新工科背景下計算機網(wǎng)絡(luò)實驗課程教學(xué)改革探索

劉彬 張貴民 陳志鋒 胡建偉

摘? 要： 本文結(jié)合計算機網(wǎng)絡(luò)實驗課程的特點，根據(jù)當(dāng)前高校“新工科”建設(shè)的需求，在課程學(xué)時的分配、教學(xué)思路的設(shè)計、教學(xué)內(nèi)容的安排、教學(xué)方法手段的多元化、評價方式等幾個方面做出了探索與改進。有效提升實驗教學(xué)質(zhì)量和學(xué)生的網(wǎng)絡(luò)綜合應(yīng)用能力。

關(guān)鍵詞： 新工科;計算機網(wǎng)絡(luò);實驗教學(xué)

中圖分類號： G642? ? 文獻標(biāo)識碼： A? ? DOI：10.3969/j.issn.1003-6970.2020.10.084

本文著錄格式：劉彬，張貴民，陳志鋒，等. 新工科背景下計算機網(wǎng)絡(luò)實驗課程教學(xué)改革探索[J]. 軟件，2020，41（10）：318320

【Abstract】： Based on the characteristics of computer network experimental courses， according to the current college “New Engineering” construction needs， in the allocation of course hours， the design of teaching ideas， the arrangement of teaching contents， the diversification of teaching methods and means， evaluation methods and other aspects have been explored and improved. Effectively improve the quality of experimental teaching and studentscomprehensive application ability of network.

【Key words】： New engineering; Computer network; Experimental teaching

0? 引言

隨著我國新一代信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)、電力裝備、高檔數(shù)控機床和機器人、新材料等這些新型經(jīng)濟體的快速發(fā)展，目前所帶來的問題是他們將成為人才缺口最大的幾個專業(yè)。其中，新一代信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)人才缺口將會達到750萬人。到2025年，新一代信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)人才缺口將達到950萬人，電力裝備的人才缺口也將達到900多萬人[1]。

我國目前工科人才培養(yǎng)存在著“培養(yǎng)目標(biāo)定位不清晰，工科教學(xué)理科化，對于通識教育與工程教育、實踐教育與實驗教學(xué)之間的關(guān)系和區(qū)別存在模糊認(rèn)識，工程教育與行業(yè)企業(yè)實際脫節(jié)太大，工科學(xué)生存在綜合素質(zhì)與知識結(jié)構(gòu)方面的缺陷”[1]。2017年6月9日，教育部在北京召開新工科研究與實踐專家組成立暨第一次工作會議，審議通過《新工科研究與實踐項目指南》，提出新工科建設(shè)指導(dǎo)意見[2]。

作為技術(shù)人才的搖籃，高校的教學(xué)實踐性依然與當(dāng)前社會實際需求存在較大差異，無法滿足不斷發(fā)展的專業(yè)技術(shù)需要。針對這個問題，必須要抓緊建設(shè)高校的實驗教學(xué)環(huán)節(jié)，提升學(xué)生的整體競爭力。計算機網(wǎng)絡(luò)作為計算機專業(yè)、網(wǎng)絡(luò)工程專業(yè)的專業(yè)必修課，

同時也在其他工科專業(yè)的課程體系中處于非常重要的地位。計算機網(wǎng)絡(luò)課程的實驗教學(xué)，作為理論教學(xué)的重要補充，由于網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展飛速、涉及知識面廣，實踐操作性強，目前存在著課時安排不合理、實驗內(nèi)容類別單一、實驗內(nèi)容陳舊、實驗題目覆蓋面窄、教學(xué)方法單一、不夠靈活、實驗考核方式較為單一等問題，已經(jīng)不適應(yīng)合新工科要求下的計算機網(wǎng)絡(luò)課程的實驗教學(xué)要求。為此，計算機網(wǎng)絡(luò)課程的實驗教學(xué)改革迫在眉睫。

1? 優(yōu)化實驗課程設(shè)置

課程建設(shè)是高校教學(xué)建設(shè)的基礎(chǔ)內(nèi)容，也是重中之重。加強課程建設(shè)是提高人才培養(yǎng)質(zhì)量的關(guān)鍵之處。

計算機網(wǎng)絡(luò)該課程在課時設(shè)置時，存在一個重要問題值得我們關(guān)注：理論教學(xué)和實踐教學(xué)的課時分配不均衡，重視理論（課堂授課）課時，輕視實踐（實際動手）課時。在課時的分配上，理論課時與實踐課時比一般為3∶1或者4∶1，從這個數(shù)據(jù)可以看出，實驗課時嚴(yán)重不足，導(dǎo)致一些綜合型、擴展型的實驗題目（如綜合型組網(wǎng)題目，擴展型網(wǎng)絡(luò)編程題目），教師往往沒有時間實施，造成學(xué)生無法很好的做到“學(xué)以致用”，處理網(wǎng)絡(luò)綜合問題的能力不強。為了解決這個問題，必須增加計算機網(wǎng)絡(luò)課程的實驗教學(xué)課時，將理論課時和實踐課時比提高到2∶1，保障綜合實戰(zhàn)型實驗題目得以實施，才能有效提高學(xué)生的網(wǎng)絡(luò)實際應(yīng)用能力。

