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开云体育 kaiyun.com 官网入口开云体育 kaiyun.com 官网入口开云体育 kaiyun.com 官网入口近年来,随着计算机网络的迅速普及,社会对计算机网络人才的需求不断增加,计算机网络教育已经成为当前教育研究与发展中的热点之一。国家统计部门提供的数据预测:未来5年,我国对从事网络人才的需求将达到60万—100万人,供需缺口十分巨大。企业对网络技术人员的需求每年平均增长达百分之七十一。高校计算机网络技术教学在培养学生计算机应用能力方面起到重要作用。因此,计算机网络技术为基础的信息社会中,做好高校计算机网络技术教育对提高社会信息化水平有着不可替代的作用。
1.在高校计算机网络技术教学中存在以教为主的传统的教学模式。在传统的教学模式的特点是教师教授知识,学生被动地接受知识,靠机械的重复进行学习。这种教学模式忽视了学生在学习中的主动性,片面强调理论知识的灌输,在不同程度上压抑和阻碍了学生的个性发展,不利于培养学生的扩散思维能力和创新能力。
受传统教学观念的影响,计算机网络教学中的教育缺乏创新模式。在网络技术的教学中依然大量采用传统的教学手段,多媒体等教学手段在现阶段的网络技术教学中很少采用。传统的教学手段的大量采用使得学生难以理解所学课程的内容,导致教学质量难以达到满意的状态。同时传统的考核手段使得学生通过大量记忆来实现知识的掌握,学生实际操作与运用计算机网络的能力较差。
这种传统的教学模式难以适应网络技术的飞速发展,学生的思维能力、创新能力、实际操作技能差,难以满足社会对计算机网络技术人才的需求。
2.知识体系结构陈旧,跟不上网络技术的发展。目前绝大部分的教材内容陈旧,不符合计算机网络技术的发展要求,学生难以接受到较新的计算机网络方面的知识与技术。同时教师水平参差不齐,部分教师对计算机网络方面新知识、新设备缺乏必要的学习和了解,专业知识、教学观念和手段落后于技术的发展,这导致学生难以接受到较新的网络知识与软件,所学知识滞后于社会的需求,导致计算机网络教学水平难以达到教学目标。
3.目前高校计算机网络技术的教学强调理论知识的学习,网络实践的环节缺乏,学生实际运用和管理网络的能力欠缺。当前的教学环节中,注重网络理论知识的讲授,网络技术的实践环节相对较少,使得学生的实际操作技能明显不足,难以满足企业的需求。社会需求同样反映出高校计算机网络教学实践环节缺乏、教学中实践与理论课程安排比例不合理、学生网络操作与管理能力差等局限性。
4.学生水平参差不齐,不考虑学生及专业一刀切的教育模式,导致教学水平不理想。在高校中,学生的构成较复杂,既有高中文理科学生也有中职毕业生,学生的接受能力、专业知识水平以及专业目的不同,给高校计算机网络教学带来了诸多的不利条件。以《计算机网络基础》这门课程为例,除涉及《计算机公共基础》、《数字电子技术》等基础课程外,还涉及到《计算机操作系统》和《计算机接口技术》等专业课程,而《计算机网络基础》又是其它网络专业课程的基础,如《实用组网技术》、《Internet的连接与使用》。如果不具备一定的专业理论基础很难让非专业学生理解相关的网络知识。随着教学的深入,有些学生面对专业名词和专业术语理解困难,这势必导致教学水平的下降。
此外,教学硬件设施投入不足,计算机网络技术教育开展时间不长等也是导致高校计算机网络技术教育存在问题的因素。
针对目前高教计算机网络课程教学中存在的问题,为培养出社会需要的计算机网络技术人才,本文对目前高校计算机网络课程教学提出如下建议,以促进高校计算机网络技术教育的发展。
1.对传统的教学理念和方式进行改变,在教学过程中要通过实践增加学生在教学过程中的主动性,充分发挥学生的个性思考,以培养学生自主思考、创新的能力。在教授理论知识的同时,充分采用现代化的教学手段,增加多媒体教学,通过先进的教学手段把一些复杂的网络理论和技术以较为直观的形式讲解给学生,这同时也为专业水平相对较差的学生提供了良好的教学手段。
增加学生上机实践的课时,改革考核方式,增加实践操作的考核,做到理论考核与实际操作相结合。有条件的高校可安排学生参加网络技术的社会实习,以达到所学习的知识与实际的工作相结合,巩固教学成果。
2.改革教材体系,建议有条件的高校可组织教学经验丰富的教师结合最新的计算机网络技术,编写计算机网络技术的教程,并及时跟踪网络技术的进步,调整教材中相应的内容,以使学生能接触到最新的计算机网络技术。
教师是教学的核心之一,加强对教师队伍的培训,通过提高教师队伍的素质来提高整个教学的水平。聘请知名的专家和技术人员作为兼职教学人员,以引进先进的网络技术。开拓学生眼界,通过参与社会中的网络技术实践,让学生了解最新的网络技术,激发学生学习网络知识的兴趣,提高学生参与实践的能力。
3.加强针对学生的计算机基础教育,在学生已具备一定的计算机基础知识的前提下,再进行计算机网络技术的教学。同时,根据学生的专业方向和培养目标、知识层次的差异,制定出相应的授课计划和大纲,并选择适当的教材作为学习工具。对于非计算机专业学生,尤其要重视教材选取。如电子商务专业学生在学习计算机网络课程时,可以考虑选取《计算机网络基础》和《计算机网络安全》等方面的教材;对于广告策划、环境艺术等专业学生学习计算机网络课程,可以考虑选取《Internet应用》、《网页设计》等方面的教材,做到因人施教。
此外,加强网络技术教育的硬件方面建设,通过教学积累经验等也是提高网络技术教学质量的重要环节。
鉴于高校计算机网络技术的日益重要性以及社会的需要,开展高校计算机网络技术教学的改革,对提高网络技术的教学质量,培养满足社会需要的人才具有重要的意义。本文初步探讨的高校计算机网络教学存在的问题及改进的建议,对目前的计算机网络教育水平的提高有一定的参考意义。
参考文献[1]容治.计算机网络教学实验环境存在的问题和改革探讨[J].科技信息,2007,(27).
