“大思政”背景下計算機網(wǎng)絡(luò)課程教學改革的探索和實踐

陳南平

（湖北大學計算機與信息工程學院，湖北 武漢 430062）

新時代新征程，迫切要求廣大青年學生提高服務意識和責任意識，積極關(guān)注和回應社會現(xiàn)實問題。通過在專業(yè)課程中融入思政教育，可積極引導學生正確認識專業(yè)課程學習與服務社會的關(guān)系，引導學生樹立正確的世界觀，人生觀和價值觀，實現(xiàn)課程育人[1]。深度挖掘提煉專業(yè)知識體系中所蘊含的思想價值和精神內(nèi)涵，不僅可以培養(yǎng)學生探索未知，追求真理，攀登科學高峰的責任感與使命感，還能激發(fā)學生科技報國的家國情懷和使命擔當[2]。

計算機網(wǎng)絡(luò)是計算機相關(guān)專業(yè)的核心課程，具有很強的知識屬性，能力屬性和價值屬性。把這門專業(yè)課程作為課程思政建設(shè)的基本載體，根據(jù)其獨特知識內(nèi)容和特點，將科學思維方法和人文價值理念有機融入課程教學，達到潤物細無聲的育人效果[3]。本文進行了計算機網(wǎng)絡(luò)課程思政教學改革的探索和實踐。教學研究著重立足于課堂與實驗室教學方法，在教學過程中把注重科學思維方法的訓練與科學人文精神的培養(yǎng)結(jié)合起來，積極引導大學生提升理論聯(lián)系實際的能力和服務社會的本領(lǐng)。

課堂和實驗室是教學活動的主陣地。教師在課堂和實驗室教學中要堅持以學生為中心開展教學活動的理念，強化學生綜合素質(zhì)和技術(shù)能力的培養(yǎng)，使學生具備適應社會的能力和后續(xù)成長空間。本文以教學實踐的探索和創(chuàng)新為基礎(chǔ)，從改革課堂和實驗室教學方式的五個方面展示如何把“課程思政”融入計算機網(wǎng)絡(luò)課程的教學實踐中。通過在教學過程中啟發(fā)學生思維，引導學生主動思考，同時將知識學習和德育教育有機結(jié)合起來，達到教書育人的目標。

1 引入典型行業(yè)精英案例塑造學生正確的職業(yè)價值取向和良好職業(yè)道德操守

工科專業(yè)課課程學習時，由于學生對工程實際中的許多問題不了解，加之其理論知識十分抽象，導致不少學生對教師的講解似懂非懂，覺得課堂學習興味索然，注意力難以持續(xù)集中。在教學中以故事的形式恰當引入一些行業(yè)精英的生動實例可以有效地使課堂擺脫索然無味的氛圍，讓學生脫離疲憊厭學的情緒，重新喚起學生的學習熱情。而且，在技術(shù)超速更新，競爭相當激烈的IT行業(yè)，先驅(qū)們的故事有助于年輕的學子明確學習方向，進行職業(yè)定位。借助這些故事，教師可以對學生進行專業(yè)規(guī)范和職業(yè)道德教育，從而幫助學生形成正確的職業(yè)價值取向，保持良好的職業(yè)道德操守。

在課堂教學講授應用層的http協(xié)議時，除了解釋該協(xié)議規(guī)定客戶端和服務器之間的數(shù)據(jù)傳輸通信規(guī)則之外，還會提到CGI腳本。用CGI腳本編寫的程序在涉及遠程用戶從瀏覽器中輸入表單或進行檢索時，會給Web主機系統(tǒng)造成安全隱患。這些安全漏洞可能被網(wǎng)絡(luò)黑客發(fā)現(xiàn)并加以利用。講到此處引入我國著名黑客汪正揚的實例進一步說明。汪正揚從8歲起開始自學編程，11歲在瀏覽多家大公司的網(wǎng)頁時發(fā)現(xiàn)了360的一個安全漏洞，他將問題以及漏洞修復方案寫成了一個郵件，發(fā)給了360公司。到2014年，他成為那一年度中國互聯(lián)網(wǎng)安全大會上年齡最小的黑客。汪正揚選擇做白帽黑客維護網(wǎng)絡(luò)安全的事例使學生們明白：高超的專業(yè)技能必須用于推動技術(shù)進步，自身的聰明才智必須以正義和忠誠護航，才不負這份職業(yè)賦予IT人無比神圣的責任和使命。

