“計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)”課程的階梯化教學(xué)研究

李 敏 王建新 王偉平

摘要:本文從社會(huì)對(duì)“計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)”技術(shù)人才的需求出發(fā),依據(jù)“計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)”課程的特點(diǎn),深入討論了“計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)”階梯化教學(xué)的六層階梯:理論教學(xué)、實(shí)驗(yàn)教學(xué)、課程設(shè)計(jì)教學(xué)、實(shí)用技術(shù)教學(xué)、專項(xiàng)指導(dǎo)和畢業(yè)設(shè)計(jì)。六層階梯由易至難、層層遞進(jìn)、步步深入,從不同的角度全面提高學(xué)生的理論基礎(chǔ)和實(shí)踐水平。

關(guān)鍵詞:教學(xué)實(shí)踐;階梯化教學(xué);計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)

中圖分類號(hào):G642 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:B

1引言

目前,普遍將計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)人才分為“組網(wǎng)”(系統(tǒng)規(guī)劃與系統(tǒng)集成等)、“用網(wǎng)”(網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用軟件開(kāi)發(fā)等)和“管網(wǎng)”(網(wǎng)絡(luò)安全與網(wǎng)絡(luò)管理等)三大類人才。網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的飛速發(fā)展還需要高等學(xué)府培養(yǎng)另一類“研網(wǎng)”人才,從事網(wǎng)絡(luò)新技術(shù)及新產(chǎn)品的研發(fā)與測(cè)試工作。

社會(huì)對(duì)不同層次的“計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)”技術(shù)人才的迫切需求對(duì)高校的“計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)”課程教學(xué)提出了新的挑戰(zhàn)。眾所周知,“計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)”是一門理論性和實(shí)踐性都很強(qiáng)的課程,其內(nèi)容涉及之廣泛,技術(shù)發(fā)展之迅速遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了計(jì)算機(jī)專業(yè)的其他課程。傳統(tǒng)的理論講授配合少量實(shí)驗(yàn)的單一形式已不再適用。“計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)”課程的教學(xué)改革事在必行。本文依據(jù)“計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)”課程的特點(diǎn),以中南大學(xué)教學(xué)改革實(shí)踐為基礎(chǔ),深入探討面向不同學(xué)生的階梯化教學(xué)改革,六個(gè)階梯(理論教學(xué)、實(shí)驗(yàn)教學(xué)、課程設(shè)計(jì)教學(xué)、實(shí)用技術(shù)教學(xué)、專項(xiàng)指導(dǎo)和畢業(yè)設(shè)計(jì))層層遞進(jìn)、步步深入,從不同的角度全面提升學(xué)生的網(wǎng)絡(luò)理論基礎(chǔ)和實(shí)踐水平。希望本文對(duì)“計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)”階梯化教學(xué)的探討可以對(duì)其他高?！坝?jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)”課程的教學(xué)改革及其他課程的教學(xué)改革起到一定的借鑒作用。

2 “計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)”課程的特點(diǎn)及其階梯化教學(xué)模式

“計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)”課程的特點(diǎn)可以簡(jiǎn)單地概括為如下幾個(gè)方面:

(1) 概念眾多、理論復(fù)雜?！坝?jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)”是一門交叉學(xué)科,它由計(jì)算機(jī)技術(shù)與通信技術(shù)相互滲透、密切結(jié)合而成。其課程的最大特點(diǎn)就是理論復(fù)雜、知識(shí)眾多,它不僅涉及到計(jì)算機(jī)技術(shù)方面的知識(shí),更有通信技術(shù)方面的知識(shí)。

(2) 應(yīng)用廣泛、實(shí)踐性強(qiáng)。隨著電腦和手機(jī)的逐漸普及,計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的范圍不斷擴(kuò)大,已經(jīng)滲透到了人們生活的方方面面。而計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的這些應(yīng)用的實(shí)踐性都非常強(qiáng)。特別是“組網(wǎng)”、“用網(wǎng)”、“管網(wǎng)”所涉及的技術(shù)必須通過(guò)親自動(dòng)手實(shí)踐才能掌握。

