本科生《計算機網絡》課程的教學改革和探討

摘要：人才培養是衡量學校教育質量的重要標志，是學校綜合實力的重要體現。本文通過作者近幾年對本科生《計算機網絡》課程的講授和思考，采用研究性教學模式，不僅傳授計算機網絡的基本知識和概念，而且通過把科研成果、方法和思想（包括專業文獻閱讀）融于整個教學過程中，把培養學生的創新和實踐能力作為教育改革的主要目標。

關鍵詞：計算機網絡；研究性教學；實踐教學

一、引言

計算機網絡已經成為信息社會的基礎設施和科學研究的平臺，既是計算機專業，也是許多非計算機專業的重要基礎教學內容。通過這門課程的學習，理解和掌握計算機網絡的基本概念、體系結構和協議原理，為今后從事計算機網絡應用的研究打下良好的理論基礎。隨著網絡新技術的不斷發展，教學內容也要不斷更新，需要在教學中舍棄一些傳統陳舊的內容而增加一些有關無線傳感網和物聯網的內容。

教學改革決不僅僅是讓教學內容與時俱進，更為重要的是轉變學生的學習和思維方式，以適應這個飛速變換的世界。師者，傳道、授業、解惑也。對于技術學科而言，傳道應當是學習之道、思想方法和研究方法之道。這就需要我們從以教師為中心的“知識型教學”模式轉換成為以學生為中心的“研究型教學”模式，提升學生思維能力、交流溝通能力、發現和解決問題等綜合能力。

二、計算機網絡課程的教學內容

（一） 注重基本原理和概念的講授

本課程是為地圖學與地理信息系統專業高年級學生開設的一門專業選修課，一共40個學時。我們的教學理念為：“以計算機網絡理論為主線，以網絡協議為核心，以網絡技術在專業應用中為背景，以提高學習興趣和創新能力的培養為目標”。對學生進行全方位的訓練，可以提高學生面向問題的求解和創新能力；使學生能夠較牢固地掌握計算機網絡技術的基本原理和概念，了解與計算機網絡密切相關的通信技術；理解和掌握協議分層思想、體系結構和基本工作原理；了解無線傳感網和物聯網基本理論和概念，通過典型網絡協議的學習基本掌握計算機網絡協議的基本技術、工作原理和協議描述技術。

基于我們的教學目標，我們把計算機網絡體系結構、原理、算法作為最基礎內容，Internet技術是實例（協議）；弱化數據通信技術，著重競爭技術（如802.3、802.11協議），圍繞分組交換技術（互聯、路由、轉發），立足端-端通信（連接、可靠、流控、擁控），面向應用的服務質量。

通過自主開發網絡應用程序以及網絡協議的設計與實現，鍛煉學生解決問題的實際能力；通過網絡架構、網絡協議等網絡基礎知識學習，培養學生具備分析問題的能力；通過典型算法講解使學生了解網絡協議實現的基本方法。

當然，除了講授計算機網絡基本原理和協議以外，也拿出2-3個學時向學生介紹計算機網絡技術在GIS領域的最新發展和動態，如WebGIS、基于無線傳感網的地理信息系統等。這樣一方面提升了計算機網絡這門課程在學生心目中的重要性，另一方面也增加了學生對計算機網絡課對本專業重要性的認識。

在教材的選取上，選用知名教授Andrew.S.Tanenbaum和謝希仁教授等國內外有影響的教材作為參考書[2-3]。這些教材不僅系統地介紹了計算機網絡的基本原理和大量的協議實例，還與時俱進地引入了最新的網絡技術。

（二）教學內容與時俱進

教材內容的重點雖然都是最基本的原理和概念，但畢竟不能反映最新的網絡技術。在準備這門課的講授過程中，應帶學生參觀、調研、了解學校網絡中心。我校校園網依托中國教育與科研計算機網（Cernet）的網絡資源而建立，它是Cernet的中國農業大學節點。目前我校兩校區教學區和辦公區的60所正規樓宇、9個室外熱點區域，均實現了新無線網的覆蓋，實現校園網用戶的IPv6普遍訪問和校園網信息資源的IPv6普遍服務。通過了解目前校園網所采用的最新網絡軟硬件技術，我們對教材內容也會適當調整，有重點地做一些講解。

目前物聯網在智能生活、智能城市、智能交通、智能醫療 、智慧物流 、智慧農業、智能電網、智慧建筑等領域都有廣泛的應用。因此我們也會介紹主流無線網絡技術，如 IEEE 802.15.4 Zigbee 無線傳輸技術，以及藍牙無線傳輸技術等。

對于網絡連接設備，我們有側重地介紹具有路由器功能的三層交換機。因為在校園網和大型企業里，普遍采用三層交換機來代替路由器，而只有局域網與公網互聯之間要實現跨地域的網絡訪問時，才通過專業路由器。

