基于工程型人才培養(yǎng)的傳感網(wǎng)技術(shù)專業(yè)計算機網(wǎng)絡課程的多元化教學與探討

□江南大學 陳璟

基于工程型人才培養(yǎng)的傳感網(wǎng)技術(shù)專業(yè)計算機網(wǎng)絡課程的多元化教學與探討

□江南大學 陳璟

在對計算機網(wǎng)絡課程教學現(xiàn)狀分析的基礎上，根據(jù)教育部卓越工程師的培養(yǎng)要求，制定了計算機網(wǎng)絡課程的教學計劃，分別從課堂教學、實驗、課程設計以及課后指導四方面，提出了計算機網(wǎng)絡課程的多元化教學思路，以培養(yǎng)學生自主學習、協(xié)作學習等能力，并提高課程的教學質(zhì)量和效果，解決目前存在的課時少、教學內(nèi)容抽象、學生動手能力差等問題。

傳感網(wǎng)技術(shù)；工程型人才；計算機網(wǎng)絡

“卓越工程師教育培養(yǎng)計劃”（“卓越計劃”）是教育部落實《國家中長期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要（2010-2020年）》和《國家中長期人才發(fā)展規(guī)劃綱要（2010-2020年）》的重大改革項目，其主要目標是面向工業(yè)界、面向世界、面向未來，培養(yǎng)造就一大批創(chuàng)新能力強，適應經(jīng)濟社會發(fā)展需要的，高質(zhì)量的各類型工程技術(shù)人才。江南大學作為首批實施高校之一，對“卓越計劃”給予了高度的重視，形成了試點專業(yè)改革創(chuàng)新、非試點專業(yè)積極關(guān)注、全校空前關(guān)注工程教育質(zhì)量提升計劃的良好態(tài)勢。

傳感網(wǎng)技術(shù)被認為是繼計算機、互聯(lián)網(wǎng)之后的推動信息科技產(chǎn)業(yè)革命第三次浪潮的引擎，引起了世界的關(guān)注。傳感網(wǎng)技術(shù)學科專業(yè)培養(yǎng)的學生要具備扎實的電子技術(shù)、傳感器技術(shù)、通信網(wǎng)絡理論、信息處理技術(shù)、計算機技術(shù)、系統(tǒng)工程等基礎理論，掌握傳感網(wǎng)系統(tǒng)的分析與設計等專門知識和技能，具備在本專業(yè)領(lǐng)域跟蹤新理論、新知識、新技術(shù)的能力以及較強的創(chuàng)新實踐能力，因而與其密切相關(guān)的計算機網(wǎng)絡課程就成為此學科的重中之重。

計算機網(wǎng)絡課程重點在于使學生較深入地掌握計算機網(wǎng)絡的體系結(jié)構(gòu)，了解計算機網(wǎng)絡中各層協(xié)議的工作原理，具備計算機網(wǎng)絡組網(wǎng)的基本技術(shù)和計算機網(wǎng)絡應用的基本能力。該課程融網(wǎng)絡理論知識和實際工作原理于一體，具有理論基礎性和實踐操作性，并與公共基礎課及其他專業(yè)課緊密銜接，為學生進一步學習傳感網(wǎng)技術(shù)的后續(xù)課程打下良好的基礎。但目前計算機網(wǎng)絡課程教學中還存在一些問題，諸如課程內(nèi)容抽象，教學難度較大，教學資料滯后，跟不上網(wǎng)絡技術(shù)的發(fā)展；授課方式單一，課堂教學缺乏趣味性；實踐教學環(huán)節(jié)薄弱，學生缺少動手操作和團隊合作的機會。有些文章分析了計算機網(wǎng)絡課程教學中的不足，提出了具體的改革措施，但改革的目的不明確，改革措施也缺乏新意。有些文章在分析計算機網(wǎng)絡技術(shù)課程教學現(xiàn)狀的基礎上，提出了通過搭建網(wǎng)絡課程平臺培養(yǎng)學生的自主學習能力，以及改革作業(yè)及考試方式，這些都是較實用的改革措施，但未考慮到學生的協(xié)作能力、工程能力的培養(yǎng)。還有部分文章介紹了高職計算機網(wǎng)絡的課程特點，提出了實踐教學的一些方案，但沒有形成一套體系化的教改方法。針對以上問題，結(jié)合工程型人才的培養(yǎng)目標，筆者進行了一系列的教學調(diào)研和改革。