[2]郜焕平,袁甜甜.高校计算机教育的主要问题及成因分析[J].福建电脑,2004,(6).
[3]何英.高校计算机专业教育教学中存在的问题及教育对策[J].湖南环境生物职业技术学院学报,2003,(9).
[4]杜剑侠,张巨俭.谈高校理工类专业计算机基础教育教学模式[J].计算机教育,2008,(15).
摘要:本文根据笔者自己多年的教学经验,给出了一个合理的实验室建设方案,简要介绍了计算机网络实验室的总体设计及实验室功能,并针对军队院校的计算机教育特点对网络实验内容进行了规划。
在网络技术快速发展的形势下,在军队信息化建设日新月异的情况下,部队对网络技术人才的需求越来越大,不仅要培养学生的理论素养,更要重视网络实验教学。但我院计算机网络课程的建设还停留在理论教学为主的状况,每学年实验课上机时数很少,缺少专业的实验室。存在着“重理论、轻实践”的现象,缺乏标准的网络实验环境。
计算机网络是一门重要的专业课,要达到有效的教学目的,必须本着重视理论教学、增强实验教学环节的原则开展教学。建设功能完善的计算机网络实验室势在必行。
按照模块化的设计思想,整个实验室包含开放基础硬件平台、实验室业务支撑层、实验业务层面和实验室综合管理四个部分,如图1所示。
开放基础硬件平台包含四个基本组成部分:基础网络平台组件、集合通信组件、存储系统组件、智能管理中心组件。根据实验室不同的研究、开发、教学等业务提供一个全面的基础通讯硬件平台。
面向实验室三个主要业务方向,该层面主要提供培训教学教材体系与技术交流服务;面向科研课题研究的中间件系统;中间件平台包含IMC、NBX中间件、IPS疫苗定制等二次开发接口等系列规范的接口;面向行业技术应用与科研成果的转化需求提供行业网络应用咨询服务。
实验业务层面为最终的应用层,即实验室可以开展的相关业务,从实验室建设的阶段分析和长期发展趋势来看,基础教学培训、课题研究、行业应用研究都是必不可少的环节和应用内容。H3C多元化多业务实验室将基于开放基础硬件平台和针对性的实验室业务个性化服务实现H3C-学校网络实验室-社会各行各业完整的增值价值链体系。
实验室的管理不仅仅是简化实验员的操作过程,本方案我们设计成除依靠路由器反向Telnet功能实现一组实验设备的集中控制外,更加注重实验室的业务层管理,包括实验室远程开放功能、运营管理以及实验过程、实验配置、实验包管理等内容。
路由和交换是网络建设的基础,也是各种网络应用的传输平台。本方案通过为学员搭建一套满足各种局域网交换和广域网路由测试需求的基础网络平台,使学员可以熟悉网络基本协议、学习组网设计、模拟各类实际环境、排除网络故障等,同时亲身体验所设计网络的高速连通性、高可靠冗余等特性,完成从认识、熟悉到设计、排错等多种教学和实验,熟练掌握网络实用技术。
实验室方案中的设备选型采用模块化设计理念,在满足网络基础架构教学的基础上,还可叠加语音、安全、视频等多种设备,满足相关专业所有教学课程要求,远程VPN接入功能,还可在计算机教学领域提供对外有偿教学服务。实验拓扑图如图2所示。
网络基础、综合布线技术、局域网及交换机基础、TCP/IP 协议、以太网技术及其应用、交换机的设置及管理、虚拟网络(VLAN)概念、交换机端口、堆叠技术、队列技术及设置、802.1Q 协议及设置、Trunk技术(802.3ad)、生成树(STP/RSTP)算法及应用等、三层路由在交换机中的实现、交换机安全设置、QOS支持、局域网故障排除。
基础教学:熟悉网络环境、了解网络概念及基本协议、熟悉布线产品及交换机产品、学习基础网络设计,排查基本故障。
高级教学:深入理解各类局域网络协议,独立设计网络(综合考虑连通、高速、可靠性)、熟练掌握交换机的配置、排除各类网络故障。
广域网技术基础、路由产品认识、端口类型、线缆类型、路由协议及其配置、高级路由协议技术、访问控制列表(ACL)及其实现方法、QoS设置、地址转换NAT、拨号技术、组播路由技术、路由器备份技术、广域网故障排除以及广域网及路由器基础
基础教学:熟悉广域网络环境、了解路由概念及基本协议、熟系各种接口结构及线缆类型,熟悉路由器产品、学习基础网络设计,排查基本故障。
高级教学:深入理解各类广域网络协议,独立设计网络(综合考虑连通、均衡、冗余设计)、熟练掌握路由器的配置、排除各类广域网络故障。
搭建模拟环境,仿真各类攻击,配置UTM 200-S,实现各种防火墙功能,如:基于状态的访问控制;动态/ 静态NAT和PAT功能;双向NAT,支持基于策略的NAT;防火墙冗余备份及故障切换;静态/动态路由;其他安全功能(DNS 保护,Flood Defender,Flood Guard,TCP 阻截等)。如图3所示。
全面了解网络面临的安全威胁,掌握网络安全设备的工作原理和网络安全设备工程实施步骤。
模拟实际网络环境,配置UTM 200-S实现IPS功能抵御来自网络内部的攻击,尤其来自于合法用户的病毒和攻击。包括UTM 200-S 监控数据采集、设备安全性测试、攻击应对策略测试、主动告警功能测试等内容。
掌握IPS部署设计,理解工作原理,熟悉IPS网络安全策略以及相关工程实施步骤。
搭建基于二层、IPSEC VPN的网络技术和各种不同的VPN连接技术,实现点对点,点对多点,远程访问等环境。
针对目前企业中经常使用的ADSL宽带包月、小区宽带接入等方式,传统的VPN技术很难基于私有IP地址、动态IP地址建立隧道,动态VPN技术很好的解决了这个问题,使得VPN技术具有更广泛的适用性。RSA双因素认证实验需要另配。
