依托计算机网络课程培养创新型人才的研究

高学金 王 普 张会清

[摘要]以培养创新型人才为目标,依托计算机网络课程,提出了创建良好的教学环境,构建主动-互助的学习方式,研究性教学方法和阶段式的教学过程相配合的教学模式。同时,设计客观、多层次的评价体系。此教学模式能够促进形成良好的学习和研究氛围,激发学生学习的兴趣和动力,有利于培养和造就一批既有知识又有能力的创新型人才。

[关键词]计算机网络;创新型人才;主动-互助;研究性教学;阶段式

[中图分类号]TP393[文献标识码]A[文章编号]1005-4634(2009)06-0072-04

0引言

计算机网络是一门对理论性、应用性和实践性要求很高的课程,在教学过程中不但要让学生掌握计算机网络理论方面的知识,还要把理论和实践结合起来,通过实验、工程实践等途径培养学生动手能力和运用网络知识解决实际问题的能力。

所谓创新型人才,是指具有创新性思维,能够创造性地解决问题的人才。本文以培养创新型人才为目标,依托计算机网络课程,提出了一套教学改革措施。首先研究了创建良好的教学环境的方法,教学主体的特点和作用以及二者的关系,提出了构建主动-互助的学习方式的方法。然后,研究知识体系,研究性教学方法和阶段式的教学过程。最后,设计以培养既有知识又有能力的创新型人才为目标的评价体系。同时,此教学模式的部分环节在实践中得到了应用和发展,取得了较好的效果。

1研究意义

依托计算机网络课程,培养创新型人才的研究具有十分重要的意义:①能够促进良好的学习和研究氛围的形成,能够出现人人爱学习,人人会学习,人人能学好的风气;②通过对课程的深入研究和实践,能够形成较合理的理论教学体系和实验体系,进一步增强课程的吸引力;③激发学生学习的兴趣和动力,有利于培养和造就一批既有知识又有能力的创新型人才,有利于培养学生的团队合作精神和适应社会的能力,有利于培养学生自我学习和自我评价的能力。

2研究现状分析

目前,计算机网络课程在教学方面存在如下问题:①采用以教师为中心的传统教学模式,这种模式的优点是有利于教师主导作用的发挥,便于教师组织、监控整个教学活动进程,便于师生之间的情感交流,因而有利于系统地传授科学知识,并能充分考虑情感因素在学习过程中的重要作用。其不足是:完全由教师主宰课堂,学生的认知主体作用发挥的不够,不利于创新型人才的培养;②计算机网络教材一般都是以计算机网络体系结构模型分层展开,全方位介绍计算机网络的发展、网络结构、协议、工作原理和应用。由于理论性太强,如此进行教学很难收到满意的效果。学生从一开始感兴趣,到逐渐失去耐心、不认真听课,最终以死记硬背、突击过关应付了事;③由于校园网和计算机的普及,大部分学生都有上网的经验。一些学生对计算机网络的相关服务很熟悉,甚至自己动手在宿舍组建局域网;但是也有部分学生没有动手机会或对此不太感兴趣,对计算机网络的认识仍比较陌生。因此,存在学生基础水平参差不齐的情况。而现在的大部分理论和实验课程都搞“一刀切”,或者内容过于简单,基础较好的学生收获不大;或者过于深入,基础薄弱的学生学不会。

针对这些问题,李成忠教授等[1,2]提出的提高《计算机网络》课程教学和实验质量的主要措施包括:精选教学内容,突出重点分类要求,借鉴国外教学方法,加强实验环节。精选教学内容是指讲清楚计算机网络的体系结构(包括ISO/OSI RM和TCP/IP协议族),同时要理论联系实际,掌握好“度”,不能把教学内容变成网络产品的说明书。突出重点分类要求是指把教学内容分成三部分:要求学生了解的内容,要求学生理解的内容,要求学生掌握的内容。国外大学选用的教材不一定很深很难,但要提供大量思考题和练习题,鼓励学生充分利用图书馆和Internet,自己去获取知识,掌握学习方法。从学生能力培养的角度看,开设计算机网络应用实验,既是必需的,也是可能的。刘彦保教授[3]也提出了优化教学内容和加强实践环节的改革方案,追求教学方法的创新。教学方法包括多媒体教学方法、类比教学方法、参与式教学方法和网络教学方法。陈燕老师等[4]主要从教学内容体系、实验内容体系和教学模式体系三个方面对课程进行改革实践。教学方式倡导讨论式教学和推演性教学等。陈润老师等[5]主张独立设置实验课,形成实验教学体系。实验教学要以学生为主体,加强教师在实验中的主导作用。

