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创新是人类特有的认识能力和实践能力,是人类主观能动性的高级表现形式,是推动民族进步和社会发展的不竭动力。高等教育培养具有创新能力的人才要求教师不仅要授之以鱼,而且要授之以渔。前者注重基本知识的传授,后者注重科学思维的培养,二者有机结合才能激发学生学习兴趣,进而为创新能力的培养奠定基础。
计算机网络课程作为计算机类专业的主干必修课,是一门理论与实践、软件与硬件紧密结合的课程。若在教学过程中注重科学思维培养,必将有效提高学生分析解决问题和动手实践的能力,进而培养学生的创新能力。
在教学改革过程中,我们首先分析了计算机网络课程教学中需要处理好的关系,然后从教师和学生两方面人手,要求教师合理运用科学思维方法精心安排教学内容,既要保证计算机网络基础知识、基本理论的讲解,又要及时传达网络新技术、新思想。同时,在教学环节注重培养学生的科学思维,让学生主动思考,进而培养他们的创新能力。
分析目前各计算机网络教材对学习内容的安排,结合内蒙古大学计算机网络课程教学的丰富经验,笔者认为在计算机网络课程教学中必须注意两个问题:一是如何使学生理解和掌握处理网络问题的基本方法,二是如何培养学生在网络环境下的实践能力和编程能力。同时还必须处理好以下关系:
计算机网络技术是计算机技术和通信技术相互渗透、密切结合而形成的一门交叉学科,其内容必然涉及计算机技术和通信技术两方面的知识。目前计算机网络课程多为计算机专业学生开设,他们具有较深的计算机学科知识基础,但通信知识不够,而各高校也基本不会单独开设数据通信方面的课程,因此在计算机网络课程的教学中,教师应在主讲本课程知识点的过程中逐步加入通信。学生只要具有物理学方面的基础,就能够接受这些知识,无需专门补习通信相关课程。比如可以补充的通信知识包括编码、复用、交换技术等。
计算机网络技术从20世纪60年代开始发展,至今已经形成了比较完善稳定的体系,而另一方面由于计算机网络应用广泛,网络技术发展迅速,又会不断涌现新知识和新技术。对于这样一个发展迅速的领域,最重要的是让学生学会处理网络问题最基本的方法,掌握网络最基本的工作原理,使学生面对不断变化的技术,具有跟踪、学习的基础与能力。因此在教学中要处理好二者的关系,既保证基本知识的学习又能反映新技术的发展,但还不能顾此失彼。
高等教育的教学目的不仅要让学生学会什么,还要知道怎么学。因此我们必须从网络最基本原理出发,总结提炼,让学生循序渐进地了解技术的发展过程,理解网络的基本设计思想。一旦学生接受了处理网络问题的基本方法,就可能在前人的研究成果上,具备接受新知识和继续学习的能力。因此必须处理好计算机网络基础知识的学习与继续学习能力培养的关系,才能以不变应万变。
学生科学思维的训练和创新能力的培养,取决于教师对教学内容的准备。因此无论是教学、实验还是对学生科学思维的培养,或对学生创新能力的培养,对教师都有以下几方面要求:
为了给学生奠定良好的理论基础,教师必须把最基本的原理和概念讲清楚。在众多的知识点中,教师应当挑选出最重要的基本概念,不应让许多次要的、繁琐的细节冲淡基本概念的深入讨论。
计算机网络技术发展迅速,有一些技术已经淘汰,作为教师,最好能够及时修订教材,或者优化删除过期教学内容。比如在介绍计算机网络体系结构时,由于ISO制定的OSI RM没有得到广泛应用且已过时,教师必须用科学思维以及发展的眼光看待这一问题,在讲课时应当大胆省略这部分知识点,只提及此模型的贡献即可,比如分层次体系结构的概念、表示层中的抽象语法记1(ASN.1)等,而把教学重点放在TCP/IP结构的介绍上。
网络新技术和新应用层出不穷,计算机类专业的学生必须要对它们有所了解和认识。计算机网络课程的教师必须把已经普遍使用且具有独特原理的成熟技术及时增补进教学内容。依据2009年《高等学校计算机科学与技术专业核心课程教学实施方案》和2012年《高等学校网络工程专业规范》,应增加以下内容:移动网络、多媒体网络、P2P文件下载、MPLS等。
