金课背景下“计算机网络”课程教学改革与探索

赵开新，吕书波，马同伟

(河南工学院 计算机科学与技术学院，河南 新乡 453003)

0 引言

“金课”的概念最早由教育部陈宝生部长在2018年6月21日召开的中国高等学校本科教育工作会议上提出。陈部长向全国教师号召：消灭“水课”，建设“金课”。教育部高等教育司司长吴岩指出，“金课”就是一流课程，其评价标准为高阶性、创新性和挑战度。要打造高阶性、创新性和挑战度的“金课”，必须从学生实际出发，以学生为中心，充分利用信息化技术，推进课堂教学模式改革。“计算机网络”是计算机、通信专业的专业基础课，由于网络协议较多，概念较抽象，原理较复杂，网络新技术不断出现，传统教学模式难以达到满意的教学效果，因此改进传统“计算机网络”课程教学现状，探索打造“计算机网络”“金课”的教学方法，显得尤为紧迫和重要[1]。

1 “计算机网络”课程教学存在的问题

“计算机网络”课程的重点内容主要包括：计算机网络的概念、计算机网络的体系结构、数据交换方式、物理层、数据链路层、局域网、以太网、交换机工作原理、网络层、IP协议及IP分组格式、IP地址及相关技术、路由器工作原理、传输层、UDP和TCP报文段格式、TCP传输机制以及各应用层协议的工作机制。“计算机网络”课程涉及知识面较广、原理性强、知识点较抽象、并且新技术层出不穷。

“计算机网络”课程要求学生掌握理论知识，并具备根据现实环境设计、组建和管理网络能力。课程通常设置为理论课程和实践课程。在理论课教学过程中，教师采用课堂理论知识讲授，并通过模拟器对网络原理进行演示，加强学生对原理的理解，但是随着云计算、边缘计算、软件定义网络(Software Defined Network，SDN)等新技术的出现，需要在“计算机网络”课程中植入这些网络新知识、新概念，以激发学生的学习兴趣，提高学生未来就业的竞争力。随着网络新技术的迅速发展，“计算机网络”传统的教学模式难以满足“两性一度”的课程评价标准。因此，探索“计算机网络”课程的教学改革显得尤为重要。

从当前金课建设背景出发，对河南工学院计算机科学与技术学院物联网17级本科生从“高阶性”“创新性”“挑战度”3个方面进行了“计算机网络”课程改革，取得了一定的效果[2]。

2 改革“计算机网络”课程，体现“高阶性”

课程的高阶性强调知识、能力、素质的有机融合，注重培养学生解决复杂问题的综合能力和高级思维。指导学生参加教育部和企业举办的各类网络竞赛，以及在教学中融入思政元素，拓宽了学生的知识面，实现了学生知识、能力、专业素质和政治素质的有机融合，培养学生从网络设计、到网络部署、再到网络安全管理的综合能力，打造纯净的网络环境，培养德才兼备的优秀学生。体现“计算机网络”课程的“高阶性”[3]。

2.1 以赛促学，增加课程难度，提升学生技能

河南工学院计算机科学与技术学院教师积极组织学生参加全国大学生网络竞赛和新华三、华为等公司组织的大学生网络大赛。网络竞赛之前，教师先分模块对学生进行竞赛的内容做专题培训，然后通过理论考试，现场网络设计、配置等来选拔优秀学生参加大赛，这种以赛促学的方式，能够增加课程的“高阶性”，提高学生的学习兴趣和竞争意识，增强学生把课本内容应用到实际网络环境中的能力。2019年在河南省新华三杯大赛中，河南工学院计算机科学与技术学院物联网17级学生获得河南省一等奖2个，二等奖7个，随后在全国新华三杯大赛中河南工学院计算机科学与技术学院物联网17级王春一同学获得全国二等奖。

2.2 在教学内容中融入课程思政元素

习近平总书记在全国高校思想政治工作会议上强调，“要用好课堂教学这个主渠道，使各类课程都要与思想政治理论课同向同行，形成协同效应”，构建全员、全程、全课程育人格局。对于“计算机网络”课程而言，不仅要使学生掌握计算机网络的知识和技能，而且要树立正确的价值观和人生观，自觉维护计算机网络安全，不利用自己的网络技能和手段，钻法律漏洞，获得不义之财，要利用自己所学知识和技术，网络同不法分子做斗争，利用网络传递正能量，共同维护健康和谐的网络环境。

3 改革“计算机网络”课程，体现“创新性”

