技術報告應用型本科院校計算機網(wǎng)絡課程教學改革與實踐

1、計劃類別 項目編號 項目技術報告課題名稱 項目主持人 承擔單位 題目：應用型本科院校計算機網(wǎng)絡課程教學改革與實踐計算機網(wǎng)絡課程是計算機及其相關專業(yè)的專業(yè)基礎課，具有實踐性強、概念抽象等特點。為順應普通本科高校向應用型本科轉變，完成課程體系的轉型，本文對該課程教學目前存在的問題進行了分析，對已有的課程教材進行研究，設計了適合應用型本科學生的課程教學體系。首先調整了教學內容，側重技術和實踐。在教學過程中采用基于問題的教學方法，并由學生自主完成知識點思維導圖，增加學生的參與度。最后通過校企合作的方式進行實踐教學，有針對性地增強學生的實踐動手能力。關鍵詞：計算機網(wǎng)絡；教學改革；應用型本科Abstrac

2、t：Computer Network is an important professional and basic course for computer engineering and related subjects，with its strong practicality and abstract conception.To comply with the transition from general undergraduate colleges to application-oriented undergraduate colleges and to complete the tra

3、nsformation of the curriculum system，based on the existing teaching problems in this course and the study of the existing textbooks，a curriculum system suitable for application-oriented undergraduates is put forward.Firstly，the teaching content is adjusted，emphasizing technology and practice.During

4、the teaching process，problem-based teaching is adopted，where students complete mind-mapping of the knowledge points independently，which increases the students participation.Finally，through the way of school enterprise cooperation，the practice teaching is carried out，and the practical ability of the

5、students is effectively enhanced.Keywords：computer network；teaching reform；application-oriented undergraduate college1 引言（Introduction）2015年10月，教育部、國家發(fā)改委、財政部印發(fā)了關于引導部分地方普通本科高校向應用型轉變的指導意見，意見明確提出要推動部分高校實現(xiàn)“四個轉變”。地方高校要實現(xiàn)轉型發(fā)展，需經(jīng)歷四個階段：理念的轉型、學科專業(yè)的轉型、人才培養(yǎng)模式的轉型和課程體系的轉型。其中，難點也是核心的是課程體系轉型1，2。目前地方本科高校的課程以學科本位課程為

6、主，突出理論性，不符合應用型人才培養(yǎng)要求。為迎接地方本科院校向應用型轉型的挑戰(zhàn)，培養(yǎng)出理論與實踐并重，符合企業(yè)實際需求的網(wǎng)絡技術人才，計算機網(wǎng)絡課程教學模式應不斷改革才能適應時代的發(fā)展。本文從教學內容、教學手段、實踐教學環(huán)節(jié)等三個方面探討了課程的改革措施。2 課程教學問題分析（Analysis of course teachingproblems）計算機網(wǎng)絡課程作為網(wǎng)絡技術系列課程的先修課程，為后續(xù)的課程學習奠定了理論基礎。本科院校在開設計算機網(wǎng)絡課程時，采用理論教學和實踐教學相結合的方式，而且理論教學一般占比更重3，例如我院計算機網(wǎng)絡課程理論44學時，實驗12學時，還有兩周的課程設計。經(jīng)過調

7、研，發(fā)現(xiàn)課程教學目前存在以下幾個方面的問題。2.1 課程內容理論性過強課程組在對計算機網(wǎng)絡課程教學的調研中發(fā)現(xiàn)，大多數(shù)地方本科院校是按照分層理論以自頂向下或自下向上的順序介紹計算機網(wǎng)絡的理論知識，對計算機網(wǎng)絡的體系結構、技術的發(fā)展歷程著重介紹，一些已經(jīng)淘汰不用了的技術仍占據(jù)一定分量，這很好地保證了本課程理論知識的完整性、系統(tǒng)性和學術性，這種課程體系更適合于研究型大學的人才培養(yǎng)。但對于應用型本科的學生來說，知識點抽象、松散，增加了學生的學習難度，導致學生主動學習的興趣不高，難以掌握相應的知識點。另一方面，計算機網(wǎng)絡技術發(fā)展至今，其基礎理論部分已形成了完整的知識結構和知識體系，但網(wǎng)絡技術發(fā)展迅速，

