创新型计算机网络教学模式的探索与实践

张新刚 王保平

南阳师范学院计算机与信息技术学院 河南 473061

0 前言

随着工业化和信息化融合程度的不断提高，当今社会需要大量掌握计算机网络技能的专业人才。如何创新计算机网络课程的教学模式，提高人才培养的质量是摆在我们面前的一个重要课题。在长期的教学过程中，我们探索出了改革教学内容，构建多层次、立体化的实验教学环境，灵活运用多样化的教学方法，充分发挥现代教育技术优势的计算机网络教学模式。

1 教学内容

《计算机网络》是信息类学科中的一门重要的专业基础课，面向计算机科学与技术、通信工程、电子科学与技术和自动化等理工科专业。《计算机网络》课程开设的目标是帮助学生掌握计算机网络的基本概念、原理和方法，培养学生网络组建、维护和应用的基本技能。计算机网络课程核心知识体系以各层网络协议原理为主，同时兼顾组网应用，在学生的技能培养上以应用能力为主并兼顾开发能力。教学内容的选取则遵循重视基础理论知识，强调实践动手能力、面向实际网络应用的原则，同时对于计算机专业和非计算机专业的授课内容选取上应有所区别。

2 教学条件

2.1 教材建设

本课程理论教材多年来一直使用由谢希仁教授编写的《计算机网络》教材，由电子工业出版社出版。参考使用由A.S.Tanenbaum编著，潘爱民教授翻译，清华大学出版社出版的经典教材《计算机网络》等多本辅助教材。近年来我们先后自编了《计算机网络实验手册》、《计算机网络实验指导书》等内部使用教材，在此基础上，组织长期在计算机网络一线教学并具有丰富经验的教师编写了《计算机网络实验教程》，由人民邮电出版社出版。该教材切合师范院校学生实际特点，更好地帮助学生们掌握计算机网络的基本原理及组网方法，锻炼学生们的独立思考能力，在实验教学过程中收到了很好的效果。另外，还向学生们推荐了一批国内外经典教材、参考书和学习网站，受到了学生们的一致欢迎。

2.2 实践性教学环境

围绕实践教学体系改革，计算机与信息技术学院加大网络实验室建设与整合力度，将计算机网络专业实验室、网络技术教研室、学校网络中心、认证考试中心等进行有效整合，建成了校级计算机网络实验教学示范中心，下一步将继续加大建设和整合力度，力争申请立项成为省级计算机网络实验教学示范中心。目前，学院已初步形成了由计算机网络专业实验室、校内实习基地、校外实习基地、计算机网络精品课程网络资源构成的立体化实践教学环境，为开展计算机网络实验教学进行了全新的探索，为提高学生的动手能力提供了良好的实验条件保障。

(1) 计算机网络专业实验室群

建设有计算机网络实验室、综合布线实验室、网络安全实验室等计算机网络专业实验室群，拥有高性能计算机1000余台，以及交换机、路由器、防火墙、入侵检测系统等网络设备。实验室均通过校园网接入Internet，学生们能够通过网络获取各种实验资源，还可以通过网络进行远程实验及验证，撰写和提交实验报告。在实验室的计算机上全部安装了Windows Server 2008、Windows XP、Linux三种操作系统和虚拟机软件，学生们根据需要可以选择不同的操作系统开展网络实验。同时，计算机上还安装了Boson模拟软件、Ethereal抓包工具等软件，学生们通过使用这些工具能够更加深刻理解计算机网络协议。

(2) 校内实习基地--学校网络中心

我校网络中心是中国教育和科研计算机网豫西南主节点，目前已经接入了南阳理工学院等四所高校，提供教育网接入服务和必要的的技术支持。主要网络设备有NE80路由器、S9512E路由交换机，S9512核心交换机，S7506汇聚层交换机及150余台接入层交换机，联网楼宇115座，接入计算机12000余台，构成了教育网2.5G、联通100M、电信100M速率的三出口、校园主干千兆、百兆到桌面的高速宽带网络。数据中心的最大数据存储量可达150T。学生们通过到网络中心实习训练，直观认识校园网络拓扑结构和网络整体规划设计，掌握网络运行与维护的基本操作技能，了解网络安全防护的方法和策略，这为学生们提高网络工程操作技能，熟悉网络规划和运行维护流程提供了很好的锻炼机会。

(3) 校外实习基地

目前我院已经与北京、无锡、苏州、郑州等地的多家IT公司联系建立了实习实训基地，利用寒暑假等时间选派教师到公司参加网络专业技能提高培训，定期选派学生到公司实习，参加网络工程相关的应用项目，切实提高学生的实际问题解决能力和动手能力。

(4) 计算机网络网上教学平台

部署了计算机教学资源专用服务器，建立了计算机网络精品课程网站，开通了网上课堂，涵盖了电子教材、教学录像、教学多媒体课件、Flash课件、在线测试、远程实验、视频演示、网上在线答疑、习题库、在线学习测试等功能。