(3) 技術(shù)更新快。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)是當(dāng)今計(jì)算機(jī)學(xué)科中發(fā)展最為迅速的技術(shù)之一, 新的技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)不斷問(wèn)世。這就給教學(xué)帶來(lái)了很大的難度,如何恰當(dāng)組織教學(xué)內(nèi)容,引導(dǎo)學(xué)生在掌握基本原理的基礎(chǔ)上,掌握目前主流技術(shù),并了解最新技術(shù)的發(fā)展動(dòng)態(tài)成為教學(xué)的關(guān)鍵。

從“計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)”課程的特點(diǎn)可以看出,該門課程對(duì)學(xué)生的要求非常高,教學(xué)難度很大。特別是學(xué)生個(gè)體之間存在較大差異性,如何在顧全大局的基礎(chǔ)上因材施教成為教學(xué)的關(guān)鍵。

階梯化教學(xué)模式是指對(duì)一門課程在不同的教學(xué)階段,針對(duì)不同的學(xué)生,以多種多樣的且逐階向上的形式開(kāi)展起來(lái),以達(dá)到最大限度地理論聯(lián)系實(shí)際、科研結(jié)合教學(xué),培養(yǎng)學(xué)生綜合素質(zhì)的一種教學(xué)方法。結(jié)合“計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)”課程的特點(diǎn)及社會(huì)對(duì)“計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)”技術(shù)人才的需求,本文提出“計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)”課程教學(xué)的六層階梯,如圖1所示。

六層階梯:理論教學(xué)、實(shí)驗(yàn)教學(xué)、課程設(shè)計(jì)教學(xué)、實(shí)用技術(shù)教學(xué)、專項(xiàng)指導(dǎo)和畢業(yè)設(shè)計(jì),由淺入深,從易到難,逐階向上,就像上樓梯一樣。各個(gè)階梯針對(duì)不同的學(xué)生群體,從不同的角度提升其理論水平,培養(yǎng)其實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力。一個(gè)學(xué)生在這幾個(gè)環(huán)節(jié)中拾階而上,猶如登山觀景,每上一個(gè)臺(tái)階即有不同的收獲,看到不同的風(fēng)景,及至登到頂峰,則眼前豁然開(kāi)朗,前途一片光明。這種階梯化教學(xué)避免了以往“計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)”課程講授形式單一、只注重協(xié)議原理、教學(xué)過(guò)程枯燥乏味等缺陷,理論聯(lián)系實(shí)踐,極大地調(diào)動(dòng)了學(xué)生的主觀能動(dòng)性,激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,增加的課程設(shè)計(jì)教學(xué)、使用技術(shù)教學(xué)、專項(xiàng)指導(dǎo)和畢業(yè)設(shè)計(jì)等多個(gè)實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié),不僅實(shí)現(xiàn)了教學(xué)環(huán)節(jié)的多樣化,還做到了真正地因材施教,最大限度地滿足了不同層次學(xué)生的需求。

3階梯化教學(xué)的具體實(shí)現(xiàn)

(1) 第一層階梯:理論教學(xué)

目前,“計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)”課程已經(jīng)成為計(jì)算機(jī)專業(yè)最重要的基礎(chǔ)課程之一。以往該課程的理論教學(xué)一般為64～72學(xué)時(shí)。在新的教學(xué)改革過(guò)程中將其理論課時(shí)壓縮至48～54課時(shí)。但學(xué)時(shí)的壓縮不代表教學(xué)內(nèi)容的縮減?？焖侔l(fā)展的多媒體技術(shù)豐富了教學(xué)手段,結(jié)合“類比”和“案例”等多種教學(xué)方法可以使學(xué)生在較短的時(shí)間內(nèi)快速掌握基礎(chǔ)理論知識(shí),消化理解錯(cuò)綜復(fù)雜且彼此交織的概念、協(xié)議和技術(shù),抓住課程的重點(diǎn)和難點(diǎn)。

(2) 第二層階梯:實(shí)驗(yàn)教學(xué)

