基于資源整合的案例驅(qū)動式計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)改革

王 霞，謝維奇，谷瑞軍，趙 煒，朱 俊

（金陵科技學(xué)院計算機(jī)工程學(xué)院，江蘇南京 211169）

0 引言

當(dāng)前，計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)飛速發(fā)展，新技術(shù)層出不窮，網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用多種多樣，應(yīng)用范圍涵蓋各行各業(yè)。在國家新工科建設(shè)理念下，為適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)科技時代發(fā)展，迎合人才市場需求，計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程必須不斷調(diào)整教學(xué)內(nèi)容，更新教學(xué)方法，將理論與實(shí)踐相結(jié)合，將原理與應(yīng)用相結(jié)合，既讓學(xué)生打牢基礎(chǔ)、學(xué)好理論知識，又讓學(xué)生深入實(shí)踐、與市場需求相契合，同時開闊學(xué)生視野，對前沿知識進(jìn)行拓展教學(xué)。

1 教學(xué)現(xiàn)狀與不足

目前，經(jīng)過2010-2020 年國家對于高校應(yīng)用型人才培養(yǎng)模式的推廣，應(yīng)用型本科高校計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程教學(xué)增加了實(shí)踐應(yīng)用占比，但教學(xué)內(nèi)容仍以理論為主、應(yīng)用為輔，存在理論內(nèi)容和實(shí)踐應(yīng)用各自為政、不能很好融合的問題。針對當(dāng)前計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程教學(xué)中存在的問題，課題組在多所地方本科應(yīng)用型院校對教師和學(xué)生進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)問卷調(diào)查。教師問卷內(nèi)容包括理論與實(shí)踐課程安排情況、教材內(nèi)容更新速度、教學(xué)中遇到的難題等，共發(fā)出問卷40 份，收回有效問卷36份，有效回收率90%。學(xué)生問卷內(nèi)容包括對計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程是否感興趣、對授課內(nèi)容是否滿意等內(nèi)容，問卷發(fā)出300 份，收回有效問卷240 份，有效回收率80%；問卷統(tǒng)計結(jié)果如圖1所示。

Fig.1 Survey result of computer network course圖1 計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程調(diào)查結(jié)果

調(diào)查結(jié)果顯示，目前應(yīng)用型高校的計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程教學(xué)普遍存在如下問題：

（1）課程內(nèi)容理論性過強(qiáng)，不適用于應(yīng)用型地方高校。調(diào)查結(jié)果顯示，大多數(shù)地方本科院校選用的教材為謝希仁編著的《計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)》或Andrew S.Tanenbaum 等編著的《計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)》，教材的整個組織架構(gòu)遵從分層模型。教師和學(xué)生普遍認(rèn)為，教材內(nèi)容偏重于理論知識講解，知識點(diǎn)松散、抽象、枯燥，學(xué)習(xí)難度大，學(xué)生學(xué)習(xí)興趣不高。

（2）教材內(nèi)容更新緩慢，難以跟上網(wǎng)絡(luò)新技術(shù)發(fā)展速度。通過調(diào)查發(fā)現(xiàn)，當(dāng)前課程內(nèi)容普遍偏重于計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)及基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，課程內(nèi)容更新速度緩慢，難以適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)行業(yè)發(fā)展需求，不利于學(xué)生達(dá)到工程教育專業(yè)認(rèn)證畢業(yè)要求。

（3）理論教學(xué)與實(shí)踐教學(xué)各自為政，難以形成一個完整的教學(xué)體系。在當(dāng)前計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)過程中，理論教學(xué)內(nèi)容知識點(diǎn)松散、瑣碎、理論性強(qiáng)，使得教學(xué)效果不理想，導(dǎo)致應(yīng)用實(shí)驗(yàn)過程變成機(jī)械地模仿操作過程，理論教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)沒有形成有機(jī)整體和良性互動。

（4）課程教學(xué)沒有實(shí)際案例支撐，無法滿足人才市場需求。當(dāng)前，應(yīng)用型本科高校計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程教學(xué)內(nèi)容與實(shí)際工程應(yīng)用差別甚大，無法滿足市場對人才在專業(yè)理解和實(shí)踐能力上的需求。