2 通過拓寬專業(yè)知識樹立學生正確的網(wǎng)絡(luò)安全觀念，提高社會公德意識與國家安全意識

學生的專業(yè)知識面反映其專業(yè)能力和文化素養(yǎng)。在課堂教學環(huán)節(jié)中，教師應通過自身廣博的知識視野，摘取與課程知識點相關(guān)內(nèi)容，穿插在任教的學科知識中，有針對性地填補學生在本專業(yè)領(lǐng)域的知識空缺。運用得當?shù)闹R拓廣不僅能豐富教學內(nèi)容，提高學生專業(yè)素質(zhì)，還能開闊學生專業(yè)視野，引導學生觸類旁通。在講授網(wǎng)絡(luò)知識的同時介紹我國在當今互聯(lián)網(wǎng)時代網(wǎng)絡(luò)安全治理方面的政策和措施，不僅能提高學生網(wǎng)絡(luò)安全意識和水平，還能提高其社會公德意識和國家安全意識。

在講解網(wǎng)絡(luò)層的核心協(xié)議IP的報文格式與封裝機制時，會提到IP地址欺騙技術(shù)：即可以通過修改IP包的源地址再重新封裝隱藏發(fā)送方的身份，使用這種技術(shù)可以對目標設(shè)備發(fā)動DDos攻擊。這時可出示一份網(wǎng)上下載的最新我國DDos攻擊資源分析報告，帶領(lǐng)學生一起學習。從報告中不僅能拓展諸如僵尸主機節(jié)點、肉雞、反射服務器和偽造來源路由器等大量相關(guān)專業(yè)術(shù)語，還可以利用所學IP協(xié)議的原理進一步思考攻擊事件監(jiān)測數(shù)據(jù)如何采集、IP地址定位如何實現(xiàn)等問題。最后，借此介紹我國網(wǎng)絡(luò)安全治理情況。國家互聯(lián)網(wǎng)信息辦早在2016年就發(fā)布了《國家網(wǎng)絡(luò)空間安全戰(zhàn)略》，積極防御潛在危險、有效應對網(wǎng)絡(luò)攻擊。近年來我國不斷加強網(wǎng)絡(luò)安全應急能力建設(shè)，網(wǎng)絡(luò)安全風險得到有效控制。通過這些介紹，學生被引導核心技術(shù)要用于網(wǎng)絡(luò)安全的正面影響，同時也了解了我國網(wǎng)絡(luò)安全治理的政策法規(guī)，增強了網(wǎng)絡(luò)安全意識。相關(guān)知識的拓寬無形中強化了學生的社會公德意識和國家安全意識。

3 在問題引導教學法中把科學思維方法的訓練與科學人文精神的培養(yǎng)融為一體

教學過程也是啟迪思維的過程。問題引導教學法以學習環(huán)節(jié)中產(chǎn)生的問題為媒介，使學生的學習知識的過程從“感受、理解知識產(chǎn)生和發(fā)展的過程”轉(zhuǎn)變成學生自主探究的“再發(fā)現(xiàn)”“再創(chuàng)造”的過程。在教學活動中以“問題”為線索，基于問題情境發(fā)現(xiàn)探索知識能培養(yǎng)學生解決問題的意識和科技創(chuàng)新精神?！皢栴}”中蘊含的獨立自主與開放包容的科技創(chuàng)新精神是對學生進行科學人文精神的培養(yǎng)的最佳素材。

在進行用交換機組建虛擬局域網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)實驗課上，有一位學生建立VLAN后，在進行其連通性的測試時觀察到：在不同VLAN中ping不通的兩個PC切換到同一個VLAN中后再進行連通性測試時，ping命令會先顯示超時，再顯示正常收到回應。為什么會有丟包情況導致的超時出現(xiàn)？這個問題并不是來自理論知識，而是源自實驗操作，因而特別有價值。當他提出問題時，我沒有直接回答，而是告訴他應當從數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議實現(xiàn)的角度和交換機的工作原理進行分析。經(jīng)過仔細分析交換機的VLAN功能

