新工科理念下计算机网络课程教学改革初探

董宝兰 李建森

摘要：在新工科建设的背景下，传统的工科人才已无法满足时代的需求，而应培养具有创新思维和实践能力的复合型人才，计算机网络课程的教学改革势在必行。该文以新工科建设为指导思想，结合地方应用型本科院校的学科建设和人才培养理念，对计算机网络课程的教学现状进行了分析，从教学模式、教学内容、教学方法、考核模式等方面进行了教学改革初探。

关键词：新工科;人才培养;计算机网络;课程现状;教学改革

中图分类号：G642        文献标识码：A

文章编号：1009-3044（2021）08-0111-03

Abstract： Under the background of new engineering construction， the traditional engineering talents can not meet the needs of the times， but should cultivate compound talents with innovative thinking and practical ability， the teaching reform of computer network course is imperative. Taking the construction of new engineering as the guiding ideology， combined with the discipline construction and talent cultivation concept of Local Application-oriented Universities， this paper analyzes the teaching status of computer network course， and probes into the teaching reform from the aspects of teaching mode， teaching content， teaching method and assessment mode.

Key words： new engineering; personnel training; computer network;curriculum status; teaching reform

物聯网、云计算、人工智能等新兴技术的兴起，使得许多新兴产业应运而生，从而对人才培养提出了更高的要求。在此背景下，衍生出了“新工科”建设的理念。2017年2月，随着《教育部高等教育司关于开展新工科研究与实践的通知》的发布， “新工科研究与实践”项目正式启动[1]。2018年4月《高等学校人工智能创新行动计划》进一步明确了高校在专业发展、学科建设以及人才培养等方面的任务[2]。在此新形势下，传统的工科人才已无法满足时代的需求，应以新工科建设为重要抓手，持续深化工程教育改革，加快培养适应和引领新一轮科技革命和产业变革的卓越工程科技人才，打造世界工程创新中心和人才高地[3]。计算机类专业的改革作为新工科建设中的重要一环，对其中的专业基础课程——计算机网络课程的改革也势在必行。该文以新工科建设为指导思想，结合地方应用型本科院校的学科建设和人才培养理念，对计算机网络课程的改革进行了初步探索。

1课程分析

计算机网络课程是高等学校软件工程、计算机应用专业必修的核心课程之一，一般以OSI七层体系结构的讲解开展教学，然后逐层对相关知识点讲授。课程内容包括计算机通信与网络技术的概念、体系结构、通信协议标准、拓扑结构、网络安全等，具有概念原理繁杂、实践操作要求高等特点。通过该课程的学习，学生将掌握基本的网络知识、学会组建简单的网络、进行网络的基本管理和维护。最终，为培养能胜任网络技术员、网络工程师等专业技术型人才打下基础[4]。

2教学现状

2.1 课时设置不平衡

高校对于《计算机网络》课程的设置大多数是理论占比大、实验占比小，以黄山学院为例，理论占比48课时、实验占比12课时。该课程对应用性、实践性要求比较高，而较少的实验课时导致无法细致深入地进行实验教学。在完成课程教学之后，学生根本不理解网络的配置、组建与管理，甚至基本的网络设备也认知不足，更不用说去探究新技术的应用。

2.2教学内容陈旧

高新技术的不断出现使得计算机网络技术也触及更多的新兴领域，但在日常授课中，教师仍然把教学重心放在物理层、数据链路层等各层体系结构基础概念的讲解，而无线网技术、移动IP、IPV6、网络安全实例等新兴技术只是在教材中有所涉及，并未列入教学计划中，因此学生对该课程的前沿知识就不甚了解。

2.3教学模式单一

现在大多数教师还是采用传统的教学模式，即基于教材，配备相应的多媒体课件，以教师讲授为主。计算机网络包括计算机技术、通信技术方面的知识，具有概念性强，内容繁杂的特点。教师为了按时完成相应的教学计划，往往加快教学节奏，灌输式的教学方式使得学生丧失学习主动性和积极性，从而缺乏学习兴趣，也不利于学生创新思维的培养。

2.4实验内容不配套且缺乏完善的实验环境

计算机网络实验教学缺乏配套的教材，教师往往采取将实际网络工程中所涉及的知识点独立成各个实验模块，比如网络命令、网线制作、交换机基本配置、VLAN配置等，各个实验之间缺乏联系，更没有将理论知识点应用到实践中。而计算机网络课程需要虚拟与现实相结合的网络实践教学环境来辅助教学，但是在现有的条件上不可能把需要的实验都去建立相应的实验室。因此学生无法形成一个系统的知识体系，而学生的实践应用能力、创造性能力和解决问题能力无法得到提高。

