計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程立體化教學(xué)模式的研究與實(shí)踐

張興，史偉，李曉會(huì)

摘 要：針對(duì)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程教學(xué)和實(shí)踐環(huán)節(jié)中出現(xiàn)的問題，在探討當(dāng)前國內(nèi)外課程教學(xué)改革研究現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，構(gòu)建立體化課程教學(xué)模式。提出課程改革目標(biāo)、關(guān)鍵問題和具體的實(shí)施方案，形成理論與實(shí)踐相結(jié)合、課上與課下相結(jié)合、虛擬與實(shí)物相結(jié)合的立體化的教學(xué)資源體系。

關(guān)鍵詞：計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)；教學(xué)模式；立體化；虛擬仿真；翻轉(zhuǎn)課堂

中圖分類號(hào)：G642 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：2096-000X（2017）18-0057-03

Abstract： As regards all kinds of problems in the computer network curriculum teaching， this paper， through combining with the teaching reform of the current domestic and foreign advanced experience and ideas， puts forward the idea of constructing a three-dimensional teaching pattern of computer network course. The curriculum reform goal， the key problems and the specific implementation schemes are given. The three-dimensional teaching resources are formed by the combination of theory and practice， in class and after class， and virtual and real objects.

Keywords： computer network； teaching mode； three-dimensional； virtual simulation； flipped classroom

“計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)”是網(wǎng)絡(luò)工程、物聯(lián)網(wǎng)工程、計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)、軟件工程、通信工程等專業(yè)的重要基礎(chǔ)課程之一，也是計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)科考研國家統(tǒng)考專業(yè)課之一。通過該課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生能夠掌握計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的協(xié)議參考模型，理解計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的定義，熟悉常用網(wǎng)絡(luò)工具和軟件，重點(diǎn)使學(xué)生掌握如何組建網(wǎng)絡(luò)、管理維護(hù)網(wǎng)絡(luò)和解決網(wǎng)絡(luò)問題，了解計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的前沿技術(shù)和發(fā)展方向。

在多年的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)、實(shí)踐和研究中發(fā)現(xiàn)存在如下主要問題[1-4]：

1. 課程教學(xué)體系混亂，課程內(nèi)容冗余和課程教學(xué)目標(biāo)、實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)目標(biāo)不明確，缺乏對(duì)整個(gè)教學(xué)體系和課程的各個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)的優(yōu)化和整合。

2. “計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)”課程概念多且抽象，難于理解，學(xué)習(xí)難度大；課程內(nèi)容枯燥乏味，學(xué)生缺乏學(xué)習(xí)興趣。

3. 教學(xué)中存在“重理論，輕實(shí)驗(yàn)”的現(xiàn)象和學(xué)生“平時(shí)不學(xué)習(xí)，期末搞突擊”的學(xué)習(xí)習(xí)慣。

研究發(fā)現(xiàn)，通過構(gòu)建立體化的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程教學(xué)體系，不但能夠解決上述問題，而且能夠增強(qiáng)學(xué)生的學(xué)習(xí)能力和實(shí)踐能力。以課程建設(shè)為龍頭，實(shí)施教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法和考試方法改革，豐富課程資源，健全實(shí)踐教學(xué)體系和建立專業(yè)能力競(jìng)賽的長效機(jī)制，培養(yǎng)適應(yīng)地方建設(shè)需求的應(yīng)用型人才。

一、國內(nèi)外研究現(xiàn)狀分析

國內(nèi)外很多高校都開設(shè)了計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程，主講教師也開展了有針對(duì)性的教學(xué)改革方面的研究，并且在教育教學(xué)期刊、會(huì)議上發(fā)表了很多論文，仔細(xì)閱讀，這些論文均相差無幾，大同小異。他們主要認(rèn)為在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程的教學(xué)中存在著教學(xué)內(nèi)容與現(xiàn)實(shí)的脫離、教學(xué)模式不適應(yīng)課程特點(diǎn)、實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)薄弱等方面的問題。因此，對(duì)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程教學(xué)的改革勢(shì)在必行。如計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)更新?lián)Q代快，教學(xué)跟不上網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展的腳步；認(rèn)為目前的教學(xué)模式是以教師為中心的傳統(tǒng)教學(xué)模式，忽視了學(xué)生的認(rèn)知主體作用，在整個(gè)教學(xué)過程中以“教”為主，缺少師生間的互動(dòng)，難以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，不利于具有創(chuàng)新思維能力的創(chuàng)造型人才的培養(yǎng)。并千篇一律地給出優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容、構(gòu)建具有學(xué)科特點(diǎn)的新型教學(xué)模式和實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革等計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程教學(xué)改革的措施[1-4]。