了解VPN基本技术原理,掌握多种VPN设计及应用环境,熟悉VPN网络的配置流程。
实验室建成后,将为全院学生开设网络理论课基础实验;为与计算机网络相关专业学生开设基础理论、相关计算机网络专业课实验和计算机网络综合设计性实验、系统性实验。通过实验教学的三个层次(基础教学实验、综合设计实验、系统性实验),全面提高学生的动手能力、培养学生的创新意识和创新能力。
从学科建设看,建立计算机网络及应用综合实验室,利用购置的先进设备和系统,支持教师开展高水平的科学研究,将为积极申请军队科技项目,支持高水平的基础研究、应用研究工作,提升我院在军队信息化建设中网络技术研究水平,提供坚实的物质保证。从国防建设和社会发展看,计算机网络实验室的建设,一方面,能够为培养新世纪国防建设和社会发展所需的高素质人才创造良好的实验条件;另一方面,为教师开展科学研究及促进科技成果转化为生产力提供保障。
当前,大多数中职学校都开设了计算机网络专业,《计算机网络技术》是一门理论与实践相结合的计算机网络专业必修课程。为适应国家对职业教育培养实用型人才的具体要求,如何办出中职教育的特色,如何设计课程及提高教育教学水平,是目前中职学校面临和亟待解决的重要课题。
计算机网络技术是计算机科学的一门重要分支,而计算机网络技术是计算机网络的技术分支。《计算机网络技术》是中职学校计算机网络专业必修的一门专业骨干课程,集计算机网络基础知识、网络规划与组建、网络安全与管理、网络建设等理论与技术于一体。该课程不仅要求学生掌握扎实的理论基础,还要求学生具备较强的动手能力,最终落实到实际应用上,做到理论联系实际。
传统的《计算机网络技术》课堂教学大都是采用先在教室集中讲理论,然后到机房去做实践。由于课程本身理论性较强,学生在学习理论的同时不能与操作相结合,无法将理论知识和实践联系起来,加之中职学生自身基础薄弱,是学生在学习理论时产生厌烦和排斥情绪,最终导致理论与实践脱节,教学效果较差。为改变这一现状,就必须对原有教学方式进行改进。
《计算机网络技术》课程中有大量的知识比较抽象,大多数学生在刚接触时,缺乏必要的基础认知,易产生畏难情绪。为此,在教学过程中,教师可以利用多媒体技术,制作有趣的课件,把课堂教学变得生动,是学生由被动接受变为主动。在课堂教学中,根据不同的教学内容选择不同的教学软件或制作教学课件,充分利用投影、视频、实物等教学辅助用具,通过动漫演示、实物展示、实验操作等方式,帮助学生强化理论知识的学习,消除学生心理压力,从而提高课堂教学效果。
某些理论知识即使有生动的课件有时学生也难以理解,因此为保证学生的动手能力,更好的适应社会的需要,教学设置应坚持“适度理论、强化实践”的教学方针,在教学上增加实践课时,是理论与实践课时达到1:1甚至1:2。《计算机网络技术》课程的实验操作主要从安装、管理维护和故障排除几个方面入手,利用机房、实训室、仿真设备等对学生进行强化训练,或在理论教学中穿插演示、或集中一个阶段强化训练。总之,无论采用何种方式,教师都要把握教学知识点的连贯和完整,做到有计划、有目的、实践结束后,要有报告、归纳和总结。使学生真正做到理论与实践相结合。
教师在教学过程中将大量的理论知识传授个学生,长期以来,教师在制作课件是只注重对课程重点的提取,多采用文字性的描述方式,难以激发学生的学习兴趣。因此,在理论教学中应尽量减少文字性的描述,多采用生动、有趣性的图形、图像、动漫等多种媒体,通过色彩变化突出重、难点,采用交互方式,激发学生学生兴趣和主动性。
在实践操作环节,重要的是实验实训设备,要想提高学生实践能力,必须子教学基础设施上加大投入,完善基础设施。应建立健全校园网、建设专业的网络实验室,购买路由器、交换机、仿真器等网络实训设备,让学生能亲自动手操作,在专业的实训场所下,教师可以指导学生完成真实的网络工程项目,让学生进行实战演练。
教育教学水平的高低主要还是取决于教师队伍的基本素质,现代中职教师不仅要有丰富的理论知识,更应具备较强的动手能力,受学校条件的限制,很多教师的动手能力需要不断的提高,这就需要学校让网络专业教师参加各种不同等级的培训,加强教师动手能力的培养。
校内教学与实践总是受到诸多因素的限制,加之计算机技术不断飞速的发展,要使学生能学以致用,立足于社会,真正为社会所接受并具备竞争力,就必须让学生走出校门,积极参与社会实践。学校通过与企业的合作,可定期聘请专业人员走进学校,登上讲台,传授新技术,同时也可以安排学生到企业参观、学习、实践,让学生补充新知识,巩固所学,为今后的就业打下良好的基础。
中职教育面临诸多困难,任重而道远,挑战与机遇并存。教育教学也没有相对固定的模式可以借鉴,只能靠有志之士共同探讨,作为教师我们必须紧贴实际情况,针对性的开展教学,才能获得最佳的教学效果,培养更多的优秀技术人才。(作者单位:湖北省宜昌市三峡中等专业学校)
论文摘要:介绍了桂林电子科技大学在计算机网络课程教学改革方面的具体措施和方法。结合实际情况提出坚持“教师为主导、学生为主体,因材施教”的教学模式;采用“发现式”互动教学方法,引进多媒体教学,网络教学;重视实践环节,以网络技术构建网络课程教与学的互动平台,理论与工程应用并重。
“计算机网络”课程是桂林电子科技大学计算机科学技术、网络工程、信息安全等专业的核心专业技术基础课之一,也是电子信息工程、自动化、智能科学等专业的专业限选课或任选课之一,通过该课程的教学使学生懂得网络的总体框架结构,能建立网络的概念,重点是使学生掌握网络基本原理和核心协议,并熟悉最常用的网络服务和网络工具,了解网络技术的新发展。
