面向应用创新型人才培养的计算机网络课程教学改革与研究_谢新华.pdf

本栏目责任编辑：王力信息化与计算机教育Computer Knowledge and Technology电脑知识与技术第18卷第35期(2022年12月)第18卷第35期(2022年12月)面向应用创新型人才培养的计算机网络课程教学改革与研究谢新华，李浪，余孝忠（衡阳师范学院 计算机科学与技术学院，湖南 衡阳 421002）摘要：针对高校计算机网络教学中应用创新型人才培养存在的问题，该文从教学内容、教学方法和手段、实践教学等方面对计算机网络课程教学进行改革与研究，从而达到培养应用创新型人才的教学目的。关键词：计算机网络；应用创新；教学改革中图分类号：TP3文献标识码：A文章编号：1009-3044(2022)35-0168-03开放科学（资源服务）标识码（OSID）：当今世界，计算机网络应用已遍及政治、经济、军事、科技、生活等几乎人类活动的一切领域，并正在对社会发展、生产结构以致人们日常生活方式产生深刻的影响与冲击。计算机网络作为本科高校计算机类专业核心课程，其理论性和实践性都较强1-2。计算机网络成为当今高校学生必备的知识和技能之一。我国每年需要大量优秀的计算机网络人才，对于地方高校，更应注重培养学生的计算机网络应用能力和创新能力。但目前我国很多高校对于计算机网络课程的教学内容、教学方法和实践教学等仍然存在一些问题，导致培养的学生应用能力和创新能力不足，不能适应网络信息时代对人才的需求。因此，研究如何在计算机网络课程教学中培养应用创新型人才具有重要的意义。1计算机网络课程教学现状1.1教学内容落后，与现实脱节传统计算机网络教材多以OSI七层协议模型为基本内容，教学也就往往围绕这七层协议模型来进行的。很多任课教师完全依照教材，教学内容与现实生活脱节，不能对教学内容进行延伸，不但枯燥无味，而且抽象程度高，难以激发学生的学习兴趣。当今，计算机网络技术的发展是迅猛的，新技术、新应用在不断涌现，如果教师不能与时俱进，是很难达到应用创新型人才的培养目标的。1.2教学方法和手段比较传统在计算机网络课堂教学过程中，主要是教师以黑板或PPT课件讲授的教学方式为主，“满堂灌”的现象比较普遍3-4，教师仍然是课堂教学的主体，学生不能主动地思考和探索，只能被动地接受教师传授的知识，不能激发学生主动学习的兴趣，面对具体问题的时候，不知如何运用相应的知识去解决实际问题，无法培养学生的探究精神与创新能力。此外，计算机网络课程知识抽象性较强，仅仅依靠传统的教学方法和教学手段，学生理解起来也比较困难，导致引发学生的厌学心理。1.3实践教学环节比较薄弱以往传统计算机网络实践教学中，实验内容主要是演示型和验证型实验，综合型、设计型实验较少。由于实验内容不系统，比较简单随意，没有与之配套的实验教材，甚至没有实验指导书，使学生普遍存在理论与实践相脱节的问题，对解决实际网络问题无能为力，不利于学生创新能力的培养。另外，很多高校计算机网络实验室的建设相对薄弱，网络设备也相对落后，与实际应用的网络设备具有较大差距。2面向应用创新型人才培养的计算机网络教学研究2.1优化课程教学内容根据学校新的人才培养方案，结合专业认证的需求，针对不同专业的计算机网络课程目标、毕业要求以及课程目标对毕业要求指标点的支撑关系，课程团队重新制定了符合专业认证需求的课程教学大纲和实验教学大纲，将课程目标和毕业要求指标点进行挂钩。毕业要求指标点中提出了对学生能力和素质的要求，其中包括了学生网络应用能力和创新能力的要求，在课程目标中，不能仅限于对知识的传授，而是要收稿日期：2022-04-25基金项目：衡阳师范学院教学改革研究项目（项目编号：JYKT202109）；湖南省一流本科课程 计算机网络（湘教通 2020 9号,No:249）；湖南省普通高校校企合作创新创业教育基地建设项目（湘教通2018380号,No:53）；湖南省普通高校创新创业教育中心建设项目（湘教通 2019 333号,No:58）。