的實現(xiàn)過程，學生得出超時是因為交換機處理VLAN標簽導致的結(jié)果。當他再次找我求證其結(jié)論時，我仍然沒有給出肯定回答，而是提示可以使用抓包軟件用實驗驗證結(jié)論。經(jīng)過抓包工具對數(shù)據(jù)幀的分析處理，學生最終確認他的結(jié)論是正確的。在尋求問題答案中，我引導學生一步步分析問題，思考探索，再實驗求證，讓學生通過科學思維方法解決實際問題。之后，我把這個問題及解答的全過程在課堂上向全班同學展示，并借機講述了華為公司研發(fā)我國第一臺自主產(chǎn)權(quán)的數(shù)字程控交換機的坎坷之路。中國通信企業(yè)打破國外壟斷，自主創(chuàng)新的過程正是立足于科學實踐和探索的精神突破關(guān)鍵技術(shù)難題，打破了西方世界所謂的“中國自己造不出程控交換機”的預言，從根本上扭轉(zhuǎn)了我國電信網(wǎng)現(xiàn)代化建設(shè)受制于人的被動態(tài)勢，同時也樹立起中國人用自主知識產(chǎn)權(quán)高技術(shù)產(chǎn)品自主建設(shè)國家信息基礎(chǔ)設(shè)施的信心和決心。

4 利用啟發(fā)討論式教學方法訓練學生判斷分析、歸納綜合的理性認知方式，培養(yǎng)學生探索未知，追求真理，勇攀科學高峰的責任感與使命感

科學認識過程是一個在邏輯基礎(chǔ)上進行創(chuàng)造的過程。邏輯思維方法是理性認知方式的基本特征。在啟發(fā)討論教學方式中，教師依據(jù)知識點設(shè)計一系列互相聯(lián)系而又不斷深化的啟發(fā)性問題，激發(fā)學生的探索熱情，并在此基礎(chǔ)上進一步組織學生深入討論。這種學生在教師的指導下進行的有意識的抽象邏輯思維活動，不但能鞏固和強化學生對相關(guān)知識點的理解，而且能幫助學生把理性認知方式內(nèi)化為一種思維習慣，使其終身受益。

啟發(fā)討論式教學方法從預先設(shè)定的具體問題展開討論，逐漸引出事物的本質(zhì)規(guī)律和內(nèi)在聯(lián)系，契合“從特殊到一般，從具體到抽象”的理性認知過程。在討論過程中，教師應適時參與講解與評論，把握討論方向。在講授網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的三要素的課堂教學過程中，并沒有機械導入語法、語義和同步的概念，而是從“通信雙方節(jié)點如何互通消息”的提問為切入點，并以日常生活中相隔異地的人們?nèi)绾位ネㄏ⒓右詥l(fā)，引導學生展開討論。從漢代長城垛口上的烽火狼煙到云中誰寄錦書來的鴻雁傳書，從近代郵政系統(tǒng)的書信往來到當今互聯(lián)網(wǎng)時代的網(wǎng)絡(luò)通信，學生們在人類通信史的絢麗圖景中深入思考并歸納總結(jié)出通信的核心目標──消息內(nèi)容的傳遞，從而引出通信協(xié)議的語義這一要素。然后進一步提問：語義呈現(xiàn)的基礎(chǔ)是什么？同時提示學生回憶自身語言學習的經(jīng)歷。經(jīng)過再次討論，得到語義是通過語言內(nèi)容的結(jié)構(gòu)化表示的結(jié)論，即語法這一要素。在此基礎(chǔ)上假設(shè)通信的一方未收到消息或遲遲沒有回應，那通信過程能順利進行嗎？啟發(fā)學生深入討論通信過程的細節(jié)，最后得出正常通信必須按規(guī)定節(jié)拍進行，從而導出通信協(xié)議的同步這一要素。最后在對討論進行總結(jié)時進一步指出：網(wǎng)絡(luò)各層協(xié)議的協(xié)同運作構(gòu)筑起網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的大廈。而網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的具體實現(xiàn)十分復雜，需要通過實際應用環(huán)境反復求證，數(shù)次修訂。當今互聯(lián)網(wǎng)的RFC文檔協(xié)議集從草案到正式標準的形成印證著互聯(lián)網(wǎng)專家和科技人員探索求真的足跡，體現(xiàn)著網(wǎng)絡(luò)先驅(qū)們敢為天下先的開拓精神。網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的探索和創(chuàng)新即是一個富有挑戰(zhàn)性的學術(shù)研究問題，又是一個擁有大規(guī)模應用場景的工程問題，是未來的科技工作者和工程師值得付出畢生精力為之努力的事業(yè)和使命。