實(shí)驗(yàn)教學(xué)一般在10～16學(xué)時(shí)之間,其目的在于使學(xué)生對(duì)理論教學(xué)有一個(gè)感性的認(rèn)識(shí)。因?qū)W生個(gè)體在理解能力、接受能力和動(dòng)手能力方面往往存在較大差異,所以在具體實(shí)施過(guò)程中如何調(diào)動(dòng)學(xué)生的主觀能動(dòng)性,使不同層次的學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中都能有所收獲成為關(guān)鍵,具體可以采取如下措施:

① 根據(jù)本校的具體情況和教學(xué)目標(biāo),制定適合本校特色的實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū);

② 利用網(wǎng)絡(luò)平臺(tái),增加有限實(shí)驗(yàn)課時(shí)的無(wú)限空間,充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的主觀能動(dòng)性,加大課外預(yù)習(xí)的力度。

③ 采取個(gè)人操作與分組實(shí)驗(yàn)兩種不同方式。對(duì)于較為容易的基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)采取個(gè)人操作方式,而對(duì)于那些較難且可以分組實(shí)現(xiàn)的實(shí)驗(yàn)則可以采取分組實(shí)驗(yàn)的方式。這樣既能培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)合作精神,亦可使不同層次的學(xué)生都得到鍛煉。

實(shí)驗(yàn)教學(xué)是學(xué)生從理論到實(shí)踐的第一步,理論課上抽象知識(shí)的具體實(shí)現(xiàn)往往會(huì)使學(xué)生茅塞頓開(kāi),學(xué)習(xí)興趣得到進(jìn)一步激發(fā)。

(3) 第三層階梯:課程設(shè)計(jì)教學(xué)

“計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)”課程中實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)的每個(gè)實(shí)驗(yàn)相對(duì)較為獨(dú)立,一般為某一簡(jiǎn)單協(xié)議的具體實(shí)現(xiàn)。為進(jìn)一步提高學(xué)生的實(shí)踐動(dòng)手能力和綜合能力,設(shè)置為期1～2周的課程設(shè)計(jì)可以使學(xué)生完成一個(gè)較為綜合的題目,從而進(jìn)一步加深對(duì)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的理解和把握。題目設(shè)計(jì)可以多樣化,以滿足學(xué)生不同興趣的需求。從計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)來(lái)看,從物理層到應(yīng)用層都可以布置課程設(shè)計(jì)的題目。然而,在實(shí)際的教學(xué)過(guò)程中,大部分學(xué)生對(duì)基于應(yīng)用層開(kāi)發(fā)具體的應(yīng)用軟件表現(xiàn)出更濃厚的興趣。所以,像網(wǎng)絡(luò)聊天系統(tǒng)、簡(jiǎn)單的電子郵件服務(wù)器、遠(yuǎn)程監(jiān)控軟件、個(gè)人網(wǎng)絡(luò)嗅探器以及基于Web的視頻點(diǎn)播系統(tǒng)等課程設(shè)計(jì)題目通常會(huì)受到學(xué)生的青睞。進(jìn)入課程設(shè)計(jì)環(huán)節(jié),學(xué)生已經(jīng)具有一定的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn),所以應(yīng)該放手讓學(xué)生自己去做,充分發(fā)揮學(xué)生的積極性和創(chuàng)造性,老師給予方向性的指導(dǎo)即可。

課程設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)在實(shí)驗(yàn)教學(xué)的基礎(chǔ)上進(jìn)一步強(qiáng)化了學(xué)生的動(dòng)手能力,可以說(shuō)按要求通過(guò)前面三個(gè)環(huán)節(jié)后,學(xué)生應(yīng)該都掌握了計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)方面的基本技術(shù),并且具有了一定的動(dòng)手能力。

(4) 第四層階梯:實(shí)用技術(shù)教學(xué)

