基于C+M+P+A的《计算机网络》课程教学改革探索

张剑飞，韩子恒，陶贵丽，马晓梅，高辉

（黑龙江科技大学计算机与信息工程学院，哈尔滨 150027）

基于C+M+P+A的《计算机网络》课程教学改革探索

张剑飞，韩子恒，陶贵丽，马晓梅，高辉

（黑龙江科技大学计算机与信息工程学院，哈尔滨 150027）

针对《计算机网络》课程教学过程中存在的问题，提出基于C+M+P+A模式的教学改革，即在优化教学内容，改进教学方法和更新教学手段，加强实践环节、完善考核体系等几个方面提出相应的解决方案，并将以上方案在教学过程中进行摸索和尝试，取得良好的教学效果。

计算机网络；教学改革

0 引言

《计算机网络》课程是国内外计算机科学与技术、自动化、通信工程等专业的必修课，其在专业建设和课程体系中占据重要的地位和作用[1]。该课程所涉及的知识范围较广、内容相对较多，技术更新发展较快，具有将理论知识转化为应用的纽带的作用。通过多年的教学实践，发现本门课程在以下几个方面普遍存在教学问题：第一，该课程的内容所涉及的原理、知识点较多，且彼此之间衔接性不是很强，较为零散，特别是有些网络原理、协议、技术等理论较难掌握[2]；第二，该课程很多理论较为枯燥，致使学生在学习过程中不易理解，学习积极性不高；第三，当前的就业压力逐渐增加，用人单位对毕业生的要求也水涨船高，都希望毕业生可以直接上岗工作，独挡一面，而在实际教学中，实践教学环节较少，学生无法真正切身体会网络设备的使用和网络协议的工作过程，致使理论与实践不能得到很好地结合，从而导致学生实践动手能力不强，无法适应当前社会的需求[3]；第四，很多教材的教学内容与当前计算机网络的发展相脱节，一些陈旧的网络技术（如令牌环等）仍作为主要教授内容；而新的网络技术如网格、云计算、无线传感器网络等却少有提及。第五，考核方式不完善，期末考试主要以笔试为主，无法真正评估学生真实的综合能力水平。

因此，为了更好的提高教学质量，在教学过程中，通过优化教学内容（Content），改进教学方法和更新教学手段（Method），加强实践环节（Practice）、完善考核体系（Assessment）等（即C+M+P+A）几个方面进行了摸索和尝试。

1 优化教学内容

课程的教学目标之一是培养学生能够把握新技术发展的动向，了解计算机网络在信息社会中的新技术，而计算机网络技术发展的又非常迅速，日新月异，因此，要适当删减废旧的教学内容，并且适当的引入反映学科前沿的新技术和新应用，例如，删减令牌环，帧中继，X.25等教学内容，同时充实新的网络相关技术，例如：流媒体、P2P、WPAN、MPAN、IPv6、MPLS、3G/4G、服务质量控制等内容等。优化整合教学内容以满足当前社会对计算机网络专业人才的要求。

2 改进教学方法

在学习过程中，一个人的思维能力反映出对知识的理解和掌握程度，因此，良好的思维方式和能力，将大大提高学习效果。在教学过程中，探索新的教学方法，开展思维能力培养的相关教学实践，即计算思维能力，网络思维能力，工程思维能力，以便更好地适应新形式下的人才培养模式。例如，在讲解网络体系结构时，实际上就是计算思维的体现，即把一个复杂的大而难的问题分成若干个小的分层次的问题去解决。而网络思维是计算思维的延伸和发展，强调对象之间的交互性、协作性、共享性。在讲解网络协议的功能分层和对等通信就是网络思维的重要体现。例如，几乎所有的应用层协议都是基于是请求——响应，即交互性的，而各个层次的网络通信以及协议报文的封装、转发又都是网络思维共享性和协作性的体现。而在局域网组网等知识点讲解时可以结合大量的真实案例培养学生的工程思维能力，举以校园网为例，结合本校校园网的网络拓扑结构图，明确校园网的网络结构设计，理解并掌握各种网络设备的连接及相应的作用，相关配置等。因此，在教学中注重知识点所蕴含的几种思维的核心思想和方法，以便更好地提高学生的学习能力和效果。