2.5教学安排无法做到因材施教

计算机网络的课程设置一般会在大二上学期，此时学生对计算机相关知识的了解程度不一，但教学内容的设置一般是按照大多数学生的学习需求，因此不能切实有效地做到因材施教，进而影响学生的学习积极性和学习效果。

2.6教师队伍结构不合理

合理地设置教师队伍结构是提高教学水平、教学质量和改善教学效果的主要方面。目前部分高校缺乏一支年龄、职称、科研结构合理的教师队伍，而且大多数在校教师为高校毕业生，离开校园后直接从事教育工作，没有从事过网络规划、网络组建和管理等相关工作，也没有丰富的项目经验，所以对大型网络设备缺乏管理经验，对大型网络形态缺乏认知，不能很好地将实践操作融入理论教学中，从而对计算机网络课程的教学提出了更大的挑战[5]。

2.7课程考核形式单一

目前高校计算机网络课程考核方式主要为过程性考核和期末考试（考查）组成，以黄山学院为例，理论课为过程性考核30%+期末闭卷考试70%。考核形式单一导致无法从多角度、全方位地了解学生的学习情况。应该结合授课群体、不同专业的课时设置等多方面设定多样化的考核形式，这样才能真正地从多方面去检测学生的理论学习情况和实践操作能力，培养出适应社会需要的专业型人才。

3教学改革策略

3.1平衡课时设置

《計算机网络》课程的课时设置应适量增加实验比重，以黄山学院为例，可以将原有的12课时的实验课程更改为24课时或36课时，或者在48课时的理论课中分割出12课时作为配套课堂实验，可利用仿真软件Packet Tracer等在网络模拟环境中进行课堂练习，有效地将实践操作融入理论教学中，从而提高学生的实践操作经验和解决问题的能力。

3.2更新教学内容

课程教学过程中，既要保留原有教学内容中的基础知识点和原理，也要关注课程的发展前沿和新技术的发展动态，及时拓展、更新现有的教材和教学内容，例如可以将无线网技术、移动网络互联、云技术、网络安全等最新的技术知识列入教学重点。此外对于教学内容的讲授可以调整顺序，建议从中间层次开始讲授，然后向底层与高层扩展，并进一步循环进行，逐渐深入。底层（如物理层等）对于大多数学生来说，学习起来有较大困难，而高层内容处理不好又不容易掌握知识点。另外，教学内容多以解决实际问题解决实际问题为出发点，可以以案例讲解、项目开发等形式，设计过程性问题，引导学生积极思考。同时重视例题讲解与习题处理，增加这方面的课堂占用时间。

3.3改革教学手段和课堂模式

1）采用问题驱动教学法：在进行课程设计时，明确学生作为系统的设计者，不应该被动地等待知识灌输，而应该主动地运用相关知识去解决问题。例如在教授CSMA/CD协议这一章节进行课堂设计时，让学生在老师提出的一连串问题的驱动下将整个协议的基本算法设计出来。课前布置一个预习题，让学生针对信道划分方法对于突发性业务效率低的问题，提出一种随机占用信道的基本方法。课上通过类比一个生活中非常熟悉的共享信道场景，即圆桌会议，引导学生提出CSMA/CD协议“先听再发”的基本思想。然后通过先听再发能不能完全避免冲突的问题，在分析时空图的基础上，引导学员提出“边发边听”冲突检测的解决办法。又通过问题“冲突后能立即重传吗”，引导学员提出随机退避的基本思想，并深入讨论本次课教学难点：二进制指数退避算法。这样，在引导和启发学员的过程中逐步完成CSMA/CD协议的基本流程。最后分析CSMA/CD成功的原因，并提出新的课题，鼓励学员进行改进，激发学生的创新热情。

2）打造多元化课堂：教师可借助多媒体软件来进行课堂教学，动态地展示网络拓扑结构、多角度全方位描述数据传输的原理、过程，使概念原理更加具象化和生动化，从而活跃课堂气氛，提升学生的学习兴趣，改善教学效果;此外可以基于雨课堂、超星泛雅等智慧平台，建设丰富多样的在线课程资源。通过智慧平台，教师课前可以布置预习任务、发布问卷调查;课上可以发布讨论、抢答等课堂活动来活跃课堂气氛，同时也能在关键章节点发布随堂测验检验学生课堂知识的掌握情况;课后发布作业让学生及时巩固学习内容，还可以统计各项课堂活动数据，接收学生的学习反馈，实现课堂模式的转变[6]。

