工程認證背景下計算機網絡課程體系建設研究

韓永奇，張旭寧，張蕓，馬麗，于合龍

(1.吉林農業大學，吉林長春130118；2.長春科技學院，吉林長春130600)

1 引言

國家綱要中指出，人才培養作為高校培養工作中的重中之重，著重培養學生的綜合能力，強化學生創新意識，提高學生學習能力，進而提高人才的質量[1]。在工程教育專業認證的背景下，面對國家政策以及行業發展的需求，以學生為中心，根據人才培養方案以及畢業目標的要求，進一步構建工程認證背景下的課程的探索與改革，進而構建計算機網絡課程體系，為學生在知識理論，綜合能力，素質教育的共同發展中提供堅實的基礎[2-4]。計算機網絡是我校計算機專業的一門專業基礎課程，該課程主要針對本科生進行教學，涵蓋計算機科學與技術、物聯網工程及數據科學與大數據技術三個專業，根據不同專業方向和層次學生的差異性，進行層次化教學，采取線上線下混合的教學方式，構建符合工程認證要求的教學體系，形成動態的、多層次的、結構化的計算機網絡課程體系[5]。我校于2018年采取了計算機大類招生，其中的計算機科學與技術專業是國家一流本科專業，吉林省特色專業，2019年啟動了計算機科學與技術專業工程教育專業認證工作。

2 發展趨勢和學科背景

傳統的計算機網絡課程以理論教學為主，輔之一定數量的原理驗證性實驗和簡單的網絡設計實踐[6]。在高等教育課堂中，采取封閉式的教學環境，教師圍繞教材開展教學活動，單純依靠講述的方式進行講解知識，又由于實驗條件的限制教師不能提供切合網絡工程實際進行演示，學生只能對學習內容進行被動接受，缺少自發思考的意識，不能深入地理解和掌握知識，并且學生層次差距明顯，沒有多層次化的教學，更加影響學生的學習效率和效果[7]。對學生的考核采用平時成績(考勤、作業、實驗報告)和期末考試成績綜合評價，從教學過程和考核方式上來看，并不能很好地體現“以學生為中心、成果導向和持續改進”的專業認證理念，需要進行進一步的改革[8]。因此，結合工程教育認證的模式來建設計算機網絡課程體系具有較強的現實意義和推廣價值。

3 計算機網絡課程體系建設

3.1 教學內容設計

盡管傳統的計算機網絡技術已經相當成熟，但是網絡的系統結構，基本原理和網絡協議仍然是學習的重點。此外，新興的網絡技術，例如無線和5G移動網絡，網絡安全性和網絡維護不斷延伸到教學中，需要實時更新教學內容和實驗指導[9-10]。在課堂教學中引入思政、科學研究和實際工程實例，以激發學生學習興趣并加強互聯網建設的思想。鼓勵學生參加網絡安全競賽，網絡工程師國考和思科、華為以及銳捷的企業認證，彌補課程上的限制，引導教師動能，深化和不斷改革教育內容。

在課程大綱中根據培養目標以及畢業指標要求，計算機網絡課程的學習應該注重學生的工程實踐能力的培養，通過提升學生的動手實踐能力鞏固基本的理論知識，對課堂上的理論學習進行應用和創新，提高學生的網絡素養，增強學生的綜合能力。針對計算機專業的人才培養方案，將工程教育運用到實際的教學活動中，采取線上線下混合的教學方式，在講解課程理論的同時提供仿真模擬軟件進行實際的動手操作，完善實驗實踐教學，提供多樣化的教學方式和考核方式，為學生進行多層次的學習提供保證，如圖1 所示。這樣的有機結合，在滿足不同層次學生學習的需求下，不限制學生進行學習的時間，避免教師在日常的教學活動中，反復講述相同問題影響課堂效率的問題，更好地提供教學的質量。

圖1 計算機網絡課程建設體系

3.1.1 線上課程建設

1)理論教學

首先讓學生了解網絡體系結構、物理層、數據鏈路層、局域網、網絡層、傳輸層、應用層的服務，以及各層的主要協議的工作原理，其次是交換路由技術的學習，交換機、路由器的應用配置。在教學過程中，將課程的重點放在網絡體系的構建中，了解網絡各層常見協議的工作原理，理解網絡互聯的基本原理及網絡工程的規劃建設。

