省级精品课程计算机网络教学改革与实践

　　摘要：计算机网络是计算机科学与技术、网络工程等电气信息类专业的一门专业基础课和核心课程，在专业教学体系中占有相当重要的地位。文章论述湘南学院计算机科学系从理论与实践教学的13个方面进行的教学改革尝试，实践证明，这些改革措施是可行有效的1 2009年该课程被评为湖南省高等学校精品课程。
　　关键词：计算机网络；教学改革；精品课程
　　
　　计算机网络是计算机科学与技术、网络工程等电气信息类专业的一门专业基础课和核心课程。本课程的目标是使学生基本掌握计算机网络体系结构、网络系统组成及工作原理、网络设备组成及工作原理、网络应用以及网络管理和网络安全知识：使学生具有一定的计算机网络系统构建、维护和管理以及网络应用开发能力，具有网络协议分析和设计、计算机网络系统分析和设计、网络设备的设计与开发能力，为将来从事计算机网络应用与研究工作打下坚实的基础。为有效实现计算机网络课程的教学任务，提高教学质量，我们从以下几方面开展了教学改革和实践，取得了较好的教学效果，形成了较为鲜明的教学特色，2009年该课程被评为湖南省高等学校精品课程。
　　
　　1　理论教学改革
　　
　　1.1　突出系统观点，开展基于网络体系结构与网络功能应用相结合的教学改革
　　一般教材对计算机网络课程的内容组织是按照ISO／OSI参考模型，从网络的最底层(物理层)一直到最高层(应用层)，依次介绍网络系统中每层的功能、使用的协议以及每层实现的关键技术。这样组织教学内容，逻辑性较强，概念与理论性较强，但是学生对网络整体结构和功能实现缺乏了解，不便于培养应用型人才。因此，在教学中我们把计算机网络提升到计算机网络系统的高度来组织教学内容，当依次讲授完网络体系结构、各层协议的功能、特性、组成、报文格式、协议工作过程以及实现该层功能的主要技术后，最后以总结的形式将不同层协议串起来，并通过我校校园网这个典型应用案例将计算机网络系统的工作原理以及不同层协议之间的交互过程展示出来，使学生不仅只掌握网络某层协议的功能、特性和工作过程，还要能够将计算机网络作为一个完整系统来看待。
　　
　　1.2　任务驱动与讨论式教学改革
　　为培养学生分析问题与解决问题的能力，在教师讲解的基础上，我们将一些基本内容和实践性较强的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、计算机网络核心设备等结合起来，安排学生3～5人一组查阅资料、讨论并写出专题报告。然后由学生在课堂上向同学讲述，大家再一起讨论、分析和评价，这样使每个学生都有兴趣积极参与，活跃了课堂气氛，培养学生在实践中学习的能力，进一步提高了学生学习的兴趣和积极性，加深了他们对基本概念和基本知识的理解，提高了学生分析问题、解决问题的能力和协作精神。
　　
　　1.3　案例分析与实物教学的改革
　　在计算机网络课程的教学过程中，我们以郴州市教育城域网为例，讲解各种网络互联设备(如网桥、以太网交换机、路由器、防火墙等)的工作原理及配置。在计算机网络课程的教学过程中，我们还经常将双绞线、光纤、以太网收发器、各种网卡、交换机、路由器等网络设备搬到课堂上，对照实物现场进行讲解，同时在课堂上现场给学生演示如何配置路由器和交换机，帮助学生更直观、更有效地了解和掌握交换机和路由器配置的原理和技术。
　　
　　1.4　课程内容体系的改革
　　计算机网络涉及到网络、通信、安全等内容，理论性和技术都强，知识面也很广，单门课程无法包含所有内容。针对这一实际情况，我们建立了以计算机网络、网络互联技术、网络安全技术、组网工程等为核心的计算机网络课程群建设计划，协调教学实践活动，组织相关教师开展系列课程建设研讨。每学期开展两次本系列课程全体教师参加的教学研讨会，理顺了课程承接关系与授课内容的对接。
　　
　　1.5　课程教学质量评价体系的改革
　　我们在课程建设中，严格按照教育部高等学校教育教学质量评估认证体系，量化管理、按要素评估，学院教学督导团和系教学领导小组每个学期跟踪听课，对每位教师进行综合评价。
　　当课程结束后，由学生在网上对课堂教学质量和实践课教学质量作出评价，并转换成量化指标。同行教师对授课教师填写课堂教学质量和实践课教学质量评价表，分项目做出量化评价。课程教学的总评价由学生评价、学院督导团评价和同行评价三方各按一定的权重组合给出。课程考试后，主讲教师需按标准填写试卷分析表，对该课程的各教学环节做出全面的总结。按照评估要求管理课程建设，进一步规范了教学环节，提高了教师质量第一的意识。
　　
　　1.6　课内课外相结合，提高学生动手能力
　　学生根据兴趣成立了各种课外活动兴趣小组，如网络系统规划设计小组、网络故障与分析小组等。任课教师担任学生课外活动辅导员，具体指导学生开展与计算机网络课程相关的课外活动，并定期讲评，以达到拓宽学生知识面、系统提高学生专业技术素质与能力的目的。利用互联网和图书馆查阅资料，开展研究、讨论式学习。此外在每年组织的为期1个月的“校园信息技术文化节”中，开展系列与计算机网络课程有关的竞赛活动，如网络设计方案大赛、计算机网络故障分析与排除大赛等。
