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摘要:本文首先给出对本科教学本质的认识,并将这种认识投影到“计算机网络”课程的教学,论述本科“计算机网络”课程教学的本质和内涵。然后,基于这些认识对目前本科“计算机网络”课程的教学进行思考,剖析其存在的问题和弊端,并在此基础上从教学的基本要素出发,论述本科“计算机网络”课程教学应有的教学策略和方法。
关键词:计算机网络;教学本质;教学策略
1认识
1.1本科教学的本质及其重要性
“本”是草木之根的意思,根在草木整个生长过程中起着决定性的作用,是草木成长的内因。显然,本科教育需要解决的是一个人成长的“本”的问题,也就是要解决一个人的认识和思维方法问题。映射到教学中,也就是要落实两点:①如何培养学生的元认知能力。因为一个人的学习能力是其所有能力的基础,是本质能力。②如何培养学生的系统化思维模式。因为系统化思维模式不但可以使学生真正理解概念的形成(来源)和本质,更重要的是,它能够使学生潜移默化地养成正确的分析问题和认识问题的方法,以及逐步建立其持续创新的科学研究能力。具体而言,按照认知科学的现代研究成果,前者要培养基于模式及其建构的学习方法,实现认识论在学习问题中的具体应用,即解决如何学习的问题。图1是该方法的直观视图。对于后者,就是要培养基于联系的系统化思维方法,实现知识点到知识线,知识线到知识面,知识面到知识体的融会贯通,最终实现持续创新。图2是其直观视图。两者的关系可以通过图3直观表述,也就是说,前者是局部微观的“本”,后者是整体宏观的“本”。
针对本科教学,另一个值得重视的方面是,从人的生理角度讲,大学本科阶段是一个人的思维模式和认识能力形成的重要和主要阶段。人的思维模式一旦形成,改变起来十分困难,有时甚至是不可能的。因此,作为生产特殊产品的本科教学,对于一个人的成长来说具有极其重要的影响和关键的作用。
1.2本科“计算机网络”课程教学的本质和内涵
本科“计算机网络”课程的教学,显然是本科教学的一个特例,因此本科“计算机网络”课程教学的本质和内涵,应该是本科教学的本质和内涵在“计算机网络”课程中的具体体现,或者说,它就是本科教学的本质和内涵对“计算机网络”课程教学的直接投影。具体来说,就是要将基于模式及其建构的学习方法投影到“计算机网络”课程的教学中,挖掘“计算机网络”课程中的知识应用模式,建立面向模式教学的教学模式。更进一步,实现系统化思维模式教学思想对“计算机网络”课程教学的直接投影,建立面向“计算机网络”课程知识系统化思维教学的教学体系。最终,解决本科“计算机网络”课程教学的“本”。图4直观表述了本科“计算机网络”课程教学的本质和内涵。
2思考
2.1教学的基本要素及其关系
教学包括四个基本要素:教师、学生、教材(教学内容)和教学过程(教学活动、教学环境等)。教材要素体现的是教学的静态属性,教学过程要素体现的是教学的动态属性,两者的有机结合实现教师要素和学生要素的互动作用。通过互动作用,达到教学的目标。
四个要素中,教师要素是本质要素,它直接驱动教学过程要素,或者直接决定教材要素、并由教材(间接)驱动教学过程要素。如图5所示。
2.2本科“计算机网络”课程教学现状及其存在的问题
依据教学基本要素及其关系,基于上述认识,作者认为本科“计算机网络”课程教学现状及其存在的主要问题反映在如下几个方面。
(1) 教材体系设计缺乏多维性和认知性
教材体系的多维性是指教材内容、教材习题、自学内容和实验教材的一体化设计关系。考虑到教学内容多与教学学时少之间的矛盾,主教学内容不可能面面俱到,一些延伸或拓展性的内容可以放到相应习题、自学内容和实验中。目前,已有的一些教材已经考虑到了这些问题,比如,国外的教材对习题设计考虑比较多,而对实验考虑相对较少。国内教材比较强调实验,但实验的设计与教材的关系相对松散。教材体系的认知性是指教材一体化设计必须建立在面向系统化思维培养的基点上,强调人类认知的自然规律。也就是说,一体化设计的逻辑体系必须符合认知规律特性。目前,教材设计的多维逻辑松散性没有形成围绕系统化思维能力培养的一体化教学理念和目标定位,弱化了系统化思维能力的培养。
(2) 教材内容设计缺乏现代教学理论支持
主教材内容的设计没有考虑元认知能力培养问题,太多地注重知识的逻辑组织,而忽略了面向基于模式及其建构的元认知能力培养的内容的逻辑组织。也就是说,没有重视技术和原理背后的思维教学,强调了静态型知识,而弱化了动态型知识。由此,也就自然地影响了系统化思维的培养。
(3) 教材写作风格缺乏演绎与归纳的统一
演绎和归纳是人类认知的两种基本方法,演绎一般对应于间接经验的获取,归纳一般对应于直接经验的获取。对于知识的学习,人类大部分是基于教材和书本获得,即
基于演绎的间接获取。然而,这对于初学者而言,概念的理解和消化存在一定的困难。因此,如果采用归纳式介绍,再引入演绎式体系,则可以得到良好的效果。具体而言,就是采用问题驱动的抛锚式教学策略为先,然后引入演绎式的支架式教学策略,要比单纯的演绎式策略好。目前,大部分教材都采用演绎式写作结构,由于教材直接驱动了教学过程,因此,受制于教材的问题,一般教师的教学设计及其实现就存在演绎与归纳的不统一问题。该问题直接导致了较差的教学效果。
综上所述,目前常用的教材(部分)及其面向“本”的教学特性分析如表1所示。
(4) 教师对教材的个性化演绎能力弱化
教材是静态的,教学过程是动态的。教学设计实现了静态到动态的转变。教学设计与教材的关系是一个M:N的关系,对这种关系的认识,可以体现一个教师的教学能力,即教学设计体现了一个教师对一本教材的个性化演绎能力。教学设计本身是一个创造性的过程,其创造性特性主要体现在如何针对教材的内容,不断构建和创造面向学生自身主动建构其知识的各种环境,包括案例选择、交互问题、表述思路、拓展延伸话题、与其他知识点的联结等等。从而帮助学生的主动建构。因此,目前普遍采用的与教材同步提供PPT的做法是一个严重制约教师创造性的障碍,这也间接地弱化了系统化思维能力的培养。另外,目前教师自身教学理论基础的匮乏,导致其教学设计中教学策略运用的弱化,进而影响了教学的效果。
(5) 实验教学缺乏开放性
目前,尽管强调了实验的重要性,但基本上都是验证性实验,即所谓的应用型、技能型实验,缺乏开放性实验的设计和教学。正是由于我们准备得太充分,学生不要花费太多力气就能按图索骥地完成实验,失去了对实验过程中的思维的训练,从而导致了目前教学达不到面向思维能力培养的“本”的目标。
2.3本科“计算机网络”课程教学应有的策略和方法
(1) 建立面向系统化思维教学的基本理念
基本教学理念体现了对本科教学的认识程度,作为一种指导思想,它直接决定了整个教学体系的建立。尽管基本教学理念是抽象的,但它可以通过教材、教学设计等具体表现出来。根据上述认识,应该建立面向系统化思维教学的本科“计算机网络”课程的教学理念,并在此基础上建立其教学体系。比如,对于各种协议的教学,不仅仅是解析其原理,更重要的是解析其产生的原因,即为什么会诞生这种协议?该协议主要解决什么问题?也就是说,要理解协议的动态性(面向思维)的知识,而不仅仅是理解协议的静态性(面向工作原理)的知识。同时,对于协议的实验教学,不仅仅是使用和剖析,而是要通过设计开放性问题,进行协议设计机制的改造和分析。再者,应该将多个协议联合起来,从多个协议的设计思想和实现机制中寻找和挖掘一些设计模式,并且从某种协议的发展历程中领会其进化的本质。从而,由此可以学会人类不断认识问题、解决问题的思维方法,达到培养持续创新能力的目标。
(2) 建立基于模式及其建构的教学模式
为了实现基本教学理念,在战术层面上应该建立基于模式及其建构的教学模式。所谓模式,在此是指知识应用模式。知识应用模式是一种隐性知识,相对于一般的显性知识而言,它一般存在于个体的意识里。按照现代认知科学的研究,知识应用模式在一个人的学习活动中起到决定性的作用,直接体现了一个人的学习能力。然而,在传统的教学策略中,对于该知识的教学一般由个体自身领会。教学的层次是局限于知识及其关系平面,如图6所示。针对本科教学,应该重点突出隐性知识的教学,使教学层次覆盖两个平面。比如,树型管理结构与DNS问题、组播(树)问题,IP连接端口和实际主机地址之间的映射问题(NAT、虚拟主机),路由协议与P2P结构问题,等等。
(3) 采用多维体系设计方法
基于面向系统化思维教学的基本理念,实现教材的多维体系设计。也就是说,教材内容、自学内容、习题以及实验教材的体系设计应该统一在基本理念基础上,多个维度形成逻辑上的一个整体,而不是多个维度的逻辑并列。比如,针对网络的发展,教材内容给出从单机局域网或广域网互联网Overlay网络的思维变迁及相关原理,自学内容给出典型网络的细节内容及其思维本质,习题部分可以拓展教材内容(比如IP地址与二进制)、以及建立面向模式的思维方法(比如连接与非连接),实验部分除安排基
本实验外,给出一些开放型实验(比如给出应用场景,要求设计方案并分析)。
(4) 采用抛锚法和支架法并重的教学策略
教学设计中,时刻注意问题驱动方法的设计,围绕着一个知识或概念,可以从一个问题或情景开始,然后,再给出另一个相似问题,并从这些问题中抽象出概念和方法、原理,最后解析概念和方法、原理,并将其运用到其他相似问题,实现从具体特殊性――普遍性――特殊性的认识思维过程的教学。比如,对于IP地址的理解,可以从互联网的本质,即网络互联时如何标识一个连接端点这一问题着手,得出IP地址的两个基本组成部分,然后再解析针对不同的网络规模,地址分类问题。接着将地址匮乏问题引入,由此介绍子网概念、子网掩码概念、NAT概念等。使学生理解概念和具体问题解决的关系,以便充分理解概念。而不是直接按演绎式方法,直接告诉学生IP地址的构成和分类,让学生死记它。更进一步,通过开放实验,给出一个应用场景,让学生设计和运用子网和子网掩码概念,巩固概念的理解。
(5) 增加开放性实验
面向本科“计算机网络”课程的实验教学,开放性实验的比例应该大大加强。也就是说,要强调针对具体问题的实验设计和分析,首先从理论层面分析实验应有的结论和现象,知道如何去验证该结论。然后,再通过实验去验证方案的正确性,并注意观察和分析实验中出现的异常现象。在此基础上,在将实验拓展,提出新的问题,进行新的实验过程。
(6) 深层应用网络教学
针对教师要素问题,受现实条件的限制,教师本身的教学理论水平和能力不可能达到同一种水平和要求。另一方面,受重科研轻教学思路的影响,教师也不可能全身心地投入到教学研究中。因此,通过网络教学手段,建立网络虚拟教学研究中心,进行教学研讨和交流,共享名家的教学理念和思路,是一种比较可行比较经济的方法。更进一步,将各名家的隐性知识挖掘出来,实现网络环境下的动态教学设计,建立面向本科“计算机网络”课程教学的动态增长型知识库,可以有效地弥补现实条件的制约带来的问题。
3总结
本文针对本科“计算机网络”课程的教学,论述了其内涵和本质,剖析了目前教学中存在的一些问题。在此基础上,论述了应有的教学策略和方法。本文的核心在于强调本科“计算机网络”课程教学中对“本”的内涵的演绎,也就是说,面向学生的未来,如何“传道”,而不仅仅是“授业”和“解惑”。尽管本文主要针对本科“计算机网络”课程的教学,但其论述的思想和方法,对其他本科课程的教学也具有普遍的指导意义。
摘要:本章针对高校计算机网络教学中存在的主要问题,从教学目标定位、教师队伍建设、教学内容、教学方法与手段、实验教学等方面研究和探讨应用型本科计算机网络教学改革,并提出一套切实可行的实施方案。
关键词:计算机网络;教学改革;应用型本科
1引言
计算机网络技术被誉为是“近代最深刻的技术革命”,其应用已遍及政治、经济、军事、科技、生活等几乎所有领域,对社会的发展以及人们日常生活和工作产生了深刻的影响。社会各行业对网络管理、网络建设、网络应用技术及开发人才的需求量越来越大。在这种形势下,应用型本科高校为社会培养大量具有理论基础扎实、实践能力强的网络技术人才显得尤为紧迫。计算机网络作为计算机相关专业学生必修的核心课程之一,在整个学科中有着极其重要的地位。计算机网络是计算机技术和通信技术的交叉学科,涉及大量错综复杂的概念与新技术,在教学中容易存在教学目标定位不清,教学内容与当前技术脱节,实验环节薄弱等问题,教学改革十分必要。本文对我院在应用型本科计算机网络教学改革过程中取得的成果和经验加以总结,提出一些改革措施和建议供大家探讨。
教学目标的正确定位是教学改革行之有效的前提和保障,即明确教学是为培养什么类型人才而服务。计算机网络的教学目标大致可分为三个层次:网络基本应用、网络管理员或网络工程师、网络相关科学研究。其中,网络基本应用目标要求掌握计算机网络的基础知识,在生活、学习和工作中可熟练的利用各种网络资源,如浏览新闻、收发电子邮件和查找资料等;网络管理员或网络工程师目标要求掌握网络集成、网络管理、网络安全、网络编程等知识和技能,并对其中一项或若干项有所专长,可以胜任如网络规划设计、网络管理与维护、架设各种服务器和网络软硬件产品的开发等工作;网络相关科学研究目标要求具备深厚的网络及相关学科的理论基础,今后主要从事科研和深层次开发工作。第一层次是现代社会人才都应该具备的,不需要系统的理论知识,适当培训甚至自学就可达到。第二、三层则需要具备较好的理论基础,主要针对高等院校计算机专业。应用型本科教育的目的是在培养、加强专业基础教育的同时,注重对学生的技能培养,培养适应现代化建设需要的基础扎实、知识面宽、能力强、素质高,可以直接解决实际问题,并具有创新精神和责任意识的高级应用型人才。因此应用型本科计算机网络教学应以第二层次为主要目标。目标定位后,具体措施就该围绕目标展开。
2培养理论与实践并重的“双师型”教师队伍
网络技术发展速度很快,教师必须不断学习新技术,紧跟技术前沿。网络课程教师不但应具备扎实的理论基础,还应具备较为丰富的网络工程实践经验。针对教师理论基础扎实但实践经验相对不足的情况,我院提倡建设一支理论与实践并重的“双师型”教师队伍,从事网络教学的教师不但要具有专业技术职称,还要通过网络工程师职业资格认证。目前,网络工程系已有80%以上教师取得了业界著名的网络厂商认证,如CCNA、RCNA、CCNP和CCAI等。授课教师还经常参加各种技术培训,参与实验室建设和一些公司企业的网络工程项目。只有具备了扎实的理论基础和丰富的工程经验,教师才能在教学过程中把握重点,将理论与实践融会贯通,才能让学生掌握理论的同时学习到主流和先进的实用技术,才能激发学生的学习兴趣,达到预期的教学效果。
