基于應用能力培養的計算機網絡基礎課程教學改革研究

孫永科 曹涌 胡坤融 熊飛

摘要：計算機網絡是計算機專業的基礎課程，研究計算機網絡課程改革方法、提高計算機網絡教學質量是“雙一流”建設的重要工作。根據網絡技術發展和社會需求及時調整課程內容，去除陳舊和已經淘汰的知識點，增加新技術和新設備介紹有利于提高學生實際應用能力。課堂教學中使用課堂提問和討論等強迫參與的教學方法，有利于提高學生參與度和學習效果。降低或取消學生評教制度，建立科學合理地評價教師的教學效果有利于釋放教師束縛，有利于教師從嚴管理教學過程。使用專家評價方法彌補學生評價的不足，有助于推動教學過程朝著正向發展方向前進。綜合多種改革方法有助于提高計算機網絡基礎課程的教學質量，從而更好地服務“雙一流”建設的目標。

關鍵詞：計算機網絡；課程改革；強迫參與；教學評價

中圖分類號：G642? ? ? 文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2024）07-0155-03

開放科學（資源服務）標識碼（OSID）

0 引言

網絡是人們遠程辦公、在線學習和遠程交流的基礎系統。在現代化工作和生活中，人們已經越來越依賴計算機網絡，學習和了解計算機網絡相關的基礎知識已經成為人們的基本要求[1]。在國家雙一流政策指導的指導要求下，高校對學科專業也提出了更高的要求。雙一流建設要求相關的課程教學應具有科學的知識體系[2]和學術性[3]，其目標是培養學生的理解力和科學實踐能力[4]。結合計算機網絡課程，在雙一流背景下，應該加強培養學生對計算機網絡基礎理論的理解能力和解決常見網絡故障的應用能力。

多數計算機網絡課程主要以網絡模型結構為基礎介紹網絡知識。課程通常從易于理解的信號開始，逐步介紹數據傳輸以及其中的各種轉發和路由過程。雖然這些課程體現了網絡的知識體系，但是很多知識點內容比較抽象，學生理解較為困難，教學效果不佳。計算機網絡是一個復雜系統，信號和傳輸是該門課程的基礎，涉及的知識點環環相扣，依賴關系非常強。在實際教學過程中發現，學生需要集中注意力才能理解全部過程，錯過了一個知識點，其后面知識點就有可能難以理解。實際教學中發現，使用灌輸式教學方法時，學生難以長時間集中注意力，教學效果不太理想。學生對網絡基礎知識的掌握不夠清楚，難以到達運用理論知識解釋網絡現象的程度，和雙一流建設的要求存在一定的差距。

網絡計算發展速度較快，網絡傳輸技術也在不斷更新。但由于課本編寫需要的時間較長，因此很多課本中仍在介紹已經淘汰的技術知識。這些知識點不僅占用有限的教學學時，而且對培養學生能力也沒有幫助。刪減這些過時的知識點，增加核心知識的講解有助于提高學生對重要知識的掌握。對課程知識點進行梳理、刪減過時的知識點、強化核心理論知識有利于提高學生對網絡體系的理解，符合雙一流建設中培養學生專業素養的要求。在課堂教學過程中充分使用課堂討論、提問等教學方法，幫助學生集中注意力有利于提高教學效果。增加網絡新技術內容有利于提高學生解決問題的能力。

1 教學改革

計算機網絡教學改革主要涉及課程內容改革、方法改革和評價方法改革三個方面。如圖1所示，其中，教學內容改革的主要目的是增加實用性強和社會需求度高的知識內容。教學方法改革的目的是激發學生的學習積極性和主動性。教學評價的目的是合理評價教師的教學成果，正向引導教師的教學活動。

1.1 課程內容改革

去除陳舊的內容介紹，增加最新的網絡技術介紹是目前很多課程改革的研究方向。傳統課程中的網絡類別，ATM，X.25等多數研究者認為都屬于過時的知識[5-6]，對解決實際網絡問題沒有幫助，認為應該減少甚至去除這些內容的介紹。由于大學生就業政策改革，很多大學生畢業后從事的工作與專業相關度不高，2018年應屆畢業生的就業崗位與專業相關度僅為48.61%[7]，2021年肇慶學院調查結果顯示，其就業崗位和專業相關度僅為55.1%[8]，貴州大學相關度約為56%[9]。對于不從事專業類工作的同學，網絡課程中的陳舊知識在實際工作中缺乏應用場景，也不能起到實際工作能力培養的目的。

通過電話和微信調查了2017～2019級已經畢業的25名計算機專業學生，其中12名學生目前從事與軟件開發工作。從事軟件開發的學生表示，計算機網絡中的基礎理論知識比較重要，例如網絡的傳輸模式、交換機工作原理、路由器工作原理等與他們的工作相關度較高。從事其他工作的學生表示網絡安全和他們的工作相關度較高，包括如何設置辦公網絡，如何避免辦公數據泄密，以及如何及時發現網絡攻擊行為等。這些需求和學校現行的教學計劃基本相符。從事軟件開發的學生需要數據傳輸和數據包解碼相關知識，從事網絡管理的同學需要了解交換機和路由器的工作原理。現有課程中的基礎理論知識對從事專業相關的學生有用。然而，由于學時限制，與網絡安全相關的內容主要集中在安全分類介紹，缺少面向設備的安全設置教程和效果分析。