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:[1]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,适合于电子信息工程、自动化、智能科学等非计算机专业;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,适合于计算机科学与技术、网络工程、信息安全等专业;网络相关科学研究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,适合网络相关的研究生。本文主要研究第二层次的改革与实践。
传统的“计算机网络”课程教学模式不利于提高学生的学习兴趣,对新形势下的培养目标有一定的制约作用,主要问题表现在几个方面。[2]
目前国内的大多数计算机网络教材都是以OSI/RM为索引,分层次展开,全方位介绍各个网络层次的工作原理、相关协议、运行机制等,知识点较多且内容抽象,学生理解起来比较困难,难以提高学习兴趣。OSI体系结构是一个较为全面的网络层次结构,但是在实际中并没有得到广泛应用,实际中的网络案例又不完全符合OSI体系结构,这往往会使学生对网络结构感到困惑。
最初的教学模式是以教师为中心,通过黑板板书和语言描述向学生传授网络知识。这种方式有利于教师组织和监控整个教学过程,便于系统地传授知识,但不利于学生认知主体作用的发挥,不利于学生自主学习能力的培养。对于网络协议这类较为抽象的理论知识,单纯的板书和描述难以帮助学生对学习内容进行深入理解。
一方面,计算机网络实验室的建设相对薄弱,实验设备落后,与实际应用的网络设备具有较大差距,且数量不足,无法保证每名学生具有较好的实验环境。另一方面,实验课程的内容过于流程化和简单化,没有突出对学生创新能力的培养。
课程的综合性、设计性实验缺乏与工程应用相结合的内容,与之相适应的软件建设滞后,难以将工程应用融入到课堂。
不同的专业有不同的教学目标,必须选择相对应的教材。对桂林电子科技大学计算机科学与技术、网络工程、信息安全等专业而言,“计算机网络”课程是专业技术基础课之一,除了要掌握一定的基本网络理论和核心协议,还要求掌握更高一等的技术和技能。经过课题组成员比较,选择谢希仁教授主编的《计算机网络》;在外文教材和双语授课时选择Andrew S.T.的《computer network》英文教材。
对电子信息工程、自动化、智能科学等专业而言,“计算机网络”课程是专业限选课或任选课之一,侧重于网络基本理论与应用。经过课题组成员比较,拟选择乔正洪的《计算机网络技术与应用》。
针对教材内容太多、偏重于介绍理论、欠缺实践环节、与工程联系不够紧密等问题,在讲授的时候略去了部分内容,比如安全方面的内容(另外一门课讲授),增加了一些实践相关的内容,如WinSock编程、路由器基本操作等。在教学内容上力求推陈出新,引进和精选当代网络技术新发展及新应用作为网络基础的指向,在不断更新教学内容的同时优化课程体系,将基础知识与现代技术紧密结合,培养学生的创新意识和发展意愿。
(1)贯彻基础课的教学必须和科学技术同步发展的教学观念,[3]建立终身教育的观念。科学发展与基础课程的教学改革相结合,以学科建设推动基础课程教学的改革。基础课程教学的改革又支撑新型专业建设与学科的发展,推进人才培养目标的实现。
更新教学内容的同时优化课程体系,将基础知识与现代通信技术紧密结合,将专业基础知识传授、能力培养和素质教育融为一体,实施知识结构合理、基础扎实、适应能力强、有创新精神和实践能力为基本内容的人才培养模式。
(2)教师为主导,学生为主体,因材施教。改进课堂的教学方法,以人为本,因材施教,充分发挥学生的潜力,提高教师的授课质量。教师努力研究课程的基本知识点以及这些知识点之间的相互关系,处理好信号、数据、信息之间的关系和传输特点;研究重点理论和实践知识点的教学方法,使教学内容更贴近学生,引导和帮助学生掌握基础知识和基本技能。
教师采用“发现式”互动教学方法,通过精心设计教学过程,采用“提出问题+要求解决方法”、“引导思考+适当提示”、“找出学生思路正确部分引申”、“扩充认识解决问题的条件”等方式,把握课程的进度,活跃课堂气氛,开发学生的潜能,使学生在获得知识的同时能从应用的角度思考网络通信中的问题和解决问题的思路,使学生建立科学的思维方法与创新意识。开云 开云体育APP
(1)把多媒体技术引入课堂教学中,使理论和协议架构分析变得生动、形象、具体,同时解决了传统教学中课堂画图既费时效率又低的问题。再辅以现场概要线图等,让学生在学习具体知识时心中有网络体系大框架,便于知识定位。
(2)建立网络教学环境。目前桂林电子科技大学已有四个相关网上资源供学生使用:“计算机网络”课程网站,使师生在任何时候都可以利用网络资源学习;网络辅助教学平台(Blackboard):向学生提供资源下载口、作业提交口、讨论区等;思科网络技术培训网站(http:cad.net)作为思科网络技术培训基地之一,目前为部分优秀学生开放思科培训网站,让学生参与全球交流,直接接触最新网络技术;教师FTP:作为系统冗余,从教师FTP中学生也可以下载课件等。