在传统教学中，一般采用自底向上的教学顺序，即，从物理层依次向应用层展开。但是，在教学过程中发现，对于刚刚接触《计算机网络》课程的很多学生来说，物理层、数据链路层所包含的相关概念、公式较多，因此，学生感觉陌生，枯燥，不容易理解，致使学习积极性不高。每个人每天都生活在网络时代中，无时不刻都在使用网络的各种应用。因此，借鉴Kurose的自顶向下教学理念，从和学生较熟悉的应用层开始讲解，例如，大家每天都要浏览一些网页，对于使用者而言仅仅是在浏览器中输入网址，就可以看到相应的信息，但是实际上HTTP访问的数据传输过程是如何工作的呢？这种通过列举身边的实例引出教学内容，大大提高了学生的学习兴趣，也加深了学生对相关知识点的理解[4]。当学生对网络的通信过程有了一定了解之后，再讲述物理层、数据链路层、网络层等理论知识和原理。通过自底向上与自顶向下相结合的教学方法，大大提高了课堂教学质量和学生的学习效果。

工程案例大都是与社会实际需求紧密结合，因此，在课堂理论教学中紧密结合实际案例，可以大大激发学生的学习兴趣。教师对案例的选取时要尽量贴近生活，难度适中，覆盖所学的知识点。在对工程案例进行描述时，结合启发性教学，然后与学生一起利用所学知识，分析问题，解决问题，以达到对所学知识的融会贯通。例如，在讲解DNS原理时，可以结合校园网的域名设置来说明域名空间体系结构的相关内容。

图1 项目方案的形成过程

但是，仅仅将工程案例应用到理论教学中还远远不够，非常有必要将工程案例与实践教学环节结合起来，大体分为四个阶段：首先教师选定案例，然后共同制定案例项目方案，接着进行案例项目实施，最后进行案例项目评价。教师根据学生的程度，选取难度适当的工程案例。案例要体现理论课程中所学的重要知识点和网络技术，以便进一步巩固课堂所学的知识。为了保证工程案例的最终实现，还要制定相应的项目方案，图1为实践教学中项目方案的形成过程，主要包括项目需求分析，项目方案设计，调试，形成方案初稿，教师指导，确定最终项目实现方案。案例项目实施阶段主要是培养学生在给定的时间内独立分析问题，解决问题的能力。案例项目评价阶段是对各个项目组的总结和今后能力的提升，每个项目组选出代表展示本组的案例项目，教师和其他组对于项目的成绩要给予肯定和鼓励，对于出现的问题要给予帮助解决。

3 更新教学手段

由于《计算机网络》课程的理论性较强，对于初学者来说，不易理解。因此，为了提高学生学习兴趣和效率，对于每个知识点利用Flash或者3DMax工具，设计动画进行课堂演示，利用Packet Tracer模拟器将理论和实践操作相结合，使抽象的问题具体化、简单化、形象化。传统的网站辅助教学模式，只能局限于使用固定的教学资源。MOOC（Massive Open Online Course,大型开放式网络课程）是一种基于互联网的，开放式获取资源为目标的更加灵活的在线课程学习模式。其最大的特点就是多元化，开放式，交互性。引入MOOC教学形式，学生可以随时随地学习，共享丰富的网络教学的视频资源、实现互动交流与学习。课下教师也可以根据学生自身的特点，针对性地辅助教学，激发学生的自主学习能力。

4 加强实践环节

“工欲善其事，必先利其器”，为了达到实践环节的教学目的，首先必须创造良好的实验硬件环境。但是《计算机网络》实验课程所需要的设备比较昂贵，很多学校《计算机网络》实验课的相关内容仅利用模拟软件完成，而模拟软件的操作、使用与实际网络设备还有很多差别，大大限制了学生的实践动手能力的培养和训练，导致学生毕业后走向工作岗位无法胜任相应的工作。因此，学院利用实验室原有的计算机、投影、桌椅、线缆、插座等原有设备，购置了市场上主流品牌（H3C、中兴）网络设备，重新建立了计算机网络实验室，主要网络设备、器件一览表如表1所示，实验室网络设备规划图如图2所示。改造后的实验室每次可容纳30个学生进行计算机网络实验，一方面，可以实现小班授课，教师在实验课堂上可以掌握每个学生的实验情况，并以此作为期末学生实验成绩评定的依据，另一方面，大大增加了学生实践动手机会，从而进一步提高了实践教学效果。