2? 改革實驗教學(xué)思路

傳統(tǒng)的計算機網(wǎng)絡(luò)實驗課程是以網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)原理為出發(fā)點，開展印證型的實驗教學(xué)。實驗內(nèi)容較為單一，重點在于強化學(xué)生的理論知識的理解。隨著“新工科”教育的不斷發(fā)展，要求進一步提高對學(xué)生的創(chuàng)新實踐能力。傳統(tǒng)的實驗教學(xué)內(nèi)容和形式已經(jīng)跟不上“新工科”發(fā)展的需求，傳統(tǒng)實驗教學(xué)內(nèi)容，實驗的綜合性不夠強，忽視了實驗教學(xué)中對學(xué)生的創(chuàng)新性能力的鍛煉，為了解決這些問題，提高學(xué)生的綜合實踐能力，創(chuàng)新能力，需要推進計算機網(wǎng)絡(luò)的實驗教學(xué)改革，設(shè)計綜合性實驗。通過探究型實驗來幫助學(xué)生建立探究意識，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新能力，有效提升學(xué)生的綜合素質(zhì)。

3? 梳理優(yōu)化實驗教學(xué)內(nèi)容

目前，計算機網(wǎng)絡(luò)課程的實驗教學(xué)往往是依附于理論講授內(nèi)容來開展實驗，容易出現(xiàn)學(xué)生在短時間內(nèi)難以完成實驗題目，無法宏觀性、系統(tǒng)性的把握實驗內(nèi)容。一些單一的驗證性實驗題目，常常由教師演示，沒有內(nèi)容的細化和擴展，內(nèi)容過于簡單、陳舊，缺少當(dāng)前新興網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的實驗。因此，實驗教學(xué)內(nèi)容需要進行進一步更新、設(shè)計、細化和分類。

通過對計算機網(wǎng)絡(luò)課程的實驗專題、實驗內(nèi)容進行分類、梳理和論證，針對網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展的新趨勢及今后工作單位的需求，設(shè)計和拓展新的實驗專題。當(dāng)今世界，信息技術(shù)日新月異，物聯(lián)網(wǎng)、云計算、大數(shù)據(jù)、人工智能等新技術(shù)驅(qū)動網(wǎng)絡(luò)空間從人人互聯(lián)向萬物互聯(lián)演進，數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化服務(wù)將無處不在。在實驗內(nèi)容更新方面，引入物聯(lián)網(wǎng)相等新技術(shù)的關(guān)網(wǎng)絡(luò)實驗。科學(xué)設(shè)置實驗教學(xué)內(nèi)容，按照實驗性質(zhì)對實驗內(nèi)容進行歸類，梳理出計算機網(wǎng)絡(luò)四大類實驗科目，13個實驗?zāi)K，數(shù)十個實驗題目。實驗科目和模塊的劃分具體見下表。這些實驗科目內(nèi)容覆蓋到網(wǎng)絡(luò)協(xié)議、網(wǎng)絡(luò)服務(wù)、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備配置、網(wǎng)絡(luò)綜合實戰(zhàn)、物聯(lián)網(wǎng)、網(wǎng)絡(luò)通信編程等多個領(lǐng)域，能夠達到學(xué)生綜合網(wǎng)絡(luò)能力的培養(yǎng)要求。此外，針對不同程度的學(xué)生，本著激發(fā)和鍛煉學(xué)生的創(chuàng)新能力的目標(biāo)，為能力較強的學(xué)生設(shè)計了一些具有一定難度、深度、擴展度和趣味性的實驗作為選做實驗，讓學(xué)生有一定的發(fā)揮空間。這樣既照顧到了多數(shù)學(xué)生，又滿足了一部分基礎(chǔ)好，動手能力強、興趣濃厚的學(xué)生。通過這樣的方式能全面開發(fā)學(xué)生的創(chuàng)作性思維和創(chuàng)新能力，使得實驗教學(xué)真正成為學(xué)生綜合運用學(xué)科知識進行能力培養(yǎng)的有效途徑。