计算机网络是理论和实践结合非常紧密的一门课程。目前国内外计算机网络相关教材一般都偏重于理论的讲授,而忽视了动手实践方面的引导,为此应实验单独设课,独立考试。实验课学时占总学时的25%,并要求课外1∶1配套。实验内容根据学生的层次、学生的兴趣分为基础层、提高层、综合应用层三个层次。同时,补充了教材上没有的相关内容,如利用套接字进行网络通信编程,培养实践动手能力。而且把原来以教师为中心的实验教学变成了以学生为中心,积极开展开放性实验,延长实验室开放时间,增加大量的设计性或综合性实验,为学生近一步提高动手能力奠定了良好的基础,培养学生的创新意识和创新能力。
5.在课程教学的各环节中大力开发和应用网络技术,以网络技术构建网络课程教与学的互动平台,理论与工程应用并重
计算机网络是一门理论和实验实践相结合的专业基础课程,教师在讲授的过程中贯彻教学理念,引用网络发展历史背景故事和实际应用具体案例来帮助学生理解理论知识,引导学生形成提出问题、分析问题和解决问题的思维模式,培养学生的创新思维能力和综合专业素养。教学采用理论结合实践教学法,通过实验课程开设、实际网络系统参观和课程设计三个渠道将相关网络技术的应用充分融合到课程教学之中,使同学们接触到真实的网络世界,提高实践运用能力,理论与工程应用并重。
实验课程通过综合设计性实验,充分发挥学生的想象力和创新能力,是使学生获得对网络的工作原理与操作方法的感性认识,加深理解、验证、巩固课堂教学内容的最佳途径。
实际网络系统参观是在课程讲授过程中安排并带领学生参观校园网、学院局域网和企业的网络系统,使学生对计算机网络有感性认识。
课程设计要求学生独立设计一个网络应用系统或者分析企业已有计算机网络系统中存在的问题,提出改进方案,为企业设计满足实际需求的计算机网络系统,使学生理论联系实际,加深对计算机网络课堂教学内容的理解,培养学生灵活运用所学知识的能力。
本课程已建立课堂教学、实验教学、网络教学和工程应用交叉融合的教学结构,各教学环节相辅相成、互相交融,实现“加强基础,注重实践,因材施教,促进创新”的目标,形成了立体化的教学模式。通过这样的互动平台,使教与学进入互动沟通的最佳状态。不仅使教师实现了教懂、教准、教活,学生达到了乐学、善学、活学,而且增强了学生日常使用网络的能力,培养了学生的创新精神和实践能力。
[1]王绍强.应用型本科计算机网络教学改革的研究与实践[J].计算机教育,2009,(18):16-18.
计算机网络是一个发展迅速的学科,主流的网络技术在不断更新换代,因此计算机网络课程的教学设计也必须随之不断进行改革创新,以便与技术的发展相适应。理工大学计算机网络相关课程是谢希仁教授于1983年首次为硕士研究生开设的,1995年以后,通过对该课程进行改革,将计算机网络的基础原理部分放到本科生教学中,称为计算机网络原理课程,而硕士研究生的教学则定位于该课程的高端部分,称为高级计算机网络课程。
在教学内容的设置上,本科教学主要关注如何帮助学生建立计算机网络知识体系结构的概念,更加强调知识的完整性和系统性,所以我们采取了国际上通用的分层教学模式。经过本科阶段对网络知识的初步学习,大多数研究生已经掌握了计算机网络的基本概念,教学过程中应当重点讲述相关的技术原理,侧重培养研究生的科研创新能力。基于这一指导思想,我们构建了网络高级技术专题、网络基本设计原则、网络实践教学和论文阅读研讨写作的研究生高级计算机网络教学设计,将研究能力培养前置到课程学习阶段,构建科学研究基础上的研究生高级计算机网络课程教学新模式,使学生真正理解和掌握理论知识,提高动手能力,进而适应计算机网络技术的飞速发展和创新型人才培养的需求。
当前国内外知名高校的研究生计算机网络课程一般分两类:一类是作为核心课程,按照传统的分层体系结构组织,但讲授过程中在内容的深度和广度上比本科的计算机网络课程有很大提高;另一类是作为选修课程,主要设置一系列的前沿技术专题讲座,由从事相关研究的工作人员组织论文讨论。
上述两种授课模式各有优缺点,按照分层体系结构组织的讲授模式能够帮助研究生更加系统地把握计算机网络的体系结构及核心问题,但由于大多数研究生本科阶段已经按照该模式学习过计算机网络课程,因此难以吸引学生的学习兴趣,并且按照分层模式系统地讲授一遍课程内容在课时安排上也难以保障。按照前沿技术组织专题讲座能够帮助研究生迅速把握本专业的热门研究方向和研究问题,但该方法存在的最大问题在于课程内容的组织缺乏系统性,难以帮助学生把握课程的核心知识点。并且,计算机网络相关的新技术大多为英文文章,对于刚入学的硕士生而言,多数人并不具备短时间内阅读大量英文文章的能力,因此盲目按照前沿技术方式开展课程教学会导致教学效果大打折扣。
目前,国内也出现了多个围绕研究生计算机网络教学开展的改革创新,它们大多与所在学校的教学特点密切相关。我们在借鉴国外著名大学研究生计算机网络课程设置的基础上,结合理工大学研究生的具体特点和培养要求,设计了以提高研究生创新能力为中心的课程教学内容,将教学过程划分为理论教学和实践教学两大部分。其中理论教学包括计算机网络基础概述、网络高级专题和网络设计原则等内容;实践教学则包括课程实验和自主设计性实验两部分,并在教学过程中穿插着进行课堂及论文研讨,从而注重培养研究生对计算机网络核心知识、核心原则和前沿研究的了解与掌握,锻炼其利用所学知识动手解决问题的能力。
高级计算机网络理论教学的主要目标是帮助研究生完善计算机网络体系结构的概念、掌握计算机网络的关键问题、了解计算机网络的最新研究方向和技术。通过调研发现大部分学生希望授课教师能够尽量避免相关教学活动与本科先修课程的重复,以便开拓新领域、学习新方法。结合理工大学研究生的培养要求,我们设置了理论教学内容,见表1。
