計算機網絡課程實踐化改革

王娟　張路橋　李飛　王祖儷　姜艷

摘要：計算機網絡課程是多門信息類學科的基礎課程，對之后的專業學習十分重要，但由于概念繁多、理論復雜，學生學習效果不佳。文章提出計算機網絡的實踐化教學方案，即“引入網絡管理人員實際工作中使用的工具，在課堂上進行實際案例演示講解，在課外布置實踐作業、綜合設計題目”，并以實踐數據證明該方法具有可操作性，取得了預想的效果。

關鍵詞：計算機網絡；課程改革；實踐化教學

1.問題與研究現狀

1.1研究意義

21世紀是信息化的時代，計算機網絡已經深入人們生活的方方面面。通過網絡，信息以前所未有的速度擴散。隨著計算機網絡的廣泛應用與高速發展，對于掌握計算機網絡知識的專業人才的需求也大量增長。目前許多高校已經把計算機網絡課程作為計算機科學與技術專業的核心必修課程，且因為計算機是信息化的基礎，其他非常多的相關專業也涉及計算機網絡的知識，例如物聯網工程、信息安全、通信工程專業等，因而在整個電子信息相關專業，計算機網絡課程也屬于必修課程受到重視和重點建設。作為整個電子信息相關專業的基礎課，在就業的時候，計算機網絡和數據結構、操作系統、軟件工程等都屬于學生筆試的常見被考課程，對學生就業十分重要。

1.2教學實踐中的現有問題

計算機網絡經過幾十年的發展已經形成比較完整的理論體系，有較強的理論性，且呈現出知識更新快、信息量大、多學科交叉等特點。目前計算機網絡教學中多以講授為主，存在以下問題：

（1）單一講授的教學模式不能適應計算機網絡多學科交叉、密切聯系行業的特點。學生反映計算機網絡涉及學科多（電子、通信、材料等），即便是每個學科簡單理論概念的講解也已經非常龐雜，學生很難把握其脈絡。而且，現有技術的應用與行業背景密切聯系，單純的理論講授效果不佳，反映在學生回答課堂提問往往問甲答乙，或者干脆不知所問，對講解的知識吸收差。

（2）本學院計算機網絡課程涉及多個不同專業的學生，如信息安全、信息對抗、網絡工程、物聯網工程。每個專業的學生基礎不同，專業重點不同，傳統的統一講授的方法不能適應專業的差異性，也導致不同專業間學生接受程度差異巨大，考試及格率可以相差20%以上。

（3）死記硬背現象突出，對技術理解不深。對于計算機網絡在各專業的具體應用，現有的教學方法和教材均不能提供有效的支撐。學生對死記硬背的技術點尚能回答，但是碰到綜合應用題，大部分學生就難以作答。

面對以上主要問題，現有的計算機網絡課程教學方法和思想必須改變，以提高學生學習的興趣與學習效果，使學生能真正掌握計算機網絡知識與技術。否則，不光是計算機網絡課程應有的教學目的不能達到，還直接影響后繼相關的專業課程教學。

1.3國內研究現狀

開設計算機網絡課程的高校很多，各校在自己的教學實踐中均發現一些問題，并提出了相應的教改方案。一些典型的教改成果如下：

文獻[1]針對不同專業的學生對計算機網絡知識的需求，將計算機網絡課程分成3個層次：計算機網絡課程A適用于計算機科學與技術、網絡工程、通信工程、電子信息工程、電子信息科學與技術等專業；計算機網絡課程B適用于非信息類理工科專業；計算機網絡課程c適用于經濟管理類專業。其次，根據3個層次的教學內容，設計模塊化、可選擇的實驗教學體系。

文獻[2]通過導人式、啟發式、討論式、自學式、教學手段多樣化等多種方法培養創新人才。

文獻[3]針對傳統的計算機網絡課程教學中單一課堂教學模式存在的問題，提出構建以啟發式課堂教學為基礎、引導型在線教學為輔助、研究型實踐教學為提高的計算機網絡課程三維立體式教學模式。

文獻[4]基于案例教學培養部隊學員的計算思維能力培養。文獻[5]提出用網絡教學輔助課堂教學。文獻[6]引入蘇聯教育家、教學論專家巴班斯基創立的“教學過程最優化”理論，即在整體上確定最佳的方案予以實施，并從全面教育任務的實現上評價實施過程及其結果。

