计算机网络一流本科课程建设研究

吴许俊　丁勇　朱长水　姜枫　贾波

摘  要： 一流本科课程是一流本科专业建设的基础，剖析了计算机网络课程前期存在的主要问题，从内涵式理论课程体系建设、能力导向的实验课程体系设计、线上线下混合式教学模式实施和学生创新实践能力综合培养四个方面探讨了一流本科课程建设的实践研究。

关键词： 新工科; 一流本科课程; 计算机网络; 实践研究

中图分类号：G434          文献标识码：A     文章编号：1006-8228（2022）04-90-03

Research on the construction of first-class undergraduate courses of computer networks

Wu Xujun， Ding Yong， Zhu Changshui， Jiang Feng， Jia Bo

（Department of Computer Science and Technology， Taizhou Institute of Science and Technology， Nanjing University of Science and Technology， Taizhou， Jiangsu 225300， China）

Abstract： First-class undergraduate courses are the basis for the construction of first-class undergraduate majors. In this paper， the main problems existing in the early stage of computer network courses are analyzed. Then， the practical research on the construction of first-class undergraduate courses is discussed from four aspects： the construction of connotative theoretical curriculum system， the design of ability-oriented experimental curriculum system， the implementation of online and offline hybrid teaching mode， and the comprehensive training of students' innovative and practical ability.

Key words： new engineering; first-class undergraduate course; computer network; practical research

0 引言

近年來，国内高校纷纷顺应新工科建设浪潮，深化推进工程教育变革[1-3]。新工科可以视为卓越工程师教育的升级版，为学科专业建设指明了方向、拓展了内涵。一流本科课程建设是一流本科专业建设的基础，也是新工科发展的重要途径。一流本科课程建设的标准是“提升高阶性、突破创新性和增加挑战度”，其要义是教学内容、教学模式与方法、教学工具、教学评价等要素的改革创新，其目标是培养具备知识能力素质的创新型、复合型、应用型人才[4]。

我校属于地方应用型本科院校，具有面向区域经济发展适应能力强、与产业技术创新合作紧密等优势。2019年以来，计算机科学与技术和软件工程两个专业先后获批为江苏省一流本科专业建设点，为建设一流本科课程提供了契机。计算机网络是计算机相关专业的基础课、核心必修课，具有理论丰富、实践性强、设备技术更新升级快等特点。随着下一代互联网、移动互联网与软件定义网络等新技术的快速发展，计算机网络课程亟需适应时代发展，根据新要求开展新工科背景下的教学改革。本文剖析了该课程前期存在的主要问题，从内涵式理论课程体系建设、能力导向的实验课程体系设计、线上线下混合式教学模式实施和学生创新实践能力综合培养等方面探讨了一流本科课程建设的实践研究。

1 课程前期存在的主要问题

计算机网络课程前期借鉴CDIO理念开展了教学改革，在项目化任务建设与学生实践能力培养等方面取得了一定的成绩。但是，对照一流本科课程标准，课程仍然存在诸多不足，可以归纳为以下三个方面。①课程目标设置偏低，高阶性不足。课程目标设置为：了解网络基本概念、理解网络基本原理、掌握基本组网应用，缺乏对计算机网络知识的分析、综合和评价。②实验教学偏重操作，创新思维训练不足。原来的计算机网络实验教学以认知性、验证性、操作性实验为主，以设计性和综合性实验为辅，实验过程是教师示范演示、学生模仿操作，在侧重提高学生动手操作能力的过程中，对学生的创新思维训练不够。③课程大纲修订迟缓，课程难度深度不足。课程选用计算机网络经典性教材，大纲长期聚焦计算机网络基本概念、基本原理和基本服务等内容，对计算机网络的前沿技术和最新成果吸纳不足。

2 一流本科课程建设的实践研究

2.1 内涵式理论课程体系建设

课程目标的高阶性是知识、能力、素质的有机融合，就是要培养学生解决计算机网络复杂问题的综合能力和高级思维[5]。因此，我们认为课程建设应该坚持高等教育的内涵式发展，合理增加课程难度、拓展课程深度。

我们将计算机网络课程理论分为网络基础、网络服务、网络安全、IPv6网络、网络前沿五大知识模块。网络基础包括网络基本概念、信道与传输介质、交换与路由组网、网络拥塞控制等。网络服务包括WWW、DNS、FTP、E-MAIL等网络基本服务与TFTP、TELNET、DHCP、SNMP等网络管理服务。网络安全包括常规密钥密码体制、公开密钥密码体制、防火墙等。IPv6网络包括IPv6基础、IPv6单播路由和IPv6隧道技术。网络前沿包括移动通信和软件定义网络。

理论课程体系建设如表1所示，针对各个核心知识点分别采用阅读了解、理解应用、分析评价等目标要求，同时综合运用在线测试、作业、调研报告等考核方式来记录学生的成绩。理论教学主要采用过程性考核来评估学习目标的达成度，理论课程学习的评价结果占课程总体考核的比重为50%。