5 將知識點的講授融入特定情境，營造生動的課堂教學氛圍，在潛移默化中熏陶青年學生的民族擔當精神和愛國主義情懷

教師在教學過程中有目的地引入或創(chuàng)設(shè)具有一定積極情緒色彩的生動具體場景，可以引起學生情感共鳴和知覺體驗，從而幫助學生理解相關(guān)知識點。情境教學法的核心在于挑選與教授內(nèi)容相關(guān)的素材，在課堂上適時嵌入知識點的講解，從而營造一種具有特定情感傾向的課堂氛圍，通過靈魂深處的撞擊喚起學生心靈的激蕩和共鳴。較之傳統(tǒng)工科專業(yè)課的課堂中枯燥的邏輯推理和呆板的知識記憶，情境教學法可以在輕松愉悅的氣氛中引導學生掌握知識，獲得“潤物細無聲”的良好教學效果。

在講授物理層無線通信媒體──微波這一傳輸介質(zhì)時，同時介紹了無線移動通信系統(tǒng)和衛(wèi)星通信系統(tǒng)。但知識點的傳授并沒有就此止步，而是繼續(xù)提問：在地球上我們可以用微波進行無線通信，那么地球與別的星球，比如火星，又該如何互通信息？即在太空中又該如何正常通信？這個問題把學生的視角瞬間由地球拉到浩瀚太空，一時間激起大家強烈的興趣。我立刻借機播放了“從天問到嫦娥”的視頻短片，并要求大家從短片的介紹中尋找答案。短片回顧了中國航空航天的輝煌成就：從載人航天、北斗導航到嫦娥探月，天問探火，中國航天科技專家獨立自主地完成了對關(guān)鍵技術(shù)的持續(xù)公關(guān)，以實際行動實現(xiàn)了中國人探索行星，征服太空的夢想。從短片的介紹中，學生們了解到目前我國航天技術(shù)中是使用VLBL測控系統(tǒng)實現(xiàn)遠距離行星的通信，該系統(tǒng)使用多個超遠距離望遠鏡接收同一天體的無線電波信號，進行干涉處理運算，最后得到射電圖像，可保證遠距離太空行星通信的精度。在學習專業(yè)知識的同時，同學們深深被短片中呈現(xiàn)的我國航天專家們征服茫茫太空，探索浩瀚宇宙的精神所感染，為航天科技人熱愛祖國、無私奉獻、建設(shè)航天強國的壯舉所折服。一種以報效祖國為神圣職責的愛國主義情懷連同尋求宇宙奧秘，實現(xiàn)飛天夢想的科學探索精神一起久久回蕩在課堂，感召和鼓舞著每一位年輕的學子。那次課給所有學生都留下深刻的印象。課后，大家紛紛在課程學習群里發(fā)言，表示要以自強不息、勇于創(chuàng)新的精神對待專業(yè)課程的學習；要用智慧、汗水乃至生命奉獻祖國和人民，實現(xiàn)中華民族偉大復興。

三尺講臺，萬里江山。融合了課程思政教學元素的課堂不僅能圓滿完成專業(yè)知識傳遞，更能因時制宜地做到對學生開創(chuàng)精神的培育，人格心靈的喚醒和道德情操的升華。作為一名人民教師，必要以匠心育人，以恒心銘志，以初心奮楫，在傳道授業(yè)解惑中弘揚師者風范，在塑造生命的歷程中對年輕的一代培根鑄魂。大思政背景下計算機網(wǎng)絡(luò)課程改革的道路即艱且長，我們應牢記為黨育人，為國育才的莊嚴使命，在課程思政改革的道路上不斷探索和前行。