一、面向工程型人才培養(yǎng)目標，改革教學方案

“卓越計劃”具有三個特點：一是行業(yè)企業(yè)深度參與培養(yǎng)過程；二是學校按通用標準和行業(yè)標準培養(yǎng)工程人才；三是強化培養(yǎng)學生的工程能力和創(chuàng)新能力。江南大學被教育部首批作為卓越計劃實施的高校之一，各個學科都很關(guān)注工程教育質(zhì)量的提升。傳感網(wǎng)技術(shù)專業(yè)也根據(jù)卓越計劃制定了計算機網(wǎng)絡課程的具體教學計劃及教學思路，尤其注重學生動手能力的提高，培養(yǎng)傳感網(wǎng)領(lǐng)域的工程型人才。計算機網(wǎng)絡課程面向工程型人才的培養(yǎng)目標，著重從如下幾點進行改革。

根據(jù)計算機網(wǎng)絡課程的實踐教學特點和學生實踐能力訓練的需要，按照基本技能訓練、設計和綜合技能培養(yǎng)以及系統(tǒng)工程訓練三大模塊進行資源整合，優(yōu)化資源配置，重組實踐教學內(nèi)容，合理安排不同類型實驗的比例，優(yōu)化基本性實驗，加強綜合性、設計性和創(chuàng)新性實驗，適時推出前沿性實驗。形成由傳感網(wǎng)工程為背景的系統(tǒng)化實踐訓練、實踐創(chuàng)新訓練等組成的一個實踐訓練環(huán)節(jié)鏈，創(chuàng)建傳感網(wǎng)實踐訓練的立體化培養(yǎng)模式，實現(xiàn)實驗室在時間和空間上的全面開放。

在培養(yǎng)方式上體現(xiàn)層次化、個性化，倡導學生自主性的實踐學習和實踐研究，減少演示性、驗證性實驗，增加設計性、綜合性的實驗。如將實驗內(nèi)容劃分成基礎性必做實驗和提高性選做實驗，開設課程設計等。

在教學內(nèi)容上突出多元化、系統(tǒng)化，既有單元模塊實驗又有綜合性實驗。如單元模塊實驗包括雙絞線的制作、交換機配置基礎、交換機常用功能配置、路由器配置基礎、路由協(xié)議、廣域網(wǎng)協(xié)議等；綜合性實驗包括中小型網(wǎng)絡的搭建。

在教學手段上注重現(xiàn)代化、多樣化地構(gòu)建以網(wǎng)絡為載體的多媒體輔助教學系統(tǒng)。網(wǎng)絡教學平臺的應用方便了學生在課后進行自主學習，更好地促進了學生學習的主動性，豐富了教與學的整個過程。

傳感網(wǎng)技術(shù)專業(yè)的計算機網(wǎng)絡課程作為專業(yè)核心課，共48學時，2.5學分，包括32學時的理論，16學時的上機以及1周時間的課程設計。

工程型人才培養(yǎng)的傳感網(wǎng)技術(shù)專業(yè)計算機網(wǎng)絡課程的教學改革方案見圖1所示。

圖1工程型人才培養(yǎng)的傳感網(wǎng)技術(shù)專業(yè)計算機網(wǎng)絡課程的教學改革方案

二、教學改革措施

根據(jù)課程的教學改革方案，課題組從課堂教學、實驗、課程設計以及課后指導四個方面對計算機網(wǎng)絡課程的教學進行改革，這四個環(huán)節(jié)，它們之間也是相輔相成的。

1.課堂教學改革的思路

將始終堅持以學生為本，樹立知識傳授、能力培養(yǎng)、素質(zhì)提高協(xié)調(diào)發(fā)展的教育理念，改革原有的以傳授知識為主導的教育模式，根據(jù)工程型人才培養(yǎng)的實踐要求，統(tǒng)籌安排好計算機網(wǎng)絡課程的理論教學與實驗教學的關(guān)系，以服務傳感網(wǎng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展為目標，著力提升學生的社會服務能力。形成“理論教學與實驗教學并重，基本技能培養(yǎng)與創(chuàng)新能力培養(yǎng)并重，課內(nèi)教學與課外教學并重”的教學模式，培養(yǎng)傳感網(wǎng)實踐技能扎實、動手能力強，并具有一定創(chuàng)新能力的綜合素質(zhì)高的學生。