　　通过形式多样、丰富多彩的学生课外活动和竞赛活动，促进了学生主动学习的兴趣和积极性，同时也加深了学生对所学专业知识的理解，进一步培养和提高了学生的实践动手能力和专业综合素质。
　　
　　1.7　构建计算机网络课程网络教学平台，方便学生课外自主学习
　　我们开发了计算机网络课程教学支撑平台，并已部署在校园网上。该平台提供了本课程的教学大纲、教案、习题、实验指导、参考资料、教学录像等内容，并开设有网上讨论专区，安排专门教师负责网上答疑。计算机网络课程在中心BBS上辟有多个专栏，分别是“局域网组建”、“局域网维护”、“网页设计与编程”、“虚拟局域网”、“无线局域网”、“路由器配置”、“交换机配置”7个栏目。通过网上答疑学生可以在任何时候提出问题，教师的回答可以同时让多个学生从信息共享中受益。网络化的教学方式使得学生可以在课外自主学习。
　　
　　2　实践教学改革
　　
　　实验教学不仅是理论教学的深化和补充，对于培养学生综合运用所学知识解决实际问题，加深对网络评论知识的理解与应用也起着非常重要的作用。为此，我们在实验内容、实验项目、实验平台、实验组织、实验过程、实验评价几个方面，对计算机网络的实验教学进行改革。
　　
　　1)实验内容的改革。
　　深入理解课程核心知识内容，认真选择实验的内容，通过对计算机网络知识体系的理解，选择数据链路层、网络层、传输层和应用层等重点教学内容来设计实验的内容。
　　
　　2)实验项目的改革。
　　为了更好地实现实验教学目标，我们精心设计了以下必修实验项目：协议分析实验要求学生掌握抓包工具软件的应用，并通过工具捕获数据包进行协议的分析；局域网／主从网络组建、VPN组建实验要求学生掌握数据链路层的知识，突出交换技术知识的掌握；静态、动态路由实验要求学生掌握网络层的知识，突出静态路由、RIP和OSPF动态路由算法知识的掌握；NAT、ACL实验要求学生掌握网络层的应用；套接字编程实验主要要求学生掌握传输层的知识；DNS、DHCP和FTP实验主要要求学生掌握应用层的知识，突出常用的应用层协议的理解和应用。
　　
　　3)实验平台的改革，尽可能虚拟实现场景。
　　近年我们投资了一百多万元引进锐捷网络实验平台。在其硬件基础上，我们设计了比较真实的网络实验环境，将多台二层、三层交换机及其他网络设备组建成4个不同的局域网，再将这些局域网互联，实现一个小环境的广域网。
　　
　　4)实验组织的改革。
　　以往实验是以学生个人实验为主，学生在实验中只能熟悉网络设备的配置命令，既不能测试配置后的实验结果，也不能理解这些设备在网络中的作用。在实验平台进行改革后，我们对实验的组织也进行了改革，根据实验环境将学生分成若干实验小组，每个实验小组的负责人实行轮换制，每个学生都有机会负责一个实验项目的实施。每个小组按不同的实验项目内容负责局域网组建，并负责与其他局域网实现网络互联。这样既培养学生对网络系统的理解，也提高了学生团队合作的能力和组织能力。
　　
　　5)实验过程的改革。
　　以前计算机网络实验比较依赖实验入纲，学生基本按实验大纲一步一步进行实验，抑制了创造性。现在，每一次实验我们只给出实验目的和要求，实验过程由各小组自己制定。每一次实验前，要求各小组事先写出实验方案，给出实验过程和预期实验结果，并交实验指导教师审核。方tMObIGh293byt2BKhxfrPg==案经认可后方可进行实验，教师在实验中负责检查预期实验结果是否达到，若未实现实验效果，则与学生一起分析预算效果没有达到的原因。通过实验过程的改革，许多表面上是验证性的实验，结果却达到了设计性、综合性实验的目的。
　　
　　6)实验评价的改革。
　　实验组织、过程改革的同时，实验评价也不再只是针对单个学生，而是针对实验小组。评价的内容不仅限于实验内容和过程，还可以扩展到实验小组的组织、实验方案的设计、小组团队的协作等方面，充实了实验评价的内涵。具体操作时，每一个实验项目从方案的设计、实验的过程、实验的结果到实验的总结，先由教师给出实验小组在某个实验项目上的等级，再依据这个等级来分配实验小组优、良、中的比例，最后由各实验小组确定每位学生的实验评价上报给教师审核。这种实验评价方式的改革，有效地激励了学生参加实验的热情和提高团结合作的精神。
　　
　　3　结语
　　
　　通过对计算机网络教学的改革实践，学生对理论教学的积极性有了明显提高，对计算机网络应用实践也有了更深的认识，同时实验内容对理论教学和实际应用的有机融合，一改过去“理论难验证，实践疑问多”的现象，达到了理论与技能的同步提高。在连续多年的学生评教活动中，计算机网络课程都获得了较高的评价。毕业生的工作能力较强，受到用人单位的好评。几年的教学实践证明，该改革措施是可行、有效的。
　　
　　
　　(编辑：姚彦