2.2 能力导向的实验课程体系设计

基于工程教育认证标准中的毕业要求，建立相应的能力指标体系与对应的知识领域，进而设计实验课程体系[6]。成果导向教育（Outcome Based Education，OBE）亦称能力导向教育，非常适合设计以培养能力为目标的实践教学模式。依据理论课程体系的教学目标与要求，实验课程体系设计了必做实验和选做实验两种类别，以及提交实验报告和研究报告两种考核方式。每个实验项目均采用任务驱动形式，根据实验目标与要求，学生以小组为单位，自行查阅实验指导书，自主完成实验步骤。教师以讨论、答疑等方式进行指导。如表2所示，实验课程要求完成八个必做实验，可自行选做部分实验项目。实验课程学习的评价结果占课程总体考核的比重为40%。

2.3 线上线下混合式教学模式实施

线上线下混合式教学模式是运用慕课等优质的在线课程，因地制宜对校内课程的实施过程进行创新性改造，开展线上学习与线下面授有机结合的混合式教学，以达到提升教学质量、因材施教的目的。

我们的课堂教学采用BOPPPS教学模式进行设计，教学环节由导言（Bridge-in）、学习目标（Objective/Outcome）、前测（Pre-assessment）、参与式学习（ParticipatoryLearning）、后测（Post-assessment）和总结（Summary）六个阶段构成[7]。课前，教师布置预习任务（导言和目标），要求学生学习线上视频教程以及阅读相应的章节内容，完成线上测试（前测）。课中，教师组织学生讨论交流章节内容的重点与难点（参与式学习），并使用超星学习通进行随堂测试（后测），最后梳理章节的重要概念（总结）。课后，要求学生完成作业或线上测验（考核）。师生通过在线课程学习平台或社交工具进行互动交流。

我们的计算机网络在线课程采用超星泛雅教学平台设计。线上资源包括阅读材料、视频动画、多媒体课件、试题库、前测、随堂测试、单元测试、作业、讨论话题等。前测主要是填空题，引导学生阅读了解计算机网络基本概念和常识。随堂测试主要是选择题，考察学生对计算机网络基本原理的理解应用。单元测试主要是简答题、计算题和综合题，考察学生对计算机网络重要知识点的综合运用、分析评价。实践证明，线上线下混合式教学模式可以帮助学生有效提高自主学习能力、课堂参与度与学习目标达成度。

2.4 学生创新实践能力综合培养

创新实践能力是指大学生开展创造性实践活动的能力，包括创新意识和实践能力，是高水平人才的核心能力。按照“教学—实践—研究”的路线，我们提出了由“课程设计、创新训练项目、科技竞赛”组成的学生创新实践能力培养途径[8]。

课程设计是计算机网络的综合实践课，采用项目驱动教学模式，培养面向实际的综合组网能力。学生以小组为单位，分工协作，应用三层交换、路由、NAT和DHCP等技术，设计企业计算机网络建设方案，使用H3C网络设备或思科模拟器完成组网测试，撰写報告。创新训练项目包括校级和省级大学生创新训练计划项目，项目带有一定的学术研究价值，培养应用系统的设计开发能力。教师指导学生团队选题，学生团队查阅背景资料，制定任务、技术路线与实施计划。中国高校计算机大赛—网络技术挑战赛是一项颇具挑战性的创新实践活动，我们通过以赛促学，培养了部分学生在网络技术研究与设计、开发与应用方面的创新能力。近两年，我们指导的学生创新实践能力培养也取得了可喜的成果，如表3所示。

3 结束语

在发展新工科的背景下，围绕一流本科课程建设标准，经过两轮实践研究，计算机网络线上线下混合式一流课程建设已经取得了阶段性的重要成果。线上自主学习的频次与线下课堂学习的投入度都明显提高了，采用综合性评价后学生的平均成绩比以前提高了近十个百分点。今后，我们将继续优化课程教学设计，改进教学实施流程，加强智慧教学工具的运用，使得学生对线上学习更加积极主动，下线课堂学习更加生动活泼。同时，我们也要建立健全课程思政案例库，全面落实立德树人的根本任务。

参考文献（References）：

[1] 胡波，冯辉，韩伟力等.加快新工科建设，推进工程教育改革创新[J].复旦教育论坛，2017，15（2）：20-28

[2] 佚名.“新工科”建设行动路线（“天大行动”）[J].高等工程教育研究，2017（2）：24-25

[3] 林健.深入扎实推进新工科建设——新工科研究与实践项目的组织和实施[J].高等工程教育研究，2017（3）：24-37

[4] 吴岩.建设中国“金课”[J].中国大学教学，2018（12）：4-9

[5] 吕亚丽，张普洋，王杰等.地方院校“计算机导论”一流课程建设的问题与对策[J].教育理论与实践，2021，41（15）：62-64

[6] 张晓明，刘建东，张世博.基于认证标准的计算机专业毕业要求与教学模式设计[J].计算机教育，2020（2）：131-136

[7] 周伟，钟闻.基于BOPPPS教学模型的内涵与分析[J].大学教育，2018（1）：112-115

[8] 杨跃能，闫野.创新实践能力“四位一体”培养体系构建与应用[J].高等教育研究学报，2017，40（4）：37-41