工程应用背景下基于创新能力培养的计算机网络教学改革研究

王天宝

【摘  要】计算机网络的广泛应用推动社会各层面的改革，为高校学生提供了更加广阔的就业前景。然而，作为面向工程应用的一门课程，实践创新能力培养为高校计算机网络课程教学改革带来了新的挑战与机遇。本文分析了高校计算机网络课程教学中的现状，研究了教学过程中存在的问题，基于以上分析和研究提出了工程应用背景下基于实践创新能力培养的教学改革研究策略。通过初探计算机网络教学改革研究，旨在培养适应新工科要求的高校学生工程应用实践创新能力。

【关键词】高校学生;计算机网络;教改研究;实践创新能力培养;工程应用

引言

新技术革命正影响着整个人类社会的进程，特别是以信息化技术为代表，成为人类社会高速发展的助推器。作为面向工程应用的专业，计算机技术是信息化建设的重要基础性研究，计算机网络技术作为信息化建设中不可或缺的一环起着越来越重要的作用。在工程应用背景下，如何培养高校学生在网络技术方面的实践创新能力得到了广泛的关注。

1.计算机网络课程教学现状分析

1.1教学内容难以适应新的应用背景

计算机技术是高校所有学科中发展速度最快、新技术更新最快的学科之一。在全球科研工作者的共同努力下，计算机技术以前所未有的速度向前发展，特别是网络技术方面，新技术、新理论、新方法不断涌现。而目前国内大部分高校的计算机网络教材仍然沿用过去的教材，有的内容相对落后，而像物联网、互联网+等新技术却很少涉及，现有教学模式已经难以符合新形势的发展需求。

同时，教材涉及的内容多以理论为主，实践类内容较少，难以激发学生的学习热情。现有计算机网络教材采用的结构主要包括两大部分。第一部分主要讲解网络协议的工作原理。第二部分主要讲解网络安全、音频/视频服务及无线网络等方面的知识。这些内容要么偏重理论，难以吸引学生的注意力;要么可以引起学生的兴趣，但是高校不具备相应的实验条件。由此可见，这种偏重理论教学的教学模式，难以满足现在企业要求学生具有解决实际网络问题能力的要求。

1.2教学方法难以满足新的教学对象

随着智能手机的不断普及和无线网络的快速发展，学生上课注意力不集中，上课玩手机现象愈发严重。手机的各种通信、游戏等APP以令人咋舌的速度出现，这些APP突破了高校学生的免疫防线，不断侵占学生的学习热情和学习时间。而与此同时，高校的教学方法仍然沿用过去几十年老师唱独角戏，学生冷眼旁观的模式。在与手机争夺学生的战争中，高校教师如何占据优势并取得胜利是一个需要引起全体高校注意的一个课题。

目前，高校教学方法也不断改革，取代传统粉笔板书模式，而采用诸如PPT、挂图、CAI课件等手段的多媒体教学模式也面临新的改革。翻转课堂、雨课堂、网络课堂等新的教学方式不断涌现，特别是在2020年新冠肺炎疫情下，全国各高校停课不停教，停课不停学，应用互联网平台，采用雨课堂、网络课堂等网络教学手段，提供了丰富的网络教学资源，使得高校的正常教学秩序和教学制度得以正常运行发挥了重要的作用。

1.3评价方法难以符合新的教学目标

在新技术不断涌现的现在，高校的培养计划也不断更新，以適应新的发展形势。然而，有的高校为了开设新的课程而不断压缩传统课程的教学时间，导致学生虽然学习视野更加宽广，但是对许多课程的学习均是处于一知半解，浮于表面状态。这种培养计划的初衷本是先激发学生对某一课程的兴趣，然后通过个人的继续学习来掌握本门课程的相关知识。然而，已经被手机俘虏的学生，能否实现自我继续学习已经成为值得怀疑的事情。虽然可以通过改变教学方式来争夺学生，但是教学方法成功与否与评价方法有着重要的联系。传统通过一张考卷来检验学生对理论知识的理解与记忆，在此基础上分析、阐述相关知识点的方式已经难以适用新的教学目标。在以培养学生的实践创新能力为教学目标的前提下，既要考察学生对基础理论知识的掌握情况，又要考察学生的实践创新能力变得越来越重要。

2.计算机网络课程教学存在的问题

2.1枯燥的理论知识

目前，计算机网络课程的教材结构主要包括两大部分。第一部分主要讲解现行计算机网络采用的TCP/IP协议和国际标准化组织制定的OSI模型结合的五层协议的工作原理，包括物理层、数据链路层、网络层、运输层和应用层的原理。第二部分主要讲解网络安全、音频/视频服务及无线网络等方面的知识。对于学生而言，掌握单次教学讲解的知识点不难，如何将每堂课的知识融合成一个知识体系是难点，而这恰恰是学生做不好又必须要做的事情。协议族的每层中各个子协议之间的区别、联系、应用环境，不同层之间的接口是如何连接，这些知识对大部分学生而言较难掌握。如何梳理出计算机网络的知识体系，有助于学生更好的学习本课程。

2.2单一的教学方法

受传统教学模式的影响，大部分高校和教师依然采用传统的灌输式或填鸭式教学方法。这种方式对于某些基础课程，如数学等学科，依然有效，但是难以适应计算机专业相关课程的教学需求。虽然教师通过采用PPT等多媒体方式在教学方法上进行了一定的改革，但是也存在诸如幻灯片翻看速度过快，有的知识点学生尚未理解就被划过，导致学生丧失兴趣。同时，对于像计算机协议这些具有较强理论性和抽象性的知识，缺乏趣味性，对学生的学习态度产生消极影响。

