计算机网络课程思政元素及教学方法探索

刘金江，刘天阳,李 贺

(1.南阳师范学院 计算机科学与技术学院，河南 南阳 473061;2.上海大学 悉尼工商学院，上海 200444)

在深入贯彻落实习近平总书记关于教育的重要论述和全国教育大会精神过程中，做好当代大学生的思想政治工作不仅是思想政治课教师的工作，是思政理论课要完成的任务，同样也是专业课教师要做的工作，也是专业课应该完成的任务.利用课程思政完成大学生的价值塑造、知识传授和能力培养，解决专业技能学习和思想政治养成“两层皮”问题，加强教师和学生的深度交流，符合党和国家对教育的发展要求.

计算机技术是现代信息社会发展的重要支撑技术，与之相应的是全国各高校的计算机类专业在校学生数量都很庞大，加强计算机类专业课课程思政，帮助计算机类大学生塑造正确的世界观、人生观、价值观，对维护国家安全和经济发展起着重要作用[1].计算机教育工作者围绕计算机类课程思政展开了很多探索和实践.夏小云等[2]对计算机类课程思政中专业课程德育基因及红色文化的提炼和挖掘进行探讨；张延红等[3]从提升专业课教师自身思政水平完善课程思政教育成效评价建设计算机网络课程思政方案进行研究；马亮等[4]从协同共创教学过程、校内校外联动、理论实务交融, 打造高质量集成化思政课程几方面进行实践探索.以上研究都为计算机网络课程思政教学改革提供了方法和借鉴.

1 计算机网络课程思政的必要性

习近平总书记多次讲话指出：没有网络安全就没有国家安全，就没有经济社会稳定运行，广大人民群众利益也难以得到保障.讲话充分肯定了计算机网络对国家、经济社会和人民的重要性.计算机网络作为现代社会重要的基础设施，提供连通和共享两大基本功能，不断满足人的生理属性需要和社会属性需要，饱含着世情国情党情民情.我国计算机网络在党的十一届三中全会后起步，经过多年的科技攻关研究技术沉淀迭代，到党的十八大之后，我国的计算机网络已经从过去的跟跑发展到在世界上处于领跑地位.这些思政元素能够增强学生对党的创新理论的政治认同、思想认同、情感认同，坚定中国特色社会主义道路自信、理论自信、制度自信、文化自信.计算机网络课程是高校计算机类专业的核心课程，是深入学习计算机网络发展和原理的基础.该课程中把复杂的计算机网络体系结构分层次划分，每层解决不同的问题，上下层间调用服务，给学生提供了面对复杂问题时的认识问题、分析问题和解决问题的方法和能力.在计算机网络不断发展中有的概念和理论在提出后，跟不上潮流，逐渐被淘汰了；而有的原理和概念在运行多年后，面对出现的新情况新任务没有墨守成规，不断更新迭代，这对学生在成长道路上不断探索，勇于追求真理、勇攀科学高峰有极好的指导性.计算机网络课程思政的实践探索，对于计算机类其他专业课程也具有导向作用，能够提高专业课教师对课程思政重要性的认识，达到课程思政建设落地落实、见功见效的目的.

2 计算机网络课程思政内容探索

计算机网络课程是计算机类专业重要的基础核心课，一般安排在大三第五学期. 南阳师范学院多年来一直沿用谢希仁教授主编的计算机网络课程[6]，这本教材在2021年更新到第八版.这门课按照计算机网络的体系结构，自底向上对物理层、数据链路层、网络层、运输层、应用层、网络安全、互联网上的音频/视频服务、无线网络和移动网络的功能、原理、概念、协议做了非常详细的讲解，涉及计算机、物理、数学、通信等学科知识，不仅理论性强，对实验、实践、编程等能力要求高，而且计算机网络在社会上应用极为广泛，计算机网络与社会上有形的无形的网络都有相通之处，可挖掘的思政资源丰富.笔者从职责明确的治理体系、满足人民日益增长的美好生活需要、共建共治共享维护国家安全、坚定“四个自信”、坚持底线思维、解放思想实事求是六个理论出发点梳理计算机网络课程的专业知识点、课程思政点.

2.1 职责明确的治理体系

当今这个复杂的世界是由各个国家和地区组成的，每个国家或地区内部都有自己的行政体制和治理体系，为了使行政体制更加高效需要不断完善国家行政体制，健全各部门协调配合机制，需要优化职责体系完善各种职能.这和互联网是相通的，互联网是由多个计算机网络连接起来形成的.由于各个计算机网络所应用的技术、硬件、协议、运维等都可能不同，造成互联网是极其复杂的.为了把庞大的复杂的网络原理讲清楚，计算机网络课程第一章概述提出把计算机网络体系结构分为五层，每一层有定量的确切的功能，各层之间相互独立，上层调用下层提供的服务来完成自己的任务，各层之间相互配合统一协调完成互联网的各个功能.路由选择协议就是为自治系统(AS)内部、AS之间明确职责，协调配合共同完成转发工作.