前面三個(gè)階梯面向計(jì)算機(jī)專業(yè)的全體學(xué)生,而第四階梯則只面向那些對(duì)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)感興趣的學(xué)生以及畢業(yè)后可能從事計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)相關(guān)工作的學(xué)生。實(shí)用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)教學(xué)類似,但又區(qū)別于職業(yè)技術(shù)培訓(xùn),其目的在于進(jìn)一步提升學(xué)生的專業(yè)理論和實(shí)踐技能層次,從而實(shí)現(xiàn)對(duì)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)掌握質(zhì)的飛躍,做到真正的從理論到實(shí)踐。其教學(xué)安排可以視學(xué)校的具體情況而定,一般為32～48學(xué)時(shí)。實(shí)用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)教學(xué)應(yīng)緊跟技術(shù)的發(fā)展,從社會(huì)需求出發(fā),以“案例教學(xué)”作為主要手段,重點(diǎn)培養(yǎng)可以“組網(wǎng)”、“用網(wǎng)”、“管網(wǎng)”的高層次網(wǎng)絡(luò)技術(shù)人才。如果有條件,還可進(jìn)行校企合作,充分利用企業(yè)資源,擴(kuò)大教學(xué)內(nèi)容的深度和廣度,提升學(xué)生對(duì)企業(yè)崗位的適應(yīng)能力。

(5) 第五層階梯:專項(xiàng)指導(dǎo)

對(duì)于學(xué)有余力的優(yōu)秀學(xué)生,為進(jìn)一步培養(yǎng)他們的動(dòng)手能力和創(chuàng)新能力,可以進(jìn)一步成立興趣小組,進(jìn)行專項(xiàng)指導(dǎo)。教師根據(jù)自己教學(xué)和科研情況,有針對(duì)性地指定一個(gè)或幾個(gè)題目,并以項(xiàng)目的形式進(jìn)行指導(dǎo)和管理。每個(gè)教師可以指導(dǎo)一個(gè)或多個(gè)學(xué)生。選題范圍也不一定局限于前面幾個(gè)階梯所講授的內(nèi)容,關(guān)鍵是學(xué)生通過(guò)自己的努力可以完成。例如,網(wǎng)絡(luò)協(xié)議分析、驗(yàn)證以及網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用開(kāi)發(fā)等方面都可以作為備選課題。實(shí)驗(yàn)室在其開(kāi)放的時(shí)間內(nèi)為這些學(xué)生提供實(shí)驗(yàn)環(huán)境,指導(dǎo)教師定期進(jìn)行指導(dǎo)。在條件允許的情況下,學(xué)?；蛘咴合祷蛘咧笇?dǎo)教師可以給予適當(dāng)?shù)馁Y助,以幫助學(xué)生順利完成項(xiàng)目。項(xiàng)目結(jié)束后,學(xué)生需要進(jìn)行總結(jié)并提交結(jié)題報(bào)告。這一環(huán)節(jié)不僅可以鍛煉學(xué)生的思維,提高學(xué)生的表達(dá)能力和寫(xiě)作能力,也培養(yǎng)了學(xué)生解決問(wèn)題能力和創(chuàng)新能力。

(6) 第六層階梯:畢業(yè)設(shè)計(jì)

畢業(yè)設(shè)計(jì)是本科實(shí)踐教學(xué)的最后一個(gè)環(huán)節(jié),也是目前本科教學(xué)中不可替代的一個(gè)環(huán)節(jié),是學(xué)生走向工作崗位前的一次“大練兵”。因計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)應(yīng)用的廣泛性,計(jì)算機(jī)本科生的畢業(yè)設(shè)計(jì)題目很多都與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)密切相關(guān)。從有線網(wǎng)絡(luò)到無(wú)線網(wǎng)絡(luò),從IPv4到IPv6,從底層協(xié)議分析到高層網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用開(kāi)發(fā),等等,都可以作為本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)課題。畢業(yè)設(shè)計(jì)時(shí)間集中,并且學(xué)生沒(méi)有課程考試等各方面的壓力,可以集中精力,全力以赴地完成課題。畢業(yè)設(shè)計(jì)作為最高層次的階梯,為學(xué)生提供了全面提升自己的機(jī)會(huì),也為學(xué)生提供了一個(gè)展現(xiàn)自己的舞臺(tái)。學(xué)生通過(guò)完整的畢業(yè)設(shè)計(jì)的選題、開(kāi)題、設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)、撰寫(xiě)論文和答辯等環(huán)節(jié),可以全面提高自己的各種能力,踏上通往成功之路的階梯。