上面几位专家主要从理论和实验的教学内容、教学方法和教学手段方面进行了改革和尝试,理论教学属于知识教育,实验教学属于能力教育。几位专家的着眼点在于培养既有知识又有能力的人才,这些方法都有一定的作用。不足主要体现在如下几个方面:①没有考虑教学环境对教学效果和人才培养的影响;②单纯追求教学方法的创新,忽略了对教学对象的研究,不注重调动学生的主观能动性,导致教学方法缺乏针对性;③培养目标没能紧跟社会的发展,没能准确定位在创新型人才;④缺乏对以培养创新型人才为目标的教学方法的深入研究;⑤只关注了课堂时间,没能结合课程的特点研究学生的业余时间;⑥评价体系有些单一,不能很好地为培养目标服务。

3构建培养创新型人才目标的教学模式

以培养创新型人才为目标,依托计算机网络课程,提出了创建良好的教学环境,构建主动-互助的学习方式,研究性教学方法和阶段式的教学过程相配合的教学模式。

3.1教学环境

教学环境对于教学效果的影响是非常大的,教学环境分为大环境和小环境。大环境是指社会,社会的需求影响了教学活动。我国信息技术与信息产业的发展,需要大批掌握计算机网络技术的人才,所以培养高素质的拥有创新能力的网络设计人才和网络管理人才,是高等学校计算机网络教学的目标。目前的大环境对于教学活动是非常有利的,能够激发学生的学习热情。

小环境是指校园和课堂,小环境对学生的学习影响很大,塑造良好的学风是非常重要的。从以下几个方面创建良好的课堂氛围,针对学生的状况,设计有关学习兴趣、学习方法、课堂出勤、业余时间安排、职业倾向等的调查问卷,摸清学生的思想动态。根据调查结果以及学生出勤、学习效果等情况,对不利于教学的因素进行变革。如约谈个别学生,寻找学生违纪和不认真学习的原因。同时,增强教学内容的吸引力和教师的个人魅力。在教学过程中,认真收集和分析学生的反馈信息,及时调整策略,针对性地改善教学环境。

3.2教学主体

教学主体主要包括教师和学生,从传统上讲,教师的职责是“教”,学生的任务是“学”。对于计算机网络课程来讲,大多数学生对网络都有感性认识、使用经验和强烈的求知欲望。教师应该抓住这个有利因素,使学生能够形成主动-互助的学习方式,激发学生的创新意识,培养他们的创新能力、团队协作能力和成就感。主动-互助的学习方式是指学生通过互助的方式主动学习和解决实际问题,这对于提高学生的创新能力是一个有效的方式。在教学过程中,教师可以特意留给学生一些教学内容,由学生通过主动-互助的方式学习。文献[6～8]对大学培养创新人才的重要性和途径做了论述。本文特别提出成就感,它是指学生经过努力学习后,获得知识和能力,心理上得到满足。它是学生持之以恒学习的动力,教师要特别注重对学生成就感的培养。

计算机网络技术日新月异,广大教师要牢固树立终身学习的思想,不断充实和武装自己,能够真正做到“传道、授业、解惑”。某些学生只学习自己认为有用的知识,不去认真构建自己的知识体系。这时候,特别需要教师发挥“人师”的作用,引导学生全面学习知识。在教学过程中,如何处理教师和学生的关系是非常重要的。在传统教学模式中,教师教学生学是天经地义的,教师发挥了绝对的主导作用。时至今天,学生获取信息、知识和能力的渠道异常广泛,学生具有很强的独立获取知识的愿望和能力,针对不同的理论和实验内容,教师和学生的主导作用应发生转变。