作者简介：谢新华，男，讲师，硕士，主要研究方向为计算机网络技术等；李浪，男，教授，博士，博士生导师，主要研究方向为信息安全与计算机教育等；余孝忠，女，助教，硕士，主要研究方向为深度学习等。E-mail：http：/Tel：+86-551-65690963 65690964ISSN 1009-3044Computer Knowledge and Technology电脑知识与技术Vol.18,No.35,December2022168DOI:10.14004/ki.ckt.2022.2165信息化与计算机教育本栏目责任编辑：王力Computer Knowledge and Technology电脑知识与技术第18卷第35期(2022年12月)第18卷第35期(2022年12月)提升到对学生能力和素质的培养，体现“两性一度”（高阶性、创新性和挑战度）的要求。教师应时刻关注计算机网络发展动态，对于传统的教学内容，要科学合理地进行增删，打破教材的束缚，适时引进新的内容，将新技术（如IPV6 技术、5G技术等）和传统教学内容有机结合，开阔学生的视野，提升学生的学习兴趣。在此基础之上，让学生思考并提出自己的见解，学以致用，这对培养学生的应用创新能力十分有帮助。为优化更新教学内容，课程团队自编了计算机网络教材，目前已出版了第二版；教学内容也并不是教材目录的简单复制，而是要做到有取舍，必要时有增补，因此对课程教案、教学课件每个学期都及时更新；对教材每个章节的教学内容录制了教学视频供学生课前预习或课后巩固强化。2.2培养应用创新能力的教学方法和手段在教学过程中，除了传授专业知识，还需要有意识地去培养学生的应用能力和创新能力，培养学生发现问题、分析问题和解决问题的能力。为此采取了以下一些教学方法。首先是改进教学设计。新的教学设计思路是：以课堂教学为主，以实验配合课堂教学，通过课堂讲授、自主学习、合作探究、运用新知解决问题、实验验证与探索、测评反馈让学生掌握计算机网络的原理与应用，引导学生进行科学思考与探究，全面贯彻研究性学习方法，通过教学活动使学生获得成功体验，提高对计算机网络的探究兴趣，培养学生的创新意识、探究精神和实践能力，增强学生的创新思维。在教学设计中，教师首先通过提出问题、创设情境导入新课，从而激发学生的学习兴趣；然后在课堂教学中以学生为中心、任务为驱动讲授新课，在授课过程中针对某些难点问题，教师以任务或案例的方式提出来，留出一定的时间来和学生进行交流互动以及学生之间相互讨论，讨论以学生为主体，教师主要是进行引导，最后对问题进行总结，从而解决实际问题，这对于培养学生的创新思维能够起到非常好的效果；课堂最后对本堂课的知识点进行回顾总结，巩固所学新知识。教学设计流程图如图1所示。图1 教学设计流程图其次是实施任务驱动的教学方法。任务驱动法是从现象发现问题，从学习理论到找到解决问题的方法，激励和引导学生自主学习，逐步培养学生的应用创新意识，培养独立学习能力和创新能力5，打造具有高阶性、创新性和挑战度的高效课堂。例如，在学习“如何有效分配IP地址”的时候，教师可以以一个小型企业或学校为案例提出任务，将学生划分不同的小组来模拟不同的部门，让他们自己来分配不同类型、不同网段的IP地址，并通过设置一些问题启发学生：如何判断一个IP地址是否合法？网络地址和广播地址用于什么地方？IP地址是否浪费？学生通过认真思考、相互讨论并逐一回答问题，从而最终完美解决实际问题。在这个过程中，学生因为全程参与到其中，因此能够激发学生的主体参与意识，培养了其网络实际应用和创新思维能力，课堂参与度和学习主动性也都有了比较显著的提高。再次是采用类比的教学方法。计算机网络课程中有大量的专业概念和术语，学生不易理解，也无法掌握这些概念和术语构成的知识框架，严重阻碍了教学质量的提高。在课堂教学中引入类比的教学方法，结合日常生活中的具体实例，把抽象的理论、概念巧妙地转化为学生容易理解的生活现象，能有效地激发学生的创新思维。