2)實踐教學

在掌握基本理論后，引導學生理解并掌握針對常見的信息網絡基礎設施需求，能規劃、設計計算機網絡系統，實現交換路由配置，使之滿足通信和資源共享的需求，并能夠架設網絡服務器提供常見的網絡服務，為以后工程實際應用做好充足的準備。

3)案例教學

結合實際的思政、科研和前沿熱點案例進行講解，激發學生的學習興趣，引導學生進行自發性的思考去解決問題，理解網絡的原理，增強學生解決工程問題，掌握運用知識的能力。進而開拓了學生的視野，讓他們更好地理解計算機網絡的現狀和未來。

3.1.2 線下課程建設

教師在進行日常理論教學中，要注重關注信息技術中計算機網絡的原理與應用，利用固定的時間進行研討交流，總結經驗，時刻更新教學計劃，更改教學方案，同時將這些內容更改到線上教學資源中，實現教學資源的大融合。這樣的教學方式可以提高師生間進行教學互動的效率，激發學生自主學習的想法，由原本的流水線似的教學轉變為啟發式的教學，增加學生主觀能動性，提高教學效率。

3.2 教學資源建設

教學資源從兩方面進行考慮，分別為教學實施的環境以及師資的力量。

工程教育的顯著特征是實施環境，最基本的任務是建設好教學場地和提供教學軟硬件資源，并且要通過不斷改善教育環境和資源配置。使用模擬仿真平臺，使抽象的理論具體化、實例化，加深學生對互聯網的感性認識，并增強他們對原理的理解。更新實驗室的交換機和路由器，以架構大中型網絡，提高學生網絡設計、設備配置、故障診斷等工程能力，逐步增加無線，移動網絡和安全設備的投入。

教師是工程教育認證的基本保證。教師除了理論水平高外，還要對計算機網絡行業保持高度關注和熟悉，具備強大的工程能力，提高教學創新能力，為學生提供強有力的指導。從技能預備能力的角度來看，為了加強教師的工程學教育和訓練，最好通過網絡領域的一些工程學認定評估，使教師能夠向雙重資格的方向成長，改進團隊建設。

3.3 教學質量評價

結合工程認證考核方式以及計算機網絡課程的抽象和實用特性，優化評估方法，在考試方案上增加學習通視頻預習、網絡工程設計論證報告等形式。閉卷考試占50%、視頻預習10%、網絡工程設計論證報告10%、翻轉教學10%、作業10%、出勤及平時表現10%。考試試卷符合支持畢業要求的相關指標，應集中解決復雜的工程問題上，提高任務的完成度。

3.4 增加校企合作

作為工程教育認定的基準之一，專業是與企業合作建立實習研修的基地，企業在教育過程中向學生提供工程實習平臺是必要條件。近年來，學校和企業的合作堅持了“學生本位”“實踐育人”“就業導向”的教育理念，這種革新的工程教育人才模式有助于培養學生的綜合素質和構建高水平的教育隊伍。在線上課程的教育中，可以參照這個模式，讓學生訪問企業網絡中心，提高專業意識，邀請企業工程師來指導課程設計，促進生產、教育、研究的整合。

圖2 學習通線上實驗資源截圖

圖3 學習通線上案例庫截圖

4 結論

本文針對工程認證背景下計算機網絡課程體系建設的研究，構建了多角度、多層次的課程體系，在本校的三個專業中不斷進行優化調整，盡可能地完善成一個完整可持續的體系結構。在計算機網絡教學的過程中，通過不斷地發現在構建課程系統中遇到的新問題，尋求解決新問題的方法和方式，并持續改善計算機網絡課程體系。通過提高課堂的教學效果，結合自身學校的特點，按照人才培養的策略以及學生畢業標準，實時地調整培養方案和課程大綱，為我校計算機專業提供良好的就業基礎，加速實現為未來職業生涯提供可持續發展的網絡工程人才。