基于資源整合的案例驅動式計算機網絡教學改革

王 霞，謝維奇，谷瑞軍，趙 煒，朱 俊

（金陵科技學院計算機工程學院，江蘇南京 211169）

0 引言

當前，計算機網絡技術飛速發展，新技術層出不窮，網絡應用多種多樣，應用范圍涵蓋各行各業。在國家新工科建設理念下，為適應網絡科技時代發展，迎合人才市場需求，計算機網絡課程必須不斷調整教學內容，更新教學方法，將理論與實踐相結合，將原理與應用相結合，既讓學生打牢基礎、學好理論知識，又讓學生深入實踐、與市場需求相契合，同時開闊學生視野，對前沿知識進行拓展教學。

1 教學現狀與不足

目前，經過2010-2020 年國家對于高校應用型人才培養模式的推廣，應用型本科高校計算機網絡課程教學增加了實踐應用占比，但教學內容仍以理論為主、應用為輔，存在理論內容和實踐應用各自為政、不能很好融合的問題。針對當前計算機網絡課程教學中存在的問題，課題組在多所地方本科應用型院校對教師和學生進行網絡問卷調查。教師問卷內容包括理論與實踐課程安排情況、教材內容更新速度、教學中遇到的難題等，共發出問卷40 份，收回有效問卷36份，有效回收率90%。學生問卷內容包括對計算機網絡課程是否感興趣、對授課內容是否滿意等內容，問卷發出300 份，收回有效問卷240 份，有效回收率80%；問卷統計結果如圖1所示。

Fig.1 Survey result of computer network course圖1 計算機網絡課程調查結果

調查結果顯示，目前應用型高校的計算機網絡課程教學普遍存在如下問題：

（1）課程內容理論性過強，不適用于應用型地方高校。調查結果顯示，大多數地方本科院校選用的教材為謝希仁編著的《計算機網絡》或Andrew S.Tanenbaum 等編著的《計算機網絡》，教材的整個組織架構遵從分層模型。教師和學生普遍認為，教材內容偏重于理論知識講解，知識點松散、抽象、枯燥，學習難度大，學生學習興趣不高。

（2）教材內容更新緩慢，難以跟上網絡新技術發展速度。通過調查發現，當前課程內容普遍偏重于計算機網絡體系結構及基礎網絡技術，課程內容更新速度緩慢，難以適應網絡行業發展需求，不利于學生達到工程教育專業認證畢業要求。

（3）理論教學與實踐教學各自為政，難以形成一個完整的教學體系。在當前計算機網絡教學過程中，理論教學內容知識點松散、瑣碎、理論性強，使得教學效果不理想，導致應用實驗過程變成機械地模仿操作過程，理論教學和實踐教學沒有形成有機整體和良性互動。

（4）課程教學沒有實際案例支撐，無法滿足人才市場需求。當前，應用型本科高校計算機網絡課程教學內容與實際工程應用差別甚大，無法滿足市場對人才在專業理解和實踐能力上的需求。

為了解決以上問題，研究者們做了大量工作。文獻［2］針對新工科背景下的計算機網絡教學探討面向混合式線上線下教學的計算機網絡課程新型教學模式；文獻［3-6］針對當前計算機網絡教學中的不足，分別提出針對面向互聯網+創新的、面向過程的、面向持續改進的以及面向問題的教學改革方案；文獻［7-8］分別針對地方本科高校的計算機網絡理論和實踐教學探索教學改革方案；文獻［9］提出產學合作下的計算機網絡教學模式；文獻［10］針對疫情下計算機網絡實訓教學提出改革方案。以上方法雖然在一定程度上解決了計算機網絡教學過程中理論與實踐脫節的問題，但仍缺乏實際工程案例與行業應用案例導入。

2 計算機網絡課程教學改革框架

本文提出“以資源整合為基礎，以市場需求為導向，以理論融合實踐為內容，以實際案例教學為核心，以解決實際工程問題為目標”的技術路線，教學改革總體框架如圖2所示。

Fig.2 Framework of teaching reform圖2 教學改革總體框架

資源整合是指以實際工程案例為藍本，提煉教學案例；以教學案例為核心發散出理論知識和實踐知識；整合網絡教育平臺、微信公眾號等現代化教育工具，為學生提供了解網絡新知識和行業應用的途徑；整合思科、華為等仿真實驗平臺，培養學生們的工程實踐能力。具體而言，本文從教學內容、教學模式兩個方面優化計算機網絡課程教學，以提升學生理論素養和應用能力，滿足應用型本科院校對工程教育專業認證的畢業要求。