计算机网络是一门实践性极强的课程,教师必须认识到这一点并在教学实践中对网络基本原理的教学规律进行深入研究,总结提炼实验题目,让学生循序渐进且独立完成网络编程任务,达到深入理解网络基本工作原理与实现方法的目的。一旦学生能够接受网络问题处理的基本思路,掌握网络环境中编程的基本方法,他就能够在接受已有知识的基础上接受并继续学习新知识,更适应网络技术的快速发展。因此教师必须选择合理恰当的实验题目,并安排实验场所、环境和工具,指引学生通过验证性、模拟性和设计性实验,帮助学生学习理解知识,培养动手能力和创新能力。
由于各高校硬件实验室环境参差不齐,在具体操作时可根据实际情况安排必选课堂实验和可选实践技能训练。必选课堂实验的目的是强化理解课程核心知识点并训练基本的网络实验技能,该类实验可以根据网络层次安排,每层安排2学时实验,使用网络模拟器(Packet Tracer)和网络协议分析仪(Wireshake)在单机上实现,硬件实验环境要求较低。比如在网络层和传输层可以做协议验证及模拟实验,在应用层可以做开发设计性实验,让学生动手开发应用层的应用。对于实验硬件条件较好的学校可以选择安排可选实践技能训练。该类实验可以消除学生对网络的神秘感,提高学生动手实践能力。例如可以安排PC的网络配置、Ethernet组网实验、虚拟局域网配置、路由器配置、基本网络故障处理、域名服务器配置、Web服务器配置等。内蒙古大学在教学中包含了这两种实验,实验效果较好,学生做实验兴趣浓厚,整体计算机网络课程动手能力较强。
培养学生科学思维,激发他们的创新能力,重点体现在教学环节,因此可以把教学环节分为3部分,即课前环节、课堂环节和课后环节。课前,教师就某一知识点提出问题,学生预习并结合已有知识就该问题展开猜想,这有利于促进学生的科学思维;课堂,教师首先预留时间进行课堂讨论,讨论时允许学生发表他们在课前的各种猜想,并予以肯定,进一步激发学生思考的积极性,为培养创新能力奠定基础,然后教师讲授该知识点,学生用实验对知识点进行验证,这有助于学生更进一步思考并加深对知识的掌握;课后,教师可以启发学生深入思考“为什么”。这里“猜想、验证、思考”就是基于科学思维教学改革的核心。
问题的设计是基于科学思维教学改革的前提。兴趣是学习的动力,是创新的源泉,因此教师必须在课前环节精心设计,针对每章核心知识点提出学生感兴趣且具有启发性的问题。例如初学者对计算机网络体系结构都会感觉陌生且不好理解,教师可以提前布置思考问题:现实社会邮政系统如何工作?不同国家的人如何交流?这些问题既是我们身边的问题,又容易引起学生联想,对于计算机网络体系结构的学有裨益。
师生互动是基于科学思维教学改革的关键。创新是一种高度复杂的智能活动,只有在轻松、自由、民主的氛围中,人们才会产生好奇心,萌发求知欲,才会有创新的意向和行动。只有通过互动,才能改变传统灌输式教学,从而在平等的氛围中激发学生学习热情,进而引发思考,促进创新。因此无论哪个教学环节都必须重视师生互动。课前教师提出问题,学生思考预习是第一次互动;课堂教学环节鼓励学生参与教学,学生与教师间或学生间针对某个知识点讨论是第二次互动;课堂实验环节,学生验证知识并撰写提交报告,是第三次互动;课后师生可以通过邮件、论坛等方式继续对知识点或相关知识进行第四次的讨论。只有加强师生互动才能提高学生学习兴趣,激发学习热情,进而主动思考,提高创新能力。
构建新型评价机制是基于科学思维教学改革的动力。心理学研究表明,凡是因为求知好奇而受到奖励的学生,往往愿意继续进行试验和探索,从而促进智能的发展,产生创新的思想。教师要爱护和培养学生的好奇心和求知欲,肯定各种猜想,保护学生的探索精神和创新思维,营造崇尚真知、追求真理的氛围,为学生潜能的充分发挥创造一种宽松的环境。为激发学生参与教学的热情,在课程最终考核时将学生在各环节中的表现纳入评分体系,并加大平时成绩的比重,可以采用如下计分规则:预习占5%,课堂与网络讨论占5%,实验占20%,作业占10%,笔试(闭卷考试)占60%。