3优化课程结构,更新充实教学内容
首先,应该根据现代网络技术发展状况和市场需求不断修订教学大纲和充实新的教学内容。大纲的制定应为课程教学目标服务。计算机网络技术经过多年的发展,已经形成了自身比较完善的知识体系,基础理论知识已经比较成熟,在选择和确定教学内容时,应兼顾基础知识与新兴技术。如当今网络体系结构的工业标准是TCP/IP,而OSI参考模型只要介绍其特点和对学习网络体系结构的意义即可。再比如X.25、帧中继等目前已基本淘汰的技术可在教学中一带而过,适当增加FDDI、无线局域网、网络管理和网络安全等当前热门技术内容。其次,要注重教材建设,根据教学内容为学生选择一本合适的教材。教师可以自行编写教材,也可以选择已出版的优秀教材。英文版教材如Andrew S.Tanenbaum的《Computer Network》,该书是计算机网络课程的经典教材,在国内外重点大学的网络教学中使用频率较高,该书的中文版也已出版。国内的优秀教材如电子工业出版社出版的《计算机网络》(谢希仁编),目前已出第5版。我们根据学生实际情况选择了后者,该教材知识结构合理并有一定深度,例题和习题丰富,使学生能够掌握网络体系结构的基本概念和原理,了解现代网络发展的新技术。
4改善教学方法与手段
先进科学的教学方法与手段能激发学生学习兴趣,收到更好的教学效果。根据教学内容和目标,将多种教学方法和手段合理运用于教学活动中。
4.1充分利用多媒体优势
多媒体技术集图像、文字、动画于一体,图文并茂,形式多样,使用灵活,信息量大。教师应利用一切资源,精心制作多媒体课件。利用多媒体动画可将抽象复杂的教学内容和工作原理以直观形象的方式演示出来。例如可将数据在各层的封装和解封、CSMA/CD工作原理、TCP三向握手等抽象内容制成动画演示出来,既生动形象,又易于理解和掌握。
4.2利用各种工具软件辅助教学
网络体系结构中的各层协议是计算机网络课程中的重难点内容,了解和掌握各层协议数据单元(PDU)的格式和字段内容十分重要,如果不清楚这些就无法真正理解各层功能是如何实现的。但是这些内容抽象枯燥,教学效果往往不佳,可借助Iris或Sniffer等一些工具软件辅助教学。可用其捕捉包并分析各种包结构,学生能够直观的看到MAC帧、IP包、TCP报文段等各种协议数据单元的结构和内容,理解和掌握不再困难。
4.3重视案例教学法
学习计算机网络要学会解决网络实际问题的基本方法,掌握网络的基本原理,培养跟踪、学习网络新技术的能力。计算机网络课不应是单纯的理论课或应用课,而应是理论、工程与应用紧密结合的课程。因此在内容安排上,不仅应重视网络基础理论和工作原理的阐述,也应重视网络工程构建和网络应用问题的分析,使理论与实际更好的结合。在教学中选择一些典型案例进行分析、讨论和评价,使学生在掌握了基础知识的同时获得一定的实际应用经验,反过来可更加深入的理解基础知识,有利于激起学生的求知欲、调动学生的学习主动性和自觉性,从而提高学生分析和解决问题的能力。
4.4鼓励学生积极参与教学
改变传统教学单纯是“老师教,学生学”的模式,鼓励学生积极参与到教学中来,让其感受到自己在教学过程中的主体地位。优秀的学生不但要学好教师讲授的内容,还应该有自己的好想法,甚至能给老师提改进意见。这就需要教师尊重并思考学生的意见,给学生一定的施展空间并启发和引导。教师可以选择一些学生提出过的或当前热点关注的题目布置给学生,让他们走出课堂去调查和搜集资料,然后在课堂上讲解,其他同学讨论,老师点评。这样积极有效的参与提高了学生的学习主动性,锻炼了学生的思考和表达能力。
4.5利用网络资源优势
充分利用网络资源优势作补充,我们开发了多媒体互动网络学堂,教师可在网络学堂论坛布置作业,提供一些优秀学习资源,为学生答疑等,所有的学生都可以共享。我们还建立了网络课程QQ群,学生和老师可以在群里进行交流和探讨,不但方便快捷还拉近了教师和学生的距离。
5进行实验教学改革
计算机网络是一门应用性很强的课程,应用型本科教育更应重视实验教学环节。实验教学不仅是理论教学的深化和补充,而且对于培养学生综合运用所学知识,解决实际问题,加深对网络理论知识的理解和应用也起着非常重要的作用。
5.1建设优良实用的网络实验室
良好的实践环境对学生能力的培养至关重要,是实现培养网络人才目标的重要保障。要根据教学目标和学校实际情况,设计一套合理实用的网络实验室建设方案。我们购置了思科和锐捷的网络设备以及SUN服务器和工作站等,建立了网络集成实验室、网络编程实验室、系统管理实验室和综合布线实验室,不但能够满足计算机网络教学的实验要求,还可满足更复杂的科研需求。使学生们有真正的动手机会,能够更好地做到理论和实际紧密结合。
5.2利用虚拟网络实验平台
网络技术的快速发展对实验设备的要求越来越高。高校一般都存在经费有限的问题,实验室设备的更新改造往往很难及时跟上网络技术的发展。即便实验环境很优越,学生做实验也受到时间和地点的诸多限制,而虚拟网络实验技术的发展为网络实验教学改革提供了新的思路。使用虚拟机Vmware,学生在一台计算机上就可以组建虚拟的局域网,完成虚拟机与主机、虚拟机之间的网络连接,实现安装各种操作系统、服务器架设和开发及测试的实验。使用Packet Tracer或Boson Netsim可以支持大量的设备仿真模型如交换机、路由器、无线网络设备、服务器、各种连接电缆和终端等,配置命令和界面同真实设备几乎完全一样。利用虚拟的网络实验平台,学生可随时进行各种网络实验训练而不必担心网络设备的损坏,可以迅速搭建虚拟网络并配置和调试,还可以一个人完成较复杂的设计性和综合性实验。真实实验结合虚拟实验极大地提高了学习效率和资源的利用率,收到了良好的教学效果。
5.3调整和完善实验教学内容
由于各校的实际情况不同,所以要根据教学目标和实验室条件来设计实验内容和编写实验指导书。实验教学内容不应仅依附于课程的理论教学内容,它同理论课程一样为教学目标服务。验证性、设计性和综合性实验所占的比例应该科学合理,多关注和借鉴一些厂商认证培训的实验项目,在制定实验内容时,要注意加强实验内容的实用性。实验内容大概可分为以下几类:网络基本原理实验,如使用Iris或Sniffer分析网络协议;网络集成类实验,如网络线缆的制作及测试,交换机和路由器的基本配置,VLAN的配置与管理,配置路由协议,配置访问控制列表,生成树协议,网络的设计与规划等;网络管理类实验,如对各种操作系统的安装配置及管理,IIS服务器的配置及管理,Apache服务器的配置及管理,FTP、DHCP、DNS等服务的配置和管理,用户和权限的管理等。如果安排实验内容较多,可将实验独立设课。实验内容不能一成不变,应根据网络技术发展和市场需求不断更新和完善。
6成立网络技术小组
成立网络技术小组,吸收对网络技术感兴趣且动手能力强的学生参加。教师布置题目,小组成员独立或合作解决,老师给予指导和点评。小组定期活动,汇报自己的阶段性收获和心得,学生的团队合作精神和技术水平都得到了提高。在师生的共同努力下,我们的网络技术小组学生在近两届思科网院杯大学生网络技术大赛中都晋级决赛并取得较好成绩。网络技术小组不但给有网络专长学生提供了广阔的空间,也带动和激发了其他学生学习网络技术的热情。从近两年就业反馈情况看,参加过网络小组的毕业生在业务能力、职位和薪水方面都更有优势。
7鼓励考取职业资格认证
为了提高学生素质和增强就业竞争力,鼓励学生考取网络职业资格认证。由于目前认证考试种类繁多,必须选择社会认可程度较高和有一定含金量的认证,如中国计算机软件专业技术资格和水平考试――网络工程师、思科认证网络工程师等。取得证书不是最终目的,更重要的是通过在考取认证的学习过程中把理论基础和实践水平提升到一个新的高度。目前已有很多学生获得了各类网络工程师资格认证,在这个过程中,他们收获了知识和自信,为今后就业增添了砝码。
8结束语
经过几年来对应用型本科计算机网络教学改革的研究与实践,计算机网络已成为最受我院学生欢迎的课程之一。学习计算机网络已不再枯燥而是充满了挑战和乐趣,学生的团队意识增强,综合素质和能力都得到了很大提高。网络技术日新月异,计算机网络课程的教学也应该更加紧密的结合实际,在探索中不断改革创新,为培养出更多的高素质应用型人才贡献力量。
摘要:针对新建本科院校在师资力量、人才培养目标和实践性教学等方面的特点,本文分析了“计算机网络”课程实验教学所具有的优势及存在的不足,制定了相应的教学内容和实验室建设方案。该研究对新建本科院校计算机专业教学改革和人才培养方案的制定具有一定的意义。
关键词:计算机网络课程;实验教学;教学改革;实验室建设
1引言
近年来,随着我国高等教育的快速发展,大量高校通过加强学科建设,扩展学科领域,提高了自身的核心竞争力,提升了办学水平和办学层次。期间,部分优秀的专科学校升格为本科院校,成为普通高校中的新成员――新建本科院校。由于在专业设置、人才类型、教学计划、课程体系、教学内容、教学方式、培养途径等方面与本科院校、专科学校之间存在着较大的差异,对新建本科院校来说,既要立足其办学传统(专科学校),又要考虑其办学现状(本科院校),从实际出发来制定符合自身特点的人才培养方案。计算机专业领域较宽,而且社会对不同层次计算机专业人才的需求较大,所以大部分新建本科院校都设有计算机专业;“计算机网络”是计算机专业的必修课程,而实验是该课程内容的重要组织部分。对于新建本科院校来说,如何立足实际来制定“计算机网络”课程实验教学方案,关系到人才培养的质量。
2新建本科院校“计算机网络”课程实验教学的特点
2.1新建本科院校“计算机网络”课程实验教学的优势
专科教育以应用为主,培养的是具备某一专门技能的应用型人才。长期以来专科学校在教师知识结构、实验设施、教学内容和教学方法等方面都非常重视对实践技能的培养,在实践性教学环节上具有一定的优势。新建本科院校正好继承了这一优势。
“计算机网络”是一门理论性和实践性都很强的专业课程。作为该专业本科层次的学生,不但要掌握计算机网络的基本概念、网络体系结构和主要通信协议的原理及工作特点等理论知识,而且要根据应用需要系统地掌握网络设备的性能与配置、网络组建、网络应用、网络安全管理等实践技能。“计算机网络”课程的内容丰富,涉及面广,在内容的选择上不同类型的学校可以根据办学条件和人才培养目标适当调整。由于大部分新建本科院校主要定位为以教学为主要任务的教学型本科院校,强调对基础知识和基本技能的培养,所以“计算机网络”课程实验内容也侧重于对实践环节的训练和掌握。新建本科院校一般都具备开设基础性实验的条件,在师资、实验室等方面甚至具有一定的优势。
2.2新建本科院校“计算机网络”课程实验教学存在的不足
本科教育要求学生能够较扎实地掌握本学科的基础理论、专门知识和基本技能,并具有从事本学科研究的能力。对于新建本科院校来说,一方面需要继续传承原来专科教育在部分专业或教学环节上所具有的优势,另一方面必须尽快适应本科教育的特点和要求,创造有利条件来培养学生的科研能力。但是,作为新建本科院校,无论从规模、综合实力及社会知名度等方面都比不上老牌的教学研究型和研究型大学,属于普通本科院校中的“第三梯队”,学生从事科研的意识和能力相对较弱。
“计算机网络”课程的教学需要根据计算机网络的应用现状及技术的发展特点,有针对性地培养学生从事本领域科学研究的能力。受条件和人才所限,新建本科院校在“计算机网络”课程实验内容的教学中一般缺乏设备先进、功能齐全的网络实验室,也缺乏良好的实验教学体制与体系,更缺乏具有探索性的实验平台。在此环境下,如果要开设高水平具体探索性的实验,则显得有些困难。这一现状,一方面影响了对学生思维空间、创造能力和创新意识的拓展和培养,另一方面影响了本学科的纵深发展,
也不利于学科之间的横向发展。
3新建本科院校“计算机网络”课程实验教学内容的设置
根据实验环境、要求和目的的不同,可将“计算机网络”课程的实验分为探索性实验、验证性实验、设计性实验和综合性实验4种类型,具体实验特点和内容如表1所示。
表1各类实验特点及主要内容
实验分类 实验特点 实验内容
探索性实验 通过寻找证据去获得结论,该结论在实验之前具有较大的模糊性,有时甚至不知道会产生什么结论,其实验目的是为了获取新知识 如新协议的开发、对已有算法或协议的改进等
验证性实验 根据已知的原理或结论寻找其实现过程和方法,所要验证的结论在实验之前已经十分清楚,只要能够找到符合规律的证据,就可以达到实验目的 如协议仿真、网络设备功能配置、网络应用系统功能配置与测试等
设计性实验 在实验之前已经给定实验目的、要求和实验条件,由学生自行设计实验方案并独自完成实验内容,实现实验要求,其目的是运用已掌握的知识去发现问题、解决问题 如网络互联、Web站点开发、单一应用系统的设计与实现、网络安全管理方案设计及实现、网络编程等
综合性实验 实验内容需要综合本课程或与本课程相关的多种知识,是学生在掌握一定的基础理论知识和基本操作技能的基础上,运用各方面的知识对实验技能和实验方法进行综合训练的一种复合性实验,其主要目的是培养学生的综合分析能力、实验动手能力和数据处理等能力 如园区网网络拓扑设计与分析、企业应用系统设计与实现、基于Web的综合应用系统设计与开发、网络综合方案制定等
其中,探索性实验要求学生具备较深的计算机网络理论及编程方面的专业知识,同时一般需要具有一定经验的教师来辅导学生完成实验,所以这类实验主要在研究型或部分教学研究型大学开设。新建本科院校“计算机网络”课程实验内容主要涉及验证性实验、设计性实验和综合性实验3个方面,所开置的主要实验课程如表2所示,不同院校可以根据本校的实际情况有选择地确定具体的实验内容,并适当调整课时分配比例。
表2新建本科院校“计算机网络”课程实验内容及课时分配比例
实验分类 主要实验课程内容 所占总课时比例
验证性实验 ①网线制作与测试②MAC帧结构③ARP/RARP、ICMP、IP、TCP、UDP、SNMP、Telnet、FTP、HTTP、DNS、DHCP、POP3、SMTP协议仿真④交换机和路由器基本功能配置和测试⑤防火墙基本功能配置和测试⑥ACL、NAT、STP功能的配置与测试 40%