比如，在讲述计算机网络概念的时候可以将之类比为公路交通图，汽车（数据）从一个城市（计算机）通过公路（通信线路）到达另一个城市（计算机），沿途可能会经过若干个收费站（网络节点）。再比如，将IP地址结构类比为学生的学号，一个班级中的学号相同的数字表示所在的年级、专业和班级（相当于网络号或子网号），学号后面不同的部分则代表该班不同的学生序号（相当于主机号）。最后，课堂教学中引入信息化技术手段。课程合理运用信息化教学平台（超星一平三端）辅助开展教学活动，分课前、课中、课后三个阶段：在课前教师通过学习通准备了视频、案例等任务发放以及课件、实验等教学资源，学生可以提前预习并记录疑难点；在课堂中，运用学习通进行教学互动，如随堂练习、主题讨论、分组任务和抢答等，打破课堂沉默，充分调动学生主动参与到课堂教学中，激发学生的学习兴趣，从而提高课堂教学效果；课后利用学习通布置课程作业并对学习疑难问题进行实时解答。课程团队在学院课程资源网站和泛雅超星平台都建设了线上课程资源，在资源库中，包含40个自录视频，近800分钟讲解，以及教学PPT课件、教案及教学大纲、实验指导书以及习题库等。并且，利用思维导图建立每个章节的知识点的连接关系，以便学生更好地掌握课程重要知识点及发展动态。教师可以根据平台记录的学生学习情况来改进具体的教学流程，也可以对学生知识掌握程度做出合理的教学评价，以便今后更好地开展教学活动。2.3提升应用创新能力的实践教学根据学校人才培养方案，计算机网络课程理论课有34学时，实践课有24学时。在完成了约8学时的理论教学之后，开始进行分批分小组的实验教学，以促进理论和实践相结合。网络实验可以帮助学生巩固理论知识，还可以培养学生独立分析、解决具体问题的能力，这也是大学教育的重要内容。在课程团队自编的计算机网络教材中附录了十个实验，这些实验都是根据地方院校学生的特点、计算机网络发展的现状而精心设置的，既有验证型的实验，也有设计型和综169本栏目责任编辑：王力信息化与计算机教育Computer Knowledge and Technology电脑知识与技术第18卷第35期(2022年12月)第18卷第35期(2022年12月)合型的实验，对提高学生的实际动手能力、应用网络知识的能力以及培养学生的创新能力是非常有帮助的。对每一次实验，老师都要求学生提前预习，实验过程中学生全程参与、自己动手、独立完成，遇到问题可以相互讨论、验证，教师随时跟踪和指导。实验完成后学生及时总结、书写实验报告。在实验教学过程中，要加强对学生排除故障能力的培养，提高学生独立操作的能力。学生通过独立思考，积极探索，在掌握了知识技能的同时，也培养了创新思维和应用能力。例如，通过网络编程实验，学生要能够编写出简单的网络通信程序，掌握一定的网络编程技巧，提高网络软件开发的能力，以此为基础，今后可以进一步开发实际的网络应用系统、参加学科竞赛以及申报项目等。2.4通过校企合作，培养更多应用创新型人才校企合作是一种注重培养质量，注重在校学习与企业实践，注重学校与企业资源、信息共享的“双赢”模式。校企合作有助于实现优势互补、资源共享，促进课程教学的创新发展，计算机网络教学更是如此。学校与广州粤嵌通信科技股份有限公司合作共建“衡阳师范学院粤嵌众创空间”以及与该公司建立实践教学基地，与杭州安恒信息、湖南网安基地两所网络安全企业合作，构建网络空间安全创新创业教育基地，充分发挥校企合作的优势，建立多种形式的实践教学合作模式，包括专业见习（实习）实训模式、学科竞赛模式、科学研究模式、专题项目课外实践活动模式。通过校企合作的开展，一方面可使学校人才培养更加科学化，另一方面为学生提供了更为广泛的实践锻炼机会，提升学生的应用创新能力，特别是在学科竞赛、增强学生的就业创业能力以及培养经济社会发展所需要的应用技术型人才等方面表现突出。2.5建立合理的课程考核评价机制课程考核评价不能仅凭期末考试作为唯一依据，过程性考核也占有一定的比例（30%），有利于学生在学习过程中持续投入，包括课堂参与和课程作业，课程作业中可以设