计算机网络课程实践化改革

王娟　张路桥　李飞　王祖俪　姜艳

摘要：计算机网络课程是多门信息类学科的基础课程，对之后的专业学习十分重要，但由于概念繁多、理论复杂，学生学习效果不佳。文章提出计算机网络的实践化教学方案，即“引入网络管理人员实际工作中使用的工具，在课堂上进行实际案例演示讲解，在课外布置实践作业、综合设计题目”，并以实践数据证明该方法具有可操作性，取得了预想的效果。

关键词：计算机网络；课程改革；实践化教学

1.问题与研究现状

1.1研究意义

21世纪是信息化的时代，计算机网络已经深入人们生活的方方面面。通过网络，信息以前所未有的速度扩散。随着计算机网络的广泛应用与高速发展，对于掌握计算机网络知识的专业人才的需求也大量增长。目前许多高校已经把计算机网络课程作为计算机科学与技术专业的核心必修课程，且因为计算机是信息化的基础，其他非常多的相关专业也涉及计算机网络的知识，例如物联网工程、信息安全、通信工程专业等，因而在整个电子信息相关专业，计算机网络课程也属于必修课程受到重视和重点建设。作为整个电子信息相关专业的基础课，在就业的时候，计算机网络和数据结构、操作系统、软件工程等都属于学生笔试的常见被考课程，对学生就业十分重要。

1.2教学实践中的现有问题

计算机网络经过几十年的发展已经形成比较完整的理论体系，有较强的理论性，且呈现出知识更新快、信息量大、多学科交叉等特点。目前计算机网络教学中多以讲授为主，存在以下问题：

（1）单一讲授的教学模式不能适应计算机网络多学科交叉、密切联系行业的特点。学生反映计算机网络涉及学科多（电子、通信、材料等），即便是每个学科简单理论概念的讲解也已经非常庞杂，学生很难把握其脉络。而且，现有技术的应用与行业背景密切联系，单纯的理论讲授效果不佳，反映在学生回答课堂提问往往问甲答乙，或者干脆不知所问，对讲解的知识吸收差。

（2）本学院计算机网络课程涉及多个不同专业的学生，如信息安全、信息对抗、网络工程、物联网工程。每个专业的学生基础不同，专业重点不同，传统的统一讲授的方法不能适应专业的差异性，也导致不同专业间学生接受程度差异巨大，考试及格率可以相差20%以上。

（3）死记硬背现象突出，对技术理解不深。对于计算机网络在各专业的具体应用，现有的教学方法和教材均不能提供有效的支撑。学生对死记硬背的技术点尚能回答，但是碰到综合应用题，大部分学生就难以作答。

面对以上主要问题，现有的计算机网络课程教学方法和思想必须改变，以提高学生学习的兴趣与学习效果，使学生能真正掌握计算机网络知识与技术。否则，不光是计算机网络课程应有的教学目的不能达到，还直接影响后继相关的专业课程教学。

1.3国内研究现状

开设计算机网络课程的高校很多，各校在自己的教学实践中均发现一些问题，并提出了相应的教改方案。一些典型的教改成果如下：

文献[1]针对不同专业的学生对计算机网络知识的需求，将计算机网络课程分成3个层次：计算机网络课程A适用于计算机科学与技术、网络工程、通信工程、电子信息工程、电子信息科学与技术等专业；计算机网络课程B适用于非信息类理工科专业；计算机网络课程c适用于经济管理类专业。其次，根据3个层次的教学内容，设计模块化、可选择的实验教学体系。

文献[2]通过导人式、启发式、讨论式、自学式、教学手段多样化等多种方法培养创新人才。

文献[3]针对传统的计算机网络课程教学中单一课堂教学模式存在的问题，提出构建以启发式课堂教学为基础、引导型在线教学为辅助、研究型实践教学为提高的计算机网络课程三维立体式教学模式。

文献[4]基于案例教学培养部队学员的计算思维能力培养。文献[5]提出用网络教学辅助课堂教学。文献[6]引入苏联教育家、教学论专家巴班斯基创立的“教学过程最优化”理论，即在整体上确定最佳的方案予以实施，并从全面教育任务的实现上评价实施过程及其结果。

