面向互联网+创新的计算机网络课程教学改革

张士庚 奎晓燕 刘璇

摘 要：为了解决现有计算机网络课程教学中教学内容与领域前沿研究进展脱节、学生学习热情不足、难以实现教学相长等问题，从课程组织方式、课程内容设置、实验内容设计等方面进行改革。通过自顶向下的方式组织课程内容以激发学生学习兴趣，通过设计面向互联网+的项目驱动式实验以提高学生动手能力，通过组织专题讨论让学生了解领域前沿知识，实现教学相长。提出的教学改革措施改进了教学效果，提升了学生对课程核心知识的掌握程度，激发了学生主动学习的热情，提高了学生参与面向互联网+创新实践的能力。

关键词：计算機网络；互联网+；自顶向下；项目驱动

DOIDOI：10.11907/rjdk.181154

中图分类号：G434

文献标识码：A 文章编号：1672-7800（2018）010-0224-03

英文摘要Abstract：To overcome the current drawbacks in computer networking teaching，including the mismatch between the course content and the research edge of the field，passive engagment in studying the course，difficulty to benefit both the teacher and students，we conduct a teaching reform incomputer networking teaching in course organization style，course content selection，and design of experiments.We strengthen the students′ studying passion by organizing the course content in a top-down style，enhance the students′ ability in developing applications by designing Internet+ oriented experiments and projects，and help students acquire the research edge of the networking community by organizing workshops on special topics.The course reformation helps the students to master the core knowledge of this course better，motivates them to study actively，and boosts their ability in developing novel Internet+ applications.The proposed course reformation measure are helpful in improving the quality of computer networking teaching and educating innovative students.

英文关键词Key Words：computer networks；Internet+；top-down approach；project driven

0 引言

计算机网络课程是计算机类相关学科（包括计算机科学与技术、物联网工程、网络空间安全等）中的核心课程之一[1-3]。当前计算机的主流研究领域，不管是云计算、大数据，还是面向互联网+的移动应用创新与物联网，都与计算机网络有着密不可分的关系。通过计算机网络课程的学习，可以让学生们理解计算机网络相关原理，掌握最新的网络应用程序开发技术，对于激励学生开发创新型网络应用至关重要。因此，结合国家计算机人才发展需求，如何设计出更加合理、有效的计算机网络课程教学方案，提高计算机网络课程教学质量，是一个亟待解决的问题。特别是近年来政府大力推动面向“互联网+”的创新，更加需要学生深入掌握计算机网络相关知识。本文针对面向互联网+创新的计算机网络课程教学改革展开探讨。

虽然之前人们已认识到计算机网络教学的重要性，并提出多种方法试图改善计算机网络课程教学质量，但收效并不显著。计算机网络课程包含内容极其丰富，并且处于高速发展之中，而且由于计算机网络涉及的各领域发展速度不一致，往往是上层协议与应用发展较快，而底层协议与算法发展相对较慢。因此，采用传统的自底向上的方法讲授计算机网络课程，学生们首先学习到的是较为枯燥的、发展速度较慢的底层协议与算法。这些知识与实际软件开发中需要使用的网络开发技能相差甚远，因而无法很好地激发学生学习兴趣。等到学生们初步了解了计算机网络相关知识，希望能进行一些创新型应用开发时，往往已到了课程后期，没有足够的时间进行基于网络的应用程序开发与训练，导致学生们既没有学到扎实的基础知识，也缺少实际的编程训练，教学效果并不理想。

本文以面向互联网+创新为出发点讨论计算机网络课程改革，以互联网+创新激发学生学习兴趣，通过调整传统计算机网络课程授课的先后顺序，以先掌握应用方法、再了解基础原理的方式，让学生们首先接触当前计算机网络发展最快、最激动人心的上层协议，并在此基础上进行互联网+应用的开发，然后逐步引导其学习背后的原理知识与技术。期望通过该方法让学生以实践带动学习，更好地了解与掌握计算机网络知识，从而提高计算机网络课程的教学质量与教学效果。

1 国内外研究进展

王琦等[1]提出讲授式、问题驱动式和课题研究式相结合的课堂教学方案；郭磊等[2]针对创新型计算机网络人才培养特点，分析课程群建设的必要性，并对课程群建设前后的效果进行了比较分析；周全兴等[3]结合“网络工程师”培养模式，从 “双师型”教师培养等方面提出教学改革具体办法；杜洪乐等[4]从创设场景、启发引导、自主探究、协作交流、总结提高5个教学环节到多元化考核方式对研究性教学进行了探讨；吴敏刚等[5]从实验设计角度出发，阐述网络实验改革对理论教学的影响；冯峻青等[6]结合互联网思维讨论了非计算机专业计算机网络课程教学改革问题；贾伟等[7]从培养计算思维对计算机教育的重要性入手，分析了计算思维在计算机网络中的应用；美国马萨诸塞大学阿默斯特分校的James F Kurose和纽约理工大学的Keith W Ross等[8]研究自顶向下的计算机网络教学方法；奎晓燕等[9]提出基于互动式“3W”的计算机课程教学方法；张焕俊[10]和张雪[11]讨论了高职院校中基于应用能力培养的计算机网络课程教学改革；李红等[12]针对物联网工程专业的需求讨论了计算机网络课程群建设；汪永伟等[13]从实践应用出发阐述相关的计算机网络课程教学思路；周国军[14]结合实际教学案例，阐述了运用反思法进行计算机网络实验教学改革的思路；王勇等[15]研究了面向研究生的高级计算机网络课程系统化教学。

