計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程思政教學(xué)設(shè)計(jì)與實(shí)踐

楊海清

（浙江工業(yè)大學(xué)信息工程學(xué)院，浙江 杭州 10023）

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)是計(jì)算機(jī)發(fā)展和通信技術(shù)緊密結(jié)合并不斷發(fā)展的一門學(xué)科。在信息化時(shí)代，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)扮演了越來越重要的角色，并成為促進(jìn)物質(zhì)文明和精神文明雙發(fā)展的重要技術(shù)支柱。“計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)”課程是我校自動(dòng)化、電子信息工程、電氣工程及其自動(dòng)化、智能科學(xué)與技術(shù)等本科專業(yè)的基礎(chǔ)選修課。本課程教學(xué)目標(biāo)體現(xiàn)在：知識(shí)層面上，學(xué)生要了解計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展歷史，理解計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的基本概念，熟悉計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)、協(xié)議原理和安全技術(shù)等內(nèi)容；能力層面上，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維能力、自主學(xué)習(xí)能力、理論聯(lián)系實(shí)際的能力；育人層面上，引導(dǎo)學(xué)生正確認(rèn)識(shí)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)對社會(huì)、環(huán)境、法律、行規(guī)、倫理、道德等的影響，培養(yǎng)學(xué)生的職業(yè)精神、科學(xué)倫理、工匠精神和家國情懷，努力做“互聯(lián)網(wǎng)+”領(lǐng)域德才兼?zhèn)涞暮细窆こ碳夹g(shù)人才。

1 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程中的思政要素

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)具有顯著的多層體系結(jié)構(gòu)。在互聯(lián)網(wǎng)開發(fā)初期，世界各地的研發(fā)機(jī)構(gòu)普遍采用獨(dú)有專利的數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備之間不能相互兼容。20世紀(jì)80年代，國際標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISO）和國際電工電子協(xié)會(huì)（IEEE）推出了一系列網(wǎng)絡(luò)協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)，才使得互聯(lián)網(wǎng)開啟了全球化進(jìn)程。可見，網(wǎng)絡(luò)協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)化是互聯(lián)網(wǎng)得以發(fā)展壯大的基石。

孟子曰：不以規(guī)矩不能成方圓。網(wǎng)絡(luò)協(xié)議就是互聯(lián)網(wǎng)必須遵循的規(guī)范。網(wǎng)絡(luò)世界如果沒有協(xié)議規(guī)范，信息傳輸無從談起；同樣，現(xiàn)實(shí)世界里，大到國際國家層面，中到社區(qū)組織層面，小到家庭個(gè)人層面，如果缺失了基本的共同道德規(guī)則與行為規(guī)范，和諧社會(huì)從何談起。互聯(lián)網(wǎng)構(gòu)成的虛擬世界與現(xiàn)實(shí)世界具有高度的同構(gòu)性。互聯(lián)網(wǎng)世界與現(xiàn)實(shí)世界相互影響，彼此滲透。因此，互聯(lián)網(wǎng)在促進(jìn)物質(zhì)文明進(jìn)步的同時(shí)，也應(yīng)該在精神文明建設(shè)領(lǐng)域發(fā)揮建設(shè)性作用。這是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程思政義不容辭的責(zé)任與擔(dān)當(dāng)。

“計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)”課程蘊(yùn)含有豐富的思政元素，可以比較容易地從課程知識(shí)點(diǎn)導(dǎo)入思政元素。