2.2 满足人民日益增长的美好生活需要

中国共产党第十九次全国代表大会指出我国社会的主要矛盾是人民日益增长的美好生活需要和不平衡不充分发展之间的矛盾，这个关系全局的历史性变化，对党和国家提出了许多新要求[5].信息社会人们要求计算机网络速度更快、通信质量更好、使用更加方便.计算机网络课程给出的计算机网络性能指标中的速率、带宽、时延，讲解了什么是网络速度的快与慢，什么制约着网络速度.香农定理和奈奎斯特准则表明要提高计算机网络速度需要解决哪方面的问题.这两年发展迅猛的软件定义网络(SDN)和多协议标签交换(MPLS)在数据包路由转发时，尽可能减少查表时间，加快转发速度.TCP的可靠传输机制和拥塞控制解决丢包和拥塞问题，保证高质量的通信.虚拟专用网(VPN)解决了人们远程访问专用网的难题.

2.3 解放思想实事求是

1978年12月13日，邓小平同志在中共中央工作闭幕会上提出“解放思想，实事求是，团结一致向前看”，对开拓马克思主义的新境界、开拓有中国特色社会主义的新局面意义十分重大.计算机网络的设计思想也充分体现了解放思想实事求是.计算机网络是在已经成熟多年的电信网上传输数据的，但是互联网的设计者充分认识到传统的电信网的优缺点，非常有远见地提出网络层要设计得尽可能简单，把需要处理的复杂问题交给功能强大的终端(计算机)，使得计算机网络在世界各个经济、技术、思想不同的国家和地区都很容易被接纳和部署，在很短时间改变了整个世界.在传统路由器转发分组时，很有我国改革开放进程中摸着石头过河的思想，找到下一个路由器先跳转，然后由下一个路由器去决定后面的转发路径.这在传统路由器的技术下是很好的选择.随着路由器技术的迭代，在软件定义网络(SDN)中，网络的远程控制器根据各主机和整个网络的状态，给每一个分组指出最佳的路由.就像中国共产党十九届六中全会公报指出：党的十八大以来，党中央权威和集中统一领导得到了有力保证，党的领导方式更加科学.

2.4 坚持底线思维

习近平总书记指出要坚持底线思维，着力防范化解重大风险.这是因为现实生活中一个小问题不解决可能会带来大问题，多个小问题被忽略，就可能引起重大风险.应急管理部在2022年1月20日发布的“河南郑州‘7·20’特大暴雨灾害报告”显示：“郑州地铁5号线五龙口停车场应用库东移30米，使停车场处于较深的低洼地带；挡水围墙本应为0.5米高，设计施工却只有0.24米，使得涝水冲倒停车场围墙急速涌入地铁隧道.”这种看着不起眼的小问题，在关键时候就会酿成大祸.计算机网络课程每一个协议都不是十全十美的，但是在设计中尽可能考虑到各种极限问题如何处理.在TCP协议的首部中设计了包括紧急(URG)、推送(PSH)、复位(RET)、终止(FIN)等字段用于处理可能出现的拥塞、死锁、主机崩溃等严重网络差错.在网络没有出现拥塞的时候，使用了慢开始算法，拥塞窗口从小到大按指数级别增长，起步稳但是增长快，发送数据中不间断地监测往返时延，一旦出现有拥塞的苗头，立即启动拥塞避免算法按线性增长.为了避免网络中全局同步拥塞，采用主动队列管理，减轻网络拥塞程度.正是具有这种坚持底线思维、提前做好预判，才有检测有反馈有处理，使我国的计算机网络能够平稳度过比如“双十一”、春运抢票等一个又一个流量风暴.

2.5 坚定“四个自信”

和很多技术一样，网络技术引入我国的时间并不长.我国计算机网络的软件、硬件在1980、1990年代都是从欧美发达国家引进，在2000年之后，我国的一些网络公司开始模仿开发自己的网络应用产品，大家熟知的QQ、淘宝都是那个年代的模仿产物.经历了从引进、模仿阶段之后，近几年我国的部分网络技术和应用进入到领跑阶段，从底层技术5G的开发与广泛应用，抖音等有自主知识产权的网络应用引领世界潮流，随之而来的是我国网民人数、网络带宽都高居世界第一位，网络普及程度已经超过很多传统发达国家.在党的坚强领导下，计算机网络在数字化转型、人工智能等领域为国民经济做出更大贡献.

2.6 共建共治共享维护国家安全

互联网已经成为全世界人与人、团体与团体、国家与国家之间联系的重要纽带，尤其受疫情影响，全世界被封在本国甚至本地不能随意流动之后，通过网络工作、学习、交流已经被广泛接受.但是利用网络制造各种危及人民生命财产安全乃至国家安全的违法犯罪行为时有发生.人为攻击造成网络瘫痪，利用网络自媒体的传播带来舆情，这些轻则造成经济财产损失重则危害国家安全.从工作原理上计算机网络本来就具有本地属性，在自治系统(AS)内路由转发应用的是内部网关协议(BGP).但是计算机网络又追求更多的连通性和共享，所以在自治系统之间应用外部网关协议(BGP)连通不同的AS，BGP主要根据链路状态协议寻找最佳路由，BGP除了考虑技术问题外，更多地需要考虑国家的政治、安全、经济等非技术因素.构建好、维护好一个安全稳定快捷的互联网是人民之幸国家之福.

