基于C+M+P+A的《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)》課程教學(xué)改革探索

張劍飛，韓子恒，陶貴麗，馬曉梅，高輝

（黑龍江科技大學(xué)計(jì)算機(jī)與信息工程學(xué)院，哈爾濱 150027）

基于C+M+P+A的《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)》課程教學(xué)改革探索

張劍飛，韓子恒，陶貴麗，馬曉梅，高輝

（黑龍江科技大學(xué)計(jì)算機(jī)與信息工程學(xué)院，哈爾濱 150027）

針對《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)》課程教學(xué)過程中存在的問題，提出基于C+M+P+A模式的教學(xué)改革，即在優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容，改進(jìn)教學(xué)方法和更新教學(xué)手段，加強(qiáng)實(shí)踐環(huán)節(jié)、完善考核體系等幾個(gè)方面提出相應(yīng)的解決方案，并將以上方案在教學(xué)過程中進(jìn)行摸索和嘗試，取得良好的教學(xué)效果。

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)；教學(xué)改革

0 引言

《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)》課程是國內(nèi)外計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)、自動化、通信工程等專業(yè)的必修課，其在專業(yè)建設(shè)和課程體系中占據(jù)重要的地位和作用[1]。該課程所涉及的知識范圍較廣、內(nèi)容相對較多，技術(shù)更新發(fā)展較快，具有將理論知識轉(zhuǎn)化為應(yīng)用的紐帶的作用。通過多年的教學(xué)實(shí)踐，發(fā)現(xiàn)本門課程在以下幾個(gè)方面普遍存在教學(xué)問題：第一，該課程的內(nèi)容所涉及的原理、知識點(diǎn)較多，且彼此之間銜接性不是很強(qiáng)，較為零散，特別是有些網(wǎng)絡(luò)原理、協(xié)議、技術(shù)等理論較難掌握[2]；第二，該課程很多理論較為枯燥，致使學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中不易理解，學(xué)習(xí)積極性不高；第三，當(dāng)前的就業(yè)壓力逐漸增加，用人單位對畢業(yè)生的要求也水漲船高，都希望畢業(yè)生可以直接上崗工作，獨(dú)擋一面，而在實(shí)際教學(xué)中，實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)較少，學(xué)生無法真正切身體會網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的使用和網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的工作過程，致使理論與實(shí)踐不能得到很好地結(jié)合，從而導(dǎo)致學(xué)生實(shí)踐動手能力不強(qiáng)，無法適應(yīng)當(dāng)前社會的需求[3]；第四，很多教材的教學(xué)內(nèi)容與當(dāng)前計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展相脫節(jié)，一些陳舊的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)（如令牌環(huán)等）仍作為主要教授內(nèi)容；而新的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)如網(wǎng)格、云計(jì)算、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)等卻少有提及。第五，考核方式不完善，期末考試主要以筆試為主，無法真正評估學(xué)生真實(shí)的綜合能力水平。

因此，為了更好的提高教學(xué)質(zhì)量，在教學(xué)過程中，通過優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容（Content），改進(jìn)教學(xué)方法和更新教學(xué)手段（Method），加強(qiáng)實(shí)踐環(huán)節(jié)（Practice）、完善考核體系（Assessment）等（即C+M+P+A）幾個(gè)方面進(jìn)行了摸索和嘗試。

1 優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容

課程的教學(xué)目標(biāo)之一是培養(yǎng)學(xué)生能夠把握新技術(shù)發(fā)展的動向，了解計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)在信息社會中的新技術(shù)，而計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展的又非常迅速，日新月異，因此，要適當(dāng)刪減廢舊的教學(xué)內(nèi)容，并且適當(dāng)?shù)囊敕从硨W(xué)科前沿的新技術(shù)和新應(yīng)用，例如，刪減令牌環(huán)，幀中繼，X.25等教學(xué)內(nèi)容，同時(shí)充實(shí)新的網(wǎng)絡(luò)相關(guān)技術(shù)，例如：流媒體、P2P、WPAN、MPAN、IPv6、MPLS、3G/4G、服務(wù)質(zhì)量控制等內(nèi)容等。優(yōu)化整合教學(xué)內(nèi)容以滿足當(dāng)前社會對計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)專業(yè)人才的要求。