1.1 課程知識(shí)點(diǎn)融入“四個(gè)認(rèn)同”的邏輯性

“四個(gè)認(rèn)同”是指黨的十八大提出的理論認(rèn)同、制度認(rèn)同、道路認(rèn)同和文化認(rèn)同。回溯歷史可以看到，科學(xué)家們研究計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的初心就是實(shí)現(xiàn)信息資源的開放共享。我國自20世紀(jì)90年代初接入國際互聯(lián)網(wǎng)以來，黨和政府始終堅(jiān)持“網(wǎng)絡(luò)為人民”的互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展理念，并形成了具有中國特色的互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)于科研、教育、醫(yī)療、環(huán)保等民生領(lǐng)域的體制機(jī)制。黨的十八大以來，我國全面貫徹創(chuàng)新、協(xié)調(diào)、綠色、開放、共享的新發(fā)展理念，特別是電子商務(wù)在農(nóng)民增收致富上發(fā)揮了重要的信息共享作用。現(xiàn)如今，我國已經(jīng)成為互聯(lián)網(wǎng)大國，正在向互聯(lián)網(wǎng)強(qiáng)國邁進(jìn)。實(shí)行以人民為中心的國家制度，走以人民為中心的發(fā)展道路，互聯(lián)網(wǎng)才能真正服務(wù)于最廣大人民群眾。可見，本課程知識(shí)點(diǎn)與我國社會(huì)制度、發(fā)展道路、傳統(tǒng)文化之間存在很好的邏輯聯(lián)系。

1.2 課程知識(shí)點(diǎn)融入“工匠精神”的邏輯性

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)自20世紀(jì)50年代開始研究，至今已有70余年歷史。無數(shù)科學(xué)家和工程技術(shù)人員作出了前赴后繼的努力。在課程中也能感悟到這種前赴后繼的創(chuàng)新探索歷程。第三章傳輸層中講到四種傳輸協(xié)議，即簡單協(xié)議、停等協(xié)議、后退協(xié)議和選擇重發(fā)協(xié)議。有趣的是，這四種傳輸協(xié)議形成了前后替補(bǔ)關(guān)系：簡單協(xié)議不考慮噪聲問題；停等協(xié)議解決了噪聲環(huán)境下單個(gè)數(shù)據(jù)檢錯(cuò)與重發(fā)問題，但傳輸效率不高；后退協(xié)議采用流水線技術(shù)提高了傳輸效率，但重發(fā)又帶來數(shù)據(jù)重復(fù)發(fā)送問題；選擇重發(fā)則只重發(fā)未收到的數(shù)據(jù)。可見，后一種協(xié)議改進(jìn)了前一種協(xié)議的不足，其自身的不足再由新協(xié)議來改進(jìn)。這種替補(bǔ)關(guān)系清楚地告誡我們，科技探索無止境，容不得我們半點(diǎn)驕傲，必須保持嚴(yán)謹(jǐn)求是的科研作風(fēng)和精益求精的工匠精神。

1.3 課程知識(shí)點(diǎn)融入“業(yè)精于勤”的邏輯性

我國自古以來推崇“業(yè)精于勤”的職業(yè)精神。勤奮的背后有科學(xué)解釋嗎。第六章物理層的香農(nóng)采樣定理正好能解釋這個(gè)問題。定理揭示了對模擬量離散采樣頻率的下限要求，即采樣頻率不能低于模擬信號(hào)頻譜中最高頻率值的兩倍，否則采樣信號(hào)就會(huì)缺失原信號(hào)的部分信息。勤奮的表征就是與實(shí)際要多接觸，相當(dāng)于離散采樣次數(shù)要足夠多，頻次要足夠高。與實(shí)際有了足夠多的接觸后，獲取的信息才能全面準(zhǔn)確地反映實(shí)際情況。可見，采樣定理與職業(yè)精神在邏輯上也具有高度的相關(guān)性。

2 思政要素融入課程知識(shí)點(diǎn)的教學(xué)設(shè)計(jì)

做好課程思政工作要注意避免課程教學(xué)與思政教育兩張皮現(xiàn)象，防止出現(xiàn)思政內(nèi)容在教學(xué)設(shè)計(jì)中的硬嵌入問題。通俗講，就是避免鹽沙混合現(xiàn)象，爭取實(shí)現(xiàn)鹽湯融合效應(yīng)，以求達(dá)成“春風(fēng)化雨、潤物無聲”效果。我們從主要知識(shí)點(diǎn)中析構(gòu)出一定數(shù)量的思政元素，建立思政要素與相關(guān)聯(lián)的課程知識(shí)點(diǎn)之間的對應(yīng)關(guān)系，如表1所示。