表1总结了计算机网络课程部分章节知识点和相应的思政元素.

表1 计算机网络部分章节知识点和相应的思政元素

3 计算机网络课程思政授课方法探索

计算机网络课程概念多原理性强，如果不认真琢磨适合的授课方法，学生听课很容易觉得非常枯燥，如何做到润物细无声地进行课程思政更是考验教师的各方面能力.笔者结合多年的教学经验，除了熟练运用比喻、拟人等方法寓教于乐之中，还总结出实例分析、翻转课堂等多形式并举的课程思政授课方法.

3.1 实例分析

计算机网络课程和现代社会结合紧密，在授课时需要认真思考哪些实例可以和专业知识点结合，进一步与国家发展联系起来.在讲授互联网标准化工作时，首先以计算机网络适配适配器接口和手机充电接口标准制定为例，讲解标准制定上的技术性问题和时机把握问题，然后用“一流企业定标准”这句话过渡，讲解我国在2000年左右很多工业产品为了符合标准需要给制定标准的外国公司交大量的使用费，现在我国已经逐渐制定了一些被国际认可的标准.例如北京市工程研究中心首席研究员的马迪博士在2018年牵头起草的互联网安全协议成为互联网国际技术标准RFC8416，然后以“我国对专利和科研成果的保护越来越规范”把这个实例上升到宣传国家政策层面.

3.2 翻转课堂

专业基础课一般都是教师讲解为主，在某些合适的专业知识点引入翻转课堂，会使得学生对这些知识点的掌握有很大的提高.在讲授计算机网络课程中非常重要的IP地址的无分类编址(CIDR)一节时，提前一周布置学生需要课下做的三件事：(1)自学CIDR三个要点；(2)完成一个课后的CIDR划分的习题；(3)挖掘相关的思政课程点.在有了一定的相关知识储备后，课堂上以本校获得的4096个IP地址为例，让学生分给学校的29个学院和部门，然后请两个学生上讲台讲解自己的具体划分方案，另外请两个学生对上述两个划分方案进行分析，最后请两个学生讲述关于这节课的相关思政课程元素.有学生总结出：使用CIDR划分IP地址确实能减缓IPv4的耗尽，但是能终极解决IP地址问题的还是IPv6，而我国的IPv6活跃用户全球第一，国家高度重视IPv6的发展，在国家“十四五”规划纲要明确提出“全面推进互联网协议第六版(IPv6)商用部署”，IPv6规模部署和应用的创新成果不断涌现.

3.3 线上线下(O2O)结合

随着我国对慕课等新型教学方法的重视，线上优质教学资源和思政资源越来越多.学生经过疫情的磨砺已经完全接受线上学习，熟练掌握线上学习的技能.在疫情严重致使学生不能到校时，以线上教学为主.学生返校学习后，利用线上教学辅助线下教学会产生更好的学习效果.在讲到第九章无线网络和移动网络时，给学生钉钉群发一段当时热映的电影《八佰》中中国热血青年前赴后继冒死接通电话线的视频剪辑，请同学们看后自己寻找一些有线通信和无线通信的电影剪辑或者科普短视频，在群里发起讨论和投票，评选哪些视频把无线网络专业知识和思政元素结合得更好，得票高的得到相应的奖励.

图1展示了教师和学生利用以上三种教学方法在课程思政上的教与学，通过师生积极地反馈达到教学相长的目的.

图1 课程思政教学方法

4 总结与展望

课程思政是时代发展的产物，它不是一门课也不是一项活动，而是一种育人理念和教育新模式，对提高大学生思想引领和培养质量起着非常重要的作用.教育部在2021年6月印发《高等学校课程思政建设指导纲要》，要求全面开展课程思政发挥每一门课的育人作用.在计算机网络课程教学中，学生会突然发现大量的网络原理和概念学习完全没有了上网的轻松有趣，课程思政给任课教师打开非常好的思路.本文通过把习近平新时代中国特色社会主义思想、社会主义核心价值观、中华优秀传统文化、法治、道德和计算机网络的体系结构、性能指标、工作原理、网络安全等专业知识相融合，认真挖掘专业知识点中蕴含的思政元素，仔细雕琢专业知识点课程思政点的授课方法，怎么样让学生能更容易掌握专业知识，设置喜闻乐见的思政元素.通过不断的实践，通过学生的听课效率、反馈和考试成绩反映出来课程思政对计算机网络课程是一个很好的抓手.今后的努力方向是通过更细致地收集学生对课程思政效果的反馈，更进一步地改进教学内容和教学方法，挖掘更符合时代学生更容易接受的思政元素，使更多的教师一起做好计算机类专业课的课程思政.