计算机网络实践课研究性教学的探讨与实践

杜红乐，张燕，辛建军

计算机网络实践课研究性教学的探讨与实践

杜红乐，张燕，辛建军

研究性教学指在教师指导下学生以“自主、探究、合作、讨论”的学习方式充分发挥学生的主体作用，在深入分析研究性教学的含义、现状的基础上，阐明网络工程实验课中研究性教学的重要意义。以计算机网络实验课程为例，从创设场景、启发引导、自主探究、协作交流、总结提高5个教学环节到多元化的考核方式对研究性教学进行探讨，培养学生自主学习能力、知识的应用能力及创新能力，在该课程的教学实践过程中取得比较好的教学效果。

研究性教学；计算机网络；教学改革

0 引言

研究性教学通过创设适当的情境，引出需要学习的内容，然后在“观察”“思考”“探究”“讨论”“总结”等活动中，引导学生发现问题、分析问题，通过亲身实践、主动探索解决问题，突破传统教学方法的封闭状态，为充分调动学生的主观能动性，为学生提供一个动态、开放、生动、多元的学习环境中，给学生更多的获取知识的方法和渠道，使他们在自主学习和探索中获得新的学习体验，培养学生的自主学习、分析探究、团队合作、应用创新能力。近年来，为了培养大学生的研究能力和创新能力，研究性教学方法越来越受到重视，教育部在“关于进一步加强高等学校本科教学工作的若干意见”中明确提出，高校“要积极推动研究性教学，提高大学生的创新能力”[1]，很多教育者对研究性教学进行了探讨和实践[3-7]，其中几种典型的研究性教学方法，如任务驱动式[2]、案例驱动式[3]、项目驱动式[4]、基于问题学习式[5-7]等方法在大学教学实践中得以发展。本文探讨把任务驱动式及案例驱动式相结合并应用到《计算机网络》的实践课中，采用5个步骤实施研究性教学，在教学实践过程中取得比较好的教学效果。

1 实践课研究性教学的意义

《计算机网络》不仅是高校计算机科学与技术专业的一门专业基础课，网络工程专业的专业主干课，同时，也是计算机专业方面考研统考课程之一，在计算机、网络工程及相关专业中有着中要的地位。《计算机网络》具有很强的实践性，是掌握计算机网络通信基本原理、网络基本配置操作、构建网络基本应用的基础。该课程涉及数据通信技术、计算机技术及硬件设备等方面知识，并且知识更新速度快，该课程最后落脚在应用——服务器配置、组建小型网络、管理维护网络、网络信息安全等，理论知识是实践应用的理论依据，实践是对理论部分的加深理解和巩固，因此，传统的教师满堂灌、学生被动接受、死记硬背、机械训练的课堂讲授模式，无法满足计算机网络的教学目标。

研究性教学是在教学过程中创设一种适合知识点应用的实际场景，让学生在主动探索、主动思考、主动实践、合作交流的过程中掌握知识，学会发现问题、分析问题、不断挖掘知识尝试解决问题的能力，从而提高学生的综合素质，培养学生自我学习的能力、团队合作意识、沟通交流能力及创新精神的一种教学模式。研究性教学重在发挥学生的主体作用，强调发展学生的探索能力、实践能力、应用创新能力，因此，在计算机网络实验课程中进行研究性教育具有十分重要的意义。

首先，研究性教学满足培养创新人才的目标。传统教学模式对知识的传承，教学过程重要是教师的讲授，实验课程则是按照教师的操作步骤进行复制一遍，并不能很好的理解其中的原理，只能是被动的接受。而研究性教学则充分发挥学生的主体作用，由学生主动挖掘探讨、自主实践、交流合作中完成相应实验，培养学生自我学习能力和创新能力。

其次，适合我校“应用本科”的定位。研究性教学难在问题场景的创设，重在学生探索的过程，落脚在实践应用，3个过程相辅相成。学生在问题场景中亲身体验感受，主动参与，合作探究，由接受式学习转变为主动获取式学习，因此研究性教学更具实践性和开放性，学生在自主、开放、生动的学习环境中，有利于学生的自主学习和自主探索。学生挖掘知识的目的明确——实践应用，让学生在应用中学习，因此研究性教学适合我校“应用型本科”的定位。

最后，提高学生自主学习能力。据统计，在大学所学的知识，能应用到工作中的不过10%左右，因此“授人鱼不如授人以渔”，教会学生自学能力比教授知识给学生更有利于学生以后的发展，另外在后续的工作学习中，发现问题、分析问题、在探索中解决问题，将有利于技术改进、创新。