在课程设置中,首先较系统地综述计算机网络的重要概念、基本原理和研究方法,以便帮助研究生陕速回顾建立计算机网络体系结构的概念。由于当前跨专业、跨学科报考研究生的现象十分普遍,导致学生的专业基础差异性明显,这部分内容的教学也能帮助这些学生尽可能弥补专业知识上的差异,使后续高级专题的教学更加易于开展。
随后,围绕应用层网络技术、多媒体网络、网络管理与测量等计算机网络的高级专题开展教学,重点讲授这些专题中涉及的关键问题、核心思想以及核心技术等,帮助研究生提升对计算机网络知识的理解掌握水平。这些专题的选择主要考虑到将计算机网络的基础知识与前沿研究进行有机结合,一方面突出当前的一些前沿研究领域,另一方面也强调其中涉及的网络基础知识和原则。
再次,为了进一步提升研究生对计算机网络当前研究热点的了解和把握,专门设计了一章网络新技术专题,重点介绍数据中心网络、软件定义网络、未来网络体系结构等当前的研究热点。为了体现教学思想,避免陷入研究怪圈,我们在讲授过程中主要向学生阐述这些技术产生的背景及解决的问题,并在教学过程中启发学生思考这些网络新技术带来的优势是什么?同时又引出了哪些问题?有没有办法对其进行进一步的优化等。这样将学习过程变成一个思考创造的过程,从而帮助研究生提升科研创新能力。
最后,在网络设计原则部分,总结回顾计算机网络中采用的一些典型设计理念和原则,包括软状态机制、随机化技术、间接技术、虚拟化技术等,通过介绍这些技术的基本概念及应用场景,让学生深入理解并体会技术本身的价值,为以后的研究应用奠定基础。
长期以来,研究生课程的教学存在“重理论、轻实践”的问题,对于如何将教学内容应用到实际的研究工作中关注的不够,这一现状与国家重点倡导的应用型研究生培养目标越来越不符合。对于具有强烈工程应用背景的计算机网络课程而言,如何建立实践教学模式,提高实践教学效果在整个课程教学过程中具有至关重要的影响。
为此,在教学过程中设计了两类实践教学内容,一部分与课堂理论教学相配套,帮助学生更好地理解掌握理论教学内容,如应用层网络技术专题中设置针对P2P数据传输协议进行仿真分析的实验内容,在多媒体网络专题中设置多媒体视频传输实验内容,在网络管理与测量专题中设置大规模网络测量数据综合分析的实验内容等。这些实验内容与理论教学内容密切结合,可以作为理论教学的有益补充。
此外,我们还设置了针对整个课程的自主性综合实验,又称课程设计,其选题相对具有开放性,内容涉及计算机网络的各个层次和技术。一方面列出部分课题供学生选择,如基于OPNET/NS2的网络路由算法性能仿真分析、简单包过滤防火墙的设计与实现、基于NetFlow的网络流量采集与分析系统、基于SNMP的简单网络管理系统等;另一方面也鼓励研究生与导师进行交流,将导师正在进行的重大课题研究内容抽取一部分作为自主性综合实验的内容,达到课程教学与科研活动有机的结合。
为充分发挥学生的创造性和主观能动性,自主性综合实验包括基本要求和扩展功能两个部分,课程只给出基本要求作为必须要达到的目标,学生可以在此基础上发挥自己的创造力进行扩展,实现更多的功能。在自主性综合实验的验收和考核工作中,以课题实现的创新程度和反映出的研究生进行研究探索的工作量,作为自主性综合实验的考核重点。
为了避免授课内容过于偏重基础,对国内外学术界新兴领域和新兴技术关注不够等问题,综合锻炼研究生通过阅读文献跟踪前沿研究的能力,以及通过文献阅读报告开展学术交流的能力,我们在教学过程中还相应设置了课堂研讨环节,主要包括论文研讨和课程设计研讨两部分内容。其中论文研讨环节首先选取计算机网络研究领域的经典文献和前沿性研究文献开展文献阅读,然后让研究生上台就所阅读的文献开展报告,其他学生则针对该报告进行相应的质疑,通过讨论促使研究生从多个角度审视问题,促使创新思维火花的进发、碰撞。进一步要求研究生在课堂研讨的基础上,分组选择一个感兴趣的网络问题,阅读5篇以上著名会议或者期刊的相关文献,并完成读书报告,从而综合锻炼他们语言表达交流和论文撰写的能力,激发其创新精神,提高“学以致用”的实践能力。
课程设计的研讨与论文交流研讨的过程类似,在完成课题的详细设计方案后开展一次研讨交流,每名研究生根据所做课题进行发言交流,其他学生则针对该课题的内涵、设计方案的可行性、存在的不足等问题进行交流,达到综合受益的目标。
以往的研究生计算机网络课程考核评价机制一般采用平时成绩加考试成绩的方式,且期末考试成绩在评价中所占比重过大。然而,评价研究生学习成绩的优劣,应该从理论学习水平、实践动手能力、个体综合素质及创新能力等多个方面展开,从平时作业、课堂研讨发言、平时实验与自主设计性实验、课程论文报告及理论考核等方面对学习情况进行综合评测。用考核机制引导研究生改变传统学习方式,加强对教学全过程的管理,对学习的每个重要过程都进行量化计分,以衡量研究生的综合能力素质,激励他们全面发展。根据这一目标,我们设计了课程评价指标体系,见表2。
在这种评价指标体系中,既包括平时的课堂作业、研讨发言、课程实验,又包括设计性实验、课程读书报告以及期末考试等,实现了对整个授课阶段的全过程管理,综合考查了研究生的理论知识掌握、文献阅读报告、论文撰写、实践动手等多方面的综合能力,因此具有更好的合理性。