為了解決以上問題，研究者們做了大量工作。文獻(xiàn)［2］針對新工科背景下的計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)探討面向混合式線上線下教學(xué)的計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程新型教學(xué)模式；文獻(xiàn)［3-6］針對當(dāng)前計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)中的不足，分別提出針對面向互聯(lián)網(wǎng)+創(chuàng)新的、面向過程的、面向持續(xù)改進(jìn)的以及面向問題的教學(xué)改革方案；文獻(xiàn)［7-8］分別針對地方本科高校的計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)理論和實(shí)踐教學(xué)探索教學(xué)改革方案；文獻(xiàn)［9］提出產(chǎn)學(xué)合作下的計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)模式；文獻(xiàn)［10］針對疫情下計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實(shí)訓(xùn)教學(xué)提出改革方案。以上方法雖然在一定程度上解決了計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)過程中理論與實(shí)踐脫節(jié)的問題，但仍缺乏實(shí)際工程案例與行業(yè)應(yīng)用案例導(dǎo)入。

2 計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程教學(xué)改革框架

本文提出“以資源整合為基礎(chǔ)，以市場需求為導(dǎo)向，以理論融合實(shí)踐為內(nèi)容，以實(shí)際案例教學(xué)為核心，以解決實(shí)際工程問題為目標(biāo)”的技術(shù)路線，教學(xué)改革總體框架如圖2所示。

Fig.2 Framework of teaching reform圖2 教學(xué)改革總體框架

資源整合是指以實(shí)際工程案例為藍(lán)本，提煉教學(xué)案例；以教學(xué)案例為核心發(fā)散出理論知識和實(shí)踐知識；整合網(wǎng)絡(luò)教育平臺、微信公眾號等現(xiàn)代化教育工具，為學(xué)生提供了解網(wǎng)絡(luò)新知識和行業(yè)應(yīng)用的途徑；整合思科、華為等仿真實(shí)驗(yàn)平臺，培養(yǎng)學(xué)生們的工程實(shí)踐能力。具體而言，本文從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)模式兩個方面優(yōu)化計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程教學(xué)，以提升學(xué)生理論素養(yǎng)和應(yīng)用能力，滿足應(yīng)用型本科院校對工程教育專業(yè)認(rèn)證的畢業(yè)要求。

3 教學(xué)內(nèi)容改革

課程教學(xué)內(nèi)容以工程案例為核心，驅(qū)動理論教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)，圍繞工程案例整合相關(guān)的理論資源和實(shí)踐資源，將其融合成一個有機(jī)的整體。教學(xué)內(nèi)容兼顧技術(shù)更新和市場需求，從當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)工程市場正在實(shí)施的工程中尋求適合課堂教學(xué)的案例。教學(xué)內(nèi)容改革的具體內(nèi)容包括如下幾個方面：

（1）引入網(wǎng)絡(luò)新技術(shù)及其行業(yè)應(yīng)用，使教學(xué)內(nèi)容緊跟計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)發(fā)展需求。在教學(xué)過程中引入云計算、智能網(wǎng)絡(luò)、軟件定義網(wǎng)絡(luò)等網(wǎng)絡(luò)新技術(shù)及其行業(yè)應(yīng)用，例如：阿里云計算平臺、智能家居網(wǎng)絡(luò)等，提升當(dāng)代大學(xué)生用新技術(shù)新方法研究問題、分析問題、解決問題的能力。

（2）提煉實(shí)際工程案例，以案例驅(qū)動教學(xué)。順應(yīng)人才市場需求，以構(gòu)建新工科背景下網(wǎng)絡(luò)工程師為最終教學(xué)目標(biāo)，從校企合作出發(fā)，從實(shí)際工程應(yīng)用中提取案例并進(jìn)行加工，使其適用于應(yīng)用型本科高校課堂教學(xué)，以增強(qiáng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，最終提升學(xué)習(xí)效果。

（3）圍繞工程案例，整合理論知識和實(shí)踐內(nèi)容，構(gòu)建一套完整的教學(xué)內(nèi)容體系。教學(xué)體系采用自頂向下的研究方法構(gòu)建一套嵌套式案例，對案例進(jìn)行層層分解，使其完整地覆蓋本科高校計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)所需的所有理論和實(shí)踐知識點(diǎn)。例如：以某地區(qū)的大型公司網(wǎng)絡(luò)為例解析廣域網(wǎng)構(gòu)建，自頂向下案例示意圖如圖3所示。

