新工科背景下计算机网络实验课程教学改革探索

刘彬 张贵民 陈志锋 胡建伟

摘  要： 本文结合计算机网络实验课程的特点，根据当前高校“新工科”建设的需求，在课程学时的分配、教学思路的设计、教学内容的安排、教学方法手段的多元化、评价方式等几个方面做出了探索与改进。有效提升实验教学质量和学生的网络综合应用能力。

关键词： 新工科;计算机网络;实验教学

中图分类号： G642    文献标识码： A    DOI：10.3969/j.issn.1003-6970.2020.10.084

本文著录格式：刘彬，张贵民，陈志锋，等. 新工科背景下计算机网络实验课程教学改革探索[J]. 软件，2020，41（10）：318320

【Abstract】： Based on the characteristics of computer network experimental courses， according to the current college “New Engineering” construction needs， in the allocation of course hours， the design of teaching ideas， the arrangement of teaching contents， the diversification of teaching methods and means， evaluation methods and other aspects have been explored and improved. Effectively improve the quality of experimental teaching and studentscomprehensive application ability of network.

【Key words】： New engineering; Computer network; Experimental teaching

0  引言

随着我国新一代信息技术产业、电力装备、高档数控机床和机器人、新材料等这些新型经济体的快速发展，目前所带来的问题是他们将成为人才缺口最大的几个专业。其中，新一代信息技术产业人才缺口将会达到750万人。到2025年，新一代信息技术产业人才缺口将达到950万人，电力装备的人才缺口也将达到900多万人[1]。

我国目前工科人才培养存在着“培养目标定位不清晰，工科教学理科化，对于通识教育与工程教育、实践教育与实验教学之间的关系和区别存在模糊认识，工程教育与行业企业实际脱节太大，工科学生存在综合素质与知识结构方面的缺陷”[1]。2017年6月9日，教育部在北京召开新工科研究与实践专家组成立暨第一次工作会议，审议通过《新工科研究与实践项目指南》，提出新工科建设指导意见[2]。

作为技术人才的摇篮，高校的教学实践性依然与当前社会实际需求存在较大差异，无法满足不断发展的专业技术需要。针对这个问题，必须要抓紧建设高校的实验教学环节，提升学生的整体竞争力。计算机网络作为计算机专业、网络工程专业的专业必修课，

同时也在其他工科专业的课程体系中处于非常重要的地位。计算机网络课程的实验教学，作为理论教学的重要补充，由于网络技术发展飞速、涉及知识面广，实践操作性强，目前存在着课时安排不合理、实验内容类别单一、实验内容陈旧、实验题目覆盖面窄、教学方法单一、不够灵活、实验考核方式较为单一等问题，已经不适应合新工科要求下的计算机网络课程的实验教学要求。为此，计算机网络课程的实验教学改革迫在眉睫。

1  优化实验课程设置

课程建设是高校教学建设的基础内容，也是重中之重。加强课程建设是提高人才培养质量的关键之处。

计算机网络该课程在课时设置时，存在一个重要问题值得我们关注：理论教学和实践教学的课时分配不均衡，重视理论（课堂授课）课时，轻视实践（实际动手）课时。在课时的分配上，理论课时与实践课时比一般为3∶1或者4∶1，從这个数据可以看出，实验课时严重不足，导致一些综合型、扩展型的实验题目（如综合型组网题目，扩展型网络编程题目），教师往往没有时间实施，造成学生无法很好的做到“学以致用”，处理网络综合问题的能力不强。为了解决这个问题，必须增加计算机网络课程的实验教学课时，将理论课时和实践课时比提高到2∶1，保障综合实战型实验题目得以实施，才能有效提高学生的网络实际应用能力。

2  改革实验教学思路

传统的计算机网络实验课程是以网络基础原理为出发点，开展印证型的实验教学。实验内容较为单一，重点在于强化学生的理论知识的理解。随着“新工科”教育的不断发展，要求进一步提高对学生的创新实践能力。传统的实验教学内容和形式已经跟不上“新工科”发展的需求，传统实验教学内容，实验的综合性不够强，忽视了实验教学中对学生的创新性能力的锻炼，为了解决这些问题，提高学生的综合实践能力，创新能力，需要推进计算机网络的实验教学改革，设计综合性实验。通过探究型实验来帮助学生建立探究意识，激发学生的创新能力，有效提升学生的综合素质。

3  梳理优化实验教学内容

目前，计算机网络课程的实验教学往往是依附于理论讲授内容来开展实验，容易出现学生在短时间内难以完成实验题目，无法宏观性、系统性的把握实验内容。一些单一的验证性实验题目，常常由教师演示，没有内容的细化和扩展，内容过于简单、陈旧，缺少当前新兴网络技术的实验。因此，实验教学内容需要进行进一步更新、设计、细化和分类。

