基于C+M+P+A的《計算機網絡》課程教學改革探索

張劍飛，韓子恒，陶貴麗，馬曉梅，高輝

（黑龍江科技大學計算機與信息工程學院，哈爾濱 150027）

基于C+M+P+A的《計算機網絡》課程教學改革探索

張劍飛，韓子恒，陶貴麗，馬曉梅，高輝

（黑龍江科技大學計算機與信息工程學院，哈爾濱 150027）

針對《計算機網絡》課程教學過程中存在的問題，提出基于C+M+P+A模式的教學改革，即在優化教學內容，改進教學方法和更新教學手段，加強實踐環節、完善考核體系等幾個方面提出相應的解決方案，并將以上方案在教學過程中進行摸索和嘗試，取得良好的教學效果。

計算機網絡；教學改革

0 引言

《計算機網絡》課程是國內外計算機科學與技術、自動化、通信工程等專業的必修課，其在專業建設和課程體系中占據重要的地位和作用[1]。該課程所涉及的知識范圍較廣、內容相對較多，技術更新發展較快，具有將理論知識轉化為應用的紐帶的作用。通過多年的教學實踐，發現本門課程在以下幾個方面普遍存在教學問題：第一，該課程的內容所涉及的原理、知識點較多，且彼此之間銜接性不是很強，較為零散，特別是有些網絡原理、協議、技術等理論較難掌握[2]；第二，該課程很多理論較為枯燥，致使學生在學習過程中不易理解，學習積極性不高；第三，當前的就業壓力逐漸增加，用人單位對畢業生的要求也水漲船高，都希望畢業生可以直接上崗工作，獨擋一面，而在實際教學中，實踐教學環節較少，學生無法真正切身體會網絡設備的使用和網絡協議的工作過程，致使理論與實踐不能得到很好地結合，從而導致學生實踐動手能力不強，無法適應當前社會的需求[3]；第四，很多教材的教學內容與當前計算機網絡的發展相脫節，一些陳舊的網絡技術（如令牌環等）仍作為主要教授內容；而新的網絡技術如網格、云計算、無線傳感器網絡等卻少有提及。第五，考核方式不完善，期末考試主要以筆試為主，無法真正評估學生真實的綜合能力水平。

因此，為了更好的提高教學質量，在教學過程中，通過優化教學內容（Content），改進教學方法和更新教學手段（Method），加強實踐環節（Practice）、完善考核體系（Assessment）等（即C+M+P+A）幾個方面進行了摸索和嘗試。

1 優化教學內容

課程的教學目標之一是培養學生能夠把握新技術發展的動向，了解計算機網絡在信息社會中的新技術，而計算機網絡技術發展的又非常迅速，日新月異，因此，要適當刪減廢舊的教學內容，并且適當的引入反映學科前沿的新技術和新應用，例如，刪減令牌環，幀中繼，X.25等教學內容，同時充實新的網絡相關技術，例如：流媒體、P2P、WPAN、MPAN、IPv6、MPLS、3G/4G、服務質量控制等內容等。優化整合教學內容以滿足當前社會對計算機網絡專業人才的要求。

2 改進教學方法

在學習過程中，一個人的思維能力反映出對知識的理解和掌握程度，因此，良好的思維方式和能力，將大大提高學習效果。在教學過程中，探索新的教學方法，開展思維能力培養的相關教學實踐，即計算思維能力，網絡思維能力，工程思維能力，以便更好地適應新形式下的人才培養模式。例如，在講解網絡體系結構時，實際上就是計算思維的體現，即把一個復雜的大而難的問題分成若干個小的分層次的問題去解決。而網絡思維是計算思維的延伸和發展，強調對象之間的交互性、協作性、共享性。在講解網絡協議的功能分層和對等通信就是網絡思維的重要體現。例如，幾乎所有的應用層協議都是基于是請求——響應，即交互性的，而各個層次的網絡通信以及協議報文的封裝、轉發又都是網絡思維共享性和協作性的體現。而在局域網組網等知識點講解時可以結合大量的真實案例培養學生的工程思維能力，舉以校園網為例，結合本校校園網的網絡拓撲結構圖，明確校園網的網絡結構設計，理解并掌握各種網絡設備的連接及相應的作用，相關配置等。因此，在教學中注重知識點所蘊含的幾種思維的核心思想和方法，以便更好地提高學生的學習能力和效果。