Fig.3 Diagram of teaching case圖3 教學(xué)案例示意圖

整體課程內(nèi)容以一個綜合案例為核心，分解為多個子案例進(jìn)行解決，圍繞各子案例分別構(gòu)建理論和實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容，二者緊密融合，形成一個完整的教學(xué)體系，如表1所示。

Table 1 Case-driven educational system表1 案例驅(qū)動式教學(xué)體系結(jié)構(gòu)

4 教學(xué)模式改革

教學(xué)模式改革整合各種現(xiàn)代化教學(xué)平臺與實(shí)驗(yàn)仿真平臺，有效利用網(wǎng)絡(luò)資源，為整體教學(xué)服務(wù)。教學(xué)模式改革主要包括如下幾方面的內(nèi)容：

（1）積極推進(jìn)校企合作，引入工程案例。制訂詳細(xì)的校企合作計劃，加強(qiáng)與相關(guān)企業(yè)的合作，結(jié)合真實(shí)工程項(xiàng)目及其構(gòu)建過程，提煉出適合學(xué)生練習(xí)的綜合教學(xué)案例，培養(yǎng)學(xué)生實(shí)際工程應(yīng)用能力和項(xiàng)目管理能力。

（2）有效利用網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源，推進(jìn)網(wǎng)絡(luò)新技術(shù)應(yīng)用。充分利用現(xiàn)代化教育技術(shù)形式，例如：網(wǎng)絡(luò)平臺、微信公眾號等，利用網(wǎng)絡(luò)平臺提供的共享技術(shù)知識鞏固教學(xué)內(nèi)容。并提倡學(xué)生共同參與構(gòu)建更新網(wǎng)絡(luò)技術(shù)平臺，增強(qiáng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和自主學(xué)習(xí)能力，推動教學(xué)資源大眾化、普及化，提升學(xué)生參與度。

（3）利用虛擬仿真平臺，完成案例中的各項(xiàng)配置。充分利用VMWare、華為、思科公司的虛擬仿真軟件，完成案例中路由器、交換機(jī)、服務(wù)器等配置工作。

5 教學(xué)改革效果

課題組在學(xué)期末利用調(diào)查問卷的方式對網(wǎng)絡(luò)工程、計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)等多個專業(yè)的教學(xué)效果進(jìn)行問卷調(diào)查。如表2 所示，問卷包括實(shí)踐教學(xué)滿意度（包括實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容設(shè)計、實(shí)踐教學(xué)方法、實(shí)踐課時占比）、理論教學(xué)滿意度（包括理論教學(xué)內(nèi)容設(shè)計、理論教學(xué)方法、教學(xué)環(huán)節(jié)設(shè)計是否合理）等內(nèi)容，涉及理論教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)、學(xué)生對教學(xué)方法及教學(xué)手段的反饋、學(xué)生的學(xué)習(xí)效果等各方面。共發(fā)出問卷214 份，收回有效問卷185 份，有效問卷回收率為86.4%，問卷統(tǒng)計結(jié)果如圖4所示。

Table 2 Content design of student satisfaction questionnaire表2 學(xué)生滿意度調(diào)查問卷內(nèi)容設(shè)計

Fig.4 Survey result of student satisfaction圖4 學(xué)生滿意度調(diào)查結(jié)果

調(diào)查結(jié)果顯示，學(xué)生普遍認(rèn)為經(jīng)過教學(xué)改革后的理論和實(shí)踐教學(xué)能夠相互融合，學(xué)生通過推送的平臺共享學(xué)習(xí)內(nèi)容，對網(wǎng)絡(luò)新技術(shù)及其應(yīng)用有一定了解，對感興趣的技術(shù)還有進(jìn)一步學(xué)習(xí)的打算，對教學(xué)體系改革平均滿意度達(dá)91%。

6 結(jié)語

本文深入分析新工科背景下計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)過程中出現(xiàn)的問題和不足，提出基于資源整合的案例驅(qū)動式計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)改革方案，構(gòu)建適合地方高校應(yīng)用型人才培養(yǎng)模式的計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)體系，利用實(shí)際案例將理論教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)有機(jī)融合到一起，改革教學(xué)方法，培養(yǎng)應(yīng)用型專業(yè)人才，適應(yīng)我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展對計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)專業(yè)人才的市場需求。調(diào)查結(jié)果顯示，新的教學(xué)模式能夠提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣及解決實(shí)際工程問題的能力，更好地滿足畢業(yè)生工程教育認(rèn)證要求。