运用技术手段是基于科学思维教学改革的补充。教学改革不能以教师超负荷工作或占用学生非课程时间为代价,因此必须注重效率。开发或利用现有教学平台或教学网站可以作为教学的辅助系统,不但可以加强师生互动,还能培养学生的自学能力和创新能力。教学平台或教学网站的开发可以让学生参与,这更能体现学生学习价值,促进学生创新性的培养。
根据多年计算机网络课程教学经验,笔者发现传统的以课堂讲授为主、教师为中心的教学和学习方法,会让学生感到枯燥、抽象、难以接受,不可能真正掌握计算机网络知识。通过与以往采用传统教学法的学习效果进行对比,见表l,可知采用基于科学思维的教学法更有助于激发学生的学习兴趣、调动学习主动性、明确学习目标,且学习方法更得当、继续学习能力更强、实践能力极大提高、创新能力极大增强,因此学习效果更好,值得在其他相关类课程中推广使用。
[1]刘冠军,王维先,科学思维方法论[M],济南:山东人民出版社,2000:100-120
[2]李枫,舒静庐,科学思维[M],北京:国家行政学院出版社,2011:50-70
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[4]教育部高等学校计算机科学与技术教学指导委员会,高等学校计算机科学与技术专业核心课程教学实施方案[S],北京:高等教育出版社,2009:260-3 10
[5]教育部高等学校计算机科学与技术教学指导委员会,高等学校网络工程专业规范[S],北京:高等教育出版社,2012:26-63
摘要:本文在认识“学”与“术”和分析网络工程专业特点的基础上,规范了应用型本科网络工程专业的“学”、“术”范畴,并通过课程体系和课程内容的优化以及课时的合理分配,探索一种既有“学”又有“术”、“学”“术”和谐的应用型本科专业教学模式。
基础理论教育与应用技术教育的平衡与协调问题,可归结为“学”与“术”的关系问题。在计算机及其相关专业的人才培养过程中,专业基础知识即为“学”,专业技能即为“术”,“学”、“术”结合并且相互协调,才能培养出符合社会需求的应用型人才。否则,有“学”无“术”或有“术”无“学”对于应用型本科人才培养来说都是不合格的。
网络工程专业的专业编码是080613W,属于自然科学门类中的工学学科,其专业教学的核心内容包括网络工程的需求与可行性分析、规划、设计、设备选型、系统布线、组网、应用开发、测试、运营、管理等,这些内容在时间关系上反映了网络工程的全过程。这一过程所追求的目标是以合理的性价比实现需求说明中要求的网络设施和网络服务,其中包括服务质量和信息安全。因此,网络工程专业的突出特点就是它的工程性特点。
从网络工程专业教学内容的层次看,各部分教学内容中均都包含基础理论、基本技术以及相关协议与标准等内容,这些内容都会通过不同的网络产品(硬件产品或软件产品)体现出来。另外,由于网络工程所完成的是现代信息社会中的信息基础设施,对社会的政治、经济、军事、国防等领域产生重大影响,因此,还会涉及更多的法律问题。
基于以上原因,结合应用型本科教育的系统性和应用性,网络工程专业从工程性特点出发,还会进一步细化出技术特点、管理特点、标准特点和法律特点。因此,网络工程专业教学不仅需要基础知识教育,更需要基本技能和工程实践经验的训练,还要强调工程思想和法律意识的养成,形成合理的知识与能力结构。
依据“学主知”的功能划分,可从以下几个方面来规范应用型本科网络工程专业的“学”,从而构建满足人才培养目标要求的基本理论与基础知识体系。主要包括:工科电子信息专业本科生必须具备的基本理论和基础知识,如高等数学、线性代数、概率论与数理统计、电路原理、模拟电子技术、数字电路等;计算机科学的基本理论与基础知识,主要包括计算机原理与体系结构、计算机语言与翻译系统、数据结构与程序设计、微型计算机技术、操作系统与系统管理、数据库技术与信息处理等;计算机网络通信基础知识,主要包括数据通信、网络体系结构、网络协议、Internet以及网络应用等;网络工程需求分析、规划、设计、施工、管理和维护的基本知识和相关标准;综合布线系统的设计、施工、测试和维护的基本知识和相关标准;计算机网络管理、维护以及网络安全的基本知识和相关标准;网络应用开发的基础知识,主要包括网络程序设计、多媒体信息处理技术、网络数据库技术、网站设计等;相关法律、法规以及具体案例等。