利用设计的高级计算机网络课程教学改革模式,我们在近几年的教学实践中取得了很好的教学效果。高级计算机网络课程先后被学校评为校级教改示范课程和研究生精品课程,并得到了选课研究生的一致好评。调研过程中专家和研究生普遍反映,这一课程的教学体系结构比以往的方式更加注重对知识本质和科学方法的揭示,注重对研究生学术质疑和独立思考能力的培养,使研究生通过课程学习,达到学习新知识、开云 开云体育APP提升分析解决问题的能力和增强实践能力的综合效果。大部分研究生对于课程教学改革在启发式教学、实践教学、课堂研讨等方面印象深刻,最后达到了预期的教学效果。然而在教学实施过程中也反映出一些问题,如部分学生基础知识相对薄弱,在实践教学及课堂研讨过程中与其他学生存在较大差距;自主性综合实验的设置需要准确把握问题的难易程度,内容太简单学生不会有太大的兴趣,内容太难学生又会觉得无从下手等。这些问题需要在教学过程中不断进行优化调整。
高级计算机网络作为国际上计算机网络与通信领域通行的研究生核心课程,对该领域的科学研究与工程技术工作者至关重要。为了提高课程教学效果,我们对课程进行了一系列的改革,包括理论教学内容的优化设置、实践教学的组织、课堂探讨机制的构建以及考核机制的设计等。通过这些改革,建立了一套完善的研究生高级计算机网络课程的理论和实践教学体系,构建了网络高级技术专题、网络基本设计原则、网络实践教学和论文阅读研讨写作的研究生高级计算机网络教学模式,实现了基础理论和前沿研究并重、理论教学和实践训练并行,使学生真正掌握和理解理论知识,提高动手能力,这一教学实施模式在实践中取得了较好的效果。然而,计算机网络是一个迅猛发展的学科领域,新的技术和应用层出不穷,在后续的教学实践过程中,我们将关注这些新变化,并不断对课程进行相应的改革创新,达到传授知识、提升能力的教学目标。
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[作者简介]于丽(1971-),女,内蒙古兴安盟人,天津师范大学教育学院教育技术系,讲师,硕士,研究方向为网络与多媒体技术应用。(天津300387)
[基金项目]本文系天津师范大学教育基金项目“教育技术专业网络实验课程体系的设计与研究”的阶段性研究成果。(项目编号:52WQ57)
研究型教学与研究型学习是我国当代高等教育发展的必然趋势,它以培养大学生创新精神和研究能力为目标,为学生具备自学能力打下坚实基础。文章结合“计算机网络技术”课程的特点,探讨如何有效地将研究型教学引入该课程,以充分调动学生的学习积极性,并培养学生的创新能力以及科研能力。
目前国内高校在创新教育方面仍存在着一些问题,如教师的教学过于重视知识的传授,对学生创新能力的培养不到位;教学知识与社会生产实践脱节,无法调动学生的学习积极性与主动性;在考核体系中只注重对知识的考核,而忽略对实践创新能力的考核等。因此,以培养学生创新精神和研究能力为目标的研究型教学,已经成为我国高校教育改革的趋势。在高校课程教学中引入研究型教学,既可以充分调动学生的学习积极性,也有利于培养学生的创新能力,使他们不仅成为适应社会的人才,更能成为改造社会的人才。
“计算机网络技术”是计算机技术与通信技术相互渗透、密切结合而形成的一门交叉科学,它的应用已经遍及社会生活的各个领域,对当代社会的发展以及人们的工作和生活产生了深远影响。“计算机网络技术”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。
“计算机网络技术”的教学目标大致可以分为三个层次:网络基本应用、网络管理员或网络工程师和网络相关科学研究。其中,网络基本应用的目标是掌握“计算机网络技术”的基本概念和知识,具有熟练使用计算机网络和简单网络故障维护的能力,这是现代人才都应具备的基本素质。网络管理员与网络工程师是培养掌握网络集成、网络管理与安全、网络编程等技能,并专长于其中某一项的专业技术人员。这一层次的人才,既要具备较好的理论知识,又要充分与社会生产实践相结合,理论与实践的紧密联系是培养该类人才的基本策略。
高等教育中的计算机网络技术课程涉及大量基础理论、基本模型,还要与当前的工程经验和工程实践密切结合,为社会培养既具有较高理论基础,又具有较强动手能力的网络应用技术人员。然而教学方法单一,学生课堂参与度低;课程讲授过分重视确定性、陈述性和记忆性的材料,忽视原理性、策略性、创造性知识教学;教学内容与实践脱节,实验教学环节薄弱等问题长期存在。学生总体的感觉是教学内容过于抽象、空洞,知识陈旧无法调动学生的学习积极性和研究的主动性,不利于学生综合能力和创新能力的培养。可见,对“计算机网络技术”课程进行教学改革十分必要。
在多年发展的基础上,“计算机网络技术”课程已经具有自身比较完善的知识体系,基础理论知识相对成熟,在教学内容中的基础理论知识的选择上应该兼顾新兴技术。例如,当前在计算机网络技术中广泛应用的工业标准是TCP/IP协议栈,而OSI参考模型对计算机网络的发展具有指导性的意义,却没有被广泛应用,因此,只需要选择介绍其特点和网络体系结构的意义就可以了。
在教学方法上,重学术深度,即教学内容深层次的内涵,而不是教学难度。追求教学深度,可以帮助学生加深对基本教学内容的理解,激发学生的钻研精神和创新精神。挖掘教学深度可以从以下几个方面展开:
一是从“计算机网络技术”课程的发展历史挖掘基本教学内容的深度。在教学过程中,引入与教学内容相关的科学发展史以及相关的人物故事,以激发学生的钻研精神。例如,讲到分组交换技术对计算机网络发展的重大意义时,强调分组交换技术的提出以及当时多个科研队伍的研究状况,可以突出人物Leonard Kleinrock,当时他是麻省理工学院(MIT)的一名研究生,第一个分组交换技术的公开工作者。通过这种方法告诉学生,在计算机网络技术发展的历程中,有很多在校大学生都参与到其中来,并取得了巨大的成就,激发学生的学习积极性及钻研精神。