注重采用啟發(fā)式的教學以及靈活多樣的教學方法，通過理論講授、分組討論與小組發(fā)言、案例分析、模擬訓練、現(xiàn)場見習等靈活多樣的教學方法，增進學生對教學內(nèi)容的理解，提高學習效率。同時，大力培養(yǎng)學生的實踐能力和創(chuàng)新能力，使學生到社會工作時能很快適應角色的轉(zhuǎn)變。計算機網(wǎng)絡技術(shù)發(fā)展迅速，因此重要的是要讓學生能夠?qū)W會處理網(wǎng)絡問題最基本方法，掌握網(wǎng)絡最基本的工作原理，使學生面對不斷變化的技術(shù)，具有跟蹤學習的基礎與能力。教學內(nèi)容以實用為目的，枯燥的理論課堂中可以增加5-10分鐘的網(wǎng)絡小帖士，如：FTP服務器的建立，郵件服務器的搭建，TELNET的使用等，使學生在掌握了相關(guān)的理論知識后，課后可以在自己的計算機上練習這些應用，以進一步鞏固和加深相關(guān)知識點的學習。

2.實驗課的教學思路

本科階段的教學，不僅要向?qū)W生傳授理論知識，而且更應該向?qū)W生傳授應用知識，培養(yǎng)其自主吸取知識進而創(chuàng)造知識的能力，即培養(yǎng)學生的創(chuàng)新思維和創(chuàng)造能力。注重學生創(chuàng)新意識與能力的培養(yǎng)，除了理論課教學外，更多的是要依靠各種實踐性環(huán)節(jié)，如實驗、實習、自主研究、課程設計和畢業(yè)設計等。實驗教學已經(jīng)不再是理論教學的附屬和補充，而是與理論教學具有同等的重要性。學生在理論教學中所學的知識需要通過實驗教學環(huán)節(jié)去領(lǐng)會、掌握、應用和提高，進而綜合應用所學的各種知識進行研究開發(fā)和科技創(chuàng)新，優(yōu)化基礎性實驗，加強綜合性、設計性和創(chuàng)新性實驗。具體實驗內(nèi)容可分基礎性實驗和提高性實驗，根據(jù)課時數(shù)對相關(guān)實驗進行選做。（見表1）

（1）網(wǎng)線的制作

了解網(wǎng)絡傳輸介質(zhì)如雙絞線、同軸電纜和光纜的作用及適用場合；熟練掌握568APB標準具體內(nèi)容及RJ45直通網(wǎng)線（雙機對連線）和交叉網(wǎng)線（計算機與HUB連接線）制作、測試方法和使用場合。