8、需要不斷加入新的網(wǎng)絡技術知識。目前國內用得較多的計算機網(wǎng)絡的教材，如謝希仁編著的計算機網(wǎng)絡4和Andrew S.Tanenbaum等著的計算機網(wǎng)絡5，雖然通過不斷地改版，加入了新的網(wǎng)絡技術，但從教材的整個組織架構上仍然遵從分層模型，內容上偏重于理論知識的講述，不適合作為應用型本科院校的教材，可以做課外閱讀材料供學習能力強的學生深入學習。2.2 理論教學與實踐教學相脫節(jié)計算機網(wǎng)絡課程一般分為理論教學和實踐教學兩部分。理論教學部分由于知識點瑣碎、松散且理論性強，大部分學生的學習興趣不高，教學效果不理想。這也導致在實踐教學過程中無法靈活運用所學的網(wǎng)絡知識，只是機械地模仿操作過程，沒有真正地學習到技術

9、和知識。而實踐教學部分，學生的興趣度和參與度都比較高，但由于沒有扎實的理論基礎，出了問題不知道該怎么解決，只能求助老師，學習的效果還是不理想。理論教學和實踐教學沒有形成良性互動，長此以往，學生就會出現(xiàn)厭煩情緒，導致教學效果不斷下降。endprint2.3 課程教學無法滿足社會需求隨著信息技術的快速發(fā)展，當今社會對網(wǎng)絡工程人才的需求不斷提高。學校的課程教學滯后是無法避免的。課程教學應該讓學生學習到處理復雜問題的方法及思路，提升學生的實踐能力和創(chuàng)新能力，培養(yǎng)出滿足社會需求的應用型人才。3 課程改革措施（Measures for course reform）為了提高計算機網(wǎng)絡課程的教學效果，為后續(xù)課

10、程打下良好基礎，課程組從三個方面對計算機網(wǎng)絡課程教學進行了改革。3.1 教學內容改革首先，課程組提出了課程內容改革，如圖1所示，略去了數(shù)據(jù)通信相關的內容，從計算機網(wǎng)絡相關的基本原理和關鍵實踐技術兩個方面出發(fā)，將過于理論和抽象的協(xié)議設計內容去掉，打破了層次的限制，由一個簡單的企業(yè)網(wǎng)入手，盡量降低理論教學的抽象性。首先對計算機網(wǎng)絡相關的基本概念、網(wǎng)絡體系結構與網(wǎng)絡協(xié)議進行簡單的討論與分析；接著以典型的企業(yè)網(wǎng)絡架構為基礎，從學生平時可以看到的網(wǎng)絡設備講起，引起學生的學習興趣，并拋出我們的問題；緊接著從數(shù)據(jù)通信角度分析一個基礎的IP網(wǎng)絡如何工作，將前面的問題一一解答；在此基礎上對計算機網(wǎng)絡中兩大基礎而

11、又關鍵性的技術交換技術和路由技術進行了系統(tǒng)詳盡的介紹；最后，分析了典型的應用層協(xié)議，對移動互聯(lián)網(wǎng)技術、物聯(lián)網(wǎng)技術兩種網(wǎng)絡新技術，以及網(wǎng)絡安全技術進行了概要性的介紹，為學生學習網(wǎng)絡新技術和網(wǎng)絡安全技術進行了指引。同時，課程組還參考了華為和思科網(wǎng)絡技術認證數(shù)據(jù)通信方向NA級別的考試內容，在教學內容加入了關鍵技術的應用案例，既注重對網(wǎng)絡技術基本原理的闡述，又注重網(wǎng)絡技術的具體應用的分析，使得學生學完本課程后可以達到數(shù)通NA級別的水平，為后續(xù)網(wǎng)絡專業(yè)課程打下堅實基礎。調整了教學內容后，課程組在調研當前已有的經(jīng)典計算機網(wǎng)絡教材的基礎上，借鑒了華為網(wǎng)絡技術認證和思科網(wǎng)絡技術認證相關教材，融入我們的教學理念

12、，在2016年出版適用于應用性本科學生的教材計算機網(wǎng)絡。該教材可以很好地與課程教學內容相結合，收到了良好的教學效果。目前該教材正準備再版。3.2 基于問題教學模式的理論教學方法改革基于問題教學模式（Problem-Based Learning，PBL）6-8的核心思想就是讓學生直面真實場景下的具體問題，在教師的指導下，通過解決具體問題來學習問題背后的科學知識。將教材中的知識點以問題的方式呈現(xiàn)在學生面前，以興趣為驅動，引導學生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題，再思考有沒有更好的解決方法，或者這種方法又會帶來什么問題，解決哪些問題，從而達到深入理解網(wǎng)絡機制，靈活運用理論知識的目的。在這種模式下，學生的