在傳統教學中，一般采用自底向上的教學順序，即，從物理層依次向應用層展開。但是，在教學過程中發現，對于剛剛接觸《計算機網絡》課程的很多學生來說，物理層、數據鏈路層所包含的相關概念、公式較多，因此，學生感覺陌生，枯燥，不容易理解，致使學習積極性不高。每個人每天都生活在網絡時代中，無時不刻都在使用網絡的各種應用。因此，借鑒Kurose的自頂向下教學理念，從和學生較熟悉的應用層開始講解，例如，大家每天都要瀏覽一些網頁，對于使用者而言僅僅是在瀏覽器中輸入網址，就可以看到相應的信息，但是實際上HTTP訪問的數據傳輸過程是如何工作的呢？這種通過列舉身邊的實例引出教學內容，大大提高了學生的學習興趣，也加深了學生對相關知識點的理解[4]。當學生對網絡的通信過程有了一定了解之后，再講述物理層、數據鏈路層、網絡層等理論知識和原理。通過自底向上與自頂向下相結合的教學方法，大大提高了課堂教學質量和學生的學習效果。

工程案例大都是與社會實際需求緊密結合，因此，在課堂理論教學中緊密結合實際案例，可以大大激發學生的學習興趣。教師對案例的選取時要盡量貼近生活，難度適中，覆蓋所學的知識點。在對工程案例進行描述時，結合啟發性教學，然后與學生一起利用所學知識，分析問題，解決問題，以達到對所學知識的融會貫通。例如，在講解DNS原理時，可以結合校園網的域名設置來說明域名空間體系結構的相關內容。

圖1 項目方案的形成過程

但是，僅僅將工程案例應用到理論教學中還遠遠不夠，非常有必要將工程案例與實踐教學環節結合起來，大體分為四個階段：首先教師選定案例，然后共同制定案例項目方案，接著進行案例項目實施，最后進行案例項目評價。教師根據學生的程度，選取難度適當的工程案例。案例要體現理論課程中所學的重要知識點和網絡技術，以便進一步鞏固課堂所學的知識。為了保證工程案例的最終實現，還要制定相應的項目方案，圖1為實踐教學中項目方案的形成過程，主要包括項目需求分析，項目方案設計，調試，形成方案初稿，教師指導，確定最終項目實現方案。案例項目實施階段主要是培養學生在給定的時間內獨立分析問題，解決問題的能力。案例項目評價階段是對各個項目組的總結和今后能力的提升，每個項目組選出代表展示本組的案例項目，教師和其他組對于項目的成績要給予肯定和鼓勵，對于出現的問題要給予幫助解決。

3 更新教學手段

由于《計算機網絡》課程的理論性較強，對于初學者來說，不易理解。因此，為了提高學生學習興趣和效率，對于每個知識點利用Flash或者3DMax工具，設計動畫進行課堂演示，利用Packet Tracer模擬器將理論和實踐操作相結合，使抽象的問題具體化、簡單化、形象化。傳統的網站輔助教學模式，只能局限于使用固定的教學資源。MOOC（Massive Open Online Course,大型開放式網絡課程）是一種基于互聯網的，開放式獲取資源為目標的更加靈活的在線課程學習模式。其最大的特點就是多元化，開放式，交互性。引入MOOC教學形式，學生可以隨時隨地學習，共享豐富的網絡教學的視頻資源、實現互動交流與學習。課下教師也可以根據學生自身的特點，針對性地輔助教學，激發學生的自主學習能力。

4 加強實踐環節

“工欲善其事，必先利其器”，為了達到實踐環節的教學目的，首先必須創造良好的實驗硬件環境。但是《計算機網絡》實驗課程所需要的設備比較昂貴，很多學校《計算機網絡》實驗課的相關內容僅利用模擬軟件完成，而模擬軟件的操作、使用與實際網絡設備還有很多差別，大大限制了學生的實踐動手能力的培養和訓練，導致學生畢業后走向工作崗位無法勝任相應的工作。因此，學院利用實驗室原有的計算機、投影、桌椅、線纜、插座等原有設備，購置了市場上主流品牌（H3C、中興）網絡設備，重新建立了計算機網絡實驗室，主要網絡設備、器件一覽表如表1所示，實驗室網絡設備規劃圖如圖2所示。改造后的實驗室每次可容納30個學生進行計算機網絡實驗，一方面，可以實現小班授課，教師在實驗課堂上可以掌握每個學生的實驗情況，并以此作為期末學生實驗成績評定的依據，另一方面，大大增加了學生實踐動手機會，從而進一步提高了實踐教學效果。

