工程應用背景下基于創新能力培養的計算機網絡教學改革研究

王天寶

【摘? 要】計算機網絡的廣泛應用推動社會各層面的改革，為高校學生提供了更加廣闊的就業前景。然而，作為面向工程應用的一門課程，實踐創新能力培養為高校計算機網絡課程教學改革帶來了新的挑戰與機遇。本文分析了高校計算機網絡課程教學中的現狀，研究了教學過程中存在的問題，基于以上分析和研究提出了工程應用背景下基于實踐創新能力培養的教學改革研究策略。通過初探計算機網絡教學改革研究，旨在培養適應新工科要求的高校學生工程應用實踐創新能力。

【關鍵詞】高校學生;計算機網絡;教改研究;實踐創新能力培養;工程應用

引言

新技術革命正影響著整個人類社會的進程，特別是以信息化技術為代表，成為人類社會高速發展的助推器。作為面向工程應用的專業，計算機技術是信息化建設的重要基礎性研究，計算機網絡技術作為信息化建設中不可或缺的一環起著越來越重要的作用。在工程應用背景下，如何培養高校學生在網絡技術方面的實踐創新能力得到了廣泛的關注。

1.計算機網絡課程教學現狀分析

1.1教學內容難以適應新的應用背景

計算機技術是高校所有學科中發展速度最快、新技術更新最快的學科之一。在全球科研工作者的共同努力下，計算機技術以前所未有的速度向前發展，特別是網絡技術方面，新技術、新理論、新方法不斷涌現。而目前國內大部分高校的計算機網絡教材仍然沿用過去的教材，有的內容相對落后，而像物聯網、互聯網+等新技術卻很少涉及，現有教學模式已經難以符合新形勢的發展需求。

同時，教材涉及的內容多以理論為主，實踐類內容較少，難以激發學生的學習熱情。現有計算機網絡教材采用的結構主要包括兩大部分。第一部分主要講解網絡協議的工作原理。第二部分主要講解網絡安全、音頻/視頻服務及無線網絡等方面的知識。這些內容要么偏重理論，難以吸引學生的注意力;要么可以引起學生的興趣，但是高校不具備相應的實驗條件。由此可見，這種偏重理論教學的教學模式，難以滿足現在企業要求學生具有解決實際網絡問題能力的要求。

1.2教學方法難以滿足新的教學對象

隨著智能手機的不斷普及和無線網絡的快速發展，學生上課注意力不集中，上課玩手機現象愈發嚴重。手機的各種通信、游戲等APP以令人咋舌的速度出現，這些APP突破了高校學生的免疫防線，不斷侵占學生的學習熱情和學習時間。而與此同時，高校的教學方法仍然沿用過去幾十年老師唱獨角戲，學生冷眼旁觀的模式。在與手機爭奪學生的戰爭中，高校教師如何占據優勢并取得勝利是一個需要引起全體高校注意的一個課題。

目前，高校教學方法也不斷改革，取代傳統粉筆板書模式，而采用諸如PPT、掛圖、CAI課件等手段的多媒體教學模式也面臨新的改革。翻轉課堂、雨課堂、網絡課堂等新的教學方式不斷涌現，特別是在2020年新冠肺炎疫情下，全國各高校停課不停教，停課不停學，應用互聯網平臺，采用雨課堂、網絡課堂等網絡教學手段，提供了豐富的網絡教學資源，使得高校的正常教學秩序和教學制度得以正常運行發揮了重要的作用。

1.3評價方法難以符合新的教學目標

在新技術不斷涌現的現在，高校的培養計劃也不斷更新，以適應新的發展形勢。然而，有的高校為了開設新的課程而不斷壓縮傳統課程的教學時間，導致學生雖然學習視野更加寬廣，但是對許多課程的學習均是處于一知半解，浮于表面狀態。這種培養計劃的初衷本是先激發學生對某一課程的興趣，然后通過個人的繼續學習來掌握本門課程的相關知識。然而，已經被手機俘虜的學生，能否實現自我繼續學習已經成為值得懷疑的事情。雖然可以通過改變教學方式來爭奪學生，但是教學方法成功與否與評價方法有著重要的聯系。傳統通過一張考卷來檢驗學生對理論知識的理解與記憶，在此基礎上分析、闡述相關知識點的方式已經難以適用新的教學目標。在以培養學生的實踐創新能力為教學目標的前提下，既要考察學生對基礎理論知識的掌握情況，又要考察學生的實踐創新能力變得越來越重要。

2.計算機網絡課程教學存在的問題

2.1枯燥的理論知識

目前，計算機網絡課程的教材結構主要包括兩大部分。第一部分主要講解現行計算機網絡采用的TCP/IP協議和國際標準化組織制定的OSI模型結合的五層協議的工作原理，包括物理層、數據鏈路層、網絡層、運輸層和應用層的原理。第二部分主要講解網絡安全、音頻/視頻服務及無線網絡等方面的知識。對于學生而言，掌握單次教學講解的知識點不難，如何將每堂課的知識融合成一個知識體系是難點，而這恰恰是學生做不好又必須要做的事情。協議族的每層中各個子協議之間的區別、聯系、應用環境，不同層之間的接口是如何連接，這些知識對大部分學生而言較難掌握。如何梳理出計算機網絡的知識體系，有助于學生更好的學習本課程。

2.2單一的教學方法

受傳統教學模式的影響，大部分高校和教師依然采用傳統的灌輸式或填鴨式教學方法。這種方式對于某些基礎課程，如數學等學科，依然有效，但是難以適應計算機專業相關課程的教學需求。雖然教師通過采用PPT等多媒體方式在教學方法上進行了一定的改革，但是也存在諸如幻燈片翻看速度過快，有的知識點學生尚未理解就被劃過，導致學生喪失興趣。同時，對于像計算機協議這些具有較強理論性和抽象性的知識，缺乏趣味性，對學生的學習態度產生消極影響。