设计性实验 ①交换机之间的互联及VLAN的配置和应用②VLAN之间的通信及控制③静态路由和动态路由(主要有RIPv2和OSPF)的配置与测试④DNS、Web、FTP、IM、电子邮件等单应用系统的安装、配置和测试⑤Web站点的开发⑥基于局域网的网络编程⑦网络安全管理方案制定与分析 40%
综合性实验 ①设计一个包含二层交换机、三层交换机、路由器和防火墙的小型局域网,并完成相关配置及测试②设计一个包含DNS、FTP、Web、电子邮件等系统的综合网络应用平台,并完成相关软件的安装、配置和整个系统的测试③开发一个包含页面、文件下载、在线交流等基本功能的小型Web应用系统④设计一个具有安全管理功能的小型局域网,并能够模拟可能发生的网络攻击过程 20%
4新建本科院校“计算机网络”课程实验室的建设
4.1网络硬件实验室
网络硬件实验室主要为学生完成相关的网络基础和综合性实验提供真实的网络环境,供学生自行设计网络,并在实验室完成全部的连接、配置和测试等操作,从而让学生直观、全方位地了解相关网络设备和应用环境,加深对计算机网络概念、原理、协议、标准的理解,提高学生计算机网络的应用技能和实际操作能力,为将来的就业提供竞争优势。
由于需要配备与真实网络相同的硬件设备,网络硬件实验室设备的一次性投资较大,所以在建设时一定要立足本校的教学需要,并结合组网的多样性和设备的标准化来制定实验室建设方案。实验室应能够模拟当前大部分网络应用环境,基础设备包括二层和三层交换机、路由器、防火墙、服务器和无线设备(无线AP、无线交换机等),同时在条件许可的情况下可提供数字语音设备和网络管理软件。
4.2网络仿真实验室
验证性实验的开设要求学校提供相应的网络仿真实验环境,通过仿真软件使学生能够清楚地理解和掌握网络的内部结构和协议,并通过编辑各种协议的数据包深入学习计算机网络的内部原理。目前,可供本科院校“计算机网络”课程实验教学选择的网络仿真软件较为丰富,其中有些是由专业软件公司开发的商用软件,也有一些是高校和研究机构根据教学科研需要自行开发的软件。
对于绝大部分本科院校来说,网络仿真软件至少应提供以太网帧结构、ARP/RARP、IPv4/IPv6、ICMP、UDP/TCP、SNMP、DHCP、DNS、NAT、HTTP/HTTPS、Telnet、FTP、SMTP/POP3/IMAP、NetBIOS、RIP、OSPF等主要网络协议的仿真,另外还有必要提供ARP地址欺骗、ICMP重定向、TCP/UDP端口扫描、网络冲突与广播风暴、网络环路等主要安全问题的仿真。对于以网络工程为专业方向或专业特色的技术应用型本科院校,网络仿真实验室还应为不同的网络拓扑结构、路由设计、业务配置等设计方案提供
模型建立,并通过模拟获取定量网络性能预测数据,为方案的验证和比较提供可靠的依据等功能。
4.3虚拟网络实验室
与网络硬件实验和网络仿真实验室相比,虚拟网络实验室具有成本低、效率高、开放性好、实验操作安全等特点,并能够快速响应实验需求,实现交互式的实验环境。新建本科院校可通过以下两种技术来构建虚拟实验室。
(1) 虚拟机。虚拟机(Virtual Machine,VM)是指运行在物理计算机上的由软件模拟出来的具有完整功能的计算机或网络设备,每台虚拟机都有与真实计算机相同的独立的网卡、CPU、内存、光驱等硬件设备,都可以拥有计算机系统的所有资源。目前的主流虚拟机软件主要有VMware 、Virtual PC和Hyper-V。利用虚拟机几乎可以在一台或少量的计算机上综合完成DNS、Web、FTP、电子邮件等应用系统的各种设计性和综合性实验,像VMware还可以完成RAID、VLAN、ACL、NAT、集群等实验。
(2) 网络模拟器。网络模拟器是指通过软件方式来构造一个虚拟的网络实验环境,可在一台计算机上实现对特定网络设备的虚拟配置,以及进行网络互联和网络拓扑结构的规划和配置。目前主流的网络模拟器软件有RouterSim、Sybex Virtual Lab、Cisco Flash Lab、Cisco网络模拟器GNS、Boson Netsim、NS-2、PacketTracer、HW-RouteSim、华为路由模拟器等。
除此之外,引导学生熟练地掌握像Sniffer、MRTG、木马扫描等网络工具软件的使用,对部分实验内容的完成及学生实践技能的培养很有意义。
5结束语
“计算机网络”是一门理论性和实践性都很强的课程。为了让学生更好地掌握这门课程所要求的知识,在教学内容和教学环节上都必须进行科学的安排,使学生在深入理解计算机网络基本理论的同时,能够通过严格的实践训练来掌握计算机网络的应用知识。本文针对新建本科院校的特点,从实验内容的确定到实验室的建设,详细分析了“计算机网络”课程实验教学的设计和实施方法,具有较强的适用性和指导性。
【摘要】本文介绍了应用型本科高校计算机网络原理与技术课程的教学改革背景,并围绕如何对这门课程进行教学改革,重点是理论教学、实验教学和教学手段的改革,进行了初步的探索和研究,目的是在新形势下,进一步提高应用型本科高校计算机网络原理与技术课程的教学水平。
【关键词】应用型本科高校 教学改革 教学手段
计算机网络原理与技术课程教学改革的背景
自从高等学校大规模的扩大招生以来,我国的高等教育规模得到迅猛发展,高等教育已从“精英式”向“大众化”大步迈进,同时带来了高等院校人才培养模式的重大变革,2014年,我校为了响应国家号召,进一步突出学校办学类型定位,我校更名为郑州工业应用技术学院,成为新形势下国家实施技术技能型人才培养战略和推进新建地方本科院校转型发展以来首批更名为“应用技术学院”的应用型本科高校。近几年来,在人才培养目标与定位上进行了深入地思考与探索,学校围绕本科应用型人才培养这个主题,在课程体系、教学内容、教学手段、实践环节、考核办法等方面进行了一系列的改革与探索。
计算机网络原理与技术作为各专业必修的专业理论基础课之一,在扩招带来生源素质下降的形势下,如何使教学达到应有的目的,如何进行基础理论教学的同时,体现对应用型人才的培养要求,是摆在教学工作者面前的一个新课题,因此,探索计算机网络原理与技术课程体系和教学内容与教学手段改革之路就显得十分必要。
计算机网络原理与技术课程教学改革的基本构想与尝试
在目前“厚基础、宽口径、强能力、高素质”人才培养要求的大趋势下,对本科应用型人才标准的定位已不再是简单意义上的有技术、技能、动手能力和实践能力,而是具备专业理论和专业技能并重的能力, 具备理论与实践相结合的能力,具备接受和运用新知识的能力,具备创新意识和创新能力。在能力培养方面,计算机网络原理与技术课程在培养和提高观察能力、思维能力、分析能力和实践能力方面有着重要作用。尤其是,为了在计算机网络技术课程教学中体现应用型人才的培养要求,我做了以下几个方面的构想与尝试。
在理论教学中,第一,我拓展了课堂形式,将实验室、校园网作为传统课堂的延伸,在课堂教学之外,增加了实物教学和现场教学形式。例如,在讲解局域网组网的内容时,我不仅将学生带到实验室中,向学生展示不同的网络组网设备实物,还组织学生去校园网现场结合实际网络进行有关的教学活动,这种形式受到学生的普遍认可。第二,改变传统课堂教学中以教师为主、学生为辅的“你教我学”的被动方式,尝试了多种不同的教学方法来激发学生的主动参与意识。如启发式教学、问题教学、主题讨论教学和角色变换教学等多种方法。例如:问题教学法就是以问题樵靥骞岽┙萄Ч程,使学生在设问和释问的过程中萌生自主学习的动机和欲望,进而逐渐养成自主学习的习惯,并在实践中不断优化自主学习的方法,提高自主学习能力的一种教学方法。例如在讲解计算机网络的历史发展史时创设问题,如以单处理机为中心的多终端联机系统存在什么缺点,为了克服缺点应该怎样改进等。问题教学法充分体现学生的主体地位,能有效地激发学生自主学习的主动性和积极性。在实验教学过程中也采取了一些强化和激励措施,把学生对实验的兴趣转化为高度的学习主动性和探究精神。对于教学大纲规定的实验任务,在实验前,要求学生明确实验目的、实验任务、设计或确定实验方法、分析或预测可能的困难。在实验过程中,我摒弃了手把手式的教学方式,而是从引导学生发现问题、分析问题和解决问题的角度进行有针对性的指点,指导学生通过参阅实验指导书、技术文档、在线帮助和相互探讨完成所规定的实验任务,有意识的培养和提高学生发现问题、分析问题和解决问题的能力。实验课后,除了常规的实验报告外,要求学生撰写以实验心得、经验总结为主要内容的实验工作日志,并在每个学期开设一至两次实验经验讨论课让学生进行实验经验交流,实验经验讨论课对于强化实验教学效果起到了明显作用,学生反映很好。此外,在规定的实验教学任务外,还提供了实验室开放时间进行开放实验教学,鼓励学生自行选择与确定实验任务和目标、设计实验内容和实验方法,以开放实验教学带动学生创新能力的培养。
在教学手段上,引入现代化的网络和多媒体教学手段。理论教学全程采用了多媒体教学,采用多媒体教学后,课堂教学效率明显提高,理论教学学时由原来的60学时降到了46学时,从而在总学时压缩的同时实验课时得到了扩充,即总学时由原来的72下降为64学时,但同时实验课时由原来的12学时扩充到了18学时;为了避免全程使用多媒体教学手段存在的负面效应,我在多媒体教学中以白板作为辅助教学设施。同时,将网络作为本课程的课外教学有效手段,在所建立的教学网站上提供了多种教学资源,包括课程介绍、教学大纲、教学进度、教材与教案下载、网上讨论与答疑、网上考试等。网络作为一种新的教学载体为学生自主学习提供了更大的时间和空间的选择。
计算机网络原理与技术课程教学改革的初步效果
通过准确定位专业人才培养目标和特色,科学分析社会对应用型计算机网络人才在知识、能力和素质上的需求,以培养计算机网络原理与技术应用能力为主线,构建了一个包括理论教学、实验教学和实践教学的计算机网络原理与技术教学内容体系。
教学方法与手段具有了先进性和多样性。改变了过去过于注重知识传授的传统授课方式,让学生形成积极主动的学习态度。教师由“教教材”变为“用教材教”,改变了过去课程教学过于强调接受学习、死记硬背、机械训练的现状,倡导学生主动参与、乐于探究、勤于动手,培养了学生搜集和处理信息的能力、获取新知识的能力、分析和解决问题的能力以及交流与合作的能力。使学生的活动时间和空间在课程中获得了有效的保障,通过改变学习内容的呈现方式,确立学生的主体地位,把学生学习过程转变成学生不断提出问题、解决问题的探索过程。?不再在课中“一讲到底”或“以讲为主”,而让学生主动参与学习。教学实现呈现方式、互动方式的变革,让学生在活动化的课堂中学习。
摘要:计算机网络是目前高等院校IT专业开设的一门专业核心课程,由于涉及的知识面广、更新速度快和实践教学比重大等原因,教学效果一直不理想。该文从理论教学和实践教学出发,结合应用型本科院校的教学要求进行改革,与社会需求紧密结合,提高学生的实际应用操作能力。
关键词:计算机网络;理论教学;实践教学;教学改革
1概述
计算机网络课程是计算机科学与技术、信息工程等专业的一门专业核心必修课程,在人才培养方案中起到重要的作用,同时,计算机网络涉及的知识面广,内容更新速度快,而且是一门实践性特别强的课程,要求学生具备一定的知识结构基础和实际操作应用能力。而在实际的教学中并没有完全达到培养目标,原因主要有:一、计算机网络的内容发展快,新的技术不断出现,而教材的更新明显滞后;二、教师教学的方式方法明显落后,计算机网络技术的发展,人们获取知识的途径多种多样,单一的教学方式不能满足学生对知识的需求;三、实践教学存在实验设备不足,实验内容与实际脱节,不能真正提高学生的操作应用能力。针对存在的问题,对计算机网络课程教学进行改革探索,旨在提高学生实际的应用操作能力,与社会、企业的需求连接,提升应用型本科院校的转型发展。
2理论教学改革
计算机网络课程的理论教学不仅要反映当前网络技术的现状,结合实际应用提高学生的认知实践能力,而且更要充分利用一切教学手段和方法提高课堂的教学效果,增强课堂的互动,使课堂成为充满挑战、活泼、吸取知识的殿堂。
2.1优化充实课程内容
随着现代网络技术日新月异的发展,新的技术不断出现,计算机网络课程的教学大纲也应不断修订,教学内容随之充实新的知识。现在,计算机网络教材大部分都是以OSI或者TCP/IP参考模型来展开内容,对于当前热门的新技术提及较少或是没有提及,这完全不能适应社会的需求,因此在选择教材和确定教学内容时,要兼顾基础知识与新兴技术等内容,对于目前基本淘汰的技术如X.25、帧中继等教学内容在课堂教学中可以一带而过,适当增加无线局域网、云计算、大数据等当前热门的技术。或者可以自行编写教材,根据学生的学习情况和当前社会的需求,来组织教材内容,这样针对性比较强,利于教师学生的教学和学习。
2.2完善教学方法
不断完善课堂教学方法和手段,激励学生学习的兴趣,根据课程的教学内容特点,采用不同的教学方法和手段应用于教学中,提高学生学习的效率。现在的学生获取知识的途径是多种多样的,如果教师的教学方式是单一的模式必然不能满足学生求知的欲望,严重的还会产生厌学的心理。因此在计算机网络课程的教学过程中,应合理的运用案例教学法、项目驱动法、多媒体教学资料及其它的教学辅助工具,甚至可以利用翻转课堂来完成课程的教学要求。
计算机网络是一门理论与应用紧密结合的一门课程,不仅要求学生掌握基本的理论知识,还应具备在实际应用中分析解决问题的能力。在教学过程中可以选择一些典型案例进行分析、讨论,使学生在掌握了基础知识的同时获得一定的实际应用经验,而且可以加深对基础知识的理解,调动学生学习的主动性和自觉性,从而提高学生分析和解决问题的能力。在课程教学中可以引入项目驱动教学法,计算机网络课程在教学的不同阶段,确定相对应的网络工程项目布置给学生完成,学生在任务的驱动下,主动利用计算机网络原理与实验技能分析并解决实际问题。在项目解决的过程中,加深了学生对网络系统整体结构的理解,强化了学生网络设计、实施、管理和协议分析能力。在课堂教学中,单一的课堂往往难以提升学生学习的兴趣,甚至会导致厌学不学的情况,比如在讲解网络协议,各层的封装和解装等教学比较抽象的工作原理时,就可以利用一些多媒体视频资料和其它的教学辅助工具来展现教学内容,既生动形象,又易于学生的理解和掌握。
