“計算機網絡”課程教學改革與教學互動的研究

黃　敏　劉　瓊

摘要:針對當前大學生就業難的問題,本文以“計算機網絡”課程為例,圍繞教學內容、教學方式、實驗過程以及課外輔導等幾個方面,深入探討了教學改革和教學互動的實現形式,以幫助學生提高其實踐和就業能力。

關鍵詞:計算機網絡;互動;教學改革;實踐教學

中圖分類號:G642 文獻標識碼:A

1引言

當前,大學生就業現狀呈現“兩旺兩缺”:就業人數“旺”,企業對大學生的需求“旺”;崗位“缺”,很多大學生找不到工作,人才“缺”,企業招不到自己需要的人才。另據共青團和北京大學公共政策研究所聯合發布的“中國大學生就業狀況調查”顯示,高達63.1%的大學生認為“缺乏實踐經驗”是最困擾就業的主要因素,另有24.1%的學生表示“個人能力不足”也是制約他們成功擇業的首要問題。隨著大學生就業難問題的凸顯,大學生就業能力培養已成為全社會關注的焦點。面對當前現狀,高校和相關企業有責任、有義務開始重新審視大學生的培養機制和培養方式,思考并解決“怎樣培養學生才能使他們的能力與企業的實際需求相匹配”這個迫切要解決的問題。

“計算機網絡”是一門理論性、實踐性和應用性都很強的課程,為了突破傳統教學模式和方法,更好地培養學生的理論分析能力、實際操作能力、獨立思考能力以及創新精神,教學改革及教學過程中的互動是一種積極有效的方式和途徑。本文以“計算機網絡”課程為例,從教學改革的內容出發,同時結合教學實踐,研究并探討各種教學互動的形式,以幫助學生提高實踐能力和就業能力。

2教學改革的內容

首先需要強調的是,教師一定要努力轉變以往課堂教學中以教師為主、學生為輔;講授為主、實踐為輔的教學理念,通過各種可能的方式轉變課堂教學過程中的角色定位,讓學生從被動的接受知識者逐漸轉變為主動的知識利用者和創造者,而老師則由純粹的知識傳授者變為知識講解兼啟發者,讓學生在課堂學習和互動中發揮主觀能動性。

2.1教學內容的更新

“計算機網絡”技術作為飛速發展的計算機技術和通信技術相結合的產物,短短幾十年的時間里,從在美國部分高端科研及軍事部門的初步應用到目前在全球范圍內各行各業中的廣泛應用,其發展可謂是突飛猛進、日新月異。技術的不斷成熟和進步,使得越來越多的應用方向和應用領域不斷地在擴展,網絡課程的教學不再能僅僅局限于一本教材和一套教學內容,需要根據實際應用情況進行不斷調整和更新。

以作為“計算機網絡”課程講解主體架構的網絡參考模型為例,由于OSI參考模型的提出時間較早、模型層次結構較為系統和完整,因此大多數“計算機網絡”課程的教材及相關學習資料都以該參考模型作為典型實例,來介紹計算機網絡的體系架構、協議分層及相關原理。但隨著Internet網絡在各行業應用的日益廣泛和深入,TCP/IP模型目前已成為計算機網絡應用中的事實標準,因此在兼顧理論體系完整性的基礎上,還需要及時更新和補充教學內容,以彌補計算機網絡領域中這種理論與實際相矛盾的情況,從而保證學生在學習過程中能將抽象的理論知識與實際應用聯系起來,并始終與計算機網絡的發展保持同步。

2.2實驗環節的增強

在傳統的“計算機網絡”課程實驗環節中,實驗內容往往過多地依附于理論教學,因受到課程總學時的限制,實驗課的內容多以了解性和驗證性實驗為主,缺乏對計算機網絡的核心原理和應用方法更充分的融合和擴展,這樣使得學生雖然了解了一些關于網絡交換設備如交換機、路由器等的基本功能和配置方法以及一些網絡管理軟件的使用方法,但當面對一個具體的大型網絡組網和管理實例時卻無從下手,由此也體現出課堂和實驗兩方面的教學還是更多地讓學生對計算機網絡的認識和理解停留在書本上,沒有將理論知識和實際操作結合起來,不能做到學以致用。