文献[2]、文献[3]、文献[4]和文献[6]提出的多种教学方法都很泛泛，无论对计算机网络课程还是其他课程都适用。实际上，在以往几届学生的教学中，此类方法我们已经在使用，事实证明此种广泛适用于一般课程的方法并不能解决计算机网络课程中的具体问题。文献[5]提出网络教学辅助，我们在授课的时候也提供给学生课外自学，但是如果教师不负责检查而全靠学生自觉，那只对部分自觉性较高的学生有用，而这部分学生本来学习效果就较好。文献[1]提出的分专业不同区分不同的教学层次是值得借鉴的方法，只是专业划分范围较大，落实到具体专业还需要细化。

2.实践化的计算机网络课程改革

经过课后与学生座谈及学生干部的问卷调查得知，学生认为计算机网络课程的主要问题是理论太多，不直观。相对比一些课程因学生重视程度不够导致的学生兴趣不高，计算机网络课程经过历年专业教育的宣传，学生基本都能意识到这门课程的重要性。刚开始绝大部分学生的学习积极性都很高，但是随着课程的进行，概念增多、理论加深，由于理论概念抽象难理解，光靠死记硬背效果差，学生慢慢感觉无法跟上教师的进度，进而失去学习的兴趣，甚至自暴自弃。虽然采用了案例视频、多媒体互动等教学方式，但明显还不足以让学生理论联系实际。

计算机网络课程的实践化教学主要分为课内课外两个方面。

2.1课堂实践化教学

1）课堂实践工具演示。

课堂讲授引入行业内网络管理人员常用的分析软件Wireshark，在讲解理论协议时，现场抓包给学生演示。例如讲解IP首部，书上给出的图示如图1，传统讲授就按照图的字段逐个讲解，学生很难理解和记忆，感觉也很抽象。

推行实践化教学后，用wireshark在课堂上现场抓取IP数据包给学生看，如图2所示。在图2里面可以很容易看出IP协议所处的层次和IP首部每个字段的值，给学生以直观的认识，学生表示比只看课本清楚很多。

2）课堂案例讲解。

此外，在讲授具体知识时注意联系实际，多举学生身边的例子。例如，在第五章传输层讲解TCP可靠传输和UDP尽力传输时，让学生思考QQ传输文件和聊天时使用的是否为同一种传输协议并解释原因。作为经常使用的工具，学生对QQ的使用特性十分了解，理论的协议与工具的具体表现联系起来，学生非常容易理解。

2.2课外实践化教学

计算机网络是多交叉学科，知识点非常多，光靠课堂教学肯定不能尽善尽美，且不能联系实际。

1）课外动手实践。

在课堂实践操作的基础上，要求学生在课后把教师演示的案例都做一遍，且回答思考题。这些思考题书上没有答案，必须用教师提供的工具进行实验，根据实验结果分析解答。

2）课外综合设计。

除了针对单个知识点的课外实践题，在计算机网络课程的后半期，还可布置综合设计题目给学生。此类题目需要学生综合各章节的知识点，并创新性地思考实施方案。例如，在第四章网络层课堂讲授ICMP协议、路由协议并介绍traceroute命令之后，布置综合设计题，要求学生思考如何发现整个校园网的拓扑结构。这就要求学生综合网络层的各个知识点，并设计发现的步骤，最后按路由器的特性画出拓扑图。

3）多种考核方式结合。

让较为优秀的学生在课堂上讲解自己的方案设计，将作业、演讲以及课外参加的比赛情况都以考核方式计入平时成绩，作为课程的总体评价，替代以往仅以一次笔试作成绩。

2.3方法实施的效果

2015年成都信息工程大学在物联网工程13级和信息安全（实验）13级两个专业推行了实践化教学，而信息对抗和网络工程专业沿用传统的教学方式。在期末考试的及格率上，两种教学方式出现了较大差异。推行实践化教学的专业及格率超过传统教学专业近20%，效果比对非常明显，证明实践化教学对计算机网络这种理论课十分有效。

3.结语

课程教学问题的根本原因在于理论没有联系实践。计算机网络课程的实践化改革方案，从理论联系实践的角度帮助学生从整体上理解单个技术在实际应用中的作用与在技术框架内的位置，并用作业、抽查、综合设计、课外实践督促学生的平时学习。实际的考试成绩证明该改革方案取得了比较理想的效果，下一步拟在全学院推行。