2.3加强理论教学的互动效果
传统教学是以老师为中心,是“老师教,学生学”的教学模式,大部分学生基本没有参与课堂教学,教学效果差。改变这种教学模式,让学生参与到教学中来,让其感受到自己在教学过程中的主体地位,增加教学的互动性,由原来单一、只听少说的现状转变到学生多说、多讨论的教学模式。这就对教师提出了更高的要求,不仅要安排设计好教学内容,而且还要考虑到学生实际的知识水平,哪些教学内容需要理论讲解,哪些需要提问留给学生思考讨论,都需要合理设计。教师可以运用各种不同的教学手段,或者翻转课堂来提高教学的互动效果,达到课程的教学要求。只有学生积极参与课堂教学,才能锻炼和提高他们的思考和表达能力,爱上充满挑战、丰富多彩的课堂学习。
2.4创建网络学习平台
课堂的教学时间短暂,应充分利用网络资源优势作补充,创建计算机网络课程的网络学习平台,为学生能随时随地的学习提供资源。教师可在网络学习网站上提供一些优秀学习资源,教学案例,项目工程,布置作业,为学生答疑等等,所有的学生都可以上网共享学习资料。还可以利用网络课程QQ 群,微信等网络交流软件上与学生进行交流和探讨,拉近了老师和学生的距离,为达到优异的教学效果作保障。
3实践教学改革
计算机网络课程的实践教学应从实践内容结合实际需要,客观评价学生的实践成果及鼓励学生参考各类职业资格考试全面提升自我能力方面进行改革,使学生真正能学有所用,成为社会需要的人才。
3.1改进实践教学内容
计算机网络课程的实验内容根据实验教学大纲来开设,主要是一些基础实验,不能很好地和网络技术的发展及社会的需求相结合。现对以往的实验内容进行了调整,主要分为网络协议及管理实验、网络工程实验和网络编程实验三个单元。网络协议及管理实验主要由实验教师进行实验原理的介绍,然后让学生现场操作,进一步理解实验原理,与理论结合,主要包括以太网数据帧实验、网络协议实验、各类服务器的配置及管理实验等,共计10学时。网络工程实验,主要由学生根据实验步骤在实验平台上进行操作,让学生了解计算机网络的一些常见案例在实际中的应用,从而使学生了解网络软硬件构成、网络拓扑结构、网络组成要素和计算机网络技术,培养其网络管理和网络应用的能力,如网络线缆的制作及测试实验,交换机和路由器的基本配置实验,VLAN的配置与管理实验,配置访问控制列表实验、网络地址转换配置实验等,共计14学时。网络编程实验,主要有Winsock套接字的使用实验、ping程序的设计、文件传输工具的设计与实现等实验内容,共计8学时。实验内容由课程老师全程指导,要联系实际应用引导学生,通过这三个单元的实验锻炼,使学生能够设计网络拓扑结构,对网络设备进行配置和管理,掌握网络编程的基本思路与方法,充分了解计算机网络的体系结构,理论联系实际,提高学生分析问题和解决问题的能力。
3.2完善实验评价体系
实验内容进行改革的同时,实验评价体系也要不断完善,改变以往只考查学生实验结果的情况,考核的对象不仅仅只针对结果和单个学生,而要注重实验内容和过程,注重学生对实验方案地制订、设计、协作和处理问题分析问题等方面的能力。计算机网络课程评价的内容涉及实验过程的考核、实验结果的考核、协作能力的考核和问题处理的考核,做成表格的形式方便教师对学生逐项考核。其中实验过程主要考核学生的学习态度,包括实验的出勤情况、实验过程的表现情况,占总成绩的40%;实验结果,体现了学生掌握知识的情况,占总成绩的30%;协作能力和问题处理能力的考核主要是全面考查学生的综合素质,分别占总成绩的15%。通过考核评价体系的改革,学生明确了学习任务,养成了较好的学习行为习惯,操作能力明显提升。
3.2鼓励学生考取职业资格证书
为了提高学生素质和增强就业竞争力,增加学生信心,鼓励学生考取网络职业资格认证证书,如中国计算机软件专业技术资格和水平考试――网络工程师、思科认证网络工程师等。学生在考执业资格证书的过程中,采取教师指导制,根据学生报考的类别分为不同的小组,每个小组由专门的教师指导,利于学生有针对性的复习,提高职业资格考试的通过率。目前已有很多学生获得了各类网络工程师资格认证证书,在考试的准备学习中,学生的理论基础和实践水平不仅提升到了一个新的高度,而且收获了知识和自信,为今后的就业增加了砝码。
4 结束语
通过对计算机网络课程的教学改革,教学效果明显改善,学生对知识的掌握和应用操作的能力也明显提升。同时也应看到,随着计算机网络技术的蓬勃发展,新的技术不断涌现,计算机网络的教学改革应一直在路上,不断汲取先进的技术和方法,培养理论知识深厚、实践能力强、社会企业用得上的人才。
摘 要 计算机网络综合实验群是把计算机网络类实验有机组织成一个整体,旨在提高学生的综合能力。本文介绍了计算机网络课程群和实验群的概念,计算机网络综合实验建设现状,并分析其存在的问题,最后给出了网络实验室和综合实验群的规划。
关键词 地方本科院校 计算机网络 实验群
计算机网络是一门相对独立、涉及多学科技术的重要学科,是计算机科学与技术、电子信息工程、通信工程和电子科学与技术等诸多专业的主干课程,也是大多数地方本科院校计算机专业重要的人才培养方向。
计算机网络不管作为一门课程,还是作为一个人才培养方向,其最终目标是培养符合社会需要的应用型人才,使学生能够运用所学的计算机网络知识去分析和解决实际问题,要学有所用。计算机网络实验是加强学生理解和掌握计算机网络理论知识和技术的重要手段,能提高学生的动手操作能力和网络设备的使用管理能力,是计算机网络课程重要组成部分。
今年来,有些地方本科院校提出了计算机网络课程群的概念,并进行了相关研究,取得了一定的效果;但计算机网络课程群提出的时间较短,还没有形成完整的体系,处于探索阶段。以本校计算机科学与技术专业为例,计算机网络课程群包含:“计算机网络原理”、“计算机网络实训教程”、“网络安全”、“现代网络通信技术”、“网络设计开发”、“华为网络技术”等相关网络课程。每一门课程都有相应的实验内容,有些知识点和实验在多门课程中重复出现,如:网络协议在计算机网络课程群的每门课中都有提到,并且相关实验也大同小异;“计算机网络实训教程”和“网络设计开发”等课程中,都有关于VLAN组建的知识点和实验。
计算机网络实验群是以计算机网络课程群为基础,把计算机网络课程群中每门课的实验合理的编排在一起,形成一个有机的整体。计算机网络实验群不是课程群所有实验的总和,而是对这些实验进行分析和比较,精简相同的实验,剔除难度较大和不易实现的实验,然后对实验进行融合分解,对资源进行优化,增加共享性,把它们集中在一个实验环境中,形成新的实验体系,使其更符合学生的实际情况。计算机网络实验群可以有效地培养学生的网络管理和开发能力。
1 计算机网络综合实验建设的现状和存在的问题
1.1 实验学时少,不能满足学生要求
计算机网络类课程具有很强的实践性,对学生的动手操作能力要求较高,许多理论知识和技术都要学生亲自动手操作,学生才能理解、掌握,进而才可以应用到实际。然而大多数地方本科院校的计算机网络类课程一般大多在大二开始学习,整个学期有72个学时,其中实验学时36个;并且除了安排计算机网络类课程外,还有其它专业课、公共课,公选课等,每个学期的课程数有7~8门,再加上学校、W院、社会的各个活动,学生花在计算机网络实验上的时间就更少了。在有限的课堂上做实验,学生有可能只能做一次实验,也有可能实验不成功,时间上不允许学生多做几次实验来加深对实验的理解。计算机网络实验学时少,学生就很难掌握相应的知识和技术,进而影响学生的动手操作能力和就业。这就需要增加实验时间,把实验延伸到课堂之外,利用课余时间,在教师的指导下,学生自主的进行实验,发挥学生的主观能动性。Q
1.2 实验室投入少,设备短缺,建设不完善
计算机网络课程群的内容涉及到众多的知识和技术,这些知识和技术相关的实验也数量众多,需要大量的设备,如:交换机、路由器、集线器等。市场上相同的设备有不同的品牌,而且相同的品牌又有不同的型号,设备数量庞大。这些网络设备通常价格较昂贵。许多地方本科院校由于升本时间短,受学校规模和资金限制,计算机网络实验室建设往往不完善,存在诸多问题。如:由于上述网络设备较昂贵,有些院校的计算机网络实验室中的设备较少,只有少量的交换机、路由器等,根本无法满足实验要求;甚至有些院校根本没有专门的计算机网络实验室,学生只能在学校的公共计算机实验室用模拟软件进行实验;有些学校虽然有专用的计算机网络实验室,但里面的产品单一,一般只采用一种品牌的网络实验系统,学生只能掌握某一系列产品的设置和使用方法,具有一定的局限性,教学效果不理想。
1.3 实验形式单一,实验效果差
计算机网络实验课,一般采用和理论课相绑定的方式,理论课上完,根据实验要求,学生进行实验。实验过程一般如下:根据教学大纲,教师安排和调试好实验设备,然后讲解实验原理和实验步骤,学生按照要求完成实验,最后撰写实验报告并提交给教师。在这种模式下,教师可以顺利完成教学任务,学生也可以很好地按部就班地完成实验,教师和学生都比较轻松,且大部分实验是验证性实验,综合性和设计性实验很少。这种实验模式,学生的主观能动性得不到发挥,对某些设备的工作原理了解不深;由于实验步骤都是提前安排好的,学生对实验感受不深,实验过程和结果存在单一性。这种实验模式不利于学生对知识的领悟和掌握。R
2 计算机网络综合实验群建设规划
计算机网络实验群覆盖了整个计算机网络实验体系,使各实验之间的联系更加紧密,结构更加合理,有很强的渐进性和实用性,可以有效地减少资源的浪费;实验群构建时要考虑学生的实际能力,使实验内容更容易让学生接受,让学生在轻松的环境中进行实验,新的实验群更注重引导学生自己设计实验,培养学生自主学习的兴趣。S
2.1 计算机网实验室规划
计算机网络实验必须有专门的网络实验室,里面至少要包含交换机、路由器、防火墙、服务器、终端计算机、机柜等基础设备,并且数量必须满足基本需求。实验室不仅要满足“计算机网络原理”实验要求,也要满足计算机网络课程群中其他课程的实验要求,因此,实验室区域要进行规划,要有学生组装设备、练习布线的区域,也要有学生在设备上进行设置和实验的区域。为了节省资源,计算机网络实验室使用星状的网络拓扑结构,中心是交换机、服务器,然后用跳线架和其他设备进行连接,这样可以方便设备之间的连接。
计算机网络实验一般都是分组实验,每组大概4~6人,要包含两台交换机、一台防火墙、两台路由器等基本设备,其他终端计算机、机柜也要包含。
2.2 实验内容规划
计算机网络实验群设置要和教学内容相一致,实验内容的安排要循序渐进、由易到难,要符合本校学生的实际情况,能贴近学生的实际能力,使学生能通过实验掌握计算机网络的知识和基本应用技能,提高实际操作能力。T
(1)计算机网络原理。主要有TCP、IP等网络协议分析,Net、Ping等常用的网络命令,双绞线、光纤的制作与测试,交换机和路由器的安装和配置,简单局域网的组建及布线。
(2)计算机网络实训教程。主要有IP地址的规划,校园网络的设计及综合布线,路由协议的规划,DNS服务器的安装和配置,交换机的VLAN配置,访问控制列表的配置。
(3)网络安全。主要有网络防火墙的配置与测试,远程VPN连接,Windows系统的安全配置,常见的网络攻击方法,典型的入侵检测系统规划与配置,访问控制设计,密码学技术,反病毒技术及应用。
(4)现代网络通信技术。主要有小型无线网络的构建和管理,无线网络的设备配置,校验码的编程,无线AP安全技术。
(5)网络设计开发。主要有临时无线网络设计,办公网络设计。
(6)华为网络技术。主要有交换机端口设置,QOS配置,交换机、路由器、服务器的系y维护,DHCP的设置,VPN、NAT实验。
3 结语
实验是理论教学有力的补充,通过实验学生可以更好地掌握知识和技能。计算机网络实验群,将计算机网络类实验紧密地联系起来,让学生体验实验的目的和乐趣,提高动手操作能力,使其能够学有所用。但计算机网络实验群的建设刚刚起步,很不完善,需要不断地完善和改进,以便更好地培养社会所需要的人才。
摘 要:当今的时代,是一个网络技术高速发展的时代,而对于网络技术性人才的培养也有了越来越高的要求,这无疑与雄厚的师资队伍及强大的课程资源是密不可分的,然而除此之外,高校计算机网络实验室的建设也是必不可少的重要环节。尤其是对于应用型本科高校来讲,专业的技术性人才的培养更加应该注重实际的应用,建设高校计算机网络实验室成为了必然。本文即以应用型本科高校为背景依托,从高校计算机网络实验室的意义及内容等方面,进一步深入的对应用型本科高校计算机网络实验室的建设进行分析,并提出了高校网络实验室建设的目的及可行性,希望能为应用型本科高校的计算机网络实验室建设提供可行的参考依据。
关键词:计算机网络 网络实验室建设 应用型本科高校
1 引言
当今社会,网络技术在飞速的发展,在不同的领域当中得到了广泛的应用,随着社会的发展,越来越多的人对于网络早已不再陌生,甚至耄耋之年的老年人都能进行简单是的计算机操作,然而正因如此,大多数人对于网络的了解都只处于皮毛阶段,真正核心的网络技术性人才欠缺问题亟待解决,对此,越来越多的应用型本科高校意识到了计算机网络实验室建设的重要性,并以培养专业的网络技术性型人才为目的,将理论教学与实践教学进行有机的结合,从而达到培养真正的网络技术性人才的目标。现针对建设对应用型本科高校计算机网络实验室的意义和内容,以及应用型本科高校计算机网络实验室的目的及可行性展开深入的讨论,以供业内人士参考。
2 计算机网络建设应用于本科高校的意义及其内容的重要性
2.1 计算机网络实验室建设的意义
本科高校的教学目标是培养应用型人才,然而在实际的教学过程当中却始终无法真正的贯彻落实,大多都是理论的传授,仅仅是纸上谈兵而已。大多的高校领导层及有关部门都只注重学生的成绩,而并不是学生的实践应用如何,并且多数高校也并没有优良的学习环境及条件作为依托,但是在各大本科高校内建立计算机网络实验室恰恰解决了这一弊端。
在计算机网络实验室内,学生可以通过实际操作来自己体验网络的来龙去脉,并找出其精华之所在,学生可以更为直观的亲身感受网络带给他们的乐趣,加深对网络知识的理解。而且网络实验室的建设,可以达到师生共赢的效果,教师们也能通过网络实验室对自身的网络知识加以补充。同时学校也可以将网络实验室作为平台,提供给学者们交流的栖息地,从而增加学校的知名度,一举多得,又何乐而不为呢?