表1計算機網(wǎng)絡實驗內(nèi)容的安排

（2）路由器和交換機的基本命令操作

熟悉路由器和交換機的各個配置模式；熟練路由器和交換機基本命令的使用；記住常用的快捷鍵。

（3）路由器和交換機的IOS備份、升級和恢復

熟悉路由器和交換機的IOS作用；掌握對路由器和交換機的IOS備份和升級；熟練地運用IOS恢復技術(shù)對發(fā)生IOS損壞的路由器和交換機進行恢復。

（4）靜態(tài)路由、缺省路由的運用以及配置

理解為何要在路由器上增設靜態(tài)和缺省路由；理解什么是靜態(tài)路由，什么是缺省路由；掌握靜態(tài)路由和缺省路由的基本配置。

（5）交換機的基本原理和應用

掌握VLAN的配置方法，理解VLAN的含義；理解VTP的工作原理，會配置VTP掌握TRUNK的運用，并能理解DTP；熟練的掌握生成樹STP的含義以及工作原理。

（6）網(wǎng)絡地址翻譯NAT

掌握NAT的含義、分類和作用；比較靜態(tài)NAT、動態(tài)NAT的不同之處；掌握靜態(tài)和動態(tài)NAT的基本配置過程。

（7）訪問控制列表

理解和掌握訪問控制列表ACL的含義、分類和作用；比較標準ACL和擴展ACL的不同；掌握標準ACL的基本配置過程。

（8）動態(tài)路由選擇協(xié)議

理解動態(tài)路由協(xié)議RIP、EIGRP、OSPF、IS-IS以及BGP的內(nèi)容；理解距離矢量、路徑矢量以及鏈路狀態(tài)的基本含義；掌握動態(tài)路由協(xié)議的基本配置，并理解其作用；掌握靜態(tài)路由協(xié)議和動態(tài)路由協(xié)議之間的相同點和不同點；熟練地對網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)進行分析，并確定使用何種動態(tài)路由協(xié)議最合理；掌握管理距離值以及路徑開銷值對動態(tài)路由選路的作用，并能合理運用。

（9）廣域網(wǎng)協(xié)議

掌握HDLC協(xié)議的基本原理及基本配置；掌握PPP協(xié)議的基本原理及基本配置；掌握X.25協(xié)議的基本原理及基本配置；掌握幀中繼的基本原理及基本配置。

（10）域名服務器的建立

掌握DNS的配置。

（11）服務質(zhì)量QOS

理解和掌握QOS的含義以及作用；能夠在不同的運用場景中選取最合適的QOS；通過對QOS的學習能知道如何對網(wǎng)絡擁塞以及延時做相應的處理。

（12）IPS VPN

理解VPN的含義，并且知道IPS VPN的工作原理；熟練IPS VPN的實驗環(huán)境并知道如何配置；了解IPS VPN的安全特性以及與其它VPN的不同。

（13）SDM（安全設備管理）

掌握CISCO的SDM軟件工具的實際用法；理解SDM中的各種功能模塊；能根據(jù)實際情況確定SDM的應用場景。

3.課程設計的教學思路

課程設計階段，一是全封閉的學習法，借助產(chǎn)、學、研基地，完全采用企業(yè)的管理模式，由企業(yè)技術(shù)人員到學校對學生進行一周的課程設計，通過分組的形式，合作完成不同的項目；二是通過與著名企業(yè)合作講課、講座等形式，讓學生了解計算機網(wǎng)絡的最新技術(shù)。一周的課程設計完全按照網(wǎng)絡工程項目的流程來完成，通過前兩屆學生的反饋情況來看效果很好。

（1）項目整體規(guī)劃與需求分析（0.5天）

主要內(nèi)容包括：項目需求分析、招標、投標書的撰寫、網(wǎng)絡拓撲繪制工具軟件的使用以及項目實施計劃書的撰寫方法等。

（2）綜合布線解決方案（0.5天）

主要內(nèi)容包括：綜合布線系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設計、系統(tǒng)總體設計、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設計描述、在施工中注意事項。

（3）網(wǎng)絡解決方案（1天）

主要內(nèi)容包括：網(wǎng)絡設計需求、總體方案設計策略、網(wǎng)絡拓撲結(jié)構(gòu)示意圖的制作、網(wǎng)絡設備選型（包括選型原則與核心層設備）、匯聚層設備、接入層設備、主干網(wǎng)絡技術(shù)選型、路由交換技術(shù)部分設計、基于硬件的網(wǎng)絡安全設計。

（4）windows服務器解決方案（2天）

主要內(nèi)容包括：配置Windows Server 2003網(wǎng)絡、MMC控制臺與遠程桌面管理、Windows網(wǎng)絡測試工具、局域網(wǎng)文件共享、NTFS權(quán)限、服務器磁盤管理、服務器備份與災難恢復技術(shù)、服務器安全策略、WEB服務器的架設、DHCP服務器的架設、DNS服務器的架設、負載平衡、FTP服務器的架設、服務器端軟件路由與NAT技術(shù)、接入網(wǎng)與代理服務器技術(shù)、域與活動目錄技術(shù)、域組策略、PC端維護技術(shù)、打印機與打印服務器的設置與維護等。