表1 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程知識(shí)點(diǎn)與思政要素的對應(yīng)

3 課程思政課堂教學(xué)案例

案例1：從互聯(lián)網(wǎng)在農(nóng)業(yè)上的應(yīng)用感悟我國扶貧舉措。

在講第二章互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用及其協(xié)議的工作原理時(shí)，首先講解互聯(lián)網(wǎng)的經(jīng)典應(yīng)用及其協(xié)議，接著聯(lián)系現(xiàn)實(shí)生活，引入思政問題點(diǎn)：互聯(lián)網(wǎng)極大地促進(jìn)了物質(zhì)文明進(jìn)步，能否運(yùn)用互聯(lián)網(wǎng)來促進(jìn)社會(huì)均衡發(fā)展呢？貧窮是許多發(fā)展中國家普遍面對的問題，在消除貧窮的社會(huì)進(jìn)程中，黨和政府采取了哪些有效措施呢？重點(diǎn)介紹一些我國在貧困邊遠(yuǎn)地區(qū)大力推進(jìn)互聯(lián)網(wǎng)建設(shè)的實(shí)例，以及農(nóng)民通過互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)促進(jìn)農(nóng)產(chǎn)品網(wǎng)絡(luò)銷售而增收致富的故事。進(jìn)一步，聯(lián)系三農(nóng)問題探討一下將“鄉(xiāng)村振興”寫入黨章的意義，以及互聯(lián)網(wǎng)能在“鄉(xiāng)村振興”的偉大征程中發(fā)揮哪些作用。將互聯(lián)網(wǎng)、鄉(xiāng)村振興、黨的為民情懷三者聯(lián)系起來。

案例2：從網(wǎng)絡(luò)路由算法原理感悟協(xié)同創(chuàng)新理念。

第四章是講網(wǎng)絡(luò)層的工作原理，其中網(wǎng)絡(luò)傳輸路徑是重點(diǎn)之一。在分布式場景下，網(wǎng)絡(luò)傳輸路徑的選擇是通過路由算法對全域路由器分布參數(shù)進(jìn)行匯聚融合計(jì)算出來的。路由算法的本質(zhì)在于協(xié)同求解。協(xié)同思想具有技術(shù)價(jià)值和人文價(jià)值。舉例說明更有說服力。一個(gè)例子是圣經(jīng)中“通天塔”的故事。當(dāng)人類具有共同語言并相互協(xié)作時(shí)，人類建起了能與天齊高的通天塔，讓上帝都感到害怕。另一個(gè)事例是中國空間站的全球合作倡議。2021年4月30日，中國空間站的核心艙被成功送入空間軌道，正式拉開了中國空間站實(shí)施建設(shè)的序幕。中國空間站不僅屬于中國，也屬于全世界。2018年5月中方和聯(lián)合國外空司發(fā)布中國空間站國際合作機(jī)會(huì)公告，無論國家、組織還是私營實(shí)體、學(xué)術(shù)機(jī)構(gòu)，均可平等參與。中國愿意與世界上所有以和平利用外層空間為目的的國家和地區(qū)，在載人航天領(lǐng)域開展合作與交流。走人類協(xié)同發(fā)展之路，中國贏得了世界聲譽(yù)。

案例3：共享鏈路錯(cuò)時(shí)傳輸技術(shù)帶給我們的人生啟示。

第五章數(shù)據(jù)鏈路層的重點(diǎn)是局域網(wǎng)共享鏈路沖突問題。首先介紹ALOHA協(xié)議和CSMA/CD協(xié)議采用的二元指數(shù)后退算法，如何通過動(dòng)態(tài)調(diào)整隨機(jī)等待的時(shí)隙數(shù)作為重發(fā)延遲時(shí)間來減少重發(fā)沖突。然后導(dǎo)入思政提問點(diǎn)：既然算法能通過“讓一讓”方法解決了“數(shù)據(jù)堵”問題，那么我們在生活中適當(dāng)“讓一讓”是不是也能解決“各種堵”問題？就此引起學(xué)生們的興趣。接著可以進(jìn)一步跟學(xué)生們開展一下“奉獻(xiàn)在先、享受在后”人生境界的思辨活動(dòng)。通過主動(dòng)設(shè)計(jì)，將算法中的“退避”思想與生活中的“謙讓”境界就聯(lián)系起來了。