1.2 教學方法改革

計算機網絡的概念確實相當抽象，僅僅通過文字描述可能難以讓學生迅速理解其核心思想。利用可視化模擬軟件可以有效地幫助學生快速掌握相關知識。在課堂教學中，采用問題引導式教學和強制提問方法可以有效提高學生的課堂參與度，激發學生的學習動力。可視化模擬軟件不僅能夠清晰地展示復雜的原理，還可以增加學習的趣味性。問題引導式教學能夠引發學生思考，促使學生主動學習。強制性提問能夠確保學生保持專注力。

利用網絡模擬軟件可以以圖形化動態的方式演示復雜網絡的原理，有利于學生快速理解。例如，在介紹局域交換機的數據轉發過程時，可以利用Packet Tracer軟件的單步演示功能，模擬數據進入交換機的情景，對比交換機地址表在數據轉發前后的變化，觀察數據經過轉發后的傳輸過程。在講述路由器數據轉發過程時，利用該軟件還可以觀察到IP地址和MAC地址的變化情況。利用Packet Tracer提供的測試問題，還可以測試學生對問題的掌握程度。在介紹網絡沖突域和沖突域的分割時，使用該軟件可以讓學生直觀地看到信號的發送范圍，而在沖突域中添加交換機后，也可以快速地觀察到沖突范圍的變化。

課堂知識點使用問題引入，能夠激發學生主動思考[10]。傳統的理論介紹是傳授知識的快速的方法，能夠在短時間灌輸大量的內容，但是這種方法對學生的理解力和自控力有較高的要求[11]。在傳統講授的基礎上適當的引入問題，使用問題驅動學生的學習興趣，讓學生主動思考，有助于對知識點強化記憶和理解。例如，在介紹交換機工作原理時，帶領學生回顧轉發過程，總結交換機轉發的優點，然后詢問該方法的缺點，讓學生來找漏洞。激發學生討論后，順帶引出交換環路和環路解決協議STP。

為了激發更多學生的學習積極性，可以在問題引入的過程中采用強制提問的方式，以確保每個學生都積極參與討論。將學生按位置劃分，對于那些不主動參與討論的區域，可以通過點名的方式提問學生，迫使該區域的學生加入課堂討論中。通常情況下，只要有一個學生參與討論，周圍的3～5名學生也會因為點名而被迫參與。這種強迫提問的方法能夠快速有效地將學生的注意力集中在課堂學習上，從而明顯提升課堂氛圍和學生的專注度。通過逼迫學生參與討論，可以促進他們更深入地理解課程內容。

1.3 評價方法改革

學生就業率是衡量學校教學質量的重要指標，就業率受畢業率和課程及格率影響，因此很多學校把課程的及格率作為衡量教師教學水平的重要依據。在及格率考核標準的影響下，考試的難度會被人為降低，考試難度降低、容易通過又導致學習主動性更低[12]。為了促進就業率學校制定了相關教學評價制度，對教學效果進行評價。按照評價結果對教師進行獎懲，獎勵認真授課的教師，懲戒上課敷衍的教師。常用的評價方法主要包括學生評價、同伴評價和專家評價三類，如圖2所示。合理的使用評價這些評價方法能夠促進教師積極提高教學質量，但是不恰當的評價反而會給教學帶來負面影響。

調整課程評價制度，建立科學合理的教學評價制度是提高教學質量的主要途徑[13]。雖然目前的考核制度已經包括了專家評教和學生評教，但是由于專家聽課和評價制度不完善，專家聽課和評教比例低。因此，課程評價主要依賴學生評教，評價結果不能全滿的反應教師的教學情況，對教學嚴格的教師極為不利。研究表明學生給考試易過的老師評價較高，而對嚴格要求的老師評價較低[14]，甚至有8.15%的學生表示，如果老師指出他的不足后會選擇逃課[15]，因此討好學生和降低考試難度能夠容易獲取較好的學生評價。但是這種行為會導致教學效果下降。計算機網絡課程涉及的理論基礎較多且很多概念比較抽象，理解困難學習難度大。學生如果不努力很難取得好的成績，按照考試結果對教學效果評價不能客觀地體現教師的教學水平和能力。

同伴互評不僅可以避免學生評價的弊端，而且也有利于教師之間相互學習[16]。但是在實施過程中由于缺乏監督，同伴互評往往流于形式，甚至于一些教師不實際參加聽課，憑借以往的經驗直接填寫聽課報告。評價結果不具備客觀性，也不具備相互學習和促進提高的效果。校內專家評價指學校教學部門聘請退休教師旁聽課程并對教學效果進行評價， 是可行性較高的一種評價方法。但是由于專家數量較少，很難全面反應學校的教學水平。聘請校外企業專家對課程評價是一種很好的補充。由于企業專家對社會需求非常清楚，他們對技術先進性和必要性有更為直接的理解，請企業專家對教學效果進行評價，有利于提高教學實際應用效果，符合雙一流建設中培養社會需要人才的標準。

2 總結

計算機網絡是一門理論知識較多的計算機基礎課程，涉及的知識點較為抽象，學習難度較大。建議在課程內容、教學方法和評價制度三個方面進行改革。教學內容改革可以提高知識的實用性，教學方法改革可以激發學生的學習興趣和參與度，評價制度改革有利于教師嚴格組織和管理教學過程，從而提高學生對知識的掌握和提升學生的應用能力。其中最重要的是評價制度改革，減弱學生評價是釋放教師束縛的最直接前提。

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【通聯編輯：謝媛媛】