表1 实验室主要网络设备一览表

图2 实验室网络设备规划图

实验课程是实现理论与实践相结合的重要环节，因此，实验课程的设计尤为重要。总结多年的教学经验，实验课程的类型主要涉及四大类，一类是以工程实验为主，主要是网络设备的简单操作与配置及相关的组网实验，此类实验可以提高学生的实际动手能力；另一类是协议分析实验，主要借助协议分析软件（Sniffer）对主要协议进行分析（例如，IP协议、HTTP协议等），进而深度理解其工作原理和报文格式。第三类是网络程序设计实验，主要是借助于熟悉的高级语言,进行基于Socket函数网络应用程序编程（例如，设计文件处理的FTP客户端程序），进一步加深对相关协议工作过程的理解同时提高学生的编程能力。最后一类就是工程案例类，此部分在前面（案例教学中）已经阐述，此处略。实验课的组织形式以小组为单位，每个小组由3-4人组成，每个成员分工明确，由团队协作共同完成实验内容，大大地提高了学生自身的责任感以及团队协作精神，同时，教师根据实验课每个学生的表现，评定其实验成绩。

5 完善考核体系

大多数《计算机网络》课程的考试都以闭卷笔试形式为主，偏重理论知识的考核，忽视实践水平的评定，致使很多学生通过死记硬背的形式通过考试，但是这种考核方式却不能真实反映学生的实践能力水平，最终形成“高分低能”的结果。因此，期末总成绩由平时成绩（20%，由出勤，课堂表现组成）、实验成绩（40%）和期末成绩（40%）构成，提高了实验成绩的比例，注重通过实验环节反映学生的实践动手能力，最终综合反映学生的真实学习情况和学习水平。

6 结语

针对《计算机网络》课程在日常教学中出现的问题，通过C+M+P+A模式，即优化整合教学内容，改进教学方法和更新教学手段，使学生较好地掌握了该课程理论知识；利用加强实践环节，精心设计四大类别实验项目，实现了理论与实践相结合，培养了学生的分析、解决实际问题的能力，从而进一步深化了对理论知识的掌握；最后，通过完善考核体系实现对学生真实水平的测评。经过几年的教学实践，提高了教学质量，取得了良好的教学效果。

[1]熊书明，鲍可进，袁晓云，李峰.提高《计算机网络》教学质量措施探讨[J].教育与教学研究，2009，4（3）：86-89.

[2]张玉清，王群，陈春丽.“计算机网络”课程教学的探索与实践[J].中国地质教育，2009，1：153-155.

[3]柳婵娟.计算机网络实验教学模式的改革[J].计算机教育，2010（13）：145-148．

[4]James F.Kurose，Kelth W.Ross编著.Computer Networking A Top-Down Approac[M].第四版.北京：高等教育出版社，2015：158-162.

Research on the Teaching Reform ation of Com puter Network Course

ZHANG Jian-fei，HAN ZI-heng，TAO Gui-li，MA Xiao-mei，GAO Hui

（College of Computer and Information Engineering,Heilongjiang University of Science and Technology,Harbin 150027）

In view of the problems existing in the teaching process of Computer Network,proposes several solutions based on C+M+P+A which re-flects in the optimization of the teaching content,improves teaching methods,updates teaching methods,strengthens practice,improves the evaluation system,applies them to the teaching and achieves good teaching effect.

Computer Network;Teaching Reformation

1007-1423（2017）12-0042-04

10.3969/j.issn.1007-1423.2017.12.011

张剑飞（1978-），女，黑龙江哈尔滨人，副教授，博士，研究方向为计算机网络应用

2016-04-21

2017-04-15

黑龙江省高等教育学会“十三五“高等教育科研课题（No.16G336）