13、參與度高，思維能力也相應提高，因此，也容易提高理論教學的教學效果。如何科學地設計問題，把計算機網(wǎng)絡的知識點串起來，避免出現(xiàn)知識點碎片化的現(xiàn)象就成為了教學模式改革的研究重點。以交換技術為例，問題從局域網(wǎng)如何組建并工作開始，引導學生回想在實驗室中看到的設備，從而引入交換機和交換式局域網(wǎng)；介紹了交換機的工作原理，新的問題又出現(xiàn)了，如何解決廣播域和安全問題？從而講解虛擬局域網(wǎng)技術。為了提高局域網(wǎng)的可靠性，一般使用冗余鏈路，那么又會帶來環(huán)路問題，如何解決呢？由此引出生成樹協(xié)議。至此交換技術的內容就講完了。最后再給學生如圖2所示的思維導圖，由學生自己將細節(jié)補充完整。在教學過程中，每一個章節(jié)開始的時候，都會

14、給學生一個思維導圖框架，提出我們的問題。在章節(jié)學完的時候，讓學生通過思考，自己將導圖補充完整。實踐表明，思維導圖的應用極大地提高了學生的學習興趣。學生反饋的思維導圖又能看出我們的教學是否存在問題，幫助我們進一步調整教學思路，改善教學效果。3.3 實踐教學改革實踐教學體系主要包括課程實驗和課程設計兩個環(huán)節(jié)。通過對這兩個環(huán)節(jié)的優(yōu)化，使之融為一體，逐步提高學生的實踐能力，為學生的創(chuàng)新實踐能力的培養(yǎng)打下基礎。同時鼓勵有能力的同學積極參與課外實踐環(huán)節(jié)。首先對實驗教學內容根據(jù)教材做相應調整，結合合作企業(yè)的實戰(zhàn)經(jīng)驗，增加綜合實驗的比例，將以往分散的實驗操作點整合起來組成幾個大的項目。始終以問題為導向，將知識

15、點很好地融入到組網(wǎng)需求之中，突破了以往為了技術而技術的拓撲設計，讓學生在掌握技術的同時了解技術的具體應用場合，達到融會貫通的教學目的。如圖3所示，綜合實驗分為三個層次完成，同時增加答辯環(huán)節(jié)。首先要求學生完成公司A分部的網(wǎng)絡搭建，用到了VLAN劃分技術、VLAN間路由技術和鏈路聚合技術；然后完成公司B分部的搭建，用到了DHCP技術；最后將總部和公司分部之間用OSPF路由協(xié)議連接起來，實現(xiàn)全網(wǎng)通。綜合實驗用到了前面基礎實驗的技術點，但如何使用不做具體限制，由學生自己思考完成，并在最后答辯時說明設計理由。實驗完成后，在答辯時著重在技術的優(yōu)勢和不足及適用場合，并鼓勵學生做進一步擴展，如ACL訪問控制。

16、為了進一步提高學生動手實踐的熱情，借鑒“結對編程”的理念，允許學生兩人結對共同完成綜合實驗，一起分析并設計解決方案。一人負責具體的執(zhí)行操作，一人負責指導監(jiān)督提醒，兩人角色隨時可以互換。要求最終每位同學均要進行答辯，以便教師評價。為了解決學校教育與社會需求相脫節(jié)的問題，課程設計環(huán)節(jié)邀請合作企業(yè)共同參與，采用校內校外雙導師進行指導。在現(xiàn)有的理論基礎上，引入主流的技術，拓寬學生的視野。為保證課程達到目標質量，校企共建“雙師型”師資隊伍培養(yǎng)機制，提升授課教師的工程實踐能力。目前團隊教師有兩位拿到了HCNA講師認證，一位通過了HCNP認證。4 結論（Conclusion）針對現(xiàn)有的教學內容和教學模式存在

17、的問題，在普通本科高校向應用型高校轉變的背景下，為培養(yǎng)適應地方經(jīng)濟和社會發(fā)展的應用型人才，自2015年以來，課程組對計算機網(wǎng)絡的理論課程體系和實踐課程體系進行了改革，教學內容更適用于應用型本科學生的教學。同時，在授課方式上采用基于問題的教學模式，有效地提升了學生學習的主動性，增強了學生的學習參與度。下一步工作重點是將根據(jù)學生和合作企業(yè)的反饋對教學內容持續(xù)調整更新，進一步完善計算機網(wǎng)絡課程平臺，撰寫問題導向的計算機網(wǎng)絡實驗教材。參考文獻（References）1 教育部，國家發(fā)展改革委，財政部.關于引導部分地方普通本科高校向應用型轉變的指導意見EB/OL.http：/www.moe./srcsite/A03/moe_1892/moe_630/201511/t20151113_218942.html.2 余國江.課程模塊化：地方本科院校課程轉型的路徑探索J.中國高教研究，2014（11）：99-102.3 賈蓓，郭強，田家遠.計算機網(wǎng)絡課程教學改革探索J.信息與電腦：理論版，2016（9）：249-250.4 謝希仁.計算機網(wǎng)絡