应用型本科计算机网络教学改革的研究与实践

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摘要:本章针对高校计算机网络教学中存在的主要问题,从教学目标定位、教师队伍建设、教学内容、教学方法与手段、实验教学等方面研究和探讨应用型本科计算机网络教学改革,并提出一套切实可行的实施方案。

关键词:计算机网络;教学改革;应用型本科

中图分类号:G642 文献标识码:B

1引言

计算机网络技术被誉为是“近代最深刻的技术革命”,其应用已遍及政治、经济、军事、科技、生活等几乎所有领域,对社会的发展以及人们日常生活和工作产生了深刻的影响。社会各行业对网络管理、网络建设、网络应用技术及开发人才的需求量越来越大。在这种形势下,应用型本科高校为社会培养大量具有理论基础扎实、实践能力强的网络技术人才显得尤为紧迫。计算机网络作为计算机相关专业学生必修的核心课程之一,在整个学科中有着极其重要的地位。计算机网络是计算机技术和通信技术的交叉学科,涉及大量错综复杂的概念与新技术,在教学中容易存在教学目标定位不清,教学内容与当前技术脱节,实验环节薄弱等问题,教学改革十分必要。本文对我院在应用型本科计算机网络教学改革过程中取得的成果和经验加以总结,提出一些改革措施和建议供大家探讨。

教学目标的正确定位是教学改革行之有效的前提和保障,即明确教学是为培养什么类型人才而服务。计算机网络的教学目标大致可分为三个层次:网络基本应用、网络管理员或网络工程师、网络相关科学研究。其中,网络基本应用目标要求掌握计算机网络的基础知识,在生活、学习和工作中可熟练的利用各种网络资源,如浏览新闻、收发电子邮件和查找资料等;网络管理员或网络工程师目标要求掌握网络集成、网络管理、网络安全、网络编程等知识和技能,并对其中一项或若干项有所专长,可以胜任如网络规划设计、网络管理与维护、架设各种服务器和网络软硬件产品的开发等工作;网络相关科学研究目标要求具备深厚的网络及相关学科的理论基础,今后主要从事科研和深层次开发工作。第一层次是现代社会人才都应该具备的,不需要系统的理论知识,适当培训甚至自学就可达到。第二、三层则需要具备较好的理论基础,主要针对高等院校计算机专业。应用型本科教育的目的是在培养、加强专业基础教育的同时,注重对学生的技能培养,培养适应现代化建设需要的基础扎实、知识面宽、能力强、素质高,可以直接解决实际问题,并具有创新精神和责任意识的高级应用型人才。因此应用型本科计算机网络教学应以第二层次为主要目标。目标定位后,具体措施就该围绕目标展开。

2培养理论与实践并重的“双师型”教师队伍

网络技术发展速度很快,教师必须不断学习新技术,紧跟技术前沿。网络课程教师不但应具备扎实的理论基础,还应具备较为丰富的网络工程实践经验。针对教师理论基础扎实但实践经验相对不足的情况,我院提倡建设一支理论与实践并重的“双师型”教师队伍,从事网络教学的教师不但要具有专业技术职称,还要通过网络工程师职业资格认证。目前,网络工程系已有80%以上教师取得了业界著名的网络厂商认证,如CCNA、RCNA、CCNP和CCAI等。授课教师还经常参加各种技术培训,参与实验室建设和一些公司企业的网络工程项目。只有具备了扎实的理论基础和丰富的工程经验,教师才能在教学过程中把握重点,将理论与实践融会贯通,才能让学生掌握理论的同时学习到主流和先进的实用技术,才能激发学生的学习兴趣,达到预期的教学效果。