表1 實驗室主要網絡設備一覽表

圖2 實驗室網絡設備規劃圖

實驗課程是實現理論與實踐相結合的重要環節，因此，實驗課程的設計尤為重要。總結多年的教學經驗，實驗課程的類型主要涉及四大類，一類是以工程實驗為主，主要是網絡設備的簡單操作與配置及相關的組網實驗，此類實驗可以提高學生的實際動手能力；另一類是協議分析實驗，主要借助協議分析軟件（Sniffer）對主要協議進行分析（例如，IP協議、HTTP協議等），進而深度理解其工作原理和報文格式。第三類是網絡程序設計實驗，主要是借助于熟悉的高級語言,進行基于Socket函數網絡應用程序編程（例如，設計文件處理的FTP客戶端程序），進一步加深對相關協議工作過程的理解同時提高學生的編程能力。最后一類就是工程案例類，此部分在前面（案例教學中）已經闡述，此處略。實驗課的組織形式以小組為單位，每個小組由3-4人組成，每個成員分工明確，由團隊協作共同完成實驗內容，大大地提高了學生自身的責任感以及團隊協作精神，同時，教師根據實驗課每個學生的表現，評定其實驗成績。

5 完善考核體系

大多數《計算機網絡》課程的考試都以閉卷筆試形式為主，偏重理論知識的考核，忽視實踐水平的評定，致使很多學生通過死記硬背的形式通過考試，但是這種考核方式卻不能真實反映學生的實踐能力水平，最終形成“高分低能”的結果。因此，期末總成績由平時成績（20%，由出勤，課堂表現組成）、實驗成績（40%）和期末成績（40%）構成，提高了實驗成績的比例，注重通過實驗環節反映學生的實踐動手能力，最終綜合反映學生的真實學習情況和學習水平。

6 結語

針對《計算機網絡》課程在日常教學中出現的問題，通過C+M+P+A模式，即優化整合教學內容，改進教學方法和更新教學手段，使學生較好地掌握了該課程理論知識；利用加強實踐環節，精心設計四大類別實驗項目，實現了理論與實踐相結合，培養了學生的分析、解決實際問題的能力，從而進一步深化了對理論知識的掌握；最后，通過完善考核體系實現對學生真實水平的測評。經過幾年的教學實踐，提高了教學質量，取得了良好的教學效果。

[1]熊書明，鮑可進，袁曉云，李峰.提高《計算機網絡》教學質量措施探討[J].教育與教學研究，2009，4（3）：86-89.

[2]張玉清，王群，陳春麗.“計算機網絡”課程教學的探索與實踐[J].中國地質教育，2009，1：153-155.

[3]柳嬋娟.計算機網絡實驗教學模式的改革[J].計算機教育，2010（13）：145-148．

[4]James F.Kurose，Kelth W.Ross編著.Computer Networking A Top-Down Approac[M].第四版.北京：高等教育出版社，2015：158-162.

Research on the Teaching Reform ation of Com puter Network Course

ZHANG Jian-fei，HAN ZI-heng，TAO Gui-li，MA Xiao-mei，GAO Hui

（College of Computer and Information Engineering,Heilongjiang University of Science and Technology,Harbin 150027）

In view of the problems existing in the teaching process of Computer Network,proposes several solutions based on C+M+P+A which re-flects in the optimization of the teaching content,improves teaching methods,updates teaching methods,strengthens practice,improves the evaluation system,applies them to the teaching and achieves good teaching effect.

Computer Network;Teaching Reformation

1007-1423（2017）12-0042-04

10.3969/j.issn.1007-1423.2017.12.011

張劍飛（1978-），女，黑龍江哈爾濱人，副教授，博士，研究方向為計算機網絡應用

2016-04-21

2017-04-15

黑龍江省高等教育學會“十三五“高等教育科研課題（No.16G336）