基于工程型人才培养的传感网技术专业计算机网络课程的多元化教学与探讨

□江南大学 陈璟

基于工程型人才培养的传感网技术专业计算机网络课程的多元化教学与探讨

□江南大学 陈璟

在对计算机网络课程教学现状分析的基础上，根据教育部卓越工程师的培养要求，制定了计算机网络课程的教学计划，分别从课堂教学、实验、课程设计以及课后指导四方面，提出了计算机网络课程的多元化教学思路，以培养学生自主学习、协作学习等能力，并提高课程的教学质量和效果，解决目前存在的课时少、教学内容抽象、学生动手能力差等问题。

传感网技术；工程型人才；计算机网络

“卓越工程师教育培养计划”（“卓越计划”）是教育部落实《国家中长期教育改革和发展规划纲要（2010-2020年）》和《国家中长期人才发展规划纲要（2010-2020年）》的重大改革项目，其主要目标是面向工业界、面向世界、面向未来，培养造就一大批创新能力强，适应经济社会发展需要的，高质量的各类型工程技术人才。江南大学作为首批实施高校之一，对“卓越计划”给予了高度的重视，形成了试点专业改革创新、非试点专业积极关注、全校空前关注工程教育质量提升计划的良好态势。

传感网技术被认为是继计算机、互联网之后的推动信息科技产业革命第三次浪潮的引擎，引起了世界的关注。传感网技术学科专业培养的学生要具备扎实的电子技术、传感器技术、通信网络理论、信息处理技术、计算机技术、系统工程等基础理论，掌握传感网系统的分析与设计等专门知识和技能，具备在本专业领域跟踪新理论、新知识、新技术的能力以及较强的创新实践能力，因而与其密切相关的计算机网络课程就成为此学科的重中之重。

计算机网络课程重点在于使学生较深入地掌握计算机网络的体系结构，了解计算机网络中各层协议的工作原理，具备计算机网络组网的基本技术和计算机网络应用的基本能力。该课程融网络理论知识和实际工作原理于一体，具有理论基础性和实践操作性，并与公共基础课及其他专业课紧密衔接，为学生进一步学习传感网技术的后续课程打下良好的基础。但目前计算机网络课程教学中还存在一些问题，诸如课程内容抽象，教学难度较大，教学资料滞后，跟不上网络技术的发展；授课方式单一，课堂教学缺乏趣味性；实践教学环节薄弱，学生缺少动手操作和团队合作的机会。有些文章分析了计算机网络课程教学中的不足，提出了具体的改革措施，但改革的目的不明确，改革措施也缺乏新意。有些文章在分析计算机网络技术课程教学现状的基础上，提出了通过搭建网络课程平台培养学生的自主学习能力，以及改革作业及考试方式，这些都是较实用的改革措施，但未考虑到学生的协作能力、工程能力的培养。还有部分文章介绍了高职计算机网络的课程特点，提出了实践教学的一些方案，但没有形成一套体系化的教改方法。针对以上问题，结合工程型人才的培养目标，笔者进行了一系列的教学调研和改革。

一、面向工程型人才培养目标，改革教学方案

“卓越计划”具有三个特点：一是行业企业深度参与培养过程；二是学校按通用标准和行业标准培养工程人才；三是强化培养学生的工程能力和创新能力。江南大学被教育部首批作为卓越计划实施的高校之一，各个学科都很关注工程教育质量的提升。传感网技术专业也根据卓越计划制定了计算机网络课程的具体教学计划及教学思路，尤其注重学生动手能力的提高，培养传感网领域的工程型人才。计算机网络课程面向工程型人才的培养目标，着重从如下几点进行改革。

根据计算机网络课程的实践教学特点和学生实践能力训练的需要，按照基本技能训练、设计和综合技能培养以及系统工程训练三大模块进行资源整合，优化资源配置，重组实践教学内容，合理安排不同类型实验的比例，优化基本性实验，加强综合性、设计性和创新性实验，适时推出前沿性实验。形成由传感网工程为背景的系统化实践训练、实践创新训练等组成的一个实践训练环节链，创建传感网实践训练的立体化培养模式，实现实验室在时间和空间上的全面开放。

在培养方式上体现层次化、个性化，倡导学生自主性的实践学习和实践研究，减少演示性、验证性实验，增加设计性、综合性的实验。如将实验内容划分成基础性必做实验和提高性选做实验，开设课程设计等。

在教学内容上突出多元化、系统化，既有单元模块实验又有综合性实验。如单元模块实验包括双绞线的制作、交换机配置基础、交换机常用功能配置、路由器配置基础、路由协议、广域网协议等；综合性实验包括中小型网络的搭建。

在教学手段上注重现代化、多样化地构建以网络为载体的多媒体辅助教学系统。网络教学平台的应用方便了学生在课后进行自主学习，更好地促进了学生学习的主动性，丰富了教与学的整个过程。