同时，讲解计算机网络的教师虽然具有较强的理论知识，但是大部分均为毕业后转型为教师，缺乏网络技术工程应用实战经验，绝大多数教师没有企业工作经验，从未参与大型网络的规划、设计和研发工作，导致在实践教学过程中不能对学生提供有效的指导。

2.3匮乏的实验条件

各个高校，特别是普通高校在硬件设施参差不齐，高校实验设备更新换代太慢，设备陈旧，许多高校的实验设备仍然是十几年前的设备，难以适应高速发展的计算机网络技术的实验教学任务。许多原本可以采用实际操作方式进行的实验只能采用模拟软件进行，而有些需要相关软件进行模拟的实验却无相关软件，导致实验条件与课堂教学严重脱节。

3.工程应用背景下基于实践创新能力培养的教学改革研究

3.1构建工程应用引导的知识体系

为培养学生工程应用背景下的实践创新能力，可将计算机网络的知识体系分为三个部分：计算机网络理论知识，计算机网络实践知识，计算机创新知识。

计算机网络理论知识在知识体系中属于基础知识，该部分主要涵盖计算机网络的体系结构、各层协议的工作原理、计算机网络安全等有关知识。计算机网络实践知识是以工程应用为引导，将基础理论知识转化为实践操作能力，如路由器的设置、局域网的拓扑结构设计及配置、无线网络的配置等内容。计算机创新知识，主要通过设置专题学习方式进行。例如在教学过程中结合数据库技术开展web管理系统开发等专题，通过专题开发结合了理论知识与实践知识，对学生综合掌握数据库技术以及计算机网络课程中涉及的万维网技术、域名系统、局域网技术、路由器配置等知识具有非常积极的作用。同时，通过专题研讨，激励了学生的学习兴趣，对提振学生掌握本门课程知识的信心具有积极影响。

3.2完善兴趣诱导的教学方法

为改变传统枯燥乏味的教学方法，采用互动式，翻转课堂，专题研讨，理论模拟等教学方式，不断诱导学生的学习兴趣，更好的掌握本门课程知识。

互动式教学方法通过营造多边互动的教学环境，教师与学生在平等的交流探讨的过程中，师生间不同观点的碰撞交融，激发双方的主动性和探索性，达成提高教学效果。翻转课堂改变了教师决定学习权的模式，通过提前发布教学任务，让学生学习老师录制发布的教学视频，利用课堂外的零碎时间学习相关知识。在这种教学模式下，课堂内的宝贵时间，学生能够更专注于主动的基于项目的学习，共同研究解决本地化或全球化的挑战以及其他现实世界面临的问题，从而获得更深层次的理解。通过专题研讨或专题学习的模式，学生可以针对自己感兴趣的课题与教师一起研究，将理论知识与实际应用相结合，具有较好的教学效果，例如上面提到的web开发专题学习，计算机网络安全中面临的各种攻击的研讨。理论模拟可通过做游戏的方式让学生更好的理解相关的理论知识，让枯燥的理论知识学习变得生动起来。再如局域网内主机通过MAC地址进行通信的工作原理，可以由几位学生充当主机，一位老师充当交换机，通过在不同管道内传递纸条的方式实现数据帧通过交换机的接口与不同主机间的传输、MAC地址表的维护、直接通信与广播通信等过程，更好的理解局域网范围内通过数据通信的原理。

3.3建立基于实践创新的评价体系

传统采用理论笔试加实验考核的课程评价体系，难以对课堂教学效果进行有效评价。特别是现在高校中，某些实验课流于形式，实验内容较少，与理论和实践脱节严重。实验实践课可选择性较小，难以满足学生的兴趣需求。因此，在工程应用背景下，构建新的培养实践创新能力的教学评价体系成为亟待解决的问题。为培养学生的实践创新能力，可从以下几个方面进行改革：（1）课程考核分为：期末卷面考核，实践/实验考核，专题考核，参与度考核四部分，其中参与度考核包括课堂、实验、专题的参与程度。课程总成绩由上述四部分构成，其中期末卷面考核占50%，实践/实验考核占20%，专题考核占20%，课堂、实验、专题参与度考核占10%。

通过增加实验/实践课及专题考核在期末综合成绩中的比重，可以使得学生更加重视计算机网络课程的实践和专题教学的学习，可有效提高学生的自我学习能力和实践创新能力。通过对采用该评价体系，让教师更加容易的把握学生对知识的掌握和应用情况，有效提高了教学质量，同时可最大程度吸引学生的兴趣，让学生在实践、专题的学习成果中获得更大的信心。

4.结论

本文分析了目前计算机网络课程教学的现状，研究了教学过程中存在的问题，并在此基础上，结合工程应用背景，提出了培养具有较强实践创新能力的应用技术性人才的培养方法。从构建以工程应用为引导的知识体系，改革新的教学方法，建立新的评价体系等方面进行改革。通过教学改革，激发了学生的学习热情，通过实践增强了学生的动手能力，专题教学又提高了学生在自己专注的兴趣领域的创新能力，对高校培养工程应用型的新型技术人才具有积极的意义。

参考文献

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