2.2 计算机网络实验室建设内容的重要性
对于本科高校而言,如何培养专业的技术性人才才是本科高校的培养目标,而针对网络这一方面,如何能够通过网络带动社会的发展,更广泛的应用于经济、生活等领域显得尤为重要。这就需要对计算机网络实验室建设的内容有一定的标准。
高校可以通过建设网络工程实验室的方式对建筑业有所作为,如数据的测量及图纸的绘画等方面,均不失为一种积极向上并有实际意义的建设内容;又如VPN技术的实验与应用,可以用于各大企业当中,便利劳动者的工作方式,提高工作效率,等等。
3 计算机网络实验室的建设方法及目的
3.1 计算机网络实验室的建设方法
由于各个高校的师资力量及办学条件的不同,计算机网络的硬件配置可能有所不同,大致分为三类:基础性实验中高级实验创新性实验。基础性实验应是在相关网络性基础设备的操作之上,例如,局域网、VPN技术实验及网络管理与应用等几个方面进行实践;中高级实验则可以同过路由器的设计级网络安全等领域进行探索;而创新性实验则是更加的发散思维,并且对网络的技术要求也更加高端,比如网络防火墙的设计与调配等等。
虽然每所高校的师资力量良莠不齐,但我们需对每所高校强大的师资力量给予肯定,无论是理论教学还是实验教学,都离不开教师们的谆谆教导,且二者的先后顺序是不可逆的,实践必需有理论作为基础,先理论后实践是永恒不变的真理。实验教学是理论教学的发展和延伸,没有理论知识作为知道,那么再多的实践都是无功而返,白白浪费时间。因此,在建设计算机网络实验室的过程当中,优化师资力量是走向捷径的方式之一。除此之外,教师也应将理论与实践相结合,当今的社会早已不再是纸上谈兵,只注重学生的学习成绩,只看重考试分数,也只是增加了更多的书呆子而已。
3.2 建设计算机网络实验室的目的
建设计算机网络实验室不是一个简单的过程,需要以大量的器材、设备为依托,且计算机设备大多价格高昂,而且计算机的发展迅速,极易淘汰更新,因此,在建设计算机网络实验室的准备过程中,必须考虑器械的实用性和可延展性。假设计算机网络实验室的目的是为了给国家培养更多的专业性网络技术人才,让学生更好的适应社会需求,不单单是为了高校的就业率,更是为了提高学生自身的专业素养,达到校方及学子的双赢。
4 结语
应用型本科高校计算机网络实验室的建设,是当今社会不断发展的必然产物,对与应用型本科高校自身来讲,培养计算机网络技术性人才是各大本科高校的关键之处,而将理论教学上升至实验教学更是构建新型教育体系的关键之处。而计算机网络的飞速发展,更为应用型本科高校计算机网络实验室的建设提供了便利的条件,应用型本科高校计算机网络实验室的建设不但实现了培养计算机网络技术性人才的目的,更是应用型本科高校的活广告,所以应用型本科高校应顺应时代的发展,积极建设本科高校计算机网络实验室。
【摘要】伴随着计算机网络技术的快速发展,高校在实际教学过程中对于计算机网络技术关注程度也在显著提高。计算机网络技术在高校教学内开展有关课程,是与社会发展趋势完全相吻合的,同时对于本科教育计算机教学的改革工作开展也具有重要意义。本文就对于现在高校计算机网络教学内所存在的问题,从多个角度对于应用型本科计算机网络教学改革进行分析,希望能够为计算机网络教学改革提供良好的发展趋势。
【关键词】计算机网络 教学改革 应用型本科
前言:
计算机网络技术现在已经在各领域发展建设内广泛应用应用,并且已经在悄然改变着人们的生活及工作。各领域在网络化建设过程中,对于专业人员需求量逐渐增加,在这种背景之下,应用型本科计算机网络教育所具有的责任就十分艰巨。计算机网络是计算机有关专业学生在学习过程中必修的一个课程,在整个教学结构内具有作用。计算机网络是计算机技术与通信技术的结合课程,所涉及到的知识点及技术繁琐,在实际教学过程中经常出现教学目标与教学陈国脱节的情况,因此对于计算机网络教学进行改革就十分必要。
一、明确教学目标
教学目标是教学改革工作开展的前提,教学目标要是能够明确制定,教学工作在实际开展过程中就能够明确自身在人才培养方面的方向。应用型本科计算机网络教学目标大体可以分为三个阶段,分别是网络基础应用、网络管理人员及网络有关科学研究。网络基本应用主要就是让学生对于计算机网络知识及技巧进行了解,并且能够在实际生活及学习过程中充分利用网络上的各种信息资源;网络管理员主要就是能够对于网络安全、网络管理等知识及技能进行了解,并且在某一个领域十分完善,能够独立完成网络规划设计及网络管理维护等等工作;网络科学研究不仅仅需要拥有十分深厚的专业知识,还需要能够对于计算机网络理论进行深入习惯研究。
网络基础应用是我国现在计算机网络技术工作人员所必须具有的功能,并不需要接受系统的学习, 通过培训及自学就能够掌握计算机网络基础知识及技能。网络管理员及网络科学研究就不仅仅需要具备良好的理论知识作为基础,还需要接受过专业知识。应用型本科教育主要目标就是在对于学生专业知识进行教育的同时,提高学生专业技能,将理论知识与实践相结合,拓宽学生知识面,在今后的实际工作中能够将有关知识应用到实际问题解决中,同时具备创新精神。所以,应用型本科计算机网络教育应该以培养网络管理员作为主要的教学目标,所开展的教学活动都围绕该教学目标所开展[1]。
二、培养理论与实践并重的“双师型”教师团队
网络技术发展十分快速,这就需要教师不断对于先进的网络技术机型学习,紧跟网络技术发展节奏。网络课程教师不仅仅需要具有深厚的专业知识,还需要拥有丰富的教学经验。我国现在计算机网络专业所拥有的教师数量虽然较多,教师对于有关理论知识也十分了解,但是教师所拥有的教学经验十分有限。所以,笔者建议创建一支“双师型”教师团队,网络教学的教师不仅仅拥有专业技能的,还拥有过网络工程师职业资格。现在,计算机网络专业教师大部分都已经获得了网络厂商的认证,网络教师在实际教学过程中,还经常参与有关技术教育等等。只有做到这样,才能够提高网络教师的理论知识与实践经验,教师在实际教学过程中才能够了解教学重点,将理论与实践相结合,学生才能够在掌握理论知识的同时,对于先进的技术进行学习,提高学生学习积极性,保证教学效果[2]。
三、改善教学方法与手段
在网络教学过程中,应用先进的教学手段及方法,能够有效提高学生学习积极性,进而起到良好的教学效果。按照教学目标及内容,灵活的将各种教学方法应用到教学工作中。
(一)充分利用多媒体优势
多媒体能够有效将图像、文字及动画全面结合到一起,所具有的形式较多,并且在实际应用中也十分便捷。网络教师在实际教学过程中,就可以根据全部教学之间,设计个性化的教学课件。多媒体在实际应用中,能够将原本抽象化的知识以更加直观性的方式展现在学生眼前,学生在实际理解上面更加容易,能够有效提高教学质量[3]。
(二)利用各种工具软件辅助教学
计算机网络教学过程中重点及教学难点就是网络体系结构所涉及到的各种协议,学生需要对于各种协议内所具有的字段内容及格式进行掌握,要是在学习过程中对于知识了解程度有限,就无法将这个协议所具有的功能落实。但是网络体系结构各种协议知识十分枯燥并且乏味,正常情况下,教学质量都较低,这样在实际教学过程中就可以借鉴各种供给软件,对其进行辅助性教学,学生能够更加直观的对于协议数据结构进行学习。
(三)重视案例教学法
网络课程在教学过程中,学生不仅仅需要对于专业知识进行掌握,还需要将能对于计算机网络问题实际解决方法进行了解。计算机网络课程并不是简单意义上理论课程或者是应用课程,而是需要将理论知识与应用相结合。所以,在对于教学内容设计上面,在提高对于网络基础理论知识及工作技能重视的同时,还能够提高对于网络工程问题的重视程度,有效的将理论知识与实际问题相结合。在实际教学过程中,可以借鉴一些具有代表性的案例进行分析,让学生在掌握专业知识的同时,还能够对于实际应用情况进行了解,提高学生学习积极性,学生也能够自觉参与到课堂教学中[4]。
四、进行实验教学改革
计算机网络对于学生实践技能有着较高的要求,所以应用型本科计算机网络教学过程中应该提高对于实验教学环节的重视程度。实验教学不仅仅能够对于理论知识进行填补,还能够让学生将所学到的知识应用与实践相结合,提高学生解决问题的能力。
(一)建设优良实用的网络实验室
学生能力在实际培养过程中,实践环境十分重要,实践环境是网络人才培养的关键因素。按照教学目标及内容,构建一个科学合理的网络实验室建设计划,采购专业的网络设备及服务器,创建多种网络实验室,例如网络集成实验室、网络编程实验室。这种网络实验室形式不仅仅能够满足计算机网络课程教学的实际要求,还能够满足科研需求[5]。
(二)利用虚拟网络实验平台
网络技术在快速发展过程中,对于实验室内设备要求也越加严苛。高校所拥有的教学经费一般有限,实验室内设备更新速度根本无法跟上网络技术发展速度。实验室环境虽然十分优越,但是学生在实验过程中也需要受到较多因素的限制,虚拟网络实验技术的发展,为网络实验教学提供了新的发展方向。将虚拟机应用到网络计算机教育内,学生通过计算机就能够创建虚拟网络环境,与主机进行连接,这样就能够完成有关实验。虚拟网络实验平台在实际应用中,学生在任何情况下都能够进行网络实验训练,并不会对于网络设备情况担心,一个学生就能够完成对于网络结构设计及实验工作[6]。
结论:
应用型本科计算机网络教学在经过改革之后,学生对于计算机网络课程学习积极性能够显著提高,计算机网络课程再也不枯燥乏味,教学环境十分愉悦,学生拥有较强的团队意识,能够显著促进学生综合素质及能力的提升。网络技术快速发展,计算机网络教学也应该紧密与时代相结合,不断创新,为社会培养更多应用型人才。
摘要:为实现高精尖信息化人才的目标,培养适应首都高精尖信息化产业发展、推动关键核心技术、实现重大突破的信息化人才,提出结合当前新一代信息领域重大需求,从计算机网络人才的需求出发.探讨本科计算机科学与技术专业中的计算机网络课程与课程群建设,阐述面向高精尖产业集群的计算机网络课程与课程群建设的思路。
关键词:高精尖信息产业;计算机网络;课程群
0.引言
计算机网络是计算机技术、通信技术紧密结合并不断发展的产物,它的理论发展、应用水平及产业发展直接反映了一个国家信息化技术的程度,其关键核心技术是体现国力的重要标志之一。随着互联网+、物联网及云计算的发展,计算机网络扮演了越来越重要的角色,因此,计算机网络是一门理论性、系统性和实践性都很强的课程。结合首都城市战略定位的高精尖产业发展,如何设计计算机网络教学内容以清晰表达计算机网络技术最基本的工作原理以及研究问题的基本方法,提高本科生对计算机网络课程的全面理解和认识?针对本科生的知识结构,如何设计本科计算机网络课程群以满足计算机网络人才和产业的需求?这些问题是笔者思考的主要出发点。
1.高精尖信息化人才形势
信息化人才包括信息产业人才与信息化应用人才。信息产业人才,主要指第一信息部门就业的信息化人才,包括信息技术产业人才(即电子信息产业人才含制造业和软件业人才、信息技术服务业人才含通信运营业人才、计算机技术服务业人才)和信息服务业人才(即信息专业人才、信息咨询服务业人才、介于信息服务业与信息技术产业之间的互联网服务业人才)。信息化应用人才,主要指第二信息部门就业的信息化人才,包括第二信息部门专业信息技术人才(如传统行业信息中心技术人员)、信息管理人才(如企业CIO)与信息技术应用人才(拥有信息化素质的普通员工)。
高精尖信息化人才是指从事集成电路、自主可控信息系统、云计算与大数据、新一代移动互联网4个属于新一代信息技术领域的专项高级运营、研发、设计等方面的人才。
目前,高精尖信息化人才面临的主要挑战是人才结构不合理,缺乏代表产业制高点的创新前沿产品,现阶段应突破国内产业短板并生产满足国家战略需求的关键核心产品,因此急需代表制造业服务化的集成服务产品的高端技术复合型人才。
2.高精尖产业背景下计算机网络课程教学内容的改革思路
计算机网络课程的教学内容设计取决于当前新一代信息技术领域中具有前瞻性、先导性的重大技术,它们是高精尖产业发展的重要基础,代表未来科技和产业发展的新方向,体现知识经济对社会具有全局带动和重大引领作用的产业,是国家高技术创新能力的重要体现;同时,也是企业作为创新主体所关注的重大技术及其应用。
计算机网络课程教学内容设计应符合以下几个主题:
(1)专业定位和高端技术复合型人才的培养目标。