2 改進(jìn)教學(xué)方法

在學(xué)習(xí)過程中，一個(gè)人的思維能力反映出對知識的理解和掌握程度，因此，良好的思維方式和能力，將大大提高學(xué)習(xí)效果。在教學(xué)過程中，探索新的教學(xué)方法，開展思維能力培養(yǎng)的相關(guān)教學(xué)實(shí)踐，即計(jì)算思維能力，網(wǎng)絡(luò)思維能力，工程思維能力，以便更好地適應(yīng)新形式下的人才培養(yǎng)模式。例如，在講解網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)時(shí)，實(shí)際上就是計(jì)算思維的體現(xiàn)，即把一個(gè)復(fù)雜的大而難的問題分成若干個(gè)小的分層次的問題去解決。而網(wǎng)絡(luò)思維是計(jì)算思維的延伸和發(fā)展，強(qiáng)調(diào)對象之間的交互性、協(xié)作性、共享性。在講解網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的功能分層和對等通信就是網(wǎng)絡(luò)思維的重要體現(xiàn)。例如，幾乎所有的應(yīng)用層協(xié)議都是基于是請求——響應(yīng)，即交互性的，而各個(gè)層次的網(wǎng)絡(luò)通信以及協(xié)議報(bào)文的封裝、轉(zhuǎn)發(fā)又都是網(wǎng)絡(luò)思維共享性和協(xié)作性的體現(xiàn)。而在局域網(wǎng)組網(wǎng)等知識點(diǎn)講解時(shí)可以結(jié)合大量的真實(shí)案例培養(yǎng)學(xué)生的工程思維能力，舉以校園網(wǎng)為例，結(jié)合本校校園網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖，明確校園網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，理解并掌握各種網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的連接及相應(yīng)的作用，相關(guān)配置等。因此，在教學(xué)中注重知識點(diǎn)所蘊(yùn)含的幾種思維的核心思想和方法，以便更好地提高學(xué)生的學(xué)習(xí)能力和效果。

在傳統(tǒng)教學(xué)中，一般采用自底向上的教學(xué)順序，即，從物理層依次向應(yīng)用層展開。但是，在教學(xué)過程中發(fā)現(xiàn)，對于剛剛接觸《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)》課程的很多學(xué)生來說，物理層、數(shù)據(jù)鏈路層所包含的相關(guān)概念、公式較多，因此，學(xué)生感覺陌生，枯燥，不容易理解，致使學(xué)習(xí)積極性不高。每個(gè)人每天都生活在網(wǎng)絡(luò)時(shí)代中，無時(shí)不刻都在使用網(wǎng)絡(luò)的各種應(yīng)用。因此，借鑒Kurose的自頂向下教學(xué)理念，從和學(xué)生較熟悉的應(yīng)用層開始講解，例如，大家每天都要瀏覽一些網(wǎng)頁，對于使用者而言僅僅是在瀏覽器中輸入網(wǎng)址，就可以看到相應(yīng)的信息，但是實(shí)際上HTTP訪問的數(shù)據(jù)傳輸過程是如何工作的呢？這種通過列舉身邊的實(shí)例引出教學(xué)內(nèi)容，大大提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，也加深了學(xué)生對相關(guān)知識點(diǎn)的理解[4]。當(dāng)學(xué)生對網(wǎng)絡(luò)的通信過程有了一定了解之后，再講述物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、網(wǎng)絡(luò)層等理論知識和原理。通過自底向上與自頂向下相結(jié)合的教學(xué)方法，大大提高了課堂教學(xué)質(zhì)量和學(xué)生的學(xué)習(xí)效果。

工程案例大都是與社會實(shí)際需求緊密結(jié)合，因此，在課堂理論教學(xué)中緊密結(jié)合實(shí)際案例，可以大大激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。教師對案例的選取時(shí)要盡量貼近生活，難度適中，覆蓋所學(xué)的知識點(diǎn)。在對工程案例進(jìn)行描述時(shí)，結(jié)合啟發(fā)性教學(xué)，然后與學(xué)生一起利用所學(xué)知識，分析問題，解決問題，以達(dá)到對所學(xué)知識的融會貫通。例如，在講解DNS原理時(shí)，可以結(jié)合校園網(wǎng)的域名設(shè)置來說明域名空間體系結(jié)構(gòu)的相關(guān)內(nèi)容。