2 面向互联网+创新的计算机网络课程内容改革

2.1 基于自顶向下方法的课程内容选取

传统的计算机网络课程讲授方法对网络体系结构按照物理层、数据链路层、网络层、传输层、应用层5层模型的顺序进行计算机网络原理介绍。该教学模式主要存在两方面不足。

（1）过多强调底层技术。传统教学模式首先进行物理层、数据链路层的学习，但这两部分内容包含了很多通信原理与电信技术知识，内容复杂，在有限学时内无法一一介绍。而且有很多计算机专业本科未开设通信原理课程，学生缺乏该部分的基础理论储备，导致许多学生学习初期在理解相关技术时十分困难，从而渐渐丧失了学习兴趣。

（2）原理与应用分离。许多采用传统自底向上教学方式编写的教材中，对基本概念的解释仅限于原理介绍，而极少结合应用进行讲解，导致学生无法理解相关概念，学习效果不理想。

本文通过对教学内容的选取与整合，以自顶向下[8]的方法组织教学内容，以避免上述问题。以互联网+创新为目标，紧扣实践应用环境；强调理论结合实践，必须在实践应用环境中进行理论验证；将知识重点放在Internet、移动互联网等主流网络技术上，使学生可以很方便地在实践应用环境中验证原理知识，真正做到“做中学，学中做”；对讲解材料进行认真取舍及优化组织，以保证内容重点突出，割舍底层实现细节等难以验证的原理和技术，淡化通信原理等基础理论的讲解，突出计算机网络的核心理论内容；针对大多数学生，在有限时间里讲授对其最有用的知识，而让学有余力的学生自行选学更深入的内容。

2.2 以创新型项目开发为导向的新型教学与实践模式

计算机网络课程教学的首要任务是让学生掌握实用的网络知识，在此基础上可以进行创新型应用开发，以提高学生的动手实践能力。本文结合互联网+与大众创业的大背景，提出以项目为导向，让学生快速学会基于网络的应用程序开发，有助于提高其学习兴趣，促进学生进行主动性探索。项目驱动是实施探究性实践教学的一种方法，通过让学生自主设计感兴趣的、有一定实际意义的、符合学科专业发展方向的创新型项目，启发学生积极思考、探索解决方案，由原先的被动接受变为主动学习、自主创造，从而达到提高创新能力与实践能力的目的。

2.3 基于专题的领域前沿文献阅读与研讨

为了激发学生对于科研的兴趣，本文提出基于专题的领域前沿文献阅读与研讨机制。通过收集本领域顶级国际期刊与国际会议上的最新论文，分成不同专题进行研讨，可帮助学生了解当前的研究热点与难点，从而提高其科研水平，促进教研相长。笔者精心选择了如IEEE/ACM汇刊系列与SGCOMM/NSDI/MOBIOCM/MOBISYS/SENSYS等的最新論文，按照不同主题进行分类，并制定相应规章制度，鼓励学生课外自主进行实验，同时采用预约制度均衡实验室学生流量；在项目驱动过程中，对于破坏性项目，拟采用虚拟实验室方式进行管理，并通过虚拟实验室展现网络实践结果；利用仿真技术，设计实验室管理控制系统，用于支持成组项目与团队协作项目，满足学生多层次实践的需求。

3 结语

本文探索面向互联网+、以项目为驱动的自顶向下计算机网络课程教学改革与建设，从课程内容选取与组织、基于项目驱动的创新型实验设计，以及面向主题的前沿课题论文阅读等方面提出有效的解决方案，能够较好地解决当前计算机网络教学中存在的认知/践行脱节、学生实践动手能力差、不了解领域前沿知识等问题，对于激发学生科研热情、提高课程教学效果起到了较好的促进作用。

参考文献：

[1] 王琦，高屹，刘熹.学为中心的计算机网络课程教学改革[J].计算机教育，2013（14）：37-41.

[2] 郭磊，余文森.基于创新人才培养的计算机网络课程群建设与实践[J].内江师范学院学报，2015，30（8）：64-67.

[3] 周全兴，张翠翠，彭天昊."网络工程师" 培养下的应用型本科院校《计算机网络》教学改革研究[J].电脑知识与技术，2015（6）：144-145.

[4] 杜红乐，张燕，辛建军.计算机网络实践课研究性教学的探讨与实践[J].微型电脑应用，2014，30（10）：32-34.

[5] 吴敏纲，詹沐清.高校计算机网络实验教学改革与探讨[J].信息与电脑，2015（11）：174-174.

[6] 冯俊青.论互联网思维与非计算机专业计算机网络课程教学改革[J].电子测试，2015（9）：91-92.

[7] 贾伟，肖宁，李鑫.计算思维在计算机网络课程教学中的应用[J].高等财经教育研究，2015（3）：50-53.

[8] JAMES F KUROSE，KEITH W ROSS.计算机网络：一种自顶向下方法[M].陈鸣，译.北京：机械工业出版社，2014.

[9] 奎晓燕，杜华坤，刘卫国，等.基于互动式 “3W” 教学模式的数据库课程教学改革[J].软件导刊，2017（3）：184-185.

[10] 张焕俊.高职计算机应用基础课程的教学改革分析[J].新课程研究，2016（3）：46-47.

[11] 张雪.基于应用能力培养的高职计算机网络技术专业教学改革[J].计算机教育，2016 （1）：48-51.

[12] 李红，靳华中.物联网环境下计算机网络技术课程群教学改革与实践[J].计算机教育，2017（6）：109-113.

[13] 汪永伟，苏会芳，杨英杰，等.面向实践应用的计算机网络课程改革[J].中国教育技术装备，2016（18）：108-109.

[14] 周国军.计算机网络课程实验教学改革探讨[J].计算机教育，2016（7）：45-48.

[15] 王勇，薛静锋，李鹏，等.面向创新的高级计算机网络课程系统化教学[J].计算机教育，2017（4）：116-120.

（责任编辑：黄 健）