2 实践课研究性教学的实施

研究性教学与传统教学模式不同，能充分体现“教师主导作用，学生主体作用”的教学理念，充分发挥学生的主观能动性，激发学生的兴趣，引导学生发现问题、分析问题、解决问题。研究性教学模式不仅可以较深入地达到对知识技能的理解与掌握，更有利于自主学习能力及创新思维的形成与发展，有利于创新人才的培养。在此过程中，需要在教师的引导、帮助与支持下充分发挥学生的主体地位。根据研究性教学模式的特点及计算机网络实验课程的教学目标，从创设场景、启发思考、自主探讨、协作交流及总结提高5个关键环节对计算机网络实验课程进行研究性教学模式的探讨，教学过程设计如图1所示：

图1 研究性教学过程

各个教学关键环节中教师与学生之间的主要活动，重在发挥学生的主体作用，如表1所示：

表1 每个环节教师与学生的主要活动

学生组织、协调、引导引导学生协作交流总结提高解决问题方法讨论关键问题，深入理解深化、迁移、提高

2.1 创设场景

创设场景是研究性教学的第一步，也是关键一步，直接关系到后面步骤能不能顺利完成，设计难度过大，学生“可望而不可及”，过于简单，达不到教学目标。因此，创设的场景不仅要具有趣味性、知识性、应用性，还要具有一定的层次性，满足不同程度的学生。研究性教学总是围绕课程中的某个知识点而展开，依据教学目标创设场景，创设的场景需要具有4个特点：1）知识性，场景应该能够覆盖相应的知识点，符合教学目标要求；2）趣味性，引起学生的兴趣；3）实用性，能与实际应用相结合，通过“学有所用”激发学生学习积极性；4）挑战性，为学有余力的学生准备，充分挖掘此类学生的潜力。结合计算机网络的特点，对计算机网络实验课程设计为4个专题：交换技术专题、路由技术专题、无线及新技术专题、安全技术专题，每个专题包含若干个场景，交换技术专题和路由技术专题对应的知识模块、场景设计、知识点覆盖及培养学生的工程理念情况，如图2所示：

图2 创设场景及知识点覆盖

2.2 启发引导

学习场景确定后，为了使研究性教学切实取得成效，需要把学生引进门，也就是需要向全班学生提出若干富有启发性、能引起学生深入思考、并与当前学习对象密切相关的问题，以便学生尽快找到问题的切入点，然后对问题进行分析、自主学习、探索解决方法。这一环节至关重要，教师需要对场景进行分析，对问题进行分解，教师角色由传统的“传道、授业、解惑”向“设计师、引路人、推进者”转变。因此对教师的要求提高，教师备课不仅是备知识，更重要的是备学生，要了解学生的学习基础、认知能力、意志水平、兴趣爱好、心理特征等，引导学生，把学生引入门是该环节教师的主要工作。

2.3 自主探究

研究性教学模式采用“自主、探究、合作、讨论”的学习方式，自主探究是该教学模式的重要环节，结合网络工程实施过程自主研究分为以下4个方面：

（1）需求分析：首先对场景的功能进行分解，然后分析实现场景所描述的功能需要那些设备、各种设备的类型、设备的性能、设备价格等，这一步至关重要，直接关系到后面能不能实现及构建网络的性能等。在这个过程中教师要对学生进行引导，对学生分析不到位的部分，教师对其提出疑问，让学生思考、解决、完善；

（2）绘制拓扑图，规划网络：根据需求分析后选取的设备，在教师的引导下，让学生绘制网络拓扑图，对每一个设备进行规范命名、分配IP地址，确定所需服务器及其IP地址；确定需要多少个VLAN，那些端口数那个VLAN，建立相应的表；是否需要考虑安全性，对于需要考虑安全性的主机、服务器采用什么样的安全策略等。在这一步，无论场景的难易程度，都要求学生必须绘制网络拓扑图，对网络规划形成文档，这是一个良好工程人员应具备的基本素质，不能让学生随心所欲地进行相应的配置，否则后面的配置将会非常混乱，在具体的工程中导致实现困难。

（3）具体配置：这一步实际就是依据上面的拓扑图及网络规划，利用配置命令实现的过程，即在教师的指导下对上面规划的IP地址、布线方案、交换策略、路由策略、安全策略及各种服务器依照网络拓扑图进行相应的配置。每个场景可能只包含其中的一项或者几项，但是每个环节都不能少，培养学生施工过程的工程理念。

（4）测试：就是对配置好的网络进行测试，即在教师的引导下对第一步设计的功能进行测试，查看功能是否实现。测试是伴随配置过程的，是发现配置错误、不足的主要手段，也是网络维护必须具备的能力，这一步要在教师的引导下让学生掌握常用的测试方法和测试技巧。这里对性能测试不做要求，但是对学有余力的学生可以提出相应的问题让学生思考。

