計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程實(shí)踐化改革

王娟　張路橋　李飛　王祖儷　姜艷

摘要：計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程是多門信息類學(xué)科的基礎(chǔ)課程，對之后的專業(yè)學(xué)習(xí)十分重要，但由于概念繁多、理論復(fù)雜，學(xué)生學(xué)習(xí)效果不佳。文章提出計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的實(shí)踐化教學(xué)方案，即“引入網(wǎng)絡(luò)管理人員實(shí)際工作中使用的工具，在課堂上進(jìn)行實(shí)際案例演示講解，在課外布置實(shí)踐作業(yè)、綜合設(shè)計題目”，并以實(shí)踐數(shù)據(jù)證明該方法具有可操作性，取得了預(yù)想的效果。

關(guān)鍵詞：計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)；課程改革；實(shí)踐化教學(xué)

1.問題與研究現(xiàn)狀

1.1研究意義

21世紀(jì)是信息化的時代，計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)深入人們生活的方方面面。通過網(wǎng)絡(luò)，信息以前所未有的速度擴(kuò)散。隨著計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的廣泛應(yīng)用與高速發(fā)展，對于掌握計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)知識的專業(yè)人才的需求也大量增長。目前許多高校已經(jīng)把計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程作為計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的核心必修課程，且因?yàn)橛嬎銠C(jī)是信息化的基礎(chǔ)，其他非常多的相關(guān)專業(yè)也涉及計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的知識，例如物聯(lián)網(wǎng)工程、信息安全、通信工程專業(yè)等，因而在整個電子信息相關(guān)專業(yè)，計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程也屬于必修課程受到重視和重點(diǎn)建設(shè)。作為整個電子信息相關(guān)專業(yè)的基礎(chǔ)課，在就業(yè)的時候，計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、操作系統(tǒng)、軟件工程等都屬于學(xué)生筆試的常見被考課程，對學(xué)生就業(yè)十分重要。

1.2教學(xué)實(shí)踐中的現(xiàn)有問題

計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)經(jīng)過幾十年的發(fā)展已經(jīng)形成比較完整的理論體系，有較強(qiáng)的理論性，且呈現(xiàn)出知識更新快、信息量大、多學(xué)科交叉等特點(diǎn)。目前計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)中多以講授為主，存在以下問題：

（1）單一講授的教學(xué)模式不能適應(yīng)計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)多學(xué)科交叉、密切聯(lián)系行業(yè)的特點(diǎn)。學(xué)生反映計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)涉及學(xué)科多（電子、通信、材料等），即便是每個學(xué)科簡單理論概念的講解也已經(jīng)非常龐雜，學(xué)生很難把握其脈絡(luò)。而且，現(xiàn)有技術(shù)的應(yīng)用與行業(yè)背景密切聯(lián)系，單純的理論講授效果不佳，反映在學(xué)生回答課堂提問往往問甲答乙，或者干脆不知所問，對講解的知識吸收差。

（2）本學(xué)院計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程涉及多個不同專業(yè)的學(xué)生，如信息安全、信息對抗、網(wǎng)絡(luò)工程、物聯(lián)網(wǎng)工程。每個專業(yè)的學(xué)生基礎(chǔ)不同，專業(yè)重點(diǎn)不同，傳統(tǒng)的統(tǒng)一講授的方法不能適應(yīng)專業(yè)的差異性，也導(dǎo)致不同專業(yè)間學(xué)生接受程度差異巨大，考試及格率可以相差20%以上。

（3）死記硬背現(xiàn)象突出，對技術(shù)理解不深。對于計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)在各專業(yè)的具體應(yīng)用，現(xiàn)有的教學(xué)方法和教材均不能提供有效的支撐。學(xué)生對死記硬背的技術(shù)點(diǎn)尚能回答，但是碰到綜合應(yīng)用題，大部分學(xué)生就難以作答。

面對以上主要問題，現(xiàn)有的計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程教學(xué)方法和思想必須改變，以提高學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣與學(xué)習(xí)效果，使學(xué)生能真正掌握計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)知識與技術(shù)。否則，不光是計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程應(yīng)有的教學(xué)目的不能達(dá)到，還直接影響后繼相關(guān)的專業(yè)課程教學(xué)。