文獻[2]、文獻[3]、文獻[4]和文獻[6]提出的多種教學方法都很泛泛，無論對計算機網絡課程還是其他課程都適用。實際上，在以往幾屆學生的教學中，此類方法我們已經在使用，事實證明此種廣泛適用于一般課程的方法并不能解決計算機網絡課程中的具體問題。文獻[5]提出網絡教學輔助，我們在授課的時候也提供給學生課外自學，但是如果教師不負責檢查而全靠學生自覺，那只對部分自覺性較高的學生有用，而這部分學生本來學習效果就較好。文獻[1]提出的分專業不同區分不同的教學層次是值得借鑒的方法，只是專業劃分范圍較大，落實到具體專業還需要細化。

2.實踐化的計算機網絡課程改革

經過課后與學生座談及學生干部的問卷調查得知，學生認為計算機網絡課程的主要問題是理論太多，不直觀。相對比一些課程因學生重視程度不夠導致的學生興趣不高，計算機網絡課程經過歷年專業教育的宣傳，學生基本都能意識到這門課程的重要性。剛開始絕大部分學生的學習積極性都很高，但是隨著課程的進行，概念增多、理論加深，由于理論概念抽象難理解，光靠死記硬背效果差，學生慢慢感覺無法跟上教師的進度，進而失去學習的興趣，甚至自暴自棄。雖然采用了案例視頻、多媒體互動等教學方式，但明顯還不足以讓學生理論聯系實際。

計算機網絡課程的實踐化教學主要分為課內課外兩個方面。

2.1課堂實踐化教學

1）課堂實踐工具演示。

課堂講授引入行業內網絡管理人員常用的分析軟件Wireshark，在講解理論協議時，現場抓包給學生演示。例如講解IP首部，書上給出的圖示如圖1，傳統講授就按照圖的字段逐個講解，學生很難理解和記憶，感覺也很抽象。

推行實踐化教學后，用wireshark在課堂上現場抓取IP數據包給學生看，如圖2所示。在圖2里面可以很容易看出IP協議所處的層次和IP首部每個字段的值，給學生以直觀的認識，學生表示比只看課本清楚很多。

2）課堂案例講解。

此外，在講授具體知識時注意聯系實際，多舉學生身邊的例子。例如，在第五章傳輸層講解TCP可靠傳輸和UDP盡力傳輸時，讓學生思考QQ傳輸文件和聊天時使用的是否為同一種傳輸協議并解釋原因。作為經常使用的工具，學生對QQ的使用特性十分了解，理論的協議與工具的具體表現聯系起來，學生非常容易理解。

2.2課外實踐化教學

計算機網絡是多交叉學科，知識點非常多，光靠課堂教學肯定不能盡善盡美，且不能聯系實際。

1）課外動手實踐。

在課堂實踐操作的基礎上，要求學生在課后把教師演示的案例都做一遍，且回答思考題。這些思考題書上沒有答案，必須用教師提供的工具進行實驗，根據實驗結果分析解答。

2）課外綜合設計。

除了針對單個知識點的課外實踐題，在計算機網絡課程的后半期，還可布置綜合設計題目給學生。此類題目需要學生綜合各章節的知識點，并創新性地思考實施方案。例如，在第四章網絡層課堂講授ICMP協議、路由協議并介紹traceroute命令之后，布置綜合設計題，要求學生思考如何發現整個校園網的拓撲結構。這就要求學生綜合網絡層的各個知識點，并設計發現的步驟，最后按路由器的特性畫出拓撲圖。

3）多種考核方式結合。

讓較為優秀的學生在課堂上講解自己的方案設計，將作業、演講以及課外參加的比賽情況都以考核方式計入平時成績，作為課程的總體評價，替代以往僅以一次筆試作成績。

2.3方法實施的效果

2015年成都信息工程大學在物聯網工程13級和信息安全（實驗）13級兩個專業推行了實踐化教學，而信息對抗和網絡工程專業沿用傳統的教學方式。在期末考試的及格率上，兩種教學方式出現了較大差異。推行實踐化教學的專業及格率超過傳統教學專業近20%，效果比對非常明顯，證明實踐化教學對計算機網絡這種理論課十分有效。

3.結語

課程教學問題的根本原因在于理論沒有聯系實踐。計算機網絡課程的實踐化改革方案，從理論聯系實踐的角度幫助學生從整體上理解單個技術在實際應用中的作用與在技術框架內的位置，并用作業、抽查、綜合設計、課外實踐督促學生的平時學習。實際的考試成績證明該改革方案取得了比較理想的效果，下一步擬在全學院推行。