同時，講解計算機網絡的教師雖然具有較強的理論知識，但是大部分均為畢業后轉型為教師，缺乏網絡技術工程應用實戰經驗，絕大多數教師沒有企業工作經驗，從未參與大型網絡的規劃、設計和研發工作，導致在實踐教學過程中不能對學生提供有效的指導。

2.3匱乏的實驗條件

各個高校，特別是普通高校在硬件設施參差不齊，高校實驗設備更新換代太慢，設備陳舊，許多高校的實驗設備仍然是十幾年前的設備，難以適應高速發展的計算機網絡技術的實驗教學任務。許多原本可以采用實際操作方式進行的實驗只能采用模擬軟件進行，而有些需要相關軟件進行模擬的實驗卻無相關軟件，導致實驗條件與課堂教學嚴重脫節。

3.工程應用背景下基于實踐創新能力培養的教學改革研究

3.1構建工程應用引導的知識體系

為培養學生工程應用背景下的實踐創新能力，可將計算機網絡的知識體系分為三個部分：計算機網絡理論知識，計算機網絡實踐知識，計算機創新知識。

計算機網絡理論知識在知識體系中屬于基礎知識，該部分主要涵蓋計算機網絡的體系結構、各層協議的工作原理、計算機網絡安全等有關知識。計算機網絡實踐知識是以工程應用為引導，將基礎理論知識轉化為實踐操作能力，如路由器的設置、局域網的拓撲結構設計及配置、無線網絡的配置等內容。計算機創新知識，主要通過設置專題學習方式進行。例如在教學過程中結合數據庫技術開展web管理系統開發等專題，通過專題開發結合了理論知識與實踐知識，對學生綜合掌握數據庫技術以及計算機網絡課程中涉及的萬維網技術、域名系統、局域網技術、路由器配置等知識具有非常積極的作用。同時，通過專題研討，激勵了學生的學習興趣，對提振學生掌握本門課程知識的信心具有積極影響。

3.2完善興趣誘導的教學方法

為改變傳統枯燥乏味的教學方法，采用互動式，翻轉課堂，專題研討，理論模擬等教學方式，不斷誘導學生的學習興趣，更好的掌握本門課程知識。

互動式教學方法通過營造多邊互動的教學環境，教師與學生在平等的交流探討的過程中，師生間不同觀點的碰撞交融，激發雙方的主動性和探索性，達成提高教學效果。翻轉課堂改變了教師決定學習權的模式，通過提前發布教學任務，讓學生學習老師錄制發布的教學視頻，利用課堂外的零碎時間學習相關知識。在這種教學模式下，課堂內的寶貴時間，學生能夠更專注于主動的基于項目的學習，共同研究解決本地化或全球化的挑戰以及其他現實世界面臨的問題，從而獲得更深層次的理解。通過專題研討或專題學習的模式，學生可以針對自己感興趣的課題與教師一起研究，將理論知識與實際應用相結合，具有較好的教學效果，例如上面提到的web開發專題學習，計算機網絡安全中面臨的各種攻擊的研討。理論模擬可通過做游戲的方式讓學生更好的理解相關的理論知識，讓枯燥的理論知識學習變得生動起來。再如局域網內主機通過MAC地址進行通信的工作原理，可以由幾位學生充當主機，一位老師充當交換機，通過在不同管道內傳遞紙條的方式實現數據幀通過交換機的接口與不同主機間的傳輸、MAC地址表的維護、直接通信與廣播通信等過程，更好的理解局域網范圍內通過數據通信的原理。

3.3建立基于實踐創新的評價體系

傳統采用理論筆試加實驗考核的課程評價體系，難以對課堂教學效果進行有效評價。特別是現在高校中，某些實驗課流于形式，實驗內容較少，與理論和實踐脫節嚴重。實驗實踐課可選擇性較小，難以滿足學生的興趣需求。因此，在工程應用背景下，構建新的培養實踐創新能力的教學評價體系成為亟待解決的問題。為培養學生的實踐創新能力，可從以下幾個方面進行改革：（1）課程考核分為：期末卷面考核，實踐/實驗考核，專題考核，參與度考核四部分，其中參與度考核包括課堂、實驗、專題的參與程度。課程總成績由上述四部分構成，其中期末卷面考核占50%，實踐/實驗考核占20%，專題考核占20%，課堂、實驗、專題參與度考核占10%。

通過增加實驗/實踐課及專題考核在期末綜合成績中的比重，可以使得學生更加重視計算機網絡課程的實踐和專題教學的學習，可有效提高學生的自我學習能力和實踐創新能力。通過對采用該評價體系，讓教師更加容易的把握學生對知識的掌握和應用情況，有效提高了教學質量，同時可最大程度吸引學生的興趣，讓學生在實踐、專題的學習成果中獲得更大的信心。

4.結論

本文分析了目前計算機網絡課程教學的現狀，研究了教學過程中存在的問題，并在此基礎上，結合工程應用背景，提出了培養具有較強實踐創新能力的應用技術性人才的培養方法。從構建以工程應用為引導的知識體系，改革新的教學方法，建立新的評價體系等方面進行改革。通過教學改革，激發了學生的學習熱情，通過實踐增強了學生的動手能力，專題教學又提高了學生在自己專注的興趣領域的創新能力，對高校培養工程應用型的新型技術人才具有積極的意義。

參考文獻

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