圖1 項(xiàng)目方案的形成過程

但是，僅僅將工程案例應(yīng)用到理論教學(xué)中還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，非常有必要將工程案例與實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)結(jié)合起來，大體分為四個(gè)階段：首先教師選定案例，然后共同制定案例項(xiàng)目方案，接著進(jìn)行案例項(xiàng)目實(shí)施，最后進(jìn)行案例項(xiàng)目評價(jià)。教師根據(jù)學(xué)生的程度，選取難度適當(dāng)?shù)墓こ贪咐?。案例要體現(xiàn)理論課程中所學(xué)的重要知識點(diǎn)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，以便進(jìn)一步鞏固課堂所學(xué)的知識。為了保證工程案例的最終實(shí)現(xiàn)，還要制定相應(yīng)的項(xiàng)目方案，圖1為實(shí)踐教學(xué)中項(xiàng)目方案的形成過程，主要包括項(xiàng)目需求分析，項(xiàng)目方案設(shè)計(jì)，調(diào)試，形成方案初稿，教師指導(dǎo)，確定最終項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)方案。案例項(xiàng)目實(shí)施階段主要是培養(yǎng)學(xué)生在給定的時(shí)間內(nèi)獨(dú)立分析問題，解決問題的能力。案例項(xiàng)目評價(jià)階段是對各個(gè)項(xiàng)目組的總結(jié)和今后能力的提升，每個(gè)項(xiàng)目組選出代表展示本組的案例項(xiàng)目，教師和其他組對于項(xiàng)目的成績要給予肯定和鼓勵(lì)，對于出現(xiàn)的問題要給予幫助解決。

3 更新教學(xué)手段

由于《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)》課程的理論性較強(qiáng)，對于初學(xué)者來說，不易理解。因此，為了提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣和效率，對于每個(gè)知識點(diǎn)利用Flash或者3DMax工具，設(shè)計(jì)動畫進(jìn)行課堂演示，利用Packet Tracer模擬器將理論和實(shí)踐操作相結(jié)合，使抽象的問題具體化、簡單化、形象化。傳統(tǒng)的網(wǎng)站輔助教學(xué)模式，只能局限于使用固定的教學(xué)資源。MOOC（Massive Open Online Course,大型開放式網(wǎng)絡(luò)課程）是一種基于互聯(lián)網(wǎng)的，開放式獲取資源為目標(biāo)的更加靈活的在線課程學(xué)習(xí)模式。其最大的特點(diǎn)就是多元化，開放式，交互性。引入MOOC教學(xué)形式，學(xué)生可以隨時(shí)隨地學(xué)習(xí)，共享豐富的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)的視頻資源、實(shí)現(xiàn)互動交流與學(xué)習(xí)。課下教師也可以根據(jù)學(xué)生自身的特點(diǎn)，針對性地輔助教學(xué)，激發(fā)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力。

4 加強(qiáng)實(shí)踐環(huán)節(jié)

“工欲善其事，必先利其器”，為了達(dá)到實(shí)踐環(huán)節(jié)的教學(xué)目的，首先必須創(chuàng)造良好的實(shí)驗(yàn)硬件環(huán)境。但是《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)》實(shí)驗(yàn)課程所需要的設(shè)備比較昂貴，很多學(xué)?！队?jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)》實(shí)驗(yàn)課的相關(guān)內(nèi)容僅利用模擬軟件完成，而模擬軟件的操作、使用與實(shí)際網(wǎng)絡(luò)設(shè)備還有很多差別，大大限制了學(xué)生的實(shí)踐動手能力的培養(yǎng)和訓(xùn)練，導(dǎo)致學(xué)生畢業(yè)后走向工作崗位無法勝任相應(yīng)的工作。因此，學(xué)院利用實(shí)驗(yàn)室原有的計(jì)算機(jī)、投影、桌椅、線纜、插座等原有設(shè)備，購置了市場上主流品牌（H3C、中興）網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，重新建立了計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)室，主要網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、器件一覽表如表1所示，實(shí)驗(yàn)室網(wǎng)絡(luò)設(shè)備規(guī)劃圖如圖2所示。改造后的實(shí)驗(yàn)室每次可容納30個(gè)學(xué)生進(jìn)行計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)，一方面，可以實(shí)現(xiàn)小班授課，教師在實(shí)驗(yàn)課堂上可以掌握每個(gè)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)情況，并以此作為期末學(xué)生實(shí)驗(yàn)成績評定的依據(jù)，另一方面，大大增加了學(xué)生實(shí)踐動手機(jī)會，從而進(jìn)一步提高了實(shí)踐教學(xué)效果。