传感网技术专业的计算机网络课程作为专业核心课，共48学时，2.5学分，包括32学时的理论，16学时的上机以及1周时间的课程设计。

工程型人才培养的传感网技术专业计算机网络课程的教学改革方案见图1所示。

图1工程型人才培养的传感网技术专业计算机网络课程的教学改革方案

二、教学改革措施

根据课程的教学改革方案，课题组从课堂教学、实验、课程设计以及课后指导四个方面对计算机网络课程的教学进行改革，这四个环节，它们之间也是相辅相成的。

1.课堂教学改革的思路

将始终坚持以学生为本，树立知识传授、能力培养、素质提高协调发展的教育理念，改革原有的以传授知识为主导的教育模式，根据工程型人才培养的实践要求，统筹安排好计算机网络课程的理论教学与实验教学的关系，以服务传感网产业发展为目标，着力提升学生的社会服务能力。形成“理论教学与实验教学并重，基本技能培养与创新能力培养并重，课内教学与课外教学并重”的教学模式，培养传感网实践技能扎实、动手能力强，并具有一定创新能力的综合素质高的学生。

注重采用启发式的教学以及灵活多样的教学方法，通过理论讲授、分组讨论与小组发言、案例分析、模拟训练、现场见习等灵活多样的教学方法，增进学生对教学内容的理解，提高学习效率。同时，大力培养学生的实践能力和创新能力，使学生到社会工作时能很快适应角色的转变。计算机网络技术发展迅速，因此重要的是要让学生能够学会处理网络问题最基本方法，掌握网络最基本的工作原理，使学生面对不断变化的技术，具有跟踪学习的基础与能力。教学内容以实用为目的，枯燥的理论课堂中可以增加5-10分钟的网络小帖士，如：FTP服务器的建立，邮件服务器的搭建，TELNET的使用等，使学生在掌握了相关的理论知识后，课后可以在自己的计算机上练习这些应用，以进一步巩固和加深相关知识点的学习。

2.实验课的教学思路

本科阶段的教学，不仅要向学生传授理论知识，而且更应该向学生传授应用知识，培养其自主吸取知识进而创造知识的能力，即培养学生的创新思维和创造能力。注重学生创新意识与能力的培养，除了理论课教学外，更多的是要依靠各种实践性环节，如实验、实习、自主研究、课程设计和毕业设计等。实验教学已经不再是理论教学的附属和补充，而是与理论教学具有同等的重要性。学生在理论教学中所学的知识需要通过实验教学环节去领会、掌握、应用和提高，进而综合应用所学的各种知识进行研究开发和科技创新，优化基础性实验，加强综合性、设计性和创新性实验。具体实验内容可分基础性实验和提高性实验，根据课时数对相关实验进行选做。（见表1）

（1）网线的制作

了解网络传输介质如双绞线、同轴电缆和光缆的作用及适用场合；熟练掌握568APB标准具体内容及RJ45直通网线（双机对连线）和交叉网线（计算机与HUB连接线）制作、测试方法和使用场合。

表1计算机网络实验内容的安排

（2）路由器和交换机的基本命令操作

熟悉路由器和交换机的各个配置模式；熟练路由器和交换机基本命令的使用；记住常用的快捷键。

（3）路由器和交换机的IOS备份、升级和恢复

熟悉路由器和交换机的IOS作用；掌握对路由器和交换机的IOS备份和升级；熟练地运用IOS恢复技术对发生IOS损坏的路由器和交换机进行恢复。

（4）静态路由、缺省路由的运用以及配置

理解为何要在路由器上增设静态和缺省路由；理解什么是静态路由，什么是缺省路由；掌握静态路由和缺省路由的基本配置。

（5）交换机的基本原理和应用

掌握VLAN的配置方法，理解VLAN的含义；理解VTP的工作原理，会配置VTP掌握TRUNK的运用，并能理解DTP；熟练的掌握生成树STP的含义以及工作原理。

（6）网络地址翻译NAT

掌握NAT的含义、分类和作用；比较静态NAT、动态NAT的不同之处；掌握静态和动态NAT的基本配置过程。

（7）访问控制列表

理解和掌握访问控制列表ACL的含义、分类和作用；比较标准ACL和扩展ACL的不同；掌握标准ACL的基本配置过程。

（8）动态路由选择协议

理解动态路由协议RIP、EIGRP、OSPF、IS-IS以及BGP的内容；理解距离矢量、路径矢量以及链路状态的基本含义；掌握动态路由协议的基本配置，并理解其作用；掌握静态路由协议和动态路由协议之间的相同点和不同点；熟练地对网络结构进行分析，并确定使用何种动态路由协议最合理；掌握管理距离值以及路径开销值对动态路由选路的作用，并能合理运用。