3.3构建知识体系

从传统上讲,教师应按照计算机网络的理论构建学生的知识体系。然而,根据授课经验,传统方法很难构建系统、实用的知识体系,因此学生很难做到活学活用。本文认为,首先应面向社会需求,结合与其密切相关的数据通信技术,构建知识体系。在这个知识体系中,要把各个部分的内容按照掌握、理解和了解的要求布置好,并且要讲清楚各部分的联系。然后,根据学生的特点,精选理论教学和实验内容。同时,要指定1到2本教材,鼓励学生通过书本、Internet等多种方式利用比较的方法学习,加深对理论知识的理解。除了实验课程外,多多利用业余时间参与计算机网络的操作、设计和管理。还要建立社会需求以及学生学习的反馈机制,对知识体系中的内容做适当调整。最后,为了满足高水平学生的需求,增设研究性内容,让学生参与相关的科研课题。以真实问题为背景,让学生在真实的情境中学习,这能够培养学生的学习能力、解决问题的能力、团队合作能力和创新能力,增强学生对未来工作的适应能力[9]。

3.4研究性教学方法

大学教学方法随着大学功能与理念的演进得以发展,一些大学正从教学型大学向教学研究型大学、甚至研究型大学转变。教师不但要传授知识,更要激发学生的研究兴趣,使学生能独立从事研究。这对于培养大学生的研究能力和创新能力是非常重要的,因此研究性教学方法越来越受到重视。几种典型的研究性教学方法是案例教学法、基于问题解决的学习和基于问题的学习的教学方法[9]。

案例教学法(Case Methods of Teaching)是针对实际的案例问题展开学习和讨论,其着眼点在于培养学生的创新能力和解决实际问题的能力,而不仅仅获得一些固定的理论和方法。通过案例教学,能够使学生获得知识和增长才能。案例教学还大大缩短了教学情景与实际工作情景的距离,学生能够从实际问题出发,提高解决问题的能力。校园网涉及了计算机网络的大多数理论和方法,在教学过程中教师可以利用校园网展开教学和讨论。

基于问题解决的学习(Problem-solving Studying)将学习内容设计成问题,或引导学生提出问题,让学生通过解决问题获得知识。它不同于课堂上的问题解答,也不是通过设问来组织课堂教学;而是在学习过程中,激发学生提出高质量的复杂的和有一定深度的问题。解决问题能够激发学生的原有经验和知识,通过积极的分析产生新的理解和见解。例如,在讲解解决IP地址不足的方法时,可以引用此方法。

基于问题的学习(Problem-based Learning)把学习设置在复杂的、有意义的问题情境中,通过让学生合作解决实际的问题,来学习科学知识,形成解决问题的能力,并能够提高自主学习的能力。例如,可以让3～4位同学在宿舍内合作建立一个局域网,涉及到网络拓扑结构、IP地址、网络协议等知识,这对于学习局域网方面的知识不愧为一个好的方法。

将几种研究性教学方法灵活使用,解决教学过程中的难题,这对于提高学生的学习效果,培养学生的研究能力和创新能力是非常有益的。

3.5阶段式教学过程

一些文献对教学过程研究的不多,根据课程的特点,本文设计三阶段式教学过程。此过程遵循从实践中来到实践中去的原则。第一阶段,提供较多的机会让学生接触计算机网络实例和相关应用技术和服务,由此激发学生参与计算机网络学习的热情。由于学时有限,学生可以在课余时间分成若干小组完成这个阶段。第二阶段,学生对计算机网络有了一些认识也积累了一些问题,教师按照计算机体系结构讲述理论知识,并设置相关实验项目帮助学生消化理论知识,启发学生积极开动脑筋把理论知识和实践相结合起来。在这个阶段充分发挥学生的主动性,一些理论内容可以由学生讲解,教师进行评论。最后阶段,根据学生自身水平、爱好和时间安排,可以选择工程实践环节和理论研究环节,进一步提高学生的理论水平、实践能力和创新能力。