(2)《国务院关于加快培育和发展战略性新兴产业的决定》中提出的新一代信息技术领域,即信息技术正在纵深发展并深刻改变人类的生产和生活方式,未来应以建设宽带、融合、安全的信息网络设施为基础,推进“三网”融合,促进物联网、云计算的研发和示范应用与推广。
(3)“互联网+”相关技术与应用。“互联网+”是创新2.0下的互联网发展新形态、新业态,是知识社会创新2.0推动下的互联网形态演进及其催生的经济社会发展新形态。“互联网+”是互联网思维的进一步实践成果,它代表一种先进的生产力,推动经济形态不断发生演变,从而带动社会经济实体的生命力,为改革、创新、发展提供广阔的网络平台。
(4)工业4.0和《中国制造2025》涉及的核心技术与应用。新一代信息技术与制造业深度融合,正在引发影响深远的产业变革,形成新的生产方式、产业形态、商业模式和经济增长点。工业4.0和《中国制造2025》包含由集中式控制向分散式增强型控制的基本模式转变,目标是建立一个高度灵活的个性化和数字化产品与服务生产模式。
目前,许多高校计算机网络课程的授课思路依然沿袭数年前的传统授课顺序:在介绍网络的基本概念与发展历程之后,引入开放式系统互连模型OSI或TCP/IP,然后“自底向上”地分别介绍物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层及应用层各层的协议原理及数据元结构。值得注意的是,学生在接受计算机网络课之前,已经对大多数网络应用服务相当熟悉,甚至包括在计算机基础课程中涉及计算机网络的相关内容,而“自底而上”的教学方法将学生从较为抽象的网络概念与体系结构直接引入物理层、数据链路层、网络层等协议分析中,容易使学生产生理论枯燥、与实际脱节的感觉,许多学生直到学期末才明白网络体系结构以及协议的真正含义。因此,近年来国内外许多大学的计算机网络教学开始采用“自顶向下”的授课思路,使学生及时从感兴趣的具体网络应用逐渐进入相对抽象的底层实现,取得了比较好教学效果。然而,无论是“自底向上”还是“自顶向下”的授课方法,都采用了传统网络分层的纵向思维,缺乏对网络整体性和Intemet精髓的理解,同时缺乏对下一代网络及其融合的认识。
我们知道Internet的精髓是“IP OVEREVERYTHING.EVERYTHING ON IP”以及多学科交叉融合。基于该精髓,在教学实践过程中,我们提出了层次化模块教学模式,把计算机网络分成通信子网、资源子网以及TCP/IP 3部分,然后从管理的角度讲解网络管理和安全。这种教学模式既灵活,又便于学生理解,更能体现网络的统一性和整体性以及网络概念的理解;同时,在教学内容上强调讲授计算机网络基本概念、体系结构和基本协议原理以及掌握目前互联网的工作原理的基础性,不断结合计算机网络技术发展,更新教学内容,注重对下一代互联网体系结构IPv6协议新内容的讲解以及强化对网络核心的路由和交换问题的讲授,更好地体现基础理论与前沿研究的结合。
3.面向高精尖产业背景下计算机网络课程群建设思路
3.1计算机网络课程群建设原则
(1)充分依托北京高等学校高精尖创新中心和国家级大学生人才培养基地的建设,以网络人才需求为导向,将教学团队的建设、校企合作、校内外实训以及职业素质拓展训练与计算机网络课程群建设结合起来,贯穿实践能力与创新意识培养的全过程,有效形成网络人才培养的生态环境。
(2)注重基础理论教学,拓展专业基础。
(3)科学思维和科学素养的培养。
(4)扎实的学科专业基础。
(5)课程标准化、短学时、系列化,突出地方服务和应用需求。
(6)强化综合课程设计,突出创新实践活动,体现研究型学习的内涵和特征。
(7)加强师资队伍建设,形成政、产、学、研立体化的师资队伍。
3.2计算机网络课程群体系
应从计算机网络技术知识模块的性质、主干课程和核心课程、课程体系以及课程群的培养目标出发,结合高精尖信息化产业发展,重点推动关键核心技术,实现重大突破和当前新一代信息技术领域的重大需求,构建如图l所示的计算机网络课程群体系,实现4年不间断的计算机网络课程体系。
4.结语
面向高精尖产业集群的计算机网络课程与课程群建设思路,不仅使我们的教学内容更加科学、系统、规范,使课程教学与实践教学更加协调,同时提高了学生对计算机网络的理解高度和理解深度。
摘 要: 从地方院校应用型本科职业化教育目标出发,针对计算机网络课程教学中的问题,从课程定位、内容体系、教学手段与方法、实验项目的设置与实施等方面,提出教学改革的方法和措施。经实践证明,这些方法和措施能有效地激发学生的学习热情,提高教学效果。
关键词: 应用型本科; 职业化教育; 计算机网络; 教学改革
0 引言
作为现代社会信息化的基石,计算机网络技术可以说是近三十年来发展最为迅猛的计算机技术之一。计算机网络课程作为计算机网络技术的基础课程,早已成为计算机相关专业的核心课程,且还是我国计算机相关专业硕士研究生考试专业课必考科目之一[1-2],越来越多的理工科专业将其列为选修或必修课。面对不断涌现的计算机网络新技术和新应用,以及当前本科教育的应用型职业化趋势[3],计算机网络课程的教学理念、教学方法和教学手段如何与时俱进,成为计算机网络课程教学改革的新课题。
本文从地方院校应用型本科的角度,探讨计算机网络课程的职业化教学改革。
1 计算机网络教学研究的现状及存在的问题
对于如何更好地开展计算机网络课程教学,许多高校教师一直在不断地探索和实践,在课程内容体系结构、教学模式、教学方法与手段、实验内容设计与实验方式等方面都取得了一系列的成果[4-6],有力地推动了教学改革。但是面对当前应用型本科职业化教育取向的新要求,计算机网络课程教学仍然存在一些问题。
1.1 定位不准、目标不明、内容庞杂
不少地方本科院校先前以研究型大学的课程教学为样板,在其基础上稍作修改而形成自已的教学方案。研究型大学一般在教学上注重理论的深厚博广,但地方本科院校与研究型大学之间在教与学、培养目标等多方面都存在差异,这种做法造成一些地方院校出现一些问题,如:在理论应用于实际的能力方面以及灵活运用理论解决实际问题方面的训练相对不足。一些学生毕业后进入用人单位,在一些专业技术岗位上不能很快胜任工作。
近年来,国家提倡应用型本科职业化教育,一些学校教学强调实验、实训等实践操作,在一定程度上放松了理论教学的要求,于是又出现学生的理论水平相对较弱的情况,严重影响了学生分析问题和解决问题的能力。根据我们的教学经验,对计算机网络的基本理论掌握不好的学生,在实践中往往难以真正地理解和掌握实践项目,只能较为机械地按教师指导参与项目,难以融会贯通,更不用说灵活运用了。
计算机网络技术是通信技术与计算机技术相交叉、相结合的产物,并且技术发展快,内容庞杂。现有计算机网络的一些经典教材,如《计算机网络》(谢希仁)、《Computer Network》(Andrew S.Tanenbaum)等,内容丰富,知识面广,理论知识深厚。现在各学校的计算机网络课程所设学时大都不足以将教材的内容全部详细讲完。从另一方面来看,有些理论应该属于研究生学习的内容,所以教师必须对讲授内容进行优化处理,这也是对任课教师的一个考验。
1.2 教学手段与方法不能与学生现状相契合,对理论应用于实际的重视与训练不足
计算机网络课程的教学手段与方法,从早期的单一理论讲解,到“电子课件PPT”+“讲解”的简单模式,再到情景式教学、案例式教学、项目式教学模式等。但在教学过程中,如何根据具体教学内容和学生的学习状态选择适当的教学方法和手段,激发学生内在的学习动力,值得关注。另一方面,作为应用型本科课程,如何培养学生灵活运用理论于实践的能力,还需要狠下功夫。
1.3 实验内容枯燥,实验效果差
现有的计算机网络课程实验大多是验证性实验,实验项目的内容设计与网络应用关联不够,对学生没有吸引力,这造成学生做实验的兴趣和动力欠缺。在实验实施上,没有进行有力的督导,实验效果没有保证。
2 计算机网络课程教学改革
根据地方院校应用型本科职业化教育的定位,针对教学中的问题,提出如下改革措施。
2.1 明确定位,优化课程内容结构
我们认为,对于应用型本科计算机专业而言,计算机网络课程的目的在于让学生掌握计算机网络基本理论,从整体上理解计算机网络的组成以及运行机制,为后续的网络工程、网络安全等课程打下坚实的理论基础。
应用型本科对理论学习的要求既不同于研究型大学的“深厚”,也不同于职业院校的“够用”。应用型本科应该要求理论“坚实”,即理论的科学性准确、实在,不要求过深,但要求能将理论讲清楚,使学生能灵活运用理论分析和解决实际问题。
基于以上观点,计算机网络课程要让学生理解与掌握计算机网络的基本原理,能讲明白网络交互的基本机制。教学内容体系应该包括网络概述、以TCP/IP主线的各层,网络安全等。要分清各部分内容的主次轻重,对于基本理论部分必须熟练掌握,能够灵活运用,比如分组的转发流程、IP子网划分与超网构成等。对于一些相对较深的内容,比如:TCP拥塞控制,只要求学生掌握拥塞控制的概念及基本机制;对于拥塞控制算法,教师点到为止,细节可以让学生根据自己的兴趣进行学习。
2.2 教学方法的改革
理论教学是整个教学中至关重要的一环,我们从激发兴趣、以应用促进理论学习、重视知识体系三个方面来进行教学改革。
⑴ 通过问题情景、互动与启发式教学方法,激发学生学习兴趣
兴趣是学生学习中的一个最积极、最活跃的心理因素,是学生学习知识的动力和源泉。在教学中应设法激发学生的学习兴趣,把“教师要求学生学”改变为“学生主动要求学”。
教师平时可以有意识地收集计算机网络相关的案例、故事,上课过程中可根据需要适时地使用问题情景、互动式、启发式等教学方法,激发学生的学习热情。例如,在教授ARP协议中,提出ARP攻击的案例,向学生提问:在同一个实验室中,能否从自已的电脑上,看到其他某台电脑上网的分组内容,并且控制这台电脑的上网连接?通过这种设问,将学生的学习热情调动起来。
在创设问题情境时,要注意抓住理论的重点、难点和疑点,做到密切联系实际。问题设计必须以激发学生的好奇心,引导其思维,最终达到透彻掌握理论机制为目标。
⑵ 树立“于应用中学习理论,将理论应用于实际”的教学理念
计算机网络学科是一门直接来源于实践需求、服务于实践需求的应用型学科。计算机网络基本理论都是为了解决实际应用中的问题而提出来的,教师要让学生理解计算机各种网络协议提出的背景、目的及用途,并从分析实际案例应用,进步理解各种协议的工作机制及应用。教师必须树立“于应用中学习理论,将理论应用于实际”的教学理念,并将这一理念贯穿于整个教学中。在“用”字上狠下功夫,在教学中从“用”出发,让学生理解和掌握网络基本概念和基本理论,培养学生应用理论分析和解决实际问题的技能。
“于应用中学习理论,将理论应用于实际”的教学理念,可以通过案例教学来贯彻实施。在教学中通过对一些典型案例的分析、讨论和评价,使学生巩固基础知识,加深对理论的理解。真实的案例有利于激发学生的求知欲,调动学生的学习主动性和自觉性,从而提高学生分析和解决问题的能力。
当然,要很好地达到这个目标,教师必须具备扎实的理论基础和丰富的工程经验,才能在教学过程中把握重点,将理论与实践融会贯通,让学生掌握理论的同时,学习到主流和先进的实用技能,达到学以致用的教学效果。
⑶ 重视知识体系构建
计算机网络课程一般是层次式教学,即按照计算机网络的体系结构,逐层加以讲述和分析。教师在教学中,重点往往放在各层次的内部细节上,而对于组成部分在体系整体中的作用及上下交互机制常常讲解不多,甚至于忽略。这使得学生容易深陷于细节之中,对计算机网络的认识犹如盲人摸象,限于局部,难成体系,妨碍学生对计算机网络知识的融会贯通。
教师在教学过程中,必须加强学生对局部对象在整个知识体系位置及作用的认知。比如,在讲ARP协议时,在分析ARP协议的工作机制之后,还可进步从二台计算机分组通信整个流程的角度,来分析ARP何时被调用,让学生了解ARP协议在整个网络协议体系中的位置及作用。
2.3 实验手段及实验项目的改革
计算机网络课程的许多理论知识对于第一次接触的学生来说相对比较抽象,实验是让学生深入理解理论运行机制、体会理论应用、培养学生分析和解决实际问题能力的重要手段,是计算机网络课程教学中必不可少的重要环节。
根据多年的教学实践经验,提出了如下实验教学的改进建议。
⑴ 由浅入深的层次式的实验项目