3 教學內容改革

課程教學內容以工程案例為核心，驅動理論教學和實踐教學，圍繞工程案例整合相關的理論資源和實踐資源，將其融合成一個有機的整體。教學內容兼顧技術更新和市場需求，從當前網絡工程市場正在實施的工程中尋求適合課堂教學的案例。教學內容改革的具體內容包括如下幾個方面：

（1）引入網絡新技術及其行業應用，使教學內容緊跟計算機網絡發展需求。在教學過程中引入云計算、智能網絡、軟件定義網絡等網絡新技術及其行業應用，例如：阿里云計算平臺、智能家居網絡等，提升當代大學生用新技術新方法研究問題、分析問題、解決問題的能力。

（2）提煉實際工程案例，以案例驅動教學。順應人才市場需求，以構建新工科背景下網絡工程師為最終教學目標，從校企合作出發，從實際工程應用中提取案例并進行加工，使其適用于應用型本科高校課堂教學，以增強學生的學習興趣，最終提升學習效果。

（3）圍繞工程案例，整合理論知識和實踐內容，構建一套完整的教學內容體系。教學體系采用自頂向下的研究方法構建一套嵌套式案例，對案例進行層層分解，使其完整地覆蓋本科高校計算機網絡學習所需的所有理論和實踐知識點。例如：以某地區的大型公司網絡為例解析廣域網構建，自頂向下案例示意圖如圖3所示。

Fig.3 Diagram of teaching case圖3 教學案例示意圖

整體課程內容以一個綜合案例為核心，分解為多個子案例進行解決，圍繞各子案例分別構建理論和實踐教學內容，二者緊密融合，形成一個完整的教學體系，如表1所示。

Table 1 Case-driven educational system表1 案例驅動式教學體系結構

4 教學模式改革

教學模式改革整合各種現代化教學平臺與實驗仿真平臺，有效利用網絡資源，為整體教學服務。教學模式改革主要包括如下幾方面的內容：

（1）積極推進校企合作，引入工程案例。制訂詳細的校企合作計劃，加強與相關企業的合作，結合真實工程項目及其構建過程，提煉出適合學生練習的綜合教學案例，培養學生實際工程應用能力和項目管理能力。

（2）有效利用網絡教學資源，推進網絡新技術應用。充分利用現代化教育技術形式，例如：網絡平臺、微信公眾號等，利用網絡平臺提供的共享技術知識鞏固教學內容。并提倡學生共同參與構建更新網絡技術平臺，增強學生的學習興趣和自主學習能力，推動教學資源大眾化、普及化，提升學生參與度。

（3）利用虛擬仿真平臺，完成案例中的各項配置。充分利用VMWare、華為、思科公司的虛擬仿真軟件，完成案例中路由器、交換機、服務器等配置工作。

5 教學改革效果

課題組在學期末利用調查問卷的方式對網絡工程、計算機科學與技術等多個專業的教學效果進行問卷調查。如表2 所示，問卷包括實踐教學滿意度（包括實踐教學內容設計、實踐教學方法、實踐課時占比）、理論教學滿意度（包括理論教學內容設計、理論教學方法、教學環節設計是否合理）等內容，涉及理論教學和實踐教學、學生對教學方法及教學手段的反饋、學生的學習效果等各方面。共發出問卷214 份，收回有效問卷185 份，有效問卷回收率為86.4%，問卷統計結果如圖4所示。

Table 2 Content design of student satisfaction questionnaire表2 學生滿意度調查問卷內容設計

Fig.4 Survey result of student satisfaction圖4 學生滿意度調查結果

調查結果顯示，學生普遍認為經過教學改革后的理論和實踐教學能夠相互融合，學生通過推送的平臺共享學習內容，對網絡新技術及其應用有一定了解，對感興趣的技術還有進一步學習的打算，對教學體系改革平均滿意度達91%。

6 結語

本文深入分析新工科背景下計算機網絡教學過程中出現的問題和不足，提出基于資源整合的案例驅動式計算機網絡教學改革方案，構建適合地方高校應用型人才培養模式的計算機網絡教學體系，利用實際案例將理論教學和實踐教學有機融合到一起，改革教學方法，培養應用型專業人才，適應我國經濟發展對計算機網絡專業人才的市場需求。調查結果顯示，新的教學模式能夠提高學生的學習興趣及解決實際工程問題的能力，更好地滿足畢業生工程教育認證要求。