針對這種情況,教師一方面可以對實驗課內容進行精心安排,通過在課堂上增加網絡實踐方面的案例如企業和家庭組網、網絡協議分析等內容,深入剖析計算機網絡的整體構成及運作方式以及相關軟件的支撐作用,讓書本理論知識從抽象變為具體;另一方面,可以與相關企業建立網上實驗室,通過搭建一個交流和互動的平臺,讓企業根據自身需求提出各種網絡建設的課題,讓學生提交各種網絡建設方案,并從中選擇最優方案讓學生來親自搭建,如果建設成功,可以給與某種形式的獎勵。此種方法筆者曾經聯系某些企業進行過嘗試,大部分都有較好的效果,讓企業和學生都較為滿意。

3教學互動的各種形式

通過以上對教學改革內容的分析,可以針對學生能力培養的要求,在每個改革點上增加互動環節,以此來改善教學效果,提高學生掌握知識的水平及運用知識的能力。下面結合本文作者的教學實踐,從以下幾個方面討論實現教學互動的形式和方法。

3.1知識上的互動

隨著Internet網絡技術的飛速發展及其在日常學習和生活中的廣泛應用,學生對各門課程的學習不再僅僅局限于教材和書本,作為介紹互聯網理論基礎的“計算機網絡”課程尤其如此。教學內容的豐富和隨時代變化在目前的教學過程中顯得格外重要,這需要教師在教學內容上通過一定方式的師生交互來滿足學生在學習過程中對于書本外知識的渴求。

例如,常常有學生會對他們經常使用的各類網絡通信軟件的底層傳輸機制感到好奇并提出疑問,因此教師在課堂教學過程中可以在相關理論的書本知識進行講解后,將其拓展到一些實際應用方面。譬如,在介紹面向連接和無連接的網絡傳輸方式以及客戶/服務器和點對點的傳輸模式時,可以在理論知識介紹后擴充一些常用網絡通信或傳輸軟件如即時聊天工具QQ、P2P網絡視頻軟件PPLive等的底層通信模式和機制,這些軟件的實現方法一般都是在基本通信原理的基礎上應用一些新的技術和方法,做一些通信功能上的補充和改進,因此這些知識的補充能讓學生加深對理論及其應用方法的認識和了解,同時也將當前的新技術、新方法及新的應用領域知識帶入到課堂教學內容中,彌補了書本知識與當前網絡技術發展之間的差距。

在此基礎上,鼓勵學生在分析一些現有通信程序的基礎上,自己動手編寫一些簡單的、功能有所擴展的網絡通信程序,能更好地鍛煉軟件工程專業學生的專業技巧和編程能力。在筆者的課程教學實踐中,就有多位對網絡通信原理掌握較好且具有一定編程能力的學生開發了自己的即時聊天工具,并在班級或年級范圍內進行了應用,從基本功能上來講,與很多成熟的商業通信軟件都很接近,這對于激發學生的學習興趣有很大的促進作用。

3.2課堂中的互動

(1) 利用多媒體教學手段及各種實物,將抽象的知識變直觀

例如,在講解局域網中各種類型的線纜、連接方式及網絡拓撲結構時,一方面可以借助各種線纜的圖片、真實實物、家庭或單位部門的實際網絡連接圖來進行介紹,讓學生對其有直觀的印象;另一方面可以在課堂上通過演示,手把手地教學生自己制作各種網線(如交叉線、直通線、反轉線)等的接頭,并讓學生嘗試將各類線纜對不同類型的設備如計算機、交換機、路由器等進行兩兩連接并觀察其連通效果,讓他們在了解不同線纜連接不同設備的原理基礎上,對其有更深刻的印象。

(2) 通過網絡案例分析,讓學生做到學以致用

例如,在對局域網和廣域網的網絡特性、組成結構、相關網絡設備、連接方式、性能要求等等進行介紹后,可以設定不同的計算機網絡建設項目實例,通過給出網絡建設金額、網絡覆蓋范圍、網絡節點數量、子網劃分要求、IP地址初始分配等條件,要求學生在課后自行進行分析和設計,給出整個網絡的搭建方式、網絡設備的購置方案、網絡的拓撲結構和連接示意圖、子網IP地址段的分配方案等。然后通過在課堂上組織學生對不同方案進行討論和比較,對每種方案給出相關評價并得出最優結果,讓學生真正明白如何在各種約束條件之下完成項目要求,并學會如何配置和使用各類網絡連接設備。這種案例教學方式能夠極大地提高學生的參與熱情和學習興趣,同時提高軟件工程專業學生在項目需求分析、項目管理、項目設計方面的能力和水平。

