数据通信课程教学方法改革探讨

廖春萍 赵晓芳 李 明 林盛鑫 杨平 江小敏

摘  要：针对东莞理工学院通信工程专业的人才培养方案与数据通信课程在应用型本科院校教学过程中存在的问题，结合东莞理工学院办学目标的定位，本研究对数据通信课程进行了探索，包括教学方法与实践考核等，力求激发学生的学习兴趣，增强学生的实践能力和专业技能，培养出高水平应用型人才。

关键词：数据通信;教学方法;探索;实践能力

作者简介：廖春萍，东莞理工学院电子工程与智能化学院助理工程师，研究方向为信息处理;赵晓芳、李明、林盛鑫、杨平、江小敏，东莞理工学院电子工程与智能化学院（广东 东莞 523808）

基金项目：本文系“应用型高校的《数字信号处理》课程教学改革”（项目编号：E2201630）、“面高素质应用型人才的IP网络与UMTS课程体系建设”（项目编号：201801129097）和“面向新工科的通信工程专业人才培养模式改革的研究与实践”（项目编号：GC100109-31）的研究成果。

中图分类号：G622.4       文献标识码：A      文章编号：1671-0568（2019）12-0091-03

由于通信产业在全球的高速发展，通信工程专业在国外成为最热门的专业之一，市场对人才的需求量也相当大。[1]国内通信行业的变化日新月异，每一年都有大量的新技术出现，社会对人才的需求非常大，对人才素质也不断有新的要求。[2]数据通信是通信工程专业的核心专业课，是一门实践性很强的课程。本课程主要要求学生在理论上掌握常用的网络协议及IP地址规划;掌握以太网交换机和路由器基本原理、作用及相关技术配置要点，如新型VLAN技术的应用、常用动态路由协议原理、常用技术原理及相关配置要点和应用，并且熟练掌握IP网络的基础知识及组网技术和方案，培养学生数据通信网络技能水平，提高通信技术人才培养质量及毕业生的就业质量。因此，为了提高学生学习该课程的兴趣，更好地掌握理论知识点和提高实践能力，本研究对教学方法不断展开改革探索，使教学方法与教学效果不断得到改进、完善和提高。

一、数据通信课程教学存在问题

1.教学模式陈旧。教师在教学过程中忽视了以人为本的宗旨，不注重学生能力培养。[3]在课堂授课过程中，任课教师讲解过程单一，存在照本宣科的情况。如该课程教师以讲为主，缺少从应用的层面增加案例来进行动画视频演示，加上数据通信课程有一些概念很抽象，学生缺少常识性认知与感性认识，所以很难理解知识点，出现学生对教师的授课内容不感兴趣，甚至产生厌学倾向的情况。

2.教学方法忽略现场教学的作用。缺少实践的课堂，使学生的学习欲望不断减退，有些高校尽管有设置实验课，但是比起理论授课学时，实验学时非常少，学生实际动手的机会比较少，导致理论与实践脱轨。

3.课外实践少。数据通信这门课程本身是一门实践性很强的课程，至今为止，没有独立数据通信实验室的高校很多。东莞理工学院实验教学平台能够进行数据通信实验的硬件设备台数有限，学生真正实践练手的机会太少。即使真正做硬件设备实验，学生也是以分组的形式来进行，该方式大大影响到学生的学习主动性和积极性。

4.项目实习经历少。在开设实验课程项目方面，教师以往仅以验证性实验为主，缺少综合性和设计性的项目内容，这种方式不足以让学生有自由的思维空间，开拓创造能力和提高实践能力。

二、数据通信课程教学方法的改革与探讨

1.课程教学方法方式。数据通信课程不是一门容易学习和教学的课程。由于这门课的思维方式不同，许多概念都是抽象的，建议教师可采用现代信息技术，并辅以黑板书写和录像进行教学。比如，对于一些IP地址与可变长度掩码的计算过程，教师应该注重板书分析方法，有效引导学生的思维，避免学生跟不上教师讲课的速度，削弱学生学习的兴趣和积极性，导致学生放弃听课。引入Cisco Packet Tracer仿真软件进行课堂教学和实验教学，使学生对理论知识有更直观的理解。同时，为了便于大家进行课下学习，教师可采用线上线下混合式的教学方式，自制视频，并且添加中文字幕供学生学习。在教学方法方面，教师可以试行“研究型”教学法，在阐述主要基本原理和技术方法的基础上，结合关键问题和实际应用实例，进行课堂讨论和解释，指定学生课外自学，培养学生在组织材料和发现问题方面的能力。教学形式层面又可分为课堂教学、课程实验和课外项目三部分。[4]其中，课堂教学主要采用研究型教学方法进行，培养学生的分析、计算和归纳总结能力;本课程的实践训练可以分小组来完成，提升学生的自主学习和管理能力，这样有利于思维的碰撞，也有利于培养学生的情感交流与合作意识。

2.修订人才培养方案和教学计划。通过不断探索并修订人才培养方案，开设数据通信实验课程。实验课程过程中主要以使用硬件设备为主，Cisco Packet Tracer仿真实训平台为辅。通信工程专业的数据通信课程只有54个课时，其中18个是实验课。教学改革的目标是在较短的时间内向学生传授更多的知识;课堂教学是提高教学质量的中心环节;教学计划的修订应遵循基本概念教学、基本技能掌握和内外兼顾的原则;综合系统宽容原则应与教学内容合理结合，突出教学的重点和难点。[5]