（5）linux服務器解決方案（1天）

主要內(nèi)容包括：Redhat5的安裝與桌面的使用（GNOME/KDE）、常用命令介紹（cd，pwd，ls，mkdir，touch，whoami，cp，rm，hostname，mv等）、VI的使用（基本操作，模式轉(zhuǎn)換）、linux文件系統(tǒng)、linux服務器磁盤管理、linux服務器網(wǎng)絡與用戶管理、DHCP服務器、NFS服務器、samba服務器、mail服務器、iptables防火墻與代理服務器技術(shù)、Apache服務器、mysql數(shù)據(jù)庫、ssh技術(shù)等。

（6）郵件服務解決方案（1天）

主要內(nèi)容包括：exchange server 2003的安裝與配置、多域之間郵件互發(fā)、雙宿主Exchange服務器等。

4.課后指導教學思路

在課堂教學之外，在緊密結(jié)合課堂教學或新技術(shù)應用的基礎上，為了進一步檢驗或鞏固學生對所學知識的掌握，培養(yǎng)學生綜合能力，培養(yǎng)學生的團隊協(xié)作意識和創(chuàng)新精神，鼓勵一部分學得較好的學生，加入創(chuàng)新團隊，或利用校企合作平臺以及參與學科競賽等形式來再學習。

（1）網(wǎng)絡平臺

利用校園網(wǎng)絡資源進行網(wǎng)絡教學和網(wǎng)絡信息管理；通過課程相應的網(wǎng)站提供豐富的網(wǎng)上教學資源，其中包括教學課件，實驗課程的教學大綱、課件，以及在線考試、答疑等版塊，為學生進行課內(nèi)外學習提供重要的輔助手段。

（2）創(chuàng)新基地

鼓勵學得較好的同學利用業(yè)余時間加入大學生創(chuàng)新實踐基地，在導師的帶領(lǐng)下，通過項目的形式，進一步鞏固所學知識，并拓寬知識面。通過學生立項、參與項目，鍛煉學生的實踐工作能力。

（3）校企合作

通過政產(chǎn)學研聯(lián)合培養(yǎng)人才，重視企業(yè)對人才培養(yǎng)的參與，使學生在理論學習的基礎上，拓寬視野、提高技能，對未來職業(yè)獲得一定了解。與無錫及長江三角洲地區(qū)的一些著名IT企業(yè)建立了良好的校企合作關(guān)系，使教育與創(chuàng)新、研發(fā)、產(chǎn)業(yè)發(fā)展緊密結(jié)合，形成以社會需求為導向的，高度重視學生實踐能力，具有相當?shù)穆殬I(yè)素養(yǎng)的工程型人才培養(yǎng)的實踐教學模式。同時借助一些校企合作的實驗室，利用這些平臺來進行實用性較強的項目開發(fā)。

（4）組織競賽

為了進一步開拓學生的視野，增強學生的創(chuàng)新意識，樹立學生對企業(yè)的服務意識，并加強與其它高校和企業(yè)之間的交流，引導學生通過完成競賽任務來發(fā)現(xiàn)問題、解決問題，增強學生學習及研究的主動性。

江南大學作為教育部首批實施卓越計劃的高校之一，高度重視工程型人才的培養(yǎng)，并不斷完善實施該項計劃的具體工作方案。計算機網(wǎng)絡課程作為傳感網(wǎng)技術(shù)的專業(yè)核心課程，它涉及面比較廣，技術(shù)發(fā)展速度快，必須根據(jù)學生的狀況、學校實驗條件和教材的實際情況，進行系統(tǒng)的、一系列的改革。本文主要從課堂教學、實驗、課程設計以及課后指導四方面，提出了計算機網(wǎng)絡課程的多元化教學思路，以服務傳感網(wǎng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展為目標，重點培養(yǎng)學生自主學習、協(xié)作學習、實踐操作等方面的能力。

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[2]別文群.基于網(wǎng)絡環(huán)境的計算機網(wǎng)絡技術(shù)課程建設與實施的研究[J].中國輕工教育，2011（3）：49-51.

[3]王彥良.《計算機網(wǎng)絡》課程教學方法探討[J].內(nèi)江科技，2009（7）：169.

G642.0

項目名稱：江南大學2011年度教育科學研究專題課題教師卓越工程項目。項目號：2011ZYGC07。