3优化课程结构,更新充实教学内容

首先,应该根据现代网络技术发展状况和市场需求不断修订教学大纲和充实新的教学内容。大纲的制定应为课程教学目标服务。计算机网络技术经过多年的发展,已经形成了自身比较完善的知识体系,基础理论知识已经比较成熟,在选择和确定教学内容时,应兼顾基础知识与新兴技术。如当今网络体系结构的工业标准是TCP/IP,而OSI参考模型只要介绍其特点和对学习网络体系结构的意义即可。再比如X.25、帧中继等目前已基本淘汰的技术可在教学中一带而过,适当增加FDDI、无线局域网、网络管理和网络安全等当前热门技术内容。其次,要注重教材建设,根据教学内容为学生选择一本合适的教材。教师可以自行编写教材,也可以选择已出版的优秀教材。英文版教材如Andrew S.Tanenbaum的《Computer Network》,该书是计算机网络课程的经典教材,在国内外重点大学的网络教学中使用频率较高,该书的中文版也已出版。国内的优秀教材如电子工业出版社出版的《计算机网络》(谢希仁编),目前已出第5版。我们根据学生实际情况选择了后者,该教材知识结构合理并有一定深度,例题和习题丰富,使学生能够掌握网络体系结构的基本概念和原理,了解现代网络发展的新技术。

4改善教学方法与手段

先进科学的教学方法与手段能激发学生学习兴趣,收到更好的教学效果。根据教学内容和目标,将多种教学方法和手段合理运用于教学活动中。

4.1充分利用多媒体优势

多媒体技术集图像、文字、动画于一体,图文并茂,形式多样,使用灵活,信息量大。教师应利用一切资源,精心制作多媒体课件。利用多媒体动画可将抽象复杂的教学内容和工作原理以直观形象的方式演示出来。例如可将数据在各层的封装和解封、CSMA/CD工作原理、TCP三向握手等抽象内容制成动画演示出来,既生动形象,又易于理解和掌握。

4.2利用各种工具软件辅助教学

网络体系结构中的各层协议是计算机网络课程中的重难点内容,了解和掌握各层协议数据单元(PDU)的格式和字段内容十分重要,如果不清楚这些就无法真正理解各层功能是如何实现的。但是这些内容抽象枯燥,教学效果往往不佳,可借助Iris或Sniffer等一些工具软件辅助教学。可用其捕捉包并分析各种包结构,学生能够直观的看到MAC帧、IP包、TCP报文段等各种协议数据单元的结构和内容,理解和掌握不再困难。

4.3重视案例教学法

学习计算机网络要学会解决网络实际问题的基本方法,掌握网络的基本原理,培养跟踪、学习网络新技术的能力。计算机网络课不应是单纯的理论课或应用课,而应是理论、工程与应用紧密结合的课程。因此在内容安排上,不仅应重视网络基础理论和工作原理的阐述,也应重视网络工程构建和网络应用问题的分析,使理论与实际更好的结合。在教学中选择一些典型案例进行分析、讨论和评价,使学生在掌握了基础知识的同时获得一定的实际应用经验,反过来可更加深入的理解基础知识,有利于激起学生的求知欲、调动学生的学习主动性和自觉性,从而提高学生分析和解决问题的能力。

4.4鼓励学生积极参与教学

改变传统教学单纯是“老师教,学生学”的模式,鼓励学生积极参与到教学中来,让其感受到自己在教学过程中的主体地位。优秀的学生不但要学好教师讲授的内容,还应该有自己的好想法,甚至能给老师提改进意见。这就需要教师尊重并思考学生的意见,给学生一定的施展空间并启发和引导。教师可以选择一些学生提出过的或当前热点关注的题目布置给学生,让他们走出课堂去调查和搜集资料,然后在课堂上讲解,其他同学讨论,老师点评。这样积极有效的参与提高了学生的学习主动性,锻炼了学生的思考和表达能力。

4.5利用网络资源优势

充分利用网络资源优势作补充,我们开发了多媒体互动网络学堂,教师可在网络学堂论坛布置作业,提供一些优秀学习资源,为学生答疑等,所有的学生都可以共享。我们还建立了网络课程QQ群,学生和老师可以在群里进行交流和探讨,不但方便快捷还拉近了教师和学生的距离。

5进行实验教学改革

计算机网络是一门应用性很强的课程,应用型本科教育更应重视实验教学环节。实验教学不仅是理论教学的深化和补充,而且对于培养学生综合运用所学知识,解决实际问题,加深对网络理论知识的理解和应用也起着非常重要的作用。