二是从“计算机网络技术”课程的基本理论挖掘教学深度。计算机网络技术的一些概念,看似简单,实则内涵丰富,要引导学生从更深刻的层次上分析和理解这些内容,就有可能使学生创造性地应用这些概念。例如,开云 开云体育APP介绍OSI参考模型时,可以介绍其三级抽象的内涵和意义,以及对计算机网络技术发展的贡献,以鼓励学生在具有相关技术能力的基础上,进行计算机网络技术体系结构的研发工作,以提高包括网络安全性等内容在内的网络技术服务质量。
三是从“计算机网络技术”课程的实例出发,分析挖掘基本教学内容的深度。当今社会,计算机网络技术与生产实践密切相关,网络技术的一些概念、原理看起来枯燥无味,单从讲授方式入手很难引起学生的兴趣,如果在讲解这些内容时引入相关实例,对典型的案例展开分析、讨论和评价,学生看到了相关理论活生生的应用,他们的学习积极性和主动性就能够被充分调动起来。例如,讲到ATM技术时,引入早期某高校花巨资建设ATM校园网,但没有被广泛应用的案例,从中分析ATM网络的特点和实现技术,这样从生动的案例分析展开知识的讲解,体现了知识与现实的相关性,使学生在掌握了基础知识的同时,更有了一定的实际应用经验。
在教学手段上,还要大量辅助以多媒体教学手段,通过图片、视频、动画等方式展示教学内容。尤其是利用动画技术,可以将抽象复杂的教学内容和工作原理以直观的形式展现出来。例如将数据包在发送方的各层封装过程以及接收方的依次解封过程,利用动画方式演示出来,既形象生动,又容易理解和记忆。为了便于对知识点的理解,在教学过程中可以辅助使用各种相关工具。例如,借助Iris工具,可以捕捉并分析各种数据包结构,学生在该软件的帮助下,可以看到MAC帧、IP数据报、TCP报文等相关协议数据单元的内容和结构,这对学生理解和掌握网络协议提供了帮助。
长期以来,教师作为知识的传播者,是学生获得知识的唯一来源。而研究型教学就是要鼓励学生在学习中研究,在研究中学习,鼓励学生不要满足书本上的知识,而要研究和掌握书本上没有的知识。因此,在教学过程中为学生提供基于课程教学内容而又略高于教学内容的资料和获取资料的各种方法。这样既拓展学生的知识面,又培养学生搜集资料,阅读文献的良好习惯。
“计算机网络技术”课程是一门应用性很强的学科,因此要格外重视实验教学环节,它不仅是理论教学的深化和补充,更是培养学生综合运用所学知识,解决实际问题的重要环节。在试验教学改革中,要从传统教学模式下的告诉学生“只能做什么,不能做什么,结论是什么”,改变为让学生去思考:你能做什么?怎么做?结论是什么?即让学生去思考,让学生去根据现有条件,自主设计实验。计算机网络技术实验分为三个层次:
第一层次为基础实验,其中多为验证性实验,验证网络技术的相关原理。传统的验证性实验,是先告诉学生本次实验要验证哪个理论,实验的步骤是怎样的。实验没有悬念,也就没有吸引力,不能激发学生的学习兴趣。如今同一实验,并不提前告知学生要测什么,只是设计了实验的多组数据,让学生去思考、去实践,并对实践结果进行比较,最终得出相关结论。例如,在验证子网掩码作用的实验中,设计多组实验数据,让学生去实践、去思考,最后总结归纳出子网掩码对子网划分的作用。
第二层次的实验是扩展性试验,这类实验可供学生选做,以拓展学生的实践技能。扩展性试验主要包括网络安全、网络管理、网络工程等相关方面,这就要求学生在完成此类实验之前,必须完成相关知识的积累和学习。而这类实验多从生活和生产经验中来,不同的学生在不同的生活实践中获取的不同方面的网络知识,在这里都可以进行验证。同时,学生有意义的经验也会被收录,补充到扩展实验中来,从而实现随时补充随时更新的有效机制。
第三层次的实验是综合设计性试验。此类实验,教师通过提出问题、创设情境,鼓励学生思考并形成有效工作团队,自主设计实验。例如,给出某公司对网络的设计要求,要求学生针对用户需求和实际,自行组织团队,进行网络的硬件设计和虚拟实施,并开发相应的软件系统,以满足公司的业务需求。在团队进行网络设计的过程中,教师可以担当顾问的角色,以协助工作组有效展开工作。通过这类实验,鼓励学生主动参与、主动实践、主动思考、主动探索,在探索中发现问题、解决问题、摸索学习方法、积累实践经验,从而培养学生的创新能力,使学生整体素质全面提高。
研究型教学的考核方法主要是考核学生灵活运用基本概念、基本理论的能力,分析和解决问题的综合能力,以及创新思维能力。课程考核可以从以下三个方面进行:一是随堂测试。为了鼓励学生参与课堂教学、课堂讨论,鼓励学生积极思维,每章结束后进行随堂测试,既考核平时作业的掌握情况,又提供了另一种形式的师生互动。二是实践研究论文。主要是考核学生综合运用知识的能力。学生在完成实践任务后,提交相关研究论文,并进行评审和答辩,答辩成绩计入期末总成绩。三是综合测试。在课程结束后,进行课程综合考核,以考查学生的能力水平和知识掌握程度。
几年来的教学实践证明,在“计算机网络技术”课程教学改革中,应用研究型教学得到了广大学生的肯定,使得学生在“计算机网络技术”课程的学习中充满了挑战和兴趣,学生的团队意识不断增强,综合能力有了很大的提高。随着计算机网络技术的飞速发展,“计算机网络技术”课程的教学也应该越来越紧密地联系社会生产实际,在探索中不断推陈出新,为培养高素质、高能力的新一代应用型人才而努力。
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