3 教学方法和教学手段

3.1 综合运用多样化的教学方法

针对计算机网络课程知识点多、覆盖面广、协议算法复杂等特点，我们积极探索教学方法的改革，综合运用多种教学方法来提高教学效果。

(1) 基于案例教学的“任务驱动”教学法

案例教学与任务驱动教学法的结合是计算机网络课程教学方法的一个有益探索。在教学过程中，我们充分利用校园网环境，将学生平时能够接触到的真实网络案例引入到计算机网络课程日常教学中，用某一个具体的网络案例组织课程内容。从网络案例展开，逐步扩展到有关概念、原理，从而激发学生探索式学习的创新精神。而任务驱动法是在理论课程教学中，通过精心设计每个“任务”和若干个“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”的思路展开课程教学。任务驱动教学法能够激发学生的自主学习能力和团队合作意识。

(2) 仿真实验教学法

为了提高实验教学的效果，我们探索在教学过程中引入仿真软件进行网络模拟实验，丰富网络实验的内容。例如在理论课上使用PacketTracer、Ethereal、Boson Netsim、Dynamips等网络模拟软件直观形象地展示网络的工作原理，展示路由器、交换机的基本配置。在实验课中，学生们通过网络仿真软件自主学习网络的基本配置，演示数据包结构和传输过程，从而加深了对网络协议的理解。

(3) 基础理论和IT认证相结合的教学法

为了提高课堂授课的针对性，激发学生的学习热情，我们探索了将网络理论知识和IT认证等内容相结合的教学法，受到了同学们的一致欢迎和好评。考虑到学生们有参加IT认证考试的强烈需求，在课程授课中我们探索了将全国计算机技术与软件专业技术资格(水平)考试、全国计算机等级考试、全国硕士研究生入学考试计算机专业课试题、Cisco认证、华为认证考试等内容灵活引入到课堂教学中，这样不仅丰富了课堂教学内容，还激发了学生们的学习兴趣，收到了良好的教学效果。

(4) 层次化网络实验教学法

为了避免单一实验教学模式带来的各种弊端，我们探索建立了层次化的计算机网络实验教学体系。根据总体目标将计算机网络的实验内容分解到不同的阶段，逐步提高学生的动手能力和实践创新能力。根据实验的复杂度和难度的不同，遵循循序渐进的教学规律，将计算机网络实验从整体上分为验证型实验、设计型实验、综合型实验和创新型实验等四种类型，充分开发学生的综合运用能力，逐步培养和提高学生的创新能力。

3.2 充分运用现代教育技术手段

计算机网络课程授课全部安排在多媒体教室和实验室中进行，充分运用现代教育技术手段开展教学，以直观生动的方式展示复杂抽象的网络知识，使学生们更容易理解和掌握，收到了良好的教学效果。

(1) 充分运用现代教育技术手段，激发学生的学习兴趣。

制作了计算机网络教学的多媒体课件，对于较为复杂抽象的内容如分组丢失和延迟、数据报网络、虚电路网络、CSMA/CD协议、DNS等，在教学过程中利用视频、Flash 动画、现场演示等多种手段，将文字、图像、视频、声音、动画等完美融和，直观生动地向学生们传授教学内容，帮助学生们更好地理解和掌握，从而提高了教学的效果。

(2) 充分利用网络资源，积极探索网络教学，扩展教学空间。

在所有网络课程的授课地点都接入 Internet，随时将涉及到的相关网络知识通过Internet来进行解释说明，课堂教学生动形象，便于学生们理解和接受。积极探索网络教学，搭建网上教学平台，帮助学生们实现远程实验、网上在线答疑、互动交流、在线学习测试等，从而扩展了教学空间。

4 教学效果

我们探索的计算机网络教学模式在实际教学过程中收到了良好的效果。在学生教学评教中多次取得了优秀等级，特别是层次化的实践教学模式受到了同学们的普遍欢迎。培养了一大批网络技术应用和管理人才，这些学生在工作中得到了用人单位的认可和好评。近年来，计算机网络课程的授课教师还得到了上级教育行政主管部门的表彰，在全省教育系统教学技能竞赛中，有4位教师脱颖而出分别获得河南省教学技能竞赛一、二等奖。

5 结束语

通过改革计算机网络教学内容，创设立体化的实践教学环境，综合运用基于案例教学的“任务驱动”教学法、仿真实验教学法、基础理论和IT认证相结合的教学法和层次化网络实验教学法等多种教学方法，充分运用现代教育技术手段，提高了计算机网络课程的教学质量，收到了良好的教学效果。随着网络技术的发展，今后将继续创新和完善计算机网络的教学模式，不断提高教学质量和人才培养质量。

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[2] 张敬伟,许勇.计算机网络精品课程建设经验[J].计算机教育.2012.

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