4? 豐富實驗教學(xué)方法

教學(xué)方法是提高教學(xué)效果，推進現(xiàn)代化教學(xué)的橋梁。在計算機網(wǎng)絡(luò)實踐教學(xué)的教學(xué)方法上，應(yīng)打破傳統(tǒng)的實驗教學(xué)模式，探索自主創(chuàng)新、靈活可變的實驗教學(xué)方法，采用示范教學(xué)法、任務(wù)驅(qū)動法、項目教學(xué)法等多種方法相結(jié)合，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情與興趣，提高學(xué)生解決實際工程問題的能力和素質(zhì)。比如，在網(wǎng)絡(luò)協(xié)議分析實驗中，可以使用示范教學(xué)法進行現(xiàn)場演示，教師一邊操作，一邊講解協(xié)議的關(guān)鍵要點，強調(diào)實驗中的注意事項等細節(jié)，學(xué)生可以邊學(xué)邊做，提高學(xué)生實驗技能的提升。在IP路由的配置實驗中，可采用任務(wù)驅(qū)動法，教師根據(jù)教學(xué)目標(biāo)設(shè)計制定實驗大任務(wù)，以學(xué)生為中心，以任務(wù)為驅(qū)動。把學(xué)生的角色從“讓我學(xué)”變成“我要學(xué)”。任務(wù)的完成標(biāo)志著學(xué)生實踐能力的提高，學(xué)生也能從中獲得成就感，從而激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情。教師根據(jù)學(xué)生實驗完成情況，總結(jié)規(guī)律和技巧，將實踐上升到理論高度，將理論和實踐再次聯(lián)系起來，加深學(xué)生對理論知識的理解。在小型企業(yè)網(wǎng)絡(luò)的搭建與配置實驗中，可以使用項目教學(xué)法，在教師指導(dǎo)下，從資料收集、方案設(shè)計、網(wǎng)絡(luò)搭建與配置及最終評價都由學(xué)生自己負責(zé)，有效提高學(xué)生解決實際網(wǎng)絡(luò)工程問題的綜合能力。在實驗中，發(fā)揮學(xué)生為主體，教師指導(dǎo)為輔，發(fā)揮好教師的教學(xué)引導(dǎo)作用，同時需要教師不斷提升自己的教學(xué)水平，能夠充分發(fā)掘?qū)W生的創(chuàng)新潛能。

5? 實驗教學(xué)評價方式多樣化

對學(xué)生的實踐教學(xué)的評價應(yīng)采用與理論課脫軌的方法，創(chuàng)新評價方式，采用全過程評價方式，不進行終結(jié)性測試，而是把平時課堂表現(xiàn)和實驗成績作為評價的目標(biāo)，平時課堂表現(xiàn)占30%，實驗成績占70%。實驗教學(xué)評價針對具體題目不同可采用不同的形式，比如學(xué)生主動展示成果、對實驗結(jié)果開展研討、教師點評、項目答辯形式，激發(fā)學(xué)生的探究性和創(chuàng)新性。對學(xué)生完成的實驗課題進行公開展示研討，教師結(jié)合重點內(nèi)容進行點評講解，引導(dǎo)學(xué)生對于完成的項目進行反芻與拓展。鼓勵學(xué)生進行網(wǎng)絡(luò)新技術(shù)、新知識、新思維結(jié)合應(yīng)用，進行拓展式課堂討論、總結(jié)，從應(yīng)用角度學(xué)習(xí)概念類的網(wǎng)絡(luò)新知識、新技術(shù)。

6? 結(jié)語

根據(jù)“新工科”人才培養(yǎng)的要求，高校工科專業(yè)人才培養(yǎng)模式要逐步進行升級改進，計算機網(wǎng)絡(luò)課程的教學(xué)實踐改革勢在必行。我們需要改變傳統(tǒng)的實驗教學(xué)過于死板的形式，以學(xué)生為中心，教師為主導(dǎo)，以培養(yǎng)學(xué)生興趣、激發(fā)學(xué)生熱情為出發(fā)點，努力提升實驗教學(xué)的寬度，為國家的新經(jīng)濟模式提供更多高質(zhì)量的專業(yè)人才。

結(jié)合《計算機網(wǎng)絡(luò)實驗》課程具體的特點，根據(jù)“新工科”教學(xué)建設(shè)的要求，本文在該課程學(xué)時的分配、教學(xué)設(shè)計、教學(xué)內(nèi)容安排、教學(xué)方法手段、實驗教學(xué)的評價方式等五個方面進行了探索和改進。有效提高了計算機網(wǎng)絡(luò)實驗課程的教學(xué)質(zhì)量，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，大大提高學(xué)生的網(wǎng)絡(luò)工程綜合應(yīng)用能力。

參考文獻

[1]王慶環(huán). “新工科”新在哪兒？[N]. 光明日報， 2017-04-03（5）.

[2]教育部. 新工科建設(shè)形成“北京指南” [EB/OL].（2017-06-10） [2017-08-18]. http：//www.moe.edu.cn/jyb_xwfb/gzdt_gzdt/ moe_1485/201706/t20170610_306699.html.