依据“术主行”的功能划分,可从以下几个方面来规范应用型本科网络工程专业的“术”,从而构建满足人才培养目标要求的专业技术能力。主要包括计算机系统(软件、硬件和常用外部设备)熟练的操作和一定的维护能力;计算机设备和网络设备的管理能力;计算机网络系统的设计、施工、维护能力;综合布线(计算机网络、通讯、安防)系统的设计、施工、维护能力;网络系统的性能分析能力;网络服务的配置与管理能力;一定程度的互联网络系统安全防范与跟踪分析能力;网络应用系统的开发能力等。
网络工程专业人才培养过程中的“学”与“术”和谐,可从课程体系、课程内容、课时分配、理论与实践、考核体系等五个方面来考虑。
根据网络工程的特点,参考网络工程人才的职业需求和国家相关职业资格要求,网络工程专业的课程体系可按公共基础课、专业基础课、专业方向课和拓展课程四个层次来构建,课程内容既要涵盖网络工程的基本内容,更要区别于社会上的职业培训,在强调基础理论和系统性的同时,突显专业的应用型特点。
与计算机科学与技术等其他工科电子信息类专业相似,可在优化课程内容的基础上与其他专业使用相同的教学平台。
专业基础课主要分为计算机基础、网络通信基础、计算机网络基础和技术平台四大模块。其中计算机基础模块主要包括计算机组成原理与体系结构、数据结构、操作系统原理、面向过程/面向对象程序设计、数据库原理、多媒体技术与应用、软件工程概论等软硬件基础内容,并通过强化实践环节,训练基本的计算机应用和操作能力;网络通信模块主要包括数据通信原理、网络交换技术等内容;计算机网络基础模块主要包括计算机网络原理(层次结构模型与协议集)、TCP/IP协议集与Internet技术等网络基础内容,帮助学生建立网络体系结构和网络协议的基本概念,了解常用的网络协议,掌握计算机网络以及网络互联的基础知识,初步形成“按标准/协议/规程学习网络技术、规划网络系统、管理网络设施、开发网络应用”等规范意识;技术平台模块目前可选择基于MS Windows系统的台和Linux环境下的Java平台,内容主要包括网络功能与性能介绍、安装与使用、开发工具等。四个模块的有机结合,可构成网络规划、设计、管理、开发、应用、维护等网络工程各环节的专业基础。
专业方向课主要分为网络规划与设计、网络管理与安全、网络应用系统开发三大模块。每个模块可选择一种主流平台(.net/Java)作为技术支撑,各模块中的主要课程将以此平台为基础,构成专业方向所需的知识框架。其中后两个模块与技术平台有非常密切的关系,因此,必须首先掌握相应的平台技术。
网络规划与设计模块主要包括网络工程技术、结构化综合布线、现代交换技术、网络设备的互联与调试等内容,主要向学生介绍网络系统的规划设计原则、设计方法、工程实施方法,网络产品的技术性能、功能以及配置技术,结构化综合布线的基本知识、布线标准、传输介质的选择方法以及施工、测试、验收等诸多环节。使学生在掌握网络规划设计的基本概念、思想、方法的基础上,形成覆盖“规划设计选型施工测试验收使用管理维护”网络工程全过程的技术能力。
网络管理与安全模块主要包括网络操作系统(Windows/Linux)、计算机网络安全、网络管理与维护、协议分析与跟踪技术、入侵检测技术、网络仿真技术与性能分析等内容。其中网络管理与维护课程,重点介绍网络管理的基本原理、网络管理平台、网络管理标准等更高层的管理技术,超越操作系统中简单的用户管理和权限管理内容。这些内容的有机结合,能够帮助学生建立网络管理和网络安全的基本概念和思想,掌握几种具体的安全防范技术和网络性能分析技术。
除了对网络功能、性能、安全等技术性管理和维护外,网络管理还包括对网络工作人员的管理和网络资源的管理,因此,可根据实际情况添加资源管理和网络运营管理方面的内容。