以上這些改革措施具有普適性，但缺乏具體的和根據(jù)自己學(xué)校的教師、學(xué)生、教學(xué)環(huán)境、實(shí)驗(yàn)設(shè)備等方面量身打造的教學(xué)體系，因此，難以適應(yīng)本專業(yè)教學(xué)的需求，建設(shè)滿足自身教學(xué)需求的課程改革方案勢(shì)在必行。

二、課程立體化教學(xué)模式的構(gòu)建

根據(jù)課程的特點(diǎn)構(gòu)建課堂教學(xué)（知識(shí)傳授）、互動(dòng)教學(xué)（翻轉(zhuǎn)課堂）、網(wǎng)絡(luò)教學(xué)（解惑答疑）相結(jié)合的立體化的教學(xué)體系，形成理論與實(shí)踐相結(jié)合、課上與課下相結(jié)合、虛擬與實(shí)物相結(jié)合的立體化的教學(xué)資源體系，如圖1所示。

（一）課程改革的教學(xué)目標(biāo)

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程針對(duì)三個(gè)層次的人才培養(yǎng)：

1. 非計(jì)算機(jī)類專業(yè)學(xué)生：要求掌握計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)知識(shí)，了解網(wǎng)絡(luò)的基本應(yīng)用，能夠配置家庭、辦公室的PC機(jī)和網(wǎng)關(guān)上網(wǎng)，能夠解決簡單的網(wǎng)絡(luò)故障。

2. 以網(wǎng)絡(luò)管理員或網(wǎng)絡(luò)工程師為目標(biāo)的計(jì)算機(jī)類專業(yè)學(xué)生：要求系統(tǒng)掌握網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃設(shè)計(jì)、網(wǎng)絡(luò)工程、網(wǎng)絡(luò)運(yùn)維、網(wǎng)絡(luò)編程、網(wǎng)絡(luò)安全方面的知識(shí)和技能，能夠承擔(dān)網(wǎng)絡(luò)集成、網(wǎng)絡(luò)管理、網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用方面的工作。

3.以網(wǎng)絡(luò)相關(guān)科學(xué)研究為目標(biāo)的計(jì)算機(jī)類專業(yè)學(xué)生：要求這些立志考研的學(xué)生掌握深厚的網(wǎng)絡(luò)相關(guān)理論基礎(chǔ)，為今后從事科學(xué)研究和深層次開發(fā)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，在網(wǎng)絡(luò)原理、協(xié)議分析、算法設(shè)計(jì)方面投入精力。

（二）課程改革的關(guān)鍵問題

1. 研究建立“網(wǎng)絡(luò)層次”的人才培養(yǎng)模型中的關(guān)于課程建設(shè)部分的模型及其實(shí)施方法，有效解決教學(xué)體系混亂，課程內(nèi)容冗余和課程教學(xué)目標(biāo)、實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)目標(biāo)不明確的問題，對(duì)整個(gè)教學(xué)體系和每門課程的各個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)進(jìn)行優(yōu)化和整合。

2. 針對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)中的重點(diǎn)、難點(diǎn)問題，結(jié)合國家或省級(jí)資源共享課及慕課和微課的先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)，制作“計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)”課程多媒體教學(xué)課件和重點(diǎn)、難點(diǎn)知識(shí)Flash動(dòng)畫演示資源庫和微課，使抽象概念形象化，枯燥內(nèi)容生動(dòng)化，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)生的想象力，降低學(xué)習(xí)難度。

3. 研究建立“階段考試+實(shí)驗(yàn)考核+期末考試”的新考試模式及考試題庫系統(tǒng)，解決教學(xué)中“重理論，輕實(shí)驗(yàn)”的現(xiàn)象和學(xué)生“平時(shí)不學(xué)習(xí)，期末搞突擊”的學(xué)習(xí)習(xí)慣，調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，促進(jìn)學(xué)風(fēng)和教風(fēng)的建設(shè)。

