计算机网络课程立体化教学模式的研究与实践

张兴，史伟，李晓会

摘 要：针对计算机网络课程教学和实践环节中出现的问题，在探讨当前国内外课程教学改革研究现状的基础上，构建立体化课程教学模式。提出课程改革目标、关键问题和具体的实施方案，形成理论与实践相结合、课上与课下相结合、虚拟与实物相结合的立体化的教学资源体系。

关键词：计算机网络；教学模式；立体化；虚拟仿真；翻转课堂

中图分类号：G642 文献标志码：A 文章编号：2096-000X（2017）18-0057-03

Abstract： As regards all kinds of problems in the computer network curriculum teaching， this paper， through combining with the teaching reform of the current domestic and foreign advanced experience and ideas， puts forward the idea of constructing a three-dimensional teaching pattern of computer network course. The curriculum reform goal， the key problems and the specific implementation schemes are given. The three-dimensional teaching resources are formed by the combination of theory and practice， in class and after class， and virtual and real objects.

Keywords： computer network； teaching mode； three-dimensional； virtual simulation； flipped classroom

“计算机网络”是网络工程、物联网工程、计算机科学与技术、软件工程、通信工程等专业的重要基础课程之一，也是计算机科学与技术学科考研国家统考专业课之一。通过该课程的学习，学生能够掌握计算机网络的协议参考模型，理解计算机网络的定义，熟悉常用网络工具和软件，重点使学生掌握如何组建网络、管理维护网络和解决网络问题，了解计算机网络的前沿技术和发展方向。

在多年的计算机网络教学、实践和研究中发现存在如下主要问题[1-4]：

1. 课程教学体系混乱，课程内容冗余和课程教学目标、实验环节目标不明确，缺乏对整个教学体系和课程的各个教学环节的优化和整合。

2. “计算机网络”课程概念多且抽象，难于理解，学习难度大；课程内容枯燥乏味，学生缺乏学习兴趣。

3. 教学中存在“重理论，轻实验”的现象和学生“平时不学习，期末搞突击”的学习习惯。

研究发现，通过构建立体化的计算机网络课程教学体系，不但能够解决上述问题，而且能够增强学生的学习能力和实践能力。以课程建设为龙头，实施教学内容、教学方法和考试方法改革，丰富课程资源，健全实践教学体系和建立专业能力竞赛的长效机制，培养适应地方建设需求的应用型人才。

一、国内外研究现状分析

国内外很多高校都开设了计算机网络课程，主讲教师也开展了有针对性的教学改革方面的研究，并且在教育教学期刊、会议上发表了很多论文，仔细阅读，这些论文均相差无几，大同小异。他们主要认为在计算机网络课程的教学中存在着教学内容与现实的脱离、教学模式不适应课程特点、实验教学环节薄弱等方面的问题。因此，对计算机网络课程教学的改革势在必行。如计算机网络技术更新换代快，教学跟不上网络技术发展的脚步；认为目前的教学模式是以教师为中心的传统教学模式，忽视了学生的认知主体作用，在整个教学过程中以“教”为主，缺少师生间的互动，难以激发学生的学习热情，不利于具有创新思维能力的创造型人才的培养。并千篇一律地给出优化教学内容、构建具有学科特点的新型教学模式和实验教学改革等计算机网络课程教学改革的措施[1-4]。

以上这些改革措施具有普适性，但缺乏具体的和根据自己学校的教师、学生、教学环境、实验设备等方面量身打造的教学体系，因此，难以适应本专业教学的需求，建设满足自身教学需求的课程改革方案势在必行。

二、課程立体化教学模式的构建

根据课程的特点构建课堂教学（知识传授）、互动教学（翻转课堂）、网络教学（解惑答疑）相结合的立体化的教学体系，形成理论与实践相结合、课上与课下相结合、虚拟与实物相结合的立体化的教学资源体系，如图1所示。

（一）课程改革的教学目标

计算机网络课程针对三个层次的人才培养：

1. 非计算机类专业学生：要求掌握计算机网络的基础知识，了解网络的基本应用，能够配置家庭、办公室的PC机和网关上网，能够解决简单的网络故障。

2. 以网络管理员或网络工程师为目标的计算机类专业学生：要求系统掌握网络规划设计、网络工程、网络运维、网络编程、网络安全方面的知识和技能，能够承担网络集成、网络管理、网络应用方面的工作。

3.以网络相关科学研究为目标的计算机类专业学生：要求这些立志考研的学生掌握深厚的网络相关理论基础，为今后从事科学研究和深层次开发打下坚实的基础，在网络原理、协议分析、算法设计方面投入精力。

（二）课程改革的关键问题

1. 研究建立“网络层次”的人才培养模型中的关于课程建设部分的模型及其实施方法，有效解决教学体系混乱，课程内容冗余和课程教学目标、实验环节目标不明确的问题，对整个教学体系和每门课程的各个教学环节进行优化和整合。

2. 针对学生学习中的重点、难点问题，结合国家或省级资源共享课及慕课和微课的先进经验，制作“计算机网络”课程多媒体教学课件和重点、难点知识Flash动画演示资源库和微课，使抽象概念形象化，枯燥内容生动化，激发学生的学习兴趣，培养学生的想象力，降低学习难度。

3. 研究建立“阶段考试+实验考核+期末考试”的新考试模式及考试题库系统，解决教学中“重理论，轻实验”的现象和学生“平时不学习，期末搞突击”的学习习惯，调动学生的学习积极性，促进学风和教风的建设。