表1 實(shí)驗(yàn)室主要網(wǎng)絡(luò)設(shè)備一覽表

圖2 實(shí)驗(yàn)室網(wǎng)絡(luò)設(shè)備規(guī)劃圖

實(shí)驗(yàn)課程是實(shí)現(xiàn)理論與實(shí)踐相結(jié)合的重要環(huán)節(jié)，因此，實(shí)驗(yàn)課程的設(shè)計(jì)尤為重要?？偨Y(jié)多年的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)課程的類型主要涉及四大類，一類是以工程實(shí)驗(yàn)為主，主要是網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的簡單操作與配置及相關(guān)的組網(wǎng)實(shí)驗(yàn)，此類實(shí)驗(yàn)可以提高學(xué)生的實(shí)際動手能力；另一類是協(xié)議分析實(shí)驗(yàn)，主要借助協(xié)議分析軟件（Sniffer）對主要協(xié)議進(jìn)行分析（例如，IP協(xié)議、HTTP協(xié)議等），進(jìn)而深度理解其工作原理和報(bào)文格式。第三類是網(wǎng)絡(luò)程序設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，主要是借助于熟悉的高級語言,進(jìn)行基于Socket函數(shù)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序編程（例如，設(shè)計(jì)文件處理的FTP客戶端程序），進(jìn)一步加深對相關(guān)協(xié)議工作過程的理解同時(shí)提高學(xué)生的編程能力。最后一類就是工程案例類，此部分在前面（案例教學(xué)中）已經(jīng)闡述，此處略。實(shí)驗(yàn)課的組織形式以小組為單位，每個(gè)小組由3-4人組成，每個(gè)成員分工明確，由團(tuán)隊(duì)協(xié)作共同完成實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，大大地提高了學(xué)生自身的責(zé)任感以及團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神，同時(shí)，教師根據(jù)實(shí)驗(yàn)課每個(gè)學(xué)生的表現(xiàn)，評定其實(shí)驗(yàn)成績。

5 完善考核體系

大多數(shù)《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)》課程的考試都以閉卷筆試形式為主，偏重理論知識的考核，忽視實(shí)踐水平的評定，致使很多學(xué)生通過死記硬背的形式通過考試，但是這種考核方式卻不能真實(shí)反映學(xué)生的實(shí)踐能力水平，最終形成“高分低能”的結(jié)果。因此，期末總成績由平時(shí)成績（20%，由出勤，課堂表現(xiàn)組成）、實(shí)驗(yàn)成績（40%）和期末成績（40%）構(gòu)成，提高了實(shí)驗(yàn)成績的比例，注重通過實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)反映學(xué)生的實(shí)踐動手能力，最終綜合反映學(xué)生的真實(shí)學(xué)習(xí)情況和學(xué)習(xí)水平。

6 結(jié)語

針對《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)》課程在日常教學(xué)中出現(xiàn)的問題，通過C+M+P+A模式，即優(yōu)化整合教學(xué)內(nèi)容，改進(jìn)教學(xué)方法和更新教學(xué)手段，使學(xué)生較好地掌握了該課程理論知識；利用加強(qiáng)實(shí)踐環(huán)節(jié)，精心設(shè)計(jì)四大類別實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，實(shí)現(xiàn)了理論與實(shí)踐相結(jié)合，培養(yǎng)了學(xué)生的分析、解決實(shí)際問題的能力，從而進(jìn)一步深化了對理論知識的掌握；最后，通過完善考核體系實(shí)現(xiàn)對學(xué)生真實(shí)水平的測評。經(jīng)過幾年的教學(xué)實(shí)踐，提高了教學(xué)質(zhì)量，取得了良好的教學(xué)效果。

[1]熊書明，鮑可進(jìn)，袁曉云，李峰.提高《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)》教學(xué)質(zhì)量措施探討[J].教育與教學(xué)研究，2009，4（3）：86-89.

[2]張玉清，王群，陳春麗.“計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)”課程教學(xué)的探索與實(shí)踐[J].中國地質(zhì)教育，2009，1：153-155.

[3]柳嬋娟.計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式的改革[J].計(jì)算機(jī)教育，2010（13）：145-148．

[4]James F.Kurose，Kelth W.Ross編著.Computer Networking A Top-Down Approac[M].第四版.北京：高等教育出版社，2015：158-162.

Research on the Teaching Reform ation of Com puter Network Course

ZHANG Jian-fei，HAN ZI-heng，TAO Gui-li，MA Xiao-mei，GAO Hui

（College of Computer and Information Engineering,Heilongjiang University of Science and Technology,Harbin 150027）

In view of the problems existing in the teaching process of Computer Network,proposes several solutions based on C+M+P+A which re-flects in the optimization of the teaching content,improves teaching methods,updates teaching methods,strengthens practice,improves the evaluation system,applies them to the teaching and achieves good teaching effect.

Computer Network;Teaching Reformation

1007-1423（2017）12-0042-04

10.3969/j.issn.1007-1423.2017.12.011

張劍飛（1978-），女，黑龍江哈爾濱人，副教授，博士，研究方向?yàn)橛?jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用

2016-04-21

2017-04-15

黑龍江省高等教育學(xué)會“十三五“高等教育科研課題（No.16G336）