教师精心设计实验项目,编写实验指导书。在一个实验项目中,应该包括原理验证性实验、应用设计性实验、能力扩展实验等由浅入深的多层次内容,实验项目既要能充分体现相关原理的运行机制,又要能体现理论在实际中的具体应用。在设计实验项目时,多从实际案例中提取,并且在实验项目中明确实验的应用场景,让学生感觉到通过完成实验,就能处理实际应用中对应问题,使他们在完成实验后产生成就感。
⑵ 多种形式督导,确保实验效果
教师对学生的有力督导是保障实验效果的重要环节。教师可以通过实验分组,检查时以每个小组为单位,教师在小组内随机抽查一名同学,要求其讲演汇报,有不过关者,整组重新学习;要求学生撰写实验报告,让其汇报实验心得体会。使用多种方式激励学生齐头并进,掌握学生的学习效果,并及时发现问题、解决问题。
3 结束语
本文从地方院校应用型本科职业化教育角度,提出优化课程内容体系,在教学中从激发学生兴趣入手,重视知识体系构建,通过案例教学与层次式项目化的实验教学相结合,从应用中学习理解理论,再以理论指导实践应用,深化学生对理论的理解,加强学生运用理论分析和解析实际问题的能力等教学改革方法和措施。这些方法和措施也是对我们近年来教学改革实践的总结。通过本校的教学实践证明,应用这些改革方法和措施,改变了学生对计算机网络学习的抽象枯燥感觉,让学习充满了挑战和乐趣;学生的团队意识、综合素质和能力都得到了很大提高。下一步我们还将更深入、全面地研究层次化项目式实验教学及实验督导方式。
摘要:随着互联网的不断发展,网络工程专业对本科生英语的要求也不断提高,“计算机网络管理”课程作为网络工程专业主干课程之一,迫切需要进行双语教学改革。本文从必要性与面临的问题入手,讨论本科生“计算机网络管理”课程的双语教学改革问题,进而提出改革思路,包括将管理作为一种互联网的思维方式开展双语教学、借鉴大规模开放在线教育思想创新双语教学平台,以及建立“教材――互动――考核”三位一体的双语教学体系。
关键词:网络工程专业;计算机网络管理;本科生课程;双语教学;改革
教育部高等学校计算机科学与技术教学指导委员会编制的《高等学校网络工程专业规范》建议,“网络工程专业主干课程一共有5门,即计算机网络原理、网络应用开发、网络设计与集成、网络管理与网络安全,它们涉及本专业最核心、最基础的原理、技术和实现方法等,应设置为必修课程”。[1]湖北工业大学(以下简称“我校”)于2008年面向本科生开设网络工程专业,随着互联网的不断发展,网络工程专业对本科生英语的要求也不断提高,“计算机网络管理”课程作为网络工程专业主干课程之一,迫切需要进行双语教学改革。本文尝试从必要性、面临的问题与改革思路等三个方面讨论“计算机网络管理”课程的双语教学改革问题。
一、“计算机网络管理”课程双语教学的必要性
作为网络工程专业的主干课程之一,“计算机网络管理”课程是网络管理与安全课程群的核心课程,仅仅局限于特定的一种或几种网络管理技术的讲解,将不利于本科生更加全面地建立网络管理体系结构。因此,“计算机网络管理”课程立足于网络管理思维能力的培养,这就需要在教学过程中深刻认识到互联网的发展历程以及相应的网络管理技术更新。
随着互联网的不断发展及其网络管理技术的不断更新,“计算机网络管理”课程对英语的要求也不断提高。在这一背景下,“计算机网络管理”课程采用双语教学的模式,将有利于更好地为本科生引入并讲解网络管理的体系结构、技术现状与未来发展。
为适应高等教育国际化的发展趋势,提高教师参与国际交流合作的能力和水平,为学校发展建设培养和储备双语人才,大力推进教育国际化进程,我校已成功举办了八届双语教师英语培训班。这一措施的实施,为“计算机网络管理”课程的双语教学师资队伍建设提供了有效的保障。
二、“计算机网络管理”课程双语教学面临的问题
尽管我校的双语教师英语培训措施为“计算机网络管理”课程的双语教学师资队伍建设提供了有效的师资保障,但“计算机网络管理”课程的双语教学仍然面临着其它的一些问题,如下所述。
1.本科生能否接受双语教学。一般来说,本科生对专业课程的双语教学或多或少是有抵触心理的,很多学生认为他们的英语基础不好,对大学英语课都没兴趣,或者对大学英语四级考试都很害怕,专业课程的学习还要用到英语学习,感觉专业课就好似英语的阅读理解,从心理上不愿意接受双语课程。因此,需要从教育心理学的角度深刻理解本科生对双语教学的态度,努力帮助学生树立更为乐观的学习态度。
2.如何为双语教学选择合适的教材。“计算机网络管理”课程采用双语教学的方式,还需要选择合适的教材作为双语教学的依据。目前,国内高校计算机双语教材建设仍显滞后,外文原版优秀教材因为价格昂贵而使本科生难以承受,国内自编的专业课英文教材又相当匮乏。[2]因此,如何为“计算机网络管理”课程的双语教学选择合适的教材,便成为一个需要仔细考虑的问题。
3.双语课程采用何种教学模式。“计算机网络管理”课程采用双语教学,但在实际教学过程中,应考虑采用何种教学模式来保证实际的教学效果。教学模式是选择全英语授课,还是英汉混合授课,或者是全汉语授课,这对任课教师而言是一个很大的难题,既要符合双语教学的指导思想,更要保证本科生对计算机网络管理专业知识的真实掌握。
4.双语课程的考核如何全面评价学习效果。本科生的课程一般都需要通过考核来获取相应的学分,“计算机网络管理”双语课程也不例外。双语课程是采取全英文考核(侧重于专业英语的理解),或者是全中文考核(侧重于专业知识的理解),还是中英混合考核(前两种方式的权衡),选择的考核方式又如何全面评价学习效果,对于“计算机网络管理”课程的双语教学而言,都是需要深入考虑的问题。
三、“计算机网络管理”课程双语教学的改革思路
《教育部关于全面提高高等教育质量的若干意见》强调,“创新教育教学方法,倡导启发式、探究式、讨论式、参与式教学”。[3]在这一背景下,综合考虑“计算机网络管理”课程双语教学的必要性与面临的问题,本文提出以下改革思路。
1.将管理作为一种互联网的思维方式开展双语教学。大数据、移动互联网和物联网等现有的热点问题都与互联网息息相关,而管理是互联网的天然属性,尽管目前大多情况下,管理仍作为互联网的一种附加功能。作为网络工程本科专业互联网管理方向的核心课程,“计算机网络管理”课程采用双语教学模式,将有利于直接获取国际上关于互联网管理的最新进展,培养本科生将管理作为一种互联网的思维方式。
2.借鉴大规模开放在线教育思想创新双语教学平台。大规模开放在线教育(Massive Open Online Course,MOOC)课程的出现,为世界范围内名师教育资源的共享提供了可行性方案,正在影响着我国的高等教育,同时也为全面提高高等教育质量带来了新的机遇。但是,这种教育革命带来的冲击和挑战也是前所未有的,无论是世界顶尖的研究型大学,还是面向教育普及的教学型大学,都需要在革命的浪潮中确定自己的位置、方向和策略,改革自身的教育系统和教学方法,利用MOOC这种新的教育模式,更好地实现教学服务的目标,进而提升学校在教育领域的贡献和地位。[4]我校目前正从教学型高校向教学科研型高校过渡,在这个过程中,更需要牢牢树立科研服务教学的思想,通过借鉴MOOC思想,利用世界范围内名师教育资源,并引入国际上最新的科研成果,为本科生“计算机网络管理”课程的教学提供一个启发式、探究式、讨论式、参与式的双语教学平台。
3.建立“教材――互动――考核”三位一体的双语教学体系。为了帮助本科生树立更为乐观的双语课程学习态度,同时避免外文原版优秀教材的价格昂贵,笔者考虑选择一本外文原版教材的中文翻译版作为“计算机网络管理”课程双语教学的教材。候选的书目包括Cisco技术图书系列的《网络管理技术构架》和《网络管理:计费与性能管理策略》,以及Douglas er教授的《自动网络管理系统》。《自动网络管理系统》主要突出理论性,而《网络管理:计费与性能管理策略》则主要突出实践性。相比而言,《网络管理技术构架》较好地兼顾了理论性与实践性,比较适合作为“计算机网络管理”课程双语教学的本科生教材。[5]
在以外文原版教材的中文翻译版作为教材的基础上,采取主题讲座互动的模式,通过全英文课件开展双语教学,既能保证本科生对计算机网络管理专业知识的真实掌握,又充分发挥了双语教学的优势。按照这一思路,为了更加全面地评价学习效果,“计算机网络管理”双语课程的考核选择中英文试题混合的考核:在专业知识的理解上采用中文试题,用中文作答;而在专业英语方面,采用英文试题,并且要求用英文作答。最终旨在建立“教材――互动――考核”三位一体的“计算机网络管理”课程双语教学体系。
四、结语
“计算机网络管理”课程是网络工程专业主干课程之一,本文旨在讨论其双语教学改革问题,并从必要性、面临的问题与改革思路等三个方面加以阐述。按照《教育部关于全面提高高等教育质量的若干意见》的指导精神,笔者提出将管理作为一种互联网的思维方式开展双语教学、借鉴大规模开放在线教育思想创新双语教学平台,以及建立“教材――互动――考核”三位一体的双语教学体系等具体的改革思路,并尝试应用于“计算机网络管理”课程的双语教学实践中。
摘要:通过借鉴国内知名大学教学改革的实践经验,从锻炼学生的动手能力出发,针对本院校的实际特点,提出具有地方特色的网络课程教学方案,详细介绍课程设置和具体采用的教学方法。
关键词:课程设置;教学模式;任务驱动;教学方法
计算机网络课程是计算机及其相关专业本科高年级学生的必修课。近年来网络技术发展迅猛,网络技术的应用已经渗透到各个行业,对于计算机专业的毕业生网络技术的掌握情况,对于能否很快适应社会需求极为重要。黑河学院自2004年正式批准成为综合类本科院校以来,其计算机专业的网络课程经历了从无到有,教学队伍已发展到一个精英教学团队,教学体系、教学内容、教学方法和教学手段从模糊、粗放到精益求精。
1.课程内容体系结构
计算机网络课程体系庞杂,为了突出办学特色,充分发挥本院优势,黑河学院对网络工程专业学生提出4项基本学习目标,即懂、建、管、用:
“懂”是能够正确认识和认知网络术语及协议标准;
“建”是能够对现有网络提出建设性意见,并能够作出实施方案;
“管”是能够使用网络硬件设备对网络进行管理和维护;
“用”是能够熟练地掌握网络信息、站点的。
在对课程内容设置上也充分考虑到计算机网络中的一些经典内容,包括具有一定深度的知识。例如,在讲授拥塞控制内容基础上,渗透部分神经网络的知识开拓学生的视野,不断引入最新网络技术,如高速LAN、无线LAN、蓝牙、ATM、IPV6等。为了使学生能够全面、深入理解和熟练掌握计算机网络知识体系,对于网络工程专业不同方向的学生在教授网络课程时以TCP/IP协议体系结构为主线,以Internet和Intranet作为实例来讲解网络基本原理和其应用。网络课程内容及知识点的设置见表1。
不同的专业方向对计算机网络课程的教学目的和要求不一样,学生也存在个体差异,因此本着因材施教的基本原则,在教学内容和教学进度的安排和组织形式上采取多类别分类教学,具体类别如下。
1)计算机网络(72学时,理论36,实践36)。
适用于网络工程专业本科生,采用谢希仁教授编著的教材《计算机网络》第四版进行教学,讲授内容包括网络概述、数据通信基础、计算机网络的体系结构、局域网及介质访问控制、广域网技术、网络操作系统(Windows2003、Linux)。在应用层重点讲述HTTP、FTP、SMTP、DNS、DHCP、SNMP等协议的原理,P2P模式与C/S模式的差别;在传输层讲述可靠传输的基本条件、流量控制、差错控制以及TCP、UDP协议;在网络层主要讲述路由算法、IP协议、构造超网与子网划分、网络互连、路由器基本原理等。实验内容包括互联网应用、应用层网络协议验证、网络操作系统基本命令、网络测试、网络编程。1个学期后,可以根据实际情况开设网络课程设计,内容包括企业网方案设计、局域网P2P即时通讯软件的实现等。基本覆盖了表1中所有的知识点,另外对于网络管理与网络安全、神经网络也做了讲述。
2)计算机网络与通信(54学时,理论36,实践18)。
适用于网络工程专业(通信工程)方向本科生,采用电子工业出版社出版的《计算机网络与通信》教学,讲授内容以Internet为线索,系统介绍协议、服务、数据报、数据交换、信道复用等网络基本概念,应用层的重要协议如DNS、TCP、UDP、IP、FTP、SMTP、HTTP和网络设备。重点讲述多路访问控制协议、IP子协议以及交换机、路由器、模拟与数字通信的方法与过程、效率与性能,噪声与干扰对通信的影响等。对计算机安全包括RSA加密算法、数字签名、电子邮件加密传输、认证协议、加密通信等进行介绍。实验内容包括协议分析和网络通信仿真实践,重点在于理解协议的概念、应用和脉冲编码调制,实现一般网络应用。覆盖表1中的基本和中高级内容。