4 課程思政課外實(shí)踐案例

自2017年《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)》立項(xiàng)首批課程思政建設(shè)以來，我們在2017級(jí)、2018級(jí)自動(dòng)化、電子信息工程、電氣工程及其自動(dòng)化等三個(gè)電氣類專業(yè)和2019級(jí)智能科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程教學(xué)中，開展了三批次課程思政課外實(shí)踐活動(dòng)。

以2017級(jí)為例。主題是：計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)工程倫理問題的分析與對策。要求學(xué)生聯(lián)系個(gè)人生活實(shí)際，以一個(gè)互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用作為案例，剖析該案例存在的工程倫理問題，分析其特征、形成原因、社會(huì)危害，并給出治理建議。經(jīng)過四周時(shí)間的調(diào)研活動(dòng)，每一名學(xué)生都提交了調(diào)研報(bào)告。報(bào)告選題豐富，覆蓋了網(wǎng)絡(luò)暴力、共享單車、網(wǎng)約車、網(wǎng)購、網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控、網(wǎng)貸、網(wǎng)絡(luò)信息推送等近20個(gè)互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用主題。

其中不乏表現(xiàn)優(yōu)秀的作品。以自動(dòng)化專業(yè)一學(xué)生提交的《共享單車校園調(diào)查》為例。該生為了調(diào)查本校屏峰校區(qū)共享單車的使用和停放情況，冒著12月份早晨的嚴(yán)寒，凌晨5點(diǎn)起床一個(gè)人巡查了學(xué)生生活區(qū)、教學(xué)區(qū)的多個(gè)方位，對關(guān)注場地逐一進(jìn)行了手機(jī)拍照錄頻；并利用午休時(shí)間對校園環(huán)衛(wèi)人員進(jìn)行了采訪，詳細(xì)調(diào)查了校園環(huán)衛(wèi)人員如何處置亂停亂放共享單車的措施方法；同時(shí)，利用網(wǎng)絡(luò)調(diào)查工具，發(fā)起問卷調(diào)查，收集了100多份調(diào)查反饋表，并使用統(tǒng)計(jì)方法對數(shù)據(jù)進(jìn)行了整理分析，撰寫了調(diào)研報(bào)告，提出了自己的意見建議。整個(gè)調(diào)研工作遵循了勤勉風(fēng)尚、實(shí)事求是的科學(xué)精神。報(bào)告肯定了我國發(fā)展互聯(lián)網(wǎng)單車的優(yōu)勢，認(rèn)為互聯(lián)網(wǎng)單車體現(xiàn)了以人民為中心的制度優(yōu)勢；同時(shí)希望我國能加強(qiáng)騎車人素質(zhì)方面的教育投入，提高公民文明意識(shí)，表達(dá)了對我國重視消除源頭隱患傳統(tǒng)文化的認(rèn)同。總體上，該學(xué)生的調(diào)研報(bào)告較好地體現(xiàn)了課程思政要求，做到知行合一，沒有出現(xiàn)為了體現(xiàn)思政因素而矯揉造作一番的現(xiàn)象。

5 結(jié)束語

隨著移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能等新技術(shù)支撐起的“互聯(lián)網(wǎng)+”行動(dòng)正在中國大地蓬勃興起，“計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)”課程必將在知識(shí)上有新內(nèi)容、在技能上有新層次、在育人上有新要求。課程思政一直在路上，課題組將繼續(xù)貫徹“教育者先受教育”的理念，持之以恒鉆研課程內(nèi)容與課程思政有機(jī)融合的方式方法，努力達(dá)成“課程育人、潤物無聲”的優(yōu)良效果。