3.6评价体系

设计以培养创新型人才为目标的客观、多层次的评价体系。以往,主要通过理论考试对学生进行考核,这容易造成高分低能,导致学生动手能力差,缺乏创新能力。除了理论知识闭卷考试和实验考试外,还要增加工程实践和理论研究能力考核等环节。这些环节的分数可以互相折算。在评价学生水平时,要遵循客观公正的原则。

4教学模式的实践

在授课过程中,针对本文所提教学模式中的创建教学环境和研究性教学方法两个环节进行了实践研究。

个别同学有逃课,课堂上睡觉或看其它书籍的现象,这样的情况直接影响了学生本人的学习成绩,也会影响到整个课堂的学习风气。笔者约谈了这样的同学,同时也向其它同学了解了这些同学的情况,针对性地解决了这些同学的问题。事后,他们都能够回到课堂认真上课并顺利通过考试,没有对其他同学造成坏的影响。

在讲解解决IP地址不足的方法的时候,笔者引入的研究性教学方法是基于问题解决的学习。在讲授这些方法之前,笔者先展示了校园网的IP地址的类别、结构和分配方法。同学们发现校园网的IP地址是B类私有地址,他们产生了疑问,校园网为什么没有用C类地址呢?由此问题,引出了授课内容,同学们也提出了很多的解决IP地址不足的方法。虽然这些方法还缺乏一定的理论基础和应用价值,但是他们的想法很有新意。

在讲解局域网内容时,引入的研究性教学方法是基于问题的学习。让同学们分组设计宿舍内的局域网,在设计过程中,他们主动学习网络拓扑结构、IP地址、网络协议、服务器等知识,并且互相交流和帮助,最终每组都交出了一份合格的设计方案。对于他们的设计方案进行了评定,并作为学习成绩的一部分。

5结束语

以培养创新型人才为目标,依托计算机网络课程,提出的教学模式着重强调了创建良好的教学环境,构建主动-互助的学习方式,研究性教学方法和阶段式的教学过程相配合的方式。此教学模式是促进形成良好的学习和研究氛围,激发学生学习的兴趣和动力,培养既有知识又有能力的创新型人才的一个有益探索。

参考文献

[1]李成忠.《计算机网络》课程教学研究[J].成都信息工程学院学报,2005,20(6):773-776.

[2]李成忠,张新有,贾真.计算机网络实验教学研究[J].西南交通大学学报(社会科学版),2005,6(4):72-76.

[3]刘彦保.计算机网络课程教学改革与实践[J].黑龙江高教研究,2006,(2):111-112.

[4]陈燕,宋玲.计算机网络课程教学改革实践[J].广西大学学报(自然科学版),2006,31(增刊):56-59.

[5]陈润,琚生根,宋社刚.《计算机网络》实验教学研究与改革[J].实验科学与技术,2006,(6):59-61,82.

[6]林毓锜.学生自主学习与相关教学思想[J].高等教育研究,2006,27(12):71-75.

[7]任喜峰.创新人才培养的探索与实践[J].中国高教研究,2006,(7):79-80.

[8]吴敏生.创新体系建设与大学人才培养[J].中国高等教育, 2006,(20):15-17.

[9]赵洪.研究性教学与大学教学方法改革[J].高等教育研究,2006,27(2):71-75.

On cultivating creative talents relying on computer network course

GAO Xue-jin,WANG Pu,ZHANG Hui-qing

(College of Electronic Information and Control Engineering,Beijing University of Technology,Beijing100124,China)

AbstractAiming at cultivating creative talents,a teaching mode is proposed,which includes creating good teaching environment,constructing a learning mode of initiative-cooperation and research teaching methods combined with stagewise teaching processes.At the same time,an objective and multi-level evaluation system is designed.The mode can promote forming a good learning and study environment,inspire the students' interest and motivation.It helps to cultivate creative talents who are knowledgeable as well as capable.

Key wordscomputer network;creative talents;initiative-cooperation;research teaching;stagewise