1.3國內(nèi)研究現(xiàn)狀

開設(shè)計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程的高校很多，各校在自己的教學(xué)實(shí)踐中均發(fā)現(xiàn)一些問題，并提出了相應(yīng)的教改方案。一些典型的教改成果如下：

文獻(xiàn)[1]針對不同專業(yè)的學(xué)生對計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)知識的需求，將計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程分成3個層次：計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程A適用于計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)工程、通信工程、電子信息工程、電子信息科學(xué)與技術(shù)等專業(yè)；計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程B適用于非信息類理工科專業(yè)；計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程c適用于經(jīng)濟(jì)管理類專業(yè)。其次，根據(jù)3個層次的教學(xué)內(nèi)容，設(shè)計模塊化、可選擇的實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系。

文獻(xiàn)[2]通過導(dǎo)人式、啟發(fā)式、討論式、自學(xué)式、教學(xué)手段多樣化等多種方法培養(yǎng)創(chuàng)新人才。

文獻(xiàn)[3]針對傳統(tǒng)的計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程教學(xué)中單一課堂教學(xué)模式存在的問題，提出構(gòu)建以啟發(fā)式課堂教學(xué)為基礎(chǔ)、引導(dǎo)型在線教學(xué)為輔助、研究型實(shí)踐教學(xué)為提高的計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程三維立體式教學(xué)模式。

文獻(xiàn)[4]基于案例教學(xué)培養(yǎng)部隊學(xué)員的計算思維能力培養(yǎng)。文獻(xiàn)[5]提出用網(wǎng)絡(luò)教學(xué)輔助課堂教學(xué)。文獻(xiàn)[6]引入蘇聯(lián)教育家、教學(xué)論專家巴班斯基創(chuàng)立的“教學(xué)過程最優(yōu)化”理論，即在整體上確定最佳的方案予以實(shí)施，并從全面教育任務(wù)的實(shí)現(xiàn)上評價實(shí)施過程及其結(jié)果。

文獻(xiàn)[2]、文獻(xiàn)[3]、文獻(xiàn)[4]和文獻(xiàn)[6]提出的多種教學(xué)方法都很泛泛，無論對計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程還是其他課程都適用。實(shí)際上，在以往幾屆學(xué)生的教學(xué)中，此類方法我們已經(jīng)在使用，事實(shí)證明此種廣泛適用于一般課程的方法并不能解決計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程中的具體問題。文獻(xiàn)[5]提出網(wǎng)絡(luò)教學(xué)輔助，我們在授課的時候也提供給學(xué)生課外自學(xué)，但是如果教師不負(fù)責(zé)檢查而全靠學(xué)生自覺，那只對部分自覺性較高的學(xué)生有用，而這部分學(xué)生本來學(xué)習(xí)效果就較好。文獻(xiàn)[1]提出的分專業(yè)不同區(qū)分不同的教學(xué)層次是值得借鑒的方法，只是專業(yè)劃分范圍較大，落實(shí)到具體專業(yè)還需要細(xì)化。

2.實(shí)踐化的計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程改革

經(jīng)過課后與學(xué)生座談及學(xué)生干部的問卷調(diào)查得知，學(xué)生認(rèn)為計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程的主要問題是理論太多，不直觀。相對比一些課程因?qū)W生重視程度不夠?qū)е碌膶W(xué)生興趣不高，計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程經(jīng)過歷年專業(yè)教育的宣傳，學(xué)生基本都能意識到這門課程的重要性。剛開始絕大部分學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性都很高，但是隨著課程的進(jìn)行，概念增多、理論加深，由于理論概念抽象難理解，光靠死記硬背效果差，學(xué)生慢慢感覺無法跟上教師的進(jìn)度，進(jìn)而失去學(xué)習(xí)的興趣，甚至自暴自棄。雖然采用了案例視頻、多媒體互動等教學(xué)方式，但明顯還不足以讓學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際。

計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程的實(shí)踐化教學(xué)主要分為課內(nèi)課外兩個方面。

2.1課堂實(shí)踐化教學(xué)