5.1建设优良实用的网络实验室

良好的实践环境对学生能力的培养至关重要,是实现培养网络人才目标的重要保障。要根据教学目标和学校实际情况,设计一套合理实用的网络实验室建设方案。我们购置了思科和锐捷的网络设备以及SUN服务器和工作站等,建立了网络集成实验室、网络编程实验室、系统管理实验室和综合布线实验室,不但能够满足计算机网络教学的实验要求,还可满足更复杂的科研需求。使学生们有真正的动手机会,能够更好地做到理论和实际紧密结合。

5.2利用虚拟网络实验平台

网络技术的快速发展对实验设备的要求越来越高。高校一般都存在经费有限的问题,实验室设备的更新改造往往很难及时跟上网络技术的发展。即便实验环境很优越,学生做实验也受到时间和地点的诸多限制,而虚拟网络实验技术的发展为网络实验教学改革提供了新的思路。使用虚拟机Vmware,学生在一台计算机上就可以组建虚拟的局域网,完成虚拟机与主机、虚拟机之间的网络连接,实现安装各种操作系统、服务器架设和开发及测试的实验。使用Packet Tracer或Boson Netsim可以支持大量的设备仿真模型如交换机、路由器、无线网络设备、服务器、各种连接电缆和终端等,配置命令和界面同真实设备几乎完全一样。利用虚拟的网络实验平台,学生可随时进行各种网络实验训练而不必担心网络设备的损坏,可以迅速搭建虚拟网络并配置和调试,还可以一个人完成较复杂的设计性和综合性实验。真实实验结合虚拟实验极大地提高了学习效率和资源的利用率,收到了良好的教学效果。

5.3调整和完善实验教学内容

由于各校的实际情况不同,所以要根据教学目标和实验室条件来设计实验内容和编写实验指导书。实验教学内容不应仅依附于课程的理论教学内容,它同理论课程一样为教学目标服务。验证性、设计性和综合性实验所占的比例应该科学合理,多关注和借鉴一些厂商认证培训的实验项目,在制定实验内容时,要注意加强实验内容的实用性。实验内容大概可分为以下几类:网络基本原理实验,如使用Iris或Sniffer分析网络协议;网络集成类实验,如网络线缆的制作及测试,交换机和路由器的基本配置,VLAN的配置与管理,配置路由协议,配置访问控制列表,生成树协议,网络的设计与规划等;网络管理类实验,如对各种操作系统的安装配置及管理,IIS服务器的配置及管理,Apache服务器的配置及管理,FTP、DHCP、DNS等服务的配置和管理,用户和权限的管理等。如果安排实验内容较多,可将实验独立设课。实验内容不能一成不变,应根据网络技术发展和市场需求不断更新和完善。

6成立网络技术小组

成立网络技术小组,吸收对网络技术感兴趣且动手能力强的学生参加。教师布置题目,小组成员独立或合作解决,老师给予指导和点评。小组定期活动,汇报自己的阶段性收获和心得,学生的团队合作精神和技术水平都得到了提高。在师生的共同努力下,我们的网络技术小组学生在近两届思科网院杯大学生网络技术大赛中都晋级决赛并取得较好成绩。网络技术小组不但给有网络专长学生提供了广阔的空间,也带动和激发了其他学生学习网络技术的热情。从近两年就业反馈情况看,参加过网络小组的毕业生在业务能力、职位和薪水方面都更有优势。

7鼓励考取职业资格认证

为了提高学生素质和增强就业竞争力,鼓励学生考取网络职业资格认证。由于目前认证考试种类繁多,必须选择社会认可程度较高和有一定含金量的认证,如中国计算机软件专业技术资格和水平考试――网络工程师、思科认证网络工程师等。取得证书不是最终目的,更重要的是通过在考取认证的学习过程中把理论基础和实践水平提升到一个新的高度。目前已有很多学生获得了各类网络工程师资格认证,在这个过程中,他们收获了知识和自信,为今后就业增添了砝码。

8结束语

经过几年来对应用型本科计算机网络教学改革的研究与实践,计算机网络已成为最受我院学生欢迎的课程之一。学习计算机网络已不再枯燥而是充满了挑战和乐趣,学生的团队意识增强,综合素质和能力都得到了很大提高。网络技术日新月异,计算机网络课程的教学也应该更加紧密的结合实际,在探索中不断改革创新,为培养出更多的高素质应用型人才贡献力量。

参考文献:

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