2.4 协作交流

研究性教学模式因为采用“自主、探究、合作、讨论”的学习方式，因此该环节是在自主探究环节紧密相连的。学生只有在经过了认真的自主探究、积极思考后，才可能进入高质量的协作交流阶段。也就是说，协作交流一定要建立在自主探究的基础之上，才能为学生提供思路交流、观点碰撞、成果分享的平台。教师在此过程中的作用是组织、协调、引导，控制课堂，不能使讨论对象偏离主体，对一些争论强烈的问题进行引导，以免学生进入死胡同；对一些难以解决的问题进行引导答疑，整个过程要充分发挥学生的主动性和积极性，发挥学生的主体作用。目的在于在讨论中加深对知识的理解、在知识应用中去感悟、在操作中去体会，最终使得在交流中相互提高、体验成功。该环节主要培养学生团队合作意识、语言沟通交流能力。

2.5 总结提高

教师引导学生每个专题进行总结，对学习成果进行分析归纳，对当前知识点进行深化、迁移与提高，并书写研究报告。对每个专题中的关键问题进行分析归纳，采用什么样的解决方法？如果在实际的应用中还需要解决那些问题？其他人是怎么解决这些问题的？你自己的解决方案？等等问题进行总结，并以小组为单位指派代表对这些问题进行陈述，回答教师及学生提出的问题，教师对个小组中存在问题与不足进行点评，每个小组派代表进行陈述，但研究报告每个学生都要写。引导学生学会分享、学会欣赏、学会反思以获得更深层次的学习体验，激发学生进一步探究的兴趣与愿望是该环节的主要目标。

3 重过程的考核方式

对学生学习效果的考核是教学的一个重要环节，考核方法将直接影响教学效果，在此采用过程与结果相结合的多元化考核方式。期末考试成绩包括：期末考试试卷成绩（50%）、书面作业完成情况（10%）、实验成绩（40%），其中实验成绩分为四个专题，成绩给定方法主要参照拓扑图绘制情况、网络规划情况、文档书写情况、研究报告书写、报告陈述情况等方面。

另外在教学过程中还采取进行奖励方法，给出3-5个难度较大、综合性较强的问题，学生可以分组完成，能够完成的学生进行答辩，然后依据完成情况、答辩情况、相关文档进行奖励分（0-10分），没有参与的学生不扣分。在分组的时候每个组最多3人，一个人为组长，答辩时每个学生必须介绍自己完成部分。该环节主要是针对学有余力的学生，挖掘这些学生的潜力。

4 总结

本文针对《计算机网络》实践性较强的特点，探索把研究性教学法应用到该课程的实践课中。本文把研究性教学分为五个步骤：创设场景、启发引导、自主探索、协作交流、总结提高，结合具体的教学过程对每个步骤进行细化，最后的考核方式重在过程，着重强调学生工程理念的养成教育，该教法在具体的实践过程中取得比较显著的成效。

[1] 教育部关于引发《关于进一步较强高等学校本科教学工作的若干意见》和周济部长在第二次全国普通高等学校本科教学工作会议上的讲话的通知[EB/OL]. http://govinfo.nlc.gov.cn/gtfz/zfgb/jyb/20053/201010/t20 101012_457301.html, 2005

[2] 邝明,李雪梅,高悦.“土木工程制图”研究性教学方案设计及实践[J].工程图学学报,2011(5):61-64.

[3] 张睿,王祖源,王治国.从案例出发在工科物理教学中对研究性教学开展探索[J].中国大学教育,2013,(9):63-64.

[4] 许晓东,冯向东.理工科本科研究性教学模式的研究与实践[J].中国大学教学,2008,(11):9-13,24.

[5] 陈锦富,余拜椿,黄亚平等.城市规划专业研究性教学体系构建[J]. 城市规划，2009(6):18-23.

[6] 赵秀梅,马宏伟.计算机网络课程群研究性教学改革研究[J].山东建筑大学学报,2013,28(5):499-502.

[7] 马忠,赵健梅,邢颖.本科生财务管理研究型课程设计与实施[J].中国大学教学,2007,(5):33-3.

Researching of Research-Oriented Teaching Mode in Computer Network Experimental Teaching

Du Hongle, Zhang Yan, Xin Jianjun
(School of mathematics and computer application, Shangluo University, Shangluo726000, China)

Research-oriented teaching is a teaching mode to make students play pivotal role with the "self, inquiry, cooperation, discuss" learning way under the guidance of teacher. Taking the computer network experiment courses as an example, it carries on the discussion to the research-oriented teaching from the creation of scenarios, enlightenment, self-exploration, cooperation and exchange, summary and improvement. It fosters students’ ability of independent learning, application and creation and achieves good teaching effect in the course of computer network experiment.

Research-Oriented Teaching; Computer Network; Reform in Education

TP311

A

1007-757X(2014)10-0032-03

2014.04.25）

商洛学院教学改革项目（编号：10jyjx02011）

杜红乐（1979-），男，商洛学院，讲师，硕士，研究方向：数据挖掘，商洛，726000张 燕（1977-），女，商洛学院，助教，硕士，研究方向：网络优化，商洛，726000辛建军（1975-），男，商洛学院，讲师，学士，研究方向：机器学习，商洛，726000