上述六個(gè)階梯層層遞進(jìn),步步深入,從不同的角度全面提高學(xué)生的理論基礎(chǔ)和實(shí)踐水平,既做到了網(wǎng)絡(luò)知識(shí)的普及,又做到了因材施教,實(shí)現(xiàn)了高層次網(wǎng)絡(luò)技術(shù)人才的培養(yǎng),其總結(jié)如表1所示:

4實(shí)踐效果

“計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)”課程的階梯化教學(xué)改革在中南大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院已經(jīng)進(jìn)行了五年的研究,取得了較好的效果。理論教學(xué)完成了基礎(chǔ)理論的講授;實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié),學(xué)生通過(guò)自己動(dòng)手實(shí)踐驗(yàn)證書(shū)本上抽象枯燥的理論知識(shí),更好地理解了理論。在課程設(shè)計(jì)中,學(xué)生表現(xiàn)出濃厚的興趣和很強(qiáng)的自學(xué)能力,他們通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)查找各種所需資料,絕大部分同學(xué)都能按時(shí)、按質(zhì)、按量地完成課程設(shè)計(jì)任務(wù)。實(shí)用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)教學(xué)吸引了大量的“網(wǎng)絡(luò)愛(ài)好者”,每年都有超過(guò)75%的學(xué)生選修該門課程。理論教學(xué)、實(shí)驗(yàn)教學(xué)、課程設(shè)計(jì)和實(shí)用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)教學(xué)為學(xué)生通過(guò)網(wǎng)絡(luò)工程師及網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)師等相關(guān)IT認(rèn)證提供了強(qiáng)有力的保證。每年都約有20名學(xué)生參加網(wǎng)絡(luò)的專項(xiàng)指導(dǎo)項(xiàng)目,很好地培養(yǎng)了自己獨(dú)立分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力,為進(jìn)一步深造打下了良好的基礎(chǔ)。有很大一部分學(xué)生在畢業(yè)設(shè)計(jì)中選擇了與網(wǎng)絡(luò)有關(guān)的題目,有些同學(xué)還取得了很好的成績(jī)。在中南大學(xué)2009屆本科生優(yōu)秀畢業(yè)論文(設(shè)計(jì))獎(jiǎng)的評(píng)選中(信息科學(xué)與工程學(xué)院共20名同學(xué)獲獎(jiǎng)),有兩人榮獲一等獎(jiǎng)、兩人榮獲二等獎(jiǎng)、一人榮獲優(yōu)秀獎(jiǎng),占獲獎(jiǎng)人數(shù)的40%。學(xué)生中有多人畢業(yè)后到華為、中興等大型IT企業(yè)任職,也有多人考取了研究生,進(jìn)一步深造。其中,進(jìn)一步從事網(wǎng)絡(luò)技術(shù)研究的學(xué)生中還有一人獲得了2009年湖南省優(yōu)秀碩士學(xué)位論文獎(jiǎng)。

5結(jié)束語(yǔ)

“計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)”的理論教學(xué)、實(shí)驗(yàn)教學(xué)、課程設(shè)計(jì)教學(xué)、實(shí)用技術(shù)教學(xué)、專項(xiàng)指導(dǎo)和畢業(yè)設(shè)計(jì)這六個(gè)環(huán)節(jié)面向不同的學(xué)生,層層遞進(jìn)、步步深入,從不同的層面實(shí)現(xiàn)了“計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)”課程教學(xué)的階梯化理念,全面提升了學(xué)生的網(wǎng)絡(luò)理論基礎(chǔ)和實(shí)踐水平,從而成功地實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)理論與技術(shù)的普及,并因材施教,培養(yǎng)了高層次的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)人才。為人師者最大的成功就是培養(yǎng)出優(yōu)秀的學(xué)生,祖國(guó)的棟梁。所以,作為老師的我們不僅要適應(yīng)社會(huì)發(fā)展的需要,還要適應(yīng)學(xué)生發(fā)展的需要,為學(xué)生走向成功的巔峰甘為人梯。在教學(xué)改革的路上沒(méi)有停止的腳步,本文“計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)”的階梯化教學(xué)改革雖然在實(shí)踐中取得了一定的成就,但也還需要不斷的完善,以適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的飛速發(fā)展。

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