3)计算机网络基础(48学时,理论36,实践12)。
适用于网络工程专业(物联网)方向本科生,采用清华大学出版社出版的《计算机网络技术基础教程》教学,主要讲授内容包括网络概述、通信原理、TCP/IP协议结构、局域网技术、广域网技术、网络设备及应用。实验内容包括互联网应用、应用层网络常用协议实现、网络测试及管理命令使用和组网技巧。主要覆盖表1中的基本知识内容,省略了网络层和运输层中较为复杂的知识内容。
2.实践项目设置
计算机网络课程教学的主要环节在于实践,实践教学的定位是激发学习兴趣,加深对基本原理的理解,培养基本的网络应用能力,为后续学习打下基础。围绕这一目标,黑河学院为网络工程专业及相关方向开设的网络实验项目如表2所示。
根据以上实践教学内容的设置,针对专业方向的不同需要,对网络课程的内容和实验项目要求做相应整合,满足各专业方向对于网络教学的要求。
3.教学方法与教学效果
计算机网络课程知识点多、覆盖面宽、系统要素多、各种协议实体交互复杂,单一的教学方法无法解决所有问题,为了改变过去传统的一味讲授的教学模式。课程组采取了多种教学方法实施教学,具体方式如下。
1)讨论式教学。
由实验授课教师讲解本节实验的理论原理和具体的实验内容,针对难点和重点,设计思考题并要求实时记录实验过程,实验完成时,通过提问或研讨分析的方式实现教师与学生之间的互动。这样学生印象深刻,对于比较复杂的协议有实质性的了解,避免死记硬背。
2)任务驱动式教学。
在理论课教学中,教师精心设计每个“任务”,并分解成若干个“子任务”。按照“提出任务分析任务引出教学内容讲授新知识总结评价”的过程展开课程。
在教学过程中充分利用学校的网络环境,以校园网拓扑结构为参照,使学生在计算机网络教学中接触到真实的网络案例,从分析网络拓扑结构到网络规划与设计再到硬件设备的选择逐步展开。教师在讲解的基础上,指定内容如计算机网络的概念、计算机网络的拓扑结构、Internet的发展过程、网络系统拓扑结构设计、网站建设与维护等,安排3~5名学生组成小组,查阅资料、讨论并写出专题报告,并在课堂上向同学讲述,一起讨论、分析和评价,使每个学生都有兴趣积极参与,活跃课堂气氛,培养其自学能力。
3)开放式实验教学。
学院于2011年建设了网络实验室,引进了最新的网络仿真设备,对学生全天开放,学生不仅在课堂上能够学习理论知识,在课外也可随时练习课堂实践内容,在实践中发现问题并解决问题,既强化了理论知识又锻炼了实际动手能力。
通过灵活的使用多种教学方式并结合现代教育技术,使教师在计算机网络课程教学中取得了显著成效,精简了课时,提高了学生的动手能力。省内专家和院系领导对计算机网络课程的教学给予了肯定。
4.结语
网络工程专业横跨计算机、通信、电子等专业领域,由于涉及学科较多,国内还没有统一的课程体系,黑河学院紧密结合区域经济特点和学校的办学实力,以服务地方、区域经济发展为主,面向生产、管理、建设、服务第一线,完善应用型人才培养体系,培养面向基层,下得去、用得上、留得住、干得好的具有理论和实践技能相结合的高素质应用型网络技术人才。
摘要:该文针对高等院校的计算机网络实验课程,提出一种适合于地方本科院校的计算机网络实验课程的实施方案。
关键词:计算机网络;实验;方案
1 概述
教学定位:计算机网络定位为高等学校计算机核心基础课程,其教学目标是:使学生掌握计算机网络基本知识,了解计算机网络基本组成,掌握基本的网络管理和计算机系统安全设置方法,以及利用互联网进行信息获取、信息等各种网络应用及开发能力。
课程实施方案总体设计思想,学校的层次不同,学生专业不同,人才培养目标不同,课程教学内容、教学要求和教学目标也不相同。因此,计算机网络技术及应用课程应有不同的实施方案。可以从不同角度设计实施方案,例如:按学科划分、按课程内容划分等。对于“计算机网络技术及应用”课程,采用基于内容的实施方案设计方法,可以初步分成如下两大类:
1)以计算机网络原理和技术讲解为主的课程教学实施方案
主要内容:计算机网络技术基础知识,网络模拟与网络协议,网络设备的功能、组成及基本原理,网络管理,网络服务,网络应用开发等。
该实施方案主要针对重点高校的理工类学生,全面培养学生计算机网络技术的理解,提高计算机网络的应用水平,初步培养简单的网络应用开发能力。
2)以计算机网络技术及应用讲解为主的课程教学实施方案
主要内容:计算机网络基本概念,网络硬件基本功能、简单原理,计算机网络操作系统的简单配置,网络服务的应用,Internet应用以及计算机系统安全等方面。
该实施方案主要针对重点高校文科类学生、一般院校理工类学生、文科类学生,全面培养学生的计算机网络知识和计算机网络应用能力,特别是互联网应用能力。
2 教学内容的组织方式
对于计算机相关专业的计算机网络课程,最常用的内容组织方式是采用基于OSI七层模型的方式分层讲解。从内容的性质和认知顺序看,将知识单元组织成不同的知识模块,知识模块又可以分为基本原理、基本技能、网络协议三个认知层次,从而为课程内容简历一个清晰的知识框架。
3 实验教学设计
计算机网络技术及应用是一门实践性很强的课程,在日常的工作和生活中有着非常广泛的应用。因此,实践教学除了要对课程的理论知识进行应用验证外,还将选择大量实际中有可能遇到问题,特别是难点问题进行讲解,从而提高学生解决问题的能力。
3.1实验内容基本要求
对于课程内容的所涉及到的知识点,安排相应的实验验证所学的理论知识,关于计算机网络及应用课程中的实验设计,对应的实验内容和基本要求如表1所示。
3.2实验项目设计
实验名称:简洁明了的反映实验的核心内容
实验目的:实验预期达到的目标。采用了解/理解,掌握/会等词汇分条描述,也可用深入理解,熟练掌握等用词对目的进行强调。
实验类型:分为验证型、综合型、探究型三种类型
实验内容:实验的具体内容,分条描述
实验条件:实验所需的硬件设备、软件系统、网络环境
实验分析:给出设计该实验的出发点,问题分析,解题思路,实验难点分析等。
实验步骤:操作步骤和程序关键代码
实验拓展:在本实验的基础上的应用能力拓展,给出一个或几个待解决的问题,培养学生知识的灵活应用和迁移能力。
同时,还应该根据实验的实际情况,形式可分为单人实验、小组实验和教师演示实验。
3.3实验教学大纲
计算机网络技术及应用实验分成3个实验单元,每个实验单元包含若干实验项目,在项目设计和选取上遵循以下三条原则:
1) 结合理论教学,实验项目应该能够反映和验证课程所讲授的主要知识点,以加深学生对理论教学内容的理解,实现从原理到应用的知识迁移。
2) 全面反映计算机网络技术的应用需求,尽可能覆盖各种应用情况,拓宽学生的知识面和技能。例如,web浏览实验包括web浏览器和RSS聚合两类情况。文件下载包括FTP下载、BT下载、迅雷下载等多种技术。
3) 突出重点难点问题,对于应用中有可能遇到的问题,给出解决方案,提高学生解决问题的能力。例如,计算机系统安全设置,包括了本地安全策略、组策略、内置防火墙、防火墙软件、映像劫持技术、TCP/IP筛选等多种技术。
摘 要 为了解决网络技术专业专科向本科转型教学过程中的区别和方向定位,采用多元化、全方位的方法确保人才培养质量。运用“工学结合,产学结合,校企结合”的方法,研究专业人才培养的需求形势和能力要求,以创新专业培养目标为着力点,全面推进以教学改革为根本的转型人才培养模式。
关键词 网络专业 培养模式 工学结合 转型
为适应区域经济建设和社会发展的需要,下一代互联网技术、移动互联网技术、无线宽带技术、网络电视、物联网和云计算等信息网络技术面临着新的挑战。亟需解决专业专科向本科转型,新型专业人才既要具备先进的网络技术能力,又要精通软件开发和通信方面的知识,因此,应及时更新教学内容并纳入到教学进程之中,实现理论、实践和需求能力转型培养模式系统化变更。
1 总体目标转型
专业建设运用校企合作、工学结合的办学模式,订单式培养;紧紧围绕专业发展的方向和专业前沿的最新动态,利用本地优势、资源优势、行业优势以及经济建设和社会发展的实际需要。利用网络通信技术的不断推新,通信网络技术的升级与服务需求也在不断地更新,为就业创造出更多的机会。构建能力—项目—目标一体化的课程模式;以融合就业核心竞争力与岗位职业适应力为基础,实施校内外理论教学、实践教学、企业合作有机结合的人才培养模式。
2 人才培养模式目标转型
(1)专业培养目标。根据专业建设整体发展思路,面向信息产业和本省经济社会发展需要,突出行业能力培养,大力推进校企合作、工学结合,探索“教、学、做”一体化的组合教学方法,将学历教育、职业技能、职业认证紧密结合起来,培养“具有一定行业基础、掌握最新IT能力、善于独立维护应用”的综合型IT人才作为最终目标。
(2)人才培养模式改革目标。工学结合,校企结合以本省三大运营商(电信,移动,联通)3G网络建设为背景,加强网络实训,侧重面向用户服务内容,实施“机-线-网”一体化组合教学模式,计算机通信与网络技术相结合的“识网”“组网”“护网”“用网”的流程,体现网络的阶梯型工程特征。
(3)课程体系与教学内容建设目标。将IT产业行业标准纳入教学,形成了一套以“懂、建、管、用”为核心体系,培养高级技能型综合网络技术人才为培养目标的专业建设和课程体系。本专业已成功地把Cisco等国际IT龙头企业的技术标准和技能训练方法融入专业教学计划和课程体系中,以此提升学生就业竞争能力。
(4)实践教学建设目标。服务于本地经济,实践基地的建设为学生就业提供了技术保障。加大校企结合和产学结合的广度和深度,采取下厂锻炼及订单培养等方式,吸引企业参与学校专业课程建设、顶岗实训基地构建、实训项目开发、利用师生论坛,从而形成校企互动的良好合作模式。
(5)教学团队建设目标。培养含有系统开发和网络工程设计实现经验、拥有大型网络设计维护能力、大型信息系统安全设计应用经验的高技术人才作为专业带头人,加强与Cisco、华为3Com等国际IT行业的合作,通过集中参训、多方取证等方式确保专业教师的知识不断更新,使得教学内容更加符合市场需求、应用最新技术服务社会。
3 保障体系目标转型
(1)教学条件建设目标。建立本专业的开放实训室和实训基地,具备现场教学、实践教学、职业技能取证等方式,实现教学与实践、教学与企业、教学与行业一体化以提高学生综合职业工程技能。扩建专业实验室,建成1个“教学做一体化”网络工程实训基地,新建1个能在工程、网络设计、实现、利用多媒体教学场景,增强教学互动、安全技术和云计算物联网等领域实现专业技能训练、新技术应用的校企共建实训基地。进一步实现与IT行业培训机构、物联网应用的联合共建。
(2)管理机制建设目标。建立教学质量保障与监控,抓好“四大建设”,树立“四个地位”为工作重点,即做好师资队伍建设、能力建设、专业建设、课程建设,实现教学工作的中心地位、工程实践的基础地位、教学改革的核心地位、教学建设的优先地位,以教学为核心,以学生为对象。保证教学实效质量;强化教学过程监控,引入教学评价,开展专家讲评、结合教师的评教,加强教与学的互动,确保教学质量提升。
(3)社会服务能力建设目标。本专业建设目标主要培养系统应用、信息安全技术及系统软件开发、移动互联网、云计算与物联网服务的企业,及企事业单位信息技术部门能力,为了提高质量,要不断更新教育观念。在生产、管理及服务从事网络设计、实现、系统开发与技术支持的应用型高级人才。
(4)人才质量及综合能力建设目标。运用“以就业为导向”的办学思路、结合行动性教学方式以及坚持人才培养的实践性特色,保障人才培养质量;“立足本地,面向区域,走向行业”的人才培养目标,以人才在通信网络中的应用与服务为导向,建立工学融合点,以过程系统能力为基础,创新专业课程群的建设;面向学生,利用企业工程人员与教师实现三位一体的“教学做”一体化教学,引导学生培养自主创业能力。
4 结语
结合多年的教学多方位、多元化改革经验,不断创新教学体系和实践过程,为本专业培养适应新技术及新形势下人才职业需求做了转型探索研究,通过教学改革力争实现转型化人才更加适应经济社会对人才的要求,不断创新及提高课程体系与教学内容的实践能力,有力的保障人才培养的质量,为新型综合性职业能力不断提高打下坚实的基础。