通过对计算机网络课程的实验专题、实验内容进行分类、梳理和论证，针对网络技术发展的新趋势及今后工作单位的需求，设计和拓展新的实验专题。当今世界，信息技术日新月异，物联网、云计算、大数据、人工智能等新技术驱动网络空间从人人互联向万物互联演进，数字化、网络化、智能化服务将无处不在。在实验内容更新方面，引入物联网相等新技术的关网络实验。科学设置实验教学内容，按照实验性质对实验内容进行归类，梳理出计算机网络四大类实验科目，13个实验模块，数十个实验题目。实验科目和模块的划分具体见下表。这些实验科目内容覆盖到网络协议、网络服务、网络设备配置、网络综合实战、物联网、网络通信编程等多个领域，能够达到学生综合网络能力的培养要求。此外，针对不同程度的学生，本着激发和锻炼学生的创新能力的目标，为能力较强的学生设计了一些具有一定难度、深度、扩展度和趣味性的实验作为选做实验，让学生有一定的发挥空间。这样既照顾到了多数学生，又满足了一部分基础好，动手能力强、兴趣浓厚的学生。通过这样的方式能全面开发学生的创作性思维和创新能力，使得实验教学真正成为学生综合运用学科知识进行能力培养的有效途径。

4  丰富实验教学方法

教学方法是提高教学效果，推进现代化教学的桥梁。在计算机网络实践教学的教学方法上，应打破传统的实验教学模式，探索自主创新、灵活可变的实验教学方法，采用示范教学法、任务驱动法、项目教学法等多种方法相结合，激发学生的学习热情与兴趣，提高学生解决实际工程问题的能力和素质。比如，在网络协议分析实验中，可以使用示范教学法进行现场演示，教师一边操作，一边讲解协议的关键要点，强调实验中的注意事项等细节，学生可以边学边做，提高学生实验技能的提升。在IP路由的配置实验中，可采用任务驱动法，教师根据教学目标设计制定实验大任务，以学生为中心，以任务为驱动。把学生的角色从“让我学”变成“我要学”。任务的完成标志着学生实践能力的提高，学生也能从中获得成就感，从而激发学生的学习热情。教师根据学生实验完成情况，总结规律和技巧，将实践上升到理论高度，将理论和实践再次联系起来，加深学生对理论知识的理解。在小型企业网络的搭建与配置实验中，可以使用项目教学法，在教师指导下，从资料收集、方案设计、网络搭建与配置及最终评价都由学生自己负责，有效提高学生解决实际网络工程问题的综合能力。在实验中，发挥学生为主体，教师指导为辅，发挥好教师的教学引导作用，同时需要教师不断提升自己的教学水平，能够充分发掘学生的创新潜能。

5  实验教学评价方式多样化

对学生的实践教学的评价应采用与理论课脱轨的方法，创新评价方式，采用全过程评价方式，不进行终结性测试，而是把平时课堂表现和实验成绩作为评价的目标，平时课堂表现占30%，实验成绩占70%。实验教学评价针对具体题目不同可采用不同的形式，比如学生主动展示成果、对实验结果开展研讨、教师点评、项目答辩形式，激发学生的探究性和创新性。对学生完成的实验课题进行公开展示研讨，教师结合重点内容进行点评讲解，引导学生对于完成的项目进行反刍与拓展。鼓励学生进行网络新技术、新知识、新思维结合应用，进行拓展式课堂讨论、总结，从应用角度学习概念类的网络新知识、新技术。

6  结语

根据“新工科”人才培养的要求，高校工科专业人才培养模式要逐步进行升级改进，计算机网络课程的教学实践改革势在必行。我们需要改变传统的实验教学过于死板的形式，以学生为中心，教师为主导，以培养学生兴趣、激发学生热情为出发点，努力提升实验教学的宽度，为国家的新经济模式提供更多高质量的专业人才。

结合《计算机网络实验》课程具体的特点，根据“新工科”教学建设的要求，本文在该课程学时的分配、教学设计、教学内容安排、教学方法手段、实验教学的评价方式等五个方面进行了探索和改进。有效提高了计算机网络实验课程的教学质量，激发学生的学习兴趣，大大提高学生的网络工程综合应用能力。

参考文献

[1]王慶环. “新工科”新在哪儿？[N]. 光明日报， 2017-04-03（5）.

[2]教育部. 新工科建设形成“北京指南” [EB/OL].（2017-06-10） [2017-08-18]. http：//www.moe.edu.cn/jyb_xwfb/gzdt_gzdt/ moe_1485/201706/t20170610_306699.html.