4. 研究建立課程教與學(xué)的互動(dòng)環(huán)節(jié)，理論與工程應(yīng)用并重，部分章節(jié)采用翻轉(zhuǎn)課堂模式教學(xué)。

5. 以網(wǎng)絡(luò)技術(shù)構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)，豐富網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源，以引進(jìn)或鏈接為主，創(chuàng)新為輔。

三、課程立體化教學(xué)的具體實(shí)施

（一）加強(qiáng)課程團(tuán)隊(duì)建設(shè)

形成教學(xué)團(tuán)隊(duì)，建立教學(xué)研究與集體備課討論制度、青年教師助課制度、優(yōu)秀教師公開課和評(píng)說課制度，保證了每位任課教師能夠及時(shí)更新教學(xué)觀念、交流教學(xué)體會(huì)，進(jìn)而更好地處理教學(xué)內(nèi)容、理順教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)、改進(jìn)教學(xué)方法，達(dá)到不斷提高教學(xué)水平和課程教學(xué)質(zhì)量的目的。教學(xué)團(tuán)隊(duì)建設(shè)的方法包括通過引進(jìn)或培養(yǎng)的方式建設(shè)一支學(xué)緣結(jié)構(gòu)、知識(shí)結(jié)構(gòu)和年齡結(jié)構(gòu)合理的教師隊(duì)伍，重點(diǎn)培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)教師的工程實(shí)踐能力，提高他們的實(shí)踐教學(xué)水平。選擇教學(xué)效果優(yōu)秀、教研成果顯著、教學(xué)理念先進(jìn)，具有一定組織和協(xié)調(diào)能力的教授擔(dān)任課程負(fù)責(zé)人，可根據(jù)實(shí)際情況適當(dāng)降低條件遴選具有擔(dān)當(dāng)精神的教師。課程負(fù)責(zé)人的職責(zé)包括課程的教學(xué)方法和手段改革、教材建設(shè)、考試方法改革、教學(xué)效果監(jiān)測(cè)等。

（二）實(shí)施教學(xué)手段改革

針對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)中的重點(diǎn)、難點(diǎn)問題，結(jié)合國家或省級(jí)資源共享課及慕課和微課的先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)，制作“計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)”課程多媒體教學(xué)課件和系列微課作品，應(yīng)用最新的教學(xué)課件制作技術(shù)，突破了傳統(tǒng)教學(xué)不能解決的問題。短小精悍的微課能使抽象概念形象化、枯燥內(nèi)容生動(dòng)化，激發(fā)了學(xué)生濃厚的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)了想象力，降低了學(xué)習(xí)難度，突破了教學(xué)中的重點(diǎn)和難點(diǎn)，同時(shí)解決了以往教師在習(xí)題課教學(xué)過程中存在的隨意性和信息量小等問題。采用案例、項(xiàng)目、競(jìng)賽作品分析等教學(xué)方法和討論式教學(xué)，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，并培養(yǎng)學(xué)生的自學(xué)能力，促進(jìn)其個(gè)性化發(fā)展。

（三）健全實(shí)驗(yàn)室建設(shè)

形成網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)設(shè)備實(shí)驗(yàn)室、網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器實(shí)驗(yàn)室、弱電網(wǎng)絡(luò)工程實(shí)驗(yàn)室、網(wǎng)絡(luò)安全虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室的完整實(shí)驗(yàn)體系，新增設(shè)計(jì)性、綜合性和創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目和實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，與前沿的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)接軌。除正常使用網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)室的硬件資源（包括路由器、交換機(jī)、防火墻、服務(wù)器、綜合布線系統(tǒng)等）之外，教學(xué)過程中還應(yīng)用虛擬仿真實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)輔助教學(xué)，如使用Wireshark、Cisco Packet Tracer、Boson_Router_Simulator等工具幫助學(xué)生通過數(shù)據(jù)包格式的分析理解網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議原理，通過軟件搭建大型網(wǎng)絡(luò)體會(huì)真實(shí)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用場(chǎng)景。完善了開放實(shí)驗(yàn)的管理機(jī)制，為學(xué)生自主學(xué)習(xí)，獨(dú)立完成網(wǎng)絡(luò)設(shè)備操作，提高實(shí)踐動(dòng)手能力打開方便之門，也為學(xué)生參加網(wǎng)絡(luò)相關(guān)競(jìng)賽做好準(zhǔn)備。