网络应用系统开发模块主要包括两方面的技术内容,一方面是基于C/S结构的各类网络应用开发技术,另一方面是基于B/S结构的各类Web网站开发技术。因此,主要课程包括网络数据库技术、网络通信程序设计、网站的规划与设计、多媒体信息处理技术等。
拓展课程主要可考虑以下几方面内容,一是新技术课程,如NGN/NGI技术,网格技术,移动多媒体网络技术,P2P技术、全光网络技术,多媒体网络技术等;二是与应用方向相关的课程,如网络游戏开发方向的游戏创意和美工处理,网站管理方向的网络运营课程等;三是研究性、方法类课程以及其他需要拓展的课程,如MATLAB应用编程、神经网络模型等。拓展课程将更好的匹配各类学生(考研、网络设计、应用开发、网络管理、网站运营等)的特殊需求。
课程内容的和谐是课程体系和谐的基础,目前,大多数应用型本科的网络工程专业都是简单采用与计算机科学与技术、软件工程等专业完全相同或相近课程设置,课程内容完全相同。这样,在总课时的限制下,就无法开设所需的专业课程,不仅如此,还导致课程之间的严重重复、关系不明等问题。从专业发展的长远角度看,必须按照专业需求来优化改革课程内容,具体可从以下几个方面来优化:
通过课程内容优化,在减少不必要重复的基础上,进一步明确各课程的知识范畴和技能架构,平衡课程内部的“学”与“术”,同时将相近课程合并形成新的课程。比如,原来沿用计算机科学与技术专业的“计算机组成原理”和“计算机体系结构”课程,就可以整合为“计算机原理与体系结构”一门课程;原来的“汇编语言”和“微型计算机技术”可以整合成新的“微型计算机技术”一门课,这样,所节省的课时可以开设必须的专业课程。
课时分配包括以下四个层面:一是课程内部理论教学与实验教学的课时分配,参照教高〔2007〕2号文件中“实践教学环节累计学时一般不少于总学时的25%”的基本要求,合理规划专业基础课和专业课的理论教学课时与实验教学课时比例,在实验条件允许的前提下,尽可能提高实验教学的课时比例,给学生创造更多的实验和技能训练机会;二是不同课程的课时分配,在课程内容重组整合后,适当调整所需课时数,使得课程内容与教学课时相适应;三是各类课程之间的课时分配,这是一组统计数字,主要用来衡量不同角度的课时统计数据是否平衡、协调,比如按照公共基础课、专业基础课、专业方向课以及拓展课程方式统计的课时分布,或者按照必修课、限选课、任选课方式统计的课时分布等;四是列入教学计划的实践环节的课时分配,比如专业实习、毕业实习、毕业设计等的课时分配,至少达到教育部“累计学时一般不少于总学时的25%”的基本要求。
要做到网络工程专业的“学”、“术”和谐,强化实验教学和实践环节是非常重要的,它是为学生提供操作技能和工程实践的主要途径。首先要在课程内容中加强实验内容,在一般性实验的基础上增加系统设计、规划、分析方面的实验;其次是加强实验指导,提高实验教学的有效性;第三是建设统一、规范、能适应课程体系需要的实验教学环境和网络应用开发平台,提供相应的实验能力和网络应用开发能力(网络游戏开发、移动智能应用开发、企业级Web网站开发等);第四是通过实践强化工程意识培养,主要包括任务意识、规范意识、质量意识、期限意识、组织意识、协调意识、合作意识、折中意识等诸多内容,在规范课程体系和优化课程内容的过程中将加强各类协议、标准和相关工程意识的教学内容,更要在实践环节中突出各类协议、标准在网络工程中的地位和作用,从而培养学生的工程化意识。
改革传统的笔试考核方式,增加实验单元考核、实践单元考核、综合设计考核等考核方式,分散考核时间,把考核融入教学过程中,形成与专业基础理论与专业应用技术要求相适应的考核体系。
“学”与“术”的协调与平衡是高等院校专业建设与专业教学过程中的关键问题之一,应用型本科院校的网络工程专业应该在“学术并举、崇术为上”[5]的理念指导下处理专业建设中的“学”“术”协调问题。在专业建设过程中,首先要在课程体系和课程内容方面做到“学”“术”协调,在教学环节设置以及具体的教学过程中,更要考虑“学”“术”协调理念的实施与落实,使得专业基础理论与应用技术之间能