课程的创新性要求课程内容具有前沿性和时代性，教学形式体现先进性和互动性，学习结果具有探究性和个性化。通过在“计算机网络”课程中补充网络新技术，体现课程的前沿性和时代性，通过采用线上线下混合式教学和PBL教学法(Problem-Based Learning Method)，使学生学习形式多样，线上线下师生互动性强，体现了以问题为导向，以学生为中心，培养学生自主学习能力和探究能力，提高学生的参与度。体现“计算机网络”课程的“创新性”[4]。

3.1 课堂中增加网络新技术、拓宽学生知识面

随着物联网、大数据和云计算的飞速发展，边缘计算、SDN网络新技术纷纷出现，在传统网络中，网络设备几乎都是物理设备，而SDN网络中除了传统的物理网络设备外，还涉及很多虚拟化网络设备，传统“计算机网络”课程里很少涉及这方面的知识和技术，因此，可以在“计算机网络”课程中，植入一些网络新技术，比如SDN网络和云计算技术等，以拓宽学生的知识面，为学生的课程创新打下良好基础，体现了课程内容的前沿性和时代性，河南工学院2019年修订了过去编写的“计算机网络”教材，专门增加了一章SDN网络。

3.2 线上线下混合教学

“计算机网络”课程线上线下混合式教学的基本思路是：教师录制各章节知识点做成小视频，上传到网上学习平台，学生首先利用平台上的视频、课件和试题完成自主学习和讨论，课上教师针对学生的试题完成情况和有争议的讨论进行详细讲解，并回答课程难点和疑点，有针对性地解决学生难以理解的知识点，实现老师教为中心向学生学为中心的转变。

在课前，利用网上学习平台让学生自主提前学习基础知识，以便课堂上可更多地进行师生互动、解决学生在自学过程中遇到的难题。此外，还将“计算机网络”课程中一些协议的逻辑工作过程，如TCP协议的握手过程、ARP协议的工作过程、DHCP协议的工作过程等一些使用传统语言描述，或者PPT展示无法短时间内让学生迅速理解的知识点，以互动动画等方式进行呈现，使学生能更加生动灵活地理解协议的交互过程和原理，提高教学效果。

课堂上，设计多种互动环节，将以教师为主的课堂变成以学生为主的课堂，充分发挥学生发散思维，将学生线上所学的相关知识，进行展示和讨论，鼓励学生走上讲台，担当教师的角色，讲述一些难点疑点，然后教师根据学生的讲述结果，来进行完善和补充，实现课堂以学生为主体地位，教师为辅助地位，线上线下混合式教学能提高学生的表达能力，使学生形成独立思考能力，体现了教学形式的先进性和互动性，

3.3 采用PBL教学法

PBL教学法是以问题为导向的教学方法，是以学生为中心的教育方式，在教师的引导下，“以学生为中心，以问题为基础”，采用小组讨论的形式，学生围绕问题独立收集资料，发现问题、解决问题，培养学生自主学习能力和创新能力的教学模式。教师在网上平台学习通中，给学生布置PBL任务，并将学生分为若干个小组，每组设置一名组长，组长负责把任务拆分成各个模块分给小组成员，组内成员围绕指定模块发表自己的见解，组长总结小组内讨论结果，并指派本组中的成员，参与小组之间辩论，这种分组讨论式教学方法，将学生由传统教学模式中单一听讲、被动接受灌输的被动地位，转化为主动学习、分析、总结的主体地位。充分体现了以学生为主体的理念，有利于学生的团队合作能力、语言表达能力和思辨能力的培养和提高，使学习结果具有探究性和个性化。

4 改革“计算机网络”课程，体现 “挑战度”

课程的挑战度是指课程有一定难度，需要跳一跳才能够得着，这对老师备课和学生课下学习提出了较高的要求。

以“金课”考核标准为基准，以提高学生综合分析和应用能力为目标，结合“计算机网络”课程的性质和特点，建立形成合理的过程化考核评价机制，真正做到即兼顾基础知识，又突出实践能力的考核评价机制。考核方案中除了期末的考试成绩，增加线上学习和讨论问题情况、课堂上互动情况和综合项目完成情况，突出基础知识、分析问题、解决问题和团队协作能力相结合的考核方式。从企业聘请工程师、结合高校的专家，形成专门的考核小组，对学生进行考核评价，提高课程考核的“科学性”和“挑战度”，增加学生平时学习课程的主动性和积极性，增强学生的实践能力和创新意识。

5 结语

利用信息化技术，创新教学方法，通过不断丰富和充实教学内容，不断改进与完善考核评价机制，打造“两性一度”的“计算机网络”金课，改革后的课程已经应用于河南工学院物联网专业2017级本科学生，实践证明，改革后的“计算机网络”课程能提高学生的学习兴趣，增强学习的主动性和积极性，提高学生的创新意识和实践技能。