（9）广域网协议

掌握HDLC协议的基本原理及基本配置；掌握PPP协议的基本原理及基本配置；掌握X.25协议的基本原理及基本配置；掌握帧中继的基本原理及基本配置。

（10）域名服务器的建立

掌握DNS的配置。

（11）服务质量QOS

理解和掌握QOS的含义以及作用；能够在不同的运用场景中选取最合适的QOS；通过对QOS的学习能知道如何对网络拥塞以及延时做相应的处理。

（12）IPS VPN

理解VPN的含义，并且知道IPS VPN的工作原理；熟练IPS VPN的实验环境并知道如何配置；了解IPS VPN的安全特性以及与其它VPN的不同。

（13）SDM（安全设备管理）

掌握CISCO的SDM软件工具的实际用法；理解SDM中的各种功能模块；能根据实际情况确定SDM的应用场景。

3.课程设计的教学思路

课程设计阶段，一是全封闭的学习法，借助产、学、研基地，完全采用企业的管理模式，由企业技术人员到学校对学生进行一周的课程设计，通过分组的形式，合作完成不同的项目；二是通过与著名企业合作讲课、讲座等形式，让学生了解计算机网络的最新技术。一周的课程设计完全按照网络工程项目的流程来完成，通过前两届学生的反馈情况来看效果很好。

（1）项目整体规划与需求分析（0.5天）

主要内容包括：项目需求分析、招标、投标书的撰写、网络拓扑绘制工具软件的使用以及项目实施计划书的撰写方法等。

（2）综合布线解决方案（0.5天）

主要内容包括：综合布线系统的结构设计、系统总体设计、系统结构设计描述、在施工中注意事项。

（3）网络解决方案（1天）

主要内容包括：网络设计需求、总体方案设计策略、网络拓扑结构示意图的制作、网络设备选型（包括选型原则与核心层设备）、汇聚层设备、接入层设备、主干网络技术选型、路由交换技术部分设计、基于硬件的网络安全设计。

（4）windows服务器解决方案（2天）

主要内容包括：配置Windows Server 2003网络、MMC控制台与远程桌面管理、Windows网络测试工具、局域网文件共享、NTFS权限、服务器磁盘管理、服务器备份与灾难恢复技术、服务器安全策略、WEB服务器的架设、DHCP服务器的架设、DNS服务器的架设、负载平衡、FTP服务器的架设、服务器端软件路由与NAT技术、接入网与代理服务器技术、域与活动目录技术、域组策略、PC端维护技术、打印机与打印服务器的设置与维护等。

（5）linux服务器解决方案（1天）

主要内容包括：Redhat5的安装与桌面的使用（GNOME/KDE）、常用命令介绍（cd，pwd，ls，mkdir，touch，whoami，cp，rm，hostname，mv等）、VI的使用（基本操作，模式转换）、linux文件系统、linux服务器磁盘管理、linux服务器网络与用户管理、DHCP服务器、NFS服务器、samba服务器、mail服务器、iptables防火墙与代理服务器技术、Apache服务器、mysql数据库、ssh技术等。

（6）邮件服务解决方案（1天）

主要内容包括：exchange server 2003的安装与配置、多域之间邮件互发、双宿主Exchange服务器等。

4.课后指导教学思路

在课堂教学之外，在紧密结合课堂教学或新技术应用的基础上，为了进一步检验或巩固学生对所学知识的掌握，培养学生综合能力，培养学生的团队协作意识和创新精神，鼓励一部分学得较好的学生，加入创新团队，或利用校企合作平台以及参与学科竞赛等形式来再学习。

（1）网络平台

利用校园网络资源进行网络教学和网络信息管理；通过课程相应的网站提供丰富的网上教学资源，其中包括教学课件，实验课程的教学大纲、课件，以及在线考试、答疑等版块，为学生进行课内外学习提供重要的辅助手段。

（2）创新基地

鼓励学得较好的同学利用业余时间加入大学生创新实践基地，在导师的带领下，通过项目的形式，进一步巩固所学知识，并拓宽知识面。通过学生立项、参与项目，锻炼学生的实践工作能力。

（3）校企合作

通过政产学研联合培养人才，重视企业对人才培养的参与，使学生在理论学习的基础上，拓宽视野、提高技能，对未来职业获得一定了解。与无锡及长江三角洲地区的一些著名IT企业建立了良好的校企合作关系，使教育与创新、研发、产业发展紧密结合，形成以社会需求为导向的，高度重视学生实践能力，具有相当的职业素养的工程型人才培养的实践教学模式。同时借助一些校企合作的实验室，利用这些平台来进行实用性较强的项目开发。

（4）组织竞赛

为了进一步开拓学生的视野，增强学生的创新意识，树立学生对企业的服务意识，并加强与其它高校和企业之间的交流，引导学生通过完成竞赛任务来发现问题、解决问题，增强学生学习及研究的主动性。

江南大学作为教育部首批实施卓越计划的高校之一，高度重视工程型人才的培养，并不断完善实施该项计划的具体工作方案。计算机网络课程作为传感网技术的专业核心课程，它涉及面比较广，技术发展速度快，必须根据学生的状况、学校实验条件和教材的实际情况，进行系统的、一系列的改革。本文主要从课堂教学、实验、课程设计以及课后指导四方面，提出了计算机网络课程的多元化教学思路，以服务传感网产业发展为目标，重点培养学生自主学习、协作学习、实践操作等方面的能力。

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[3]王彦良.《计算机网络》课程教学方法探讨[J].内江科技，2009（7）：169.

G642.0

项目名称：江南大学2011年度教育科学研究专题课题教师卓越工程项目。项目号：2011ZYGC07。