陳寶生提出要把“水課”變成有一定挑戰度的“金課”的高等教育改革方向[1]。同年11月，教育部高教司司長吳巖，在第十一屆“中國大學教學論壇”上，給出了“金課”的“兩性一度” 的評價標準[2]。2019年10月，教育部頒布《教育部關于一流本科課程建設的實施意見》的“雙萬計劃”，確立了一流本科課程建設的目標[3]，這些無不彰顯國家對高等教育課程改革的重視。

計算機網絡課程是一級學科計算機科學與技術所有專業的核心主干課程之一。它是一門涉及計算機技術和通信技術，集軟件、硬件、應用和開發為一體的重要課程。本課程主要講授計算機網絡基礎知識、網絡體系結構、局域網技術、網絡互連、廣域網等技術，以及網絡管理及安全等知識，從而培養學生進行網絡系統分析和設計的綜合能力，為后續課程的學習奠定基礎。課程是人才培養體系的基本細胞。只有建設好“金課”，高等教育的人才培養改革才能深入[4]。因此，計算機網絡金課建設勢在必行。

2 計算機網絡金課建設目標

2.1 課程定位，面向普通高等本科院校計算機專業的本科生

按照教育部的“金課”建設標準，結合學校的定位，計算機網絡建設“金課”的定位，面向普通高等本科院校計算機專業的本科生。希望通過課程教學，達成三個維度的目標。第一是工作維度，使學生形成勝任計算機網絡相關工作的基本素質和能力;第二是社會維度，使學生形成良好的社會交流溝通能力與素質，能夠應付自如地處理好各種社會關系并從中受益;第三是自我成長維度，使學生有人格上獨立的素質和能力，始終保持積極上進的心態，養成良好的學習和工作習慣。

2.2 課程建設目標，實現“金課”的“兩性一度”

高階性：在掌握計算機網絡核心知識原理的基礎上，基本達到網絡工程師的知識能力素質要求，具備解決復雜計算機網絡問題的綜合能力和高級思維。

創新性：課程內容上，根據計算機網絡技術的發展和最新社會需求，重構和微調相結合，使課程內容圍繞網絡核心原理展開，做到基礎穩固，單點突出，不斷注入反映前沿性和時代性的新技術;教學形式上，采用混合式教學模式，充分利用互聯網、慕課等資源，構建線上與線下相結合、課內與課外相結合的課程教學模式、體現先進性和互動性;學習結果上，設計能體現學生解決網絡問題的思路和方法、如何運用網絡理論分析各種隨機網絡問題的能力等的理論或實際問題或項目，要求學生去完成，使學習結果具有探究性，體現個性化。

挑戰度：改革課程評價機制，不再“一考定終身”，注重過程評價，通過設計具有一定復雜性和綜合性的項目或網絡問題，要求學生利用網絡基本原理，結合相關課程的知識，以及學習一定的相關新技術，并學習與掌握一些新軟件工具，才能完成的階段任務，課程評分是各階段任務完成情況的綜合，從而使課程具有一定的挑戰性。

3 課程建設措施

3.1 重點改革內容

為了達到上述的高階性、創新性、挑戰度的課程建設目標，需要從以下幾個方面進行課程建設。

課程內容：根據計算機網絡技術的發展、新經濟下的社會對計算機網絡人才的知識、能力和素質的要求和課程的定位，遴選課程的教學內容，確立核心知識、能力和素質要求，引入前沿技術和最新社會需求內容，從理論知識和綜合運用等多方面考慮課程內容和要求。

教學資源：對現有課程教學資源，根據新教學內容要求進行整合與補充，其中主要包括計算機網絡慕課資源建設、課程實踐教學條件增強和課程項目庫的建設等。

教學設計：根據教學需求，設計靈活多樣的教學形式，構建以學生為中心的教學模式，充分利用各種現代化資源與手段，教學形式包括混合式教學、案例式教學、企業任務嵌入式教學等。