3）革新教学手段：教学手段不限于多媒体、网课、在线资源网站等，在完成基本的课程教学内容之外，可以带学生到相关调研实践中去体会，比如网络工程、编程等相关项目的研究和开发，让学生在实践中发现自己的薄弱项，提升自身的能力，在未来的就业环境中更有竞争力。

3.4重视实践教学

计算机网络的实验课程一般都独立设置，往往实验内容不配套教材，为了更好地将实践操作融入理论教学中，可以使用模拟仿真软件进行课内实验，例如Packet Tracer，它提供了网络模拟环境，学生可以在这个模拟器中模拟网络环境进行学习，更好地理解对应的概念、协议、技术原理等。当然，也可以设置一些思维实验、虚拟实验、程序设计实验、软实验、操作性实验等。例如，在 Windows 下设置网络参数，包括在聊天软件中进行实验分析（例如控制对方机器等），学生可以在这个模拟器中进行学习，模拟各种不同的网络环境，完成教学任务[7]。

3.5因材施教，因专业施教

可以根据不同专业、不同年级的学生制定相应的讲授与实验方案，考虑有所侧重地从不同的层次上讲述该课程，例如，对于计算机科学与技术专业，可以保留数据链路层的基本原理，然后逐层讲授高层协议原理和技术等;而对于软件工程专业，可以直接从网络层开始讲授;信息与管理系统专业，可以考虑减少低层次的学时，重点讲授中、高层次内容。

3.6教师队伍的设置

担任计算机网络课程基础教学的教师应积极参加该课程相关的研讨会或者讲座，学习先进的教学方法和手段，同时其应有一定的科研水平，在网络研究、网络系统等多个方向应进行相关科研项目的研发。在高校教师的引入方面，可以关注是否有网络规划、网络组建等方面的项目经验。在高校教师的考核方面应采用竞争机制，除了不定期让学生对教师进行教学评价，还可以设置让学生自主选择每一门课程的任课老师，如果选课人数太少，该门课程会关闭或重新选取其他教师担任教学。该考核机制会给老师带去压力与动力，教师会根据学生反馈不断提高自己的教学水平和教学质量，进而提升教学效果[4]。

3.7课程考核机制

计算机网络课程的考核成绩由过程性考核和期末考试成绩组成。过程性考核由学生的作业完成情况、出勤率、课堂提问等构成，占总成绩 60% 左右;期末为闭卷考试，占总成绩的40%左右。通过软件水平测试三级以上的学生，其过程性考核给予满分;取得思科、华为等网络技术人员专业认证考试的学生，可凭证书办理免试[8]。

4结语

随着高新技术的不断涌现，计算机网络技术也触及更多的新兴领域，计算机网络课程的教学也应该进行相应的改革与创新。该文以新工科建设为指导理念，从教学模式、教学方法等方面对计算机网络课程提出了一些具体的改革策略。希望通过课程的改革与实践，重新构建计算机网络课程的教学体系，提高学生分析问题和解决问题的能力，培养出符合社会需求的具有创新思维的复合型人才。

参考文献：

[1] 教育部高教司.教育部高等教育司关于开展新工科研究与实践的通知[EB/OL].http：//www.moe.gov.cn/s78/A08/A08_gggs/A08_sjhj/201702/t20170223_297158.html.

[2] 教育部.教育部关于印发《高等学校人工智能创新行动计划》的通知[EB/OL].http：//www.moe.gov.cn/srcsite/A16/s7062/201804/t20180410_332722.html.

[3] 教育部工业和信息化部中國工程院关于加快建设发展新工科实施卓越工程师教育培养计划2.0的意见[EB/OL].http：//www.moe.gov.cn/srcsite/A08/moe_742/s3860/201810/t2018101 7_351890.html.

[4] 王丽芳.浅谈超星学习通在课堂教学模式改革中的应用——以计算机网络课程为例[J].电脑与电信，2019（8）：74-76.

[5] 肖卓朋.新时代下计算机网络基础课程教学改革的探索与实践[J].通讯世界，2019，26（3）：261-262.

[6] 韦丽娟.基于“雨课堂”的《计算机网络》课程教学实践研究[J].软件导刊（教育技术），2019，18（9）：54-55.

[7] 于硕.计算机网络课程教学的思考[J].计算机产品与流通，2019（9）：248.

[8] 史红霞.《计算机网络》课程的教学改革与研究[J].中国新通信，2019，21（16）：197.

【通联编辑：王力】