4. 研究建立课程教与学的互动环节，理论与工程应用并重，部分章节采用翻转课堂模式教学。

5. 以网络技术构建网络教学平台，丰富网络教学资源，以引进或链接为主，创新为辅。

三、课程立体化教学的具体实施

（一）加强课程团队建设

形成教学团队，建立教学研究与集体备课讨论制度、青年教师助课制度、优秀教师公开课和评说课制度，保证了每位任课教师能够及时更新教学观念、交流教学体会，进而更好地处理教学内容、理顺教学重点和难点、改进教学方法，达到不断提高教学水平和课程教学质量的目的。教学团队建设的方法包括通过引进或培养的方式建设一支学缘结构、知识结构和年龄结构合理的教师队伍，重点培养实验教师的工程实践能力，提高他们的实践教学水平。选择教学效果优秀、教研成果显著、教学理念先进，具有一定组织和协调能力的教授担任课程负责人，可根据实际情况适当降低条件遴选具有担当精神的教师。课程负责人的职责包括课程的教学方法和手段改革、教材建设、考试方法改革、教学效果监测等。

（二）实施教学手段改革

针对学生学习中的重点、难点问题，结合国家或省级资源共享课及慕课和微课的先进经验，制作“计算机网络”课程多媒体教学课件和系列微课作品，应用最新的教学课件制作技术，突破了传统教学不能解决的问题。短小精悍的微课能使抽象概念形象化、枯燥内容生动化，激发了学生浓厚的学习兴趣，培养了想象力，降低了学习难度，突破了教学中的重点和难点，同时解决了以往教师在习题课教学过程中存在的随意性和信息量小等问题。采用案例、项目、竞赛作品分析等教学方法和讨论式教学，提高学生的学习兴趣，并培养学生的自学能力，促进其个性化发展。

（三）健全实验室建设

形成网络互联设备实验室、网络服务器实验室、弱电网络工程实验室、网络安全虚拟仿真实验室的完整实验体系，新增设计性、综合性和创新性实验项目和实验内容，与前沿的网络技术接轨。除正常使用网络实验室的硬件资源（包括路由器、交换机、防火墙、服务器、综合布线系统等）之外，教学过程中还应用虚拟仿真实验系统辅助教学，如使用Wireshark、Cisco Packet Tracer、Boson_Router_Simulator等工具帮助学生通过数据包格式的分析理解网络通信协议原理，通过软件搭建大型网络体会真实网络应用场景。完善了开放实验的管理机制，为学生自主学习，独立完成网络设备操作，提高实践动手能力打开方便之门，也为学生参加网络相关竞赛做好准备。

（四）加强实验、课程设计/实训、实习的指导

形成理论课、实验、课设/实训、实习的完整教学体系。经过教学团队的讨论，为辅助计算机网络课程的理论教学，网络工程专业增加了网络综合实训，其它专业增加了计算机网络课程设计，增强学生对计算机网络工作原理的理解，对网络规划、设计等相关技术的掌握和对网络设备的操控能力。课程设计的论文能够很好地提高学生的写作能力，但内容不应过于复杂。以设计加实现或实践为主线，引导学生合理运用学到的网络知识和技术手段完成实践任务，提高工程实践能力。

（五）完善教材建设

根据目前学生的质量和学习状况，总结多年的教学经验和改革成果，编写一套辅导教材和实验指导书，体现计算机网络的前沿技术和教学团队多年的工程项目经验。

（六）实施考试方法改革

新的考试模式由三次阶段考试成绩（30%）、实验成绩（20%）和期末考试成绩（50%）构成。新的考试模式改变了以前期末考试一张卷的考试方法，实现了学生成绩评定向学习过程转变、向多样性转变，有利地促进了学风建设。

建立和完善期末考试题库及考试管理系统，实现期末考试教考分离。教学团队依据课程的教学目标和教学大纲，结合我校学生的具体境况，制订考试大纲。在此基础上，进行了该课程的期末考试题库及管理系统的建设工作。

（七）建立专业能力竞赛的长效机制

为了调动学生的学习积极性，学院每年举行一次创新能力竞赛，获奖者不同程度上获得培养方案中所规定的創新学分。并且成立了校院两级创新团队，积极组织学生参加辽宁省及国家级计算机类和电子信息类竞赛。本课程学生以计算机网络为题材多次获得了全国大学生计算机设计竞赛、挑战杯、移动应用开发大赛、互联网+创新竞赛等奖励。从调动学生学习积极性的角度看，该机制能够培养学生学习计算机网络课程的兴趣，提高他们的实践动手能力。

四、结束语

通过课程立体化教学模式的构建，计算机网络课程教学体系趋于完善，构建了课堂教学、互动教学、网络教学相结合的立体化的教学体系，形成了理论与实践相结合、课上与课下相结合、虚拟与实物相结合的立体化的教学资源体系。

参考文献：

[1]朱美强，王军，程健，等.“计算机网络与数据库”课程教学改革[J].电气电子教学学报，2016，01：23-25.

[2]郭慧敏，程明权.校企合作构建“计算机网络”教学新模式[J].电气电子教学学报，2015，05：13-15.

[3]王绍强.应用型本科计算机网络教学改革的研究与实践[J].计算机教育，2009，18：16-18.

[4]李桂萍.着眼实践能力提升的《计算机网络》微课教学设计研究[J].教育教学论坛，2015，19：185-186.

[5]李小艳.我国大学计算机课程现状及改革探索[J].高教学刊，2016（10）：152-153.