課程任務設計：為了體現“兩性一化”，需要設計若干具有一定難度和創新性的階段性課程任務和目標，要求學生在老師的指導下，一般以團隊的形式，自學完成。

課程評價機制設計：設計新的多階段、多目標的課程過程考核評價機制，從知識、能力和素質等全方位考核學生對本課程的目標達成度。

新技術的不斷涌現正推動著新經濟快速發展，社會對新型工科人才需求日益顯現。目前應用型本科院校普遍存在的問題是，一方面大多數學生主動性欠缺，高考壓力釋放后，一瀉千里，覆水難收;另一方面學校的專業課程體系將專業體系知識碎片化到各個課程，學生很難從專業體系的高度去理解與掌握這些知識，因而不知道所學課程知識到底能干什么，更不用說如何綜合利用所學去完成實際要求的任務。因此，要完成計算機網絡課程的教學目標，必須將各項獨立的教學活動有效組織起來，達到學習活動的最佳組合和排序，以使得各種學習活動之間相互促進，能夠在整個學期中有效且持續地增強學生的學習動力。

3.2 課程內容設置

根據學校的辦學定位與本專業的培養目標，計算機網絡的課程教學目標為：

能夠意識到計算機網絡的不斷發展和技術更新，并基于計算機網絡的基本標準、協議和原理，通過自學，把握計算機網絡的新技術與發展趨勢。能夠在掌握計算機網絡的結構和原理的基礎上，研究與分析社會對計算機網絡實際需求，設計出滿足要求的計算機網絡方案。能夠在掌握計算機網絡體系結構基本原理基礎上，設計滿足用戶需求的計算機網絡，并在設計方案中考慮社會、健康、安全、法律、文化以及環境等因素。能夠根據計算機網絡的應用場景，分析和評價計算機網絡應用對社會、健康、安全等方面的可能影響，理解相關的社會和法律責任。能夠意識到計算機網絡與網絡數據安全技術對社會和文化等方面影響的兩面性，在計算機網絡與網絡安全技術應用中自覺遵守職業道德規范。

按此培養目標，梳理出計算機網絡課程的知識點，使課程各知識點環環相扣、互為因果，避免出現知識的條塊分割、知識斷線和知識冗余等。面向工程應用能力培養的教學理念，改變了以往課程知識點間相互脫節，課程實驗以基本的驗證性實驗為主等問題。將課程教學轉變成，內容緊密聯系的整體教學，實驗設計為驗證—設計—綜合，這樣一種符合人類認識與創新能力培養的螺旋式上升過程。

3.3 教學設計

在教學設計上，針對學生特點與培養目標，進行了多種形式的改革嘗試，改變了傳統的教學理念，使課程的教學效率得到了進一步優化和提高，將專業課程學習與學生道德修養、價值取向與專業能力的培養有機融合，充分調動了學生學習的興趣，潤物細無聲地提高了學生的道德修養，成效顯著。具體如下：

混合式教學：在泛在化學習的互聯網時代，便利的網絡學習平臺與豐富的學習資源無疑可以幫助學生有效開展課程學習，培養學生自我學習的能力和習慣，為終身學習奠定基礎。根據課程教學需求，采用翻轉課堂等形式，設計課程問題，課前學生帶問題通過網絡資源自學，課堂展開討論與總結。

協作式學習：根據學生能力，合理搭配，劃分學習小組。為每個小組發布不同的學習目標，要求組長合理安排組內共同討論、分析，給出解決方案。采用協作式學習，可以充分發揮每個學生的長處，取長補短，提高學習效率，學會分享與相互幫助共同提高，學會發揮團隊精神，團隊協作。

項目化教學：從基礎開始，如配置VLAN 等，完善整個課程教學體系，根據課程的目標逆推整個課程教學體系，根據后續需求完善前序教學內容。教學以企業提供的項目展開，實訓內容由簡到難，但保證都是一個獨立的整體，在課程的最后以社會的一個相對完整的網絡應用需求作為實踐考核方式考核學生，教學內容根據經濟技術發展動態更新。