對網絡地址分配問題，教材一般只介紹A、B、C等地址分類，劃分子網和無類別域間路由CIDR（Classless Inter-Domain Routing）技術。雖然CIDR技術可以更加節約IP地址，但它并不能創造新的IP地址。IP地址的耗盡危機并不能因此得到解決。因此實際上校園網和一些企業多采用的是NAT（Network Address Translation）技術來分配地址。還有路由協議，我們校園網主要采用的是內部網關協議 OSPF （Open Shortest Path First ），因此對OSPF也重點介紹一下。

（三）教學與專業文獻閱讀相結合

除了講授課本知識，對于一些重要的知識點，可以通過閱讀專業文獻來拓展學生知識范圍，培養學生創新能力。

每講到一個重要知識點，比如循環冗余校驗碼CRC、HTTP應用協議，我們就選擇在中文學術期刊數據庫（如中國知網）里檢索幾篇最近這些年對CRC和HTTP協議的文獻推薦給學生。另外，還搜集一些有關計算機網絡協議的經典文章，如通信理論創始人、學術大師香農的經典文章“A Mathematical Theory of Communication”；TCP/IP協議設計者、圖靈獎得主Vinton G.Cerf的經典文章“A Protocol for Packet Network Intercommunication”等推薦給學生。這些經典的文獻猶如文學界的世界名著，經久不衰。通過閱讀經典文獻，既能提高學生的英語閱讀能力，也能感悟這些前輩大師們的睿智與思想。endprint

學生通過這門課的學習，不僅掌握了計算機網絡的基本原理和概念，而且通過閱讀和學習專業文獻，既了解了計算機網絡的研究進展和熱點領域，也提高了英文文獻的閱讀能力。

（四）教學模式的改進

在互聯網時代，知識獲取方式與獲取渠道都在發生著根本改變，書本和課堂僅僅只是獲取知識的一個方面，隨著網上數字媒體及海量知識的快速發展，學會獲取知識的能力比獲取知識本身更重要。我們經常給學生灌輸的理念是在“互聯網+”時代，學生自己要提高自主學習的能力。這一理念也影響著學生，并取得了良好的效果。

在研究性教學中，教師和學生的作用也發生了變化。傳統的課堂教學模式一般是老師講，學生聽，忽略了學生的感受，學生缺乏參與感。而研究性教學是向以學生為中心的教學模式轉變。課堂不再是滿堂灌的教學方式，而是留出一部分時間鼓勵學生和老師、學生和學生之間的交流互動；另外，在一些關鍵知識點上，給予學生重點啟發和引導，營造一個研究型的學習氛圍。

“互聯網 + ”給社會各領域帶來了巨大變革，2012年慕課（MOOC，大規模開放在線課程）的出現給全球大學的傳統教育帶來了前所未有的沖擊，也給教學模式改革帶來了很好的契機。

“慕課”的特點之一就是短視頻，每個視頻的長度在十分鐘左右。我們把《計算機網絡》內容經過重新梳理，分解，把一些重要、較難理解的知識點提煉出來，錄制了20段左右的慕課視頻并放到校園教學平臺上供學生自己觀看學習。學生在上課時沒有完全聽懂的知識點可以反復看，避免了傳統課堂一處知識點沒跟上，后續聽起來就困難的問題。很多學生反映學習效率提高了，而且自由支配學習的時間也更多了。對于不會的知識點，或需要思考的地方可以記下來反復聽反復想，不會出現上課沒聽懂下課就沒辦法，直接略過的現象。教學改革的最終目的是使學生真正受益。經過最近這幾年的教學改革，學生也給予了較好的評價。很多學生反映，對計算機網絡有了一個比較全面的認識。課程中舉了很多例子便于大家理解，很形象生動。老師除了教這門課的知識，也教給我們很多思維方法，對我們很有幫助。課程中采取的交互式教學模式使我們獲得了很多和同學們交流心得體驗的機會，這種教學模式使我們有了學習主人翁的感覺，能夠調動同學們的學習積極性。

三、結束語

本文是近年來講授《計算機網絡》教學實踐中的一些點滴體會。創新意識和創新能力的培養是現代教育的出發點和歸宿。課程教學改革是一項系統工程，需要下大力氣。沒有一流的本科教學質量，就沒有一流的大學。教學模式使人才培養從以“教”為中心的知識傳授型教學向以“學”為中心的研究型教學轉變，學生普遍反映這種教學模式優于傳統的教學模式，并能合理使用實驗和現代化教學技術；通過認真組織課堂教學內容，重視實驗教學和課程設計，嚴格教學的過程化管理與考核等方法，為其終身學習和畢生發展奠定良好基礎。

參考文獻：

[1]趙婧如，王宣政.關于計算機專業“計算機網絡”課程教學改革的建議[J].計算機教育，2006（5）：33-36.

[2]Andrew.S.Tanenbaum.計算機網絡[M].北京：清華大學出版社，2013.

[3]謝希仁.計算機網絡[M].北京：電子工業出版社，2014.

[4]趙明.農業院校本科生計算機圖形學課程的研究型教學[J].計算機教育，2011（13）：104-106.

[5]高虹.從美國理工科本科教學改革看研究型教學[J].物理與工程，2004，14（2）：12-14.

（責任編輯黃佳銳）endprint