（四）加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)、課程設(shè)計(jì)/實(shí)訓(xùn)、實(shí)習(xí)的指導(dǎo)

形成理論課、實(shí)驗(yàn)、課設(shè)/實(shí)訓(xùn)、實(shí)習(xí)的完整教學(xué)體系。經(jīng)過教學(xué)團(tuán)隊(duì)的討論，為輔助計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程的理論教學(xué)，網(wǎng)絡(luò)工程專業(yè)增加了網(wǎng)絡(luò)綜合實(shí)訓(xùn)，其它專業(yè)增加了計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程設(shè)計(jì)，增強(qiáng)學(xué)生對(duì)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)工作原理的理解，對(duì)網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃、設(shè)計(jì)等相關(guān)技術(shù)的掌握和對(duì)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的操控能力。課程設(shè)計(jì)的論文能夠很好地提高學(xué)生的寫作能力，但內(nèi)容不應(yīng)過于復(fù)雜。以設(shè)計(jì)加實(shí)現(xiàn)或?qū)嵺`為主線，引導(dǎo)學(xué)生合理運(yùn)用學(xué)到的網(wǎng)絡(luò)知識(shí)和技術(shù)手段完成實(shí)踐任務(wù)，提高工程實(shí)踐能力。

（五）完善教材建設(shè)

根據(jù)目前學(xué)生的質(zhì)量和學(xué)習(xí)狀況，總結(jié)多年的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)和改革成果，編寫一套輔導(dǎo)教材和實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書，體現(xiàn)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的前沿技術(shù)和教學(xué)團(tuán)隊(duì)多年的工程項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)。

（六）實(shí)施考試方法改革

新的考試模式由三次階段考試成績（30%）、實(shí)驗(yàn)成績（20%）和期末考試成績（50%）構(gòu)成。新的考試模式改變了以前期末考試一張卷的考試方法，實(shí)現(xiàn)了學(xué)生成績?cè)u(píng)定向?qū)W習(xí)過程轉(zhuǎn)變、向多樣性轉(zhuǎn)變，有利地促進(jìn)了學(xué)風(fēng)建設(shè)。

建立和完善期末考試題庫及考試管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)期末考試教考分離。教學(xué)團(tuán)隊(duì)依據(jù)課程的教學(xué)目標(biāo)和教學(xué)大綱，結(jié)合我校學(xué)生的具體境況，制訂考試大綱。在此基礎(chǔ)上，進(jìn)行了該課程的期末考試題庫及管理系統(tǒng)的建設(shè)工作。

（七）建立專業(yè)能力競(jìng)賽的長效機(jī)制

為了調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，學(xué)院每年舉行一次創(chuàng)新能力競(jìng)賽，獲獎(jiǎng)?wù)卟煌潭壬汐@得培養(yǎng)方案中所規(guī)定的創(chuàng)新學(xué)分。并且成立了校院兩級(jí)創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)，積極組織學(xué)生參加遼寧省及國家級(jí)計(jì)算機(jī)類和電子信息類競(jìng)賽。本課程學(xué)生以計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)為題材多次獲得了全國大學(xué)生計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)競(jìng)賽、挑戰(zhàn)杯、移動(dòng)應(yīng)用開發(fā)大賽、互聯(lián)網(wǎng)+創(chuàng)新競(jìng)賽等獎(jiǎng)勵(lì)。從調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)積極性的角度看，該機(jī)制能夠培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程的興趣，提高他們的實(shí)踐動(dòng)手能力。

四、結(jié)束語

通過課程立體化教學(xué)模式的構(gòu)建，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程教學(xué)體系趨于完善，構(gòu)建了課堂教學(xué)、互動(dòng)教學(xué)、網(wǎng)絡(luò)教學(xué)相結(jié)合的立體化的教學(xué)體系，形成了理論與實(shí)踐相結(jié)合、課上與課下相結(jié)合、虛擬與實(shí)物相結(jié)合的立體化的教學(xué)資源體系。

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