創新項目與競賽：指導學生參加各種相關的高水平創新大賽和各類創新創業項目，如設計一個大作業，要求學生全部參加《中國高校計算機大賽——網絡技術挑戰賽》這項與課程內容相關的創新競賽，該賽事分資格賽、選拔賽和挑戰賽三個階段，學生完成資格賽，即達到完成課程大作業要求，如果能進一步進入后兩個階段，獲得競賽獎項，則可以獲得課程總評加分。這些能夠對學生的課程學習起到很大的引導作用，促使他們深入理解課程方向的背景、意義和實用價值，提升他們的科研創新意識。鍛煉學生技術水平、團隊合作和協調能力、文檔寫作能力、作品展現能力等。增加學生學習興趣，提高學習熱情，逐步將學生的學習模式從被動接受向探究模式轉變，并檢驗課程學習的效果，為課程教學質量的持續改進提供實時的反饋。

4 建設成效

作為高等教育大國，我國工程教育的規模位列全球第一。然而，工程教育的質量以及學生工程創新的能力卻差強人意。從2014年起，我校計算機網絡課程教學團隊，針對目前高校中信息類相關專業的培養模式依然是以知識傳授為主，缺少工程應用能力的培養，同時相應的教學環境也較薄弱，使得培養出來的學生與社會實際需求存在一定的脫節等痛點問題，從現代工程教育的理念、計算機網絡課程內容設置、教學設計、計算機網絡學習與實踐平臺建設等方面進行了全方位探索。建立了以網絡工程能力為統一視圖，層次化、循序遞進、開放式課程教學體系。在課程內容、教學模式、教學設計、實踐平臺等方面進行了一系列的改革，提高了學生的創新創業能力。

通過市校二級的課程建設，利用校課程中心網絡平臺，建立了《計算機網絡》課程網站。教學網站開放的教學大綱、教案、教學課件、習題、參考文獻，豐富的網絡教學資源，包括網上電子講義、網絡題庫和答案、網上答疑、教學內容的現場教學錄像等，為學生自主學習以及進一步的學習提供了有效途徑。

教學團隊開發完成了網絡交流測評系統軟件，使學生能隨時隨地的自主學習與自我評價，節省了學習時間，節約了教學資源，學生的學習效率提高顯著。

通過計算機網絡課程的學習與實踐鍛煉，學生的工程實踐能力與創新能力得到充分提高。在教學團隊老師的指導下，近年來，學生完成多項上海市大學生新創業訓練計劃項目，以學生為第一作者發表的論文多篇，軟件著作權登記多項。

計算機網絡的教學內容不斷更新，教學手段不斷創新，提高了教師的教學質量和科研水平。學生通過計算機網絡課程的學習以及在教學環節中讓學生參與到一些實際的科研項目，使得的學生分析問題，解決問題能力以及創新能力不斷加強，培養了具有計算機網絡工程能力的創新人才，深受用人單位的歡迎。

5 結語

經過多年建設，在教學團隊老師與學生的共同努力下，我校的計算機網絡課程，在教學內容上體系完整、注重專業特色、兼顧計算機網絡發展前沿和加強理論與實踐相結合;在教學方法上，課堂講授與學生自主學習相結合、靈活多樣的課堂教學方式、線上與線下相結合和全方位的課程考核機制;在實踐教學上，實踐項目與時俱進、進階式的實驗要求和啟發式實踐教學模式等。計算機網絡課程不僅注重知識的傳授，更注重學生價值觀的塑造、學術視野的拓展和工程實踐能力的提升，我們的計算機網絡課程的金課研究與實踐，為我國高等工程教育改革進行了有益的探索。

參考文獻：

[1] 陳寶生.堅持“以本為本” 推進“四個回歸” 建設中國特色、世界水平的一流本科教育[J].時事報告（黨委中心組學習），2018（5）：18-30.

[2] 吳巖.建設中國“金課”[J].中國大學教學，2018（12）：4-9.

[3] 教育部高教司. 教育部關于一流本科課程建設的實施意見[S].教高[2019]8號

[4] 孫云山，張立毅，費騰.通信原理“金課”建設背景下思政元素融入策略的研究[J].大學教育，2020，9（9）：127-129.

【通聯編輯：唐一東】