3.3教案上的互動

教案互動包括動態教案、課堂互動和教案更新。目前的計算機網絡教學多用靜態教案,而計算機網絡技術、實現和操作都處于動態狀況,如對等協議通信、相鄰層之間的信息傳遞與服務提供、網絡擁塞的出現及對策、路由查找及數據轉發等。如果能設計相適的動態教案,展示其重要環節與原理機制,更容易讓學生理解、掌握和應用知識。通過教案的智能界面提供課堂交互,以學生為服務對象,生動解答課堂問題。根據計算機網絡技術的發展和教學需求促進教案或課件的不斷更新。

3.4實驗中的互動

目前許多高校都建立了獨立的網絡實驗室,通過配備路由器、交換機并安裝一些網絡協議分析軟件來搭建一個系統的、完整的網絡操作環境,在這種實驗設施配備較為齊全的有利條件下,教師除了對實驗過程有明確要求并給出一定的規范之外,還需要對實驗內容進行精心設計并增加互動環節,這樣才能充分發揮實驗課給學生動腦練手的作用。

例如,網絡實驗內容中除了包括傳統的網絡操作系統和應用系統的安裝與配置、網絡設備(路由器、交換機等)的基本操作、與交換機相關的虛擬局域網VLAN的劃分、MAC地址綁定、鏈路聚合等實驗以及與路由器相關的靜態和動態路由配置、NAT轉換等實驗以外,更重要的是如何設計簡單而全面的綜合性實驗。

例如,給出一個實際的企業網絡架構,要求學生在盡可能保持原有網絡結構的基礎上,通過利用一些路由器和交換機的組合來實現網絡內外互訪的安全設計,并設立臨時網絡管理員,讓學生借助網絡抓包軟件對出入防火墻的數據進行分析,并實現一定的包過濾功能;等等。類似的這種實驗能夠涵蓋傳統網絡實驗中的各個片斷,并結合了一定的防火墻配置知識、實現技術以及網絡數據包和協議分析軟件,對于提高學生的綜合研究能力、動手實踐能力、程序分析能力以及網絡編程能力都有很好的幫助,尤其是對實踐能力更為重視的軟件工程專業的學生。

在此過程中,教師可以通過現場提問和答疑方式了解學生在每個環節的設計思路,發現問題時及時作提醒和解,并結合實驗報告的內容來掌握學生對知識理解和應用的程度,這種有一定實際意義和挑戰性的實驗內容以及實驗過程中師生之間的交流和互動能激發學生在日常生活中多看、多問和多思考的熱情,也能達到知識從書本流向實際應用的目的。

3.5基于網絡的互動

除了以上與課程內容和教學方式相關的互動形式,還可以充分利用Internet網絡本身的各種應用實現師生之間課堂以外的知識交流與互動。

例如,可以利用基于校園網的“教學在線”等教學管理平臺實現課件資源共享、課程作業批改、答疑等來實現課程內容的交互;筆者也經常鼓勵學生利用軟件專業優勢,建立班級網站或基于BBS、聊天室的同步或異步討論區。在這種以班級為使用對象的網站上,既方便學生在網上開展有關他們日常學習和生活管理的通知或其他活動,同時也為老師提供了與學生一對一、一對多甚至是多對多的溝通渠道,在非面對面的方式下,師生之間關于書本內外的知識交互和討論會比在課堂上進行得更為順暢和活躍,同時,這種交互內容還能以文檔形式及時保存下來,成為學生以后的學習參考。

4結束語

當今的中國大學生正面臨歷史性的難關,提高自身實踐能力和綜合素質,盡早和企業實際需求對接,是突破就業重圍的一條較好途徑。良好的教學效果對培養學生的動手能力有極大的幫助,教學互動應滲透到包括“計算機網絡”在內的其他所有課程的教學過程當中,成為越來越重要的教學模式,以提高學生將來的就業率,促進社會和諧發展。

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Research on Teaching Innovation and Teaching Interaction of Computer Network Course

HUANG Min, LIU Qiong

(School of Software Engineering, South China University of Technology, Guangzhou 510006, China)

Abstract: Aiming at the problems that it is difficult for college student to obtain employment at present, the paper takes the computer network course for example, encircling some aspects such as teaching contents, teaching methods, experimental processes, after school tutoring and so on. Its discussed deeply the realizing forms of teaching reform and teaching interaction, by which to improve college students practical capability and job hunting capability.

Key words: computer network; interaction; teaching reform; practical teaching