3.教学资源和设备平台的建设与完善。教材是课程体系和教学内容的重要载体，在构建教材的过程中，教师要体现课程中知识点与班级群体之间的内在联系;在内容上，教师要体现古典与现代、基础理论与工程技术、分析方法与仿真方法的结合;在形式上，有必要建立纸质教材和网上课程。[6]但是，线上课堂主要是视频播放，且录制效果欠佳，也没有完善的习题库和在线解答等配套内容，学校后面将重点进行建设和完善。同时，学校不断解决设备紧缺的问题，购置了专门的硬件设备，以中兴三层交换机3928A和路由器为例，教师利用这些硬件设备对工程实践中的实际数据进行验证和分析，提高学生的实际操作能力和实际实验室设备的利用率。Packet Tracer 是由Cisco公司发布的一个辅助学习工具，为学习数据通信课程而设计、配置、排除网络故障提供了網络模拟环境。[7]该仿真软件有图形用户界面，能构建比较直观的拓扑，有助于新手的学习。软件中的IOS子集允许学生配置设备，并提供数据包在网络中行进的详细处理过程，帮助教师观察网络实时运行情况。[8]

4.实验教学环节。“数据通信”实践教学环节，现阶段主要是以使用交换机、路由器、计算机等硬件设备为主、以使用Cisco Packet Tracer仿真实训平台为辅开展。学生对数据通信里一些协议的实际概念缺乏理解，因此未来教学中一方面要保留传统的硬件实验，通过实验设备帮助学生搭建网络框架，连接线路，自行调试设备，从而提升学生的实操能力;另一方面开展仿真实训平台的实验，在数据通信实验课程中引进Cisco Packet Trace仿真实训平台软件，从而丰富实践教学方法。这种虚拟仿真实验，不仅锻炼了学生用计算机辅助分析解决实际工程问题的能力，而且还为后续的相关课程以及毕业设计奠定了基础。[9]

由于综合设计性实验涉及的理论知识点较多，对实践能力要求较高，能够更有效地提升学生的创新能力，所以近两年来，各实验课都开设了相应的综合设计性实验。针对学生的个体差异和个性发展，在实验教学大纲中，教师结合实际工程案例，为学生提供項目所需的案例拓扑框架，使他们能够根据自己的想法设计网络结构，避免学生局限于验证性实验，从而提高学生设计自己实验的成就感，增加学习数据的交流和信心。

5.考核方法。在考核方式上，学校可以采用理论和实验相结合的考核方式，在普通班的理论综合成绩中，期中考试成绩占30%，期末考试成绩占70%;实践综合成绩中，实验报告占30%，实验考核成绩占70%。卓越工程师班会有两次大作业，每次占5%的成绩，期中考试占20%，期末考试成绩占70%，卓越工程师实践综合成绩与普通班类似。为防止实验作弊，分别出A、B、C、D四套题目，相邻学生题目不一样，也可以根据实际情况，让学生从所有选做试验中抽取1个实验，独立完成。

在实验教学中增加专门的实验考核，如在数据通信实验课程中，教师可以在考试之前搭建一个故障网络，学生结合相关理论和故障网络中的故障参数，分析故障的原因，提出排除故障的方法。教师也可以结合实际工程案例，给出实际案例的小型网络拓扑图，给出相关功能要求，考核学生是否能够准确获取用户需求。考核学生选择网络设备、合理设计网络逻辑结构、完成子网划分、WAN划分和IP路由设计等工作的能力。

近年来，在东莞理工学院的支持下，结合校企合作专业建设的新思路，教师针对培养目标、培养方案等问题做了积极的探索。本院校通过修改人才培养方案，加强实践与实验教学环节，培养学生的实践能力和创新能力。通过探索与实践，学生学习效果得到提升，学生在实践课上的氛围也明显活跃很多。

参考文献：

[1] 李婷.应用技术型大学通信专业人才培养和课程设置探讨[J].中国培训，2016，（20）：67.

[2] 张萌，卢鑫.倒置式教学在IP数据通信教学中的应用[J].教育现代化，2017，（31）：157-158.

[3] 李泽，杨歆豪.通信与计算机网络课程教学改革探讨[J].中国电力教育，2014，（08）：146-147.

[4] 覃金飞，黄庆南.“数字信号处理”课程教学方法的探索[J].科教文汇（上旬刊），2017，（11）：65-66.

[5] 林盛鑫，赵晓芳.基于“卓越计划”的《数字信号处理》课程教学方法改革探讨[J].东莞理工学院学报，2017， （5）：115-117.

[6] 阮隽.《信号与系统》课程可视化教学探讨[J].广西物理，2014，（2）：41-44.

[7] 任佩剑.基于Packet Tracer软件的计算机网络实验教学研究[J].赤峰学院学报（自然科学版），2016，（24）：214-215.

[8] 曾宇胸.模拟软件PacketTracer在计算机网络教学中的应用[J].中国现代教育装备，2016，（1）：11-14.

[9] 彭凯. 计算机网络课程教学内容和教学方法研究[J]. 新课程研究（中旬刊）， 2016，（9）：43-44.

责任编辑 程  哲