1）課堂實(shí)踐工具演示。

課堂講授引入行業(yè)內(nèi)網(wǎng)絡(luò)管理人員常用的分析軟件Wireshark，在講解理論協(xié)議時，現(xiàn)場抓包給學(xué)生演示。例如講解IP首部，書上給出的圖示如圖1，傳統(tǒng)講授就按照圖的字段逐個講解，學(xué)生很難理解和記憶，感覺也很抽象。

推行實(shí)踐化教學(xué)后，用wireshark在課堂上現(xiàn)場抓取IP數(shù)據(jù)包給學(xué)生看，如圖2所示。在圖2里面可以很容易看出IP協(xié)議所處的層次和IP首部每個字段的值，給學(xué)生以直觀的認(rèn)識，學(xué)生表示比只看課本清楚很多。

2）課堂案例講解。

此外，在講授具體知識時注意聯(lián)系實(shí)際，多舉學(xué)生身邊的例子。例如，在第五章傳輸層講解TCP可靠傳輸和UDP盡力傳輸時，讓學(xué)生思考QQ傳輸文件和聊天時使用的是否為同一種傳輸協(xié)議并解釋原因。作為經(jīng)常使用的工具，學(xué)生對QQ的使用特性十分了解，理論的協(xié)議與工具的具體表現(xiàn)聯(lián)系起來，學(xué)生非常容易理解。

2.2課外實(shí)踐化教學(xué)

計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)是多交叉學(xué)科，知識點(diǎn)非常多，光靠課堂教學(xué)肯定不能盡善盡美，且不能聯(lián)系實(shí)際。

1）課外動手實(shí)踐。

在課堂實(shí)踐操作的基礎(chǔ)上，要求學(xué)生在課后把教師演示的案例都做一遍，且回答思考題。這些思考題書上沒有答案，必須用教師提供的工具進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析解答。

2）課外綜合設(shè)計。

除了針對單個知識點(diǎn)的課外實(shí)踐題，在計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程的后半期，還可布置綜合設(shè)計題目給學(xué)生。此類題目需要學(xué)生綜合各章節(jié)的知識點(diǎn)，并創(chuàng)新性地思考實(shí)施方案。例如，在第四章網(wǎng)絡(luò)層課堂講授ICMP協(xié)議、路由協(xié)議并介紹traceroute命令之后，布置綜合設(shè)計題，要求學(xué)生思考如何發(fā)現(xiàn)整個校園網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。這就要求學(xué)生綜合網(wǎng)絡(luò)層的各個知識點(diǎn)，并設(shè)計發(fā)現(xiàn)的步驟，最后按路由器的特性畫出拓?fù)鋱D。

3）多種考核方式結(jié)合。

讓較為優(yōu)秀的學(xué)生在課堂上講解自己的方案設(shè)計，將作業(yè)、演講以及課外參加的比賽情況都以考核方式計入平時成績，作為課程的總體評價，替代以往僅以一次筆試作成績。

2.3方法實(shí)施的效果

2015年成都信息工程大學(xué)在物聯(lián)網(wǎng)工程13級和信息安全（實(shí)驗(yàn)）13級兩個專業(yè)推行了實(shí)踐化教學(xué)，而信息對抗和網(wǎng)絡(luò)工程專業(yè)沿用傳統(tǒng)的教學(xué)方式。在期末考試的及格率上，兩種教學(xué)方式出現(xiàn)了較大差異。推行實(shí)踐化教學(xué)的專業(yè)及格率超過傳統(tǒng)教學(xué)專業(yè)近20%，效果比對非常明顯，證明實(shí)踐化教學(xué)對計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)這種理論課十分有效。

3.結(jié)語

課程教學(xué)問題的根本原因在于理論沒有聯(lián)系實(shí)踐。計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程的實(shí)踐化改革方案，從理論聯(lián)系實(shí)踐的角度幫助學(xué)生從整體上理解單個技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中的作用與在技術(shù)框架內(nèi)的位置，并用作業(yè)、抽查、綜合設(shè)計、課外實(shí)踐督促學(xué)生的平時學(xué)習(xí)。實(shí)際的考試成績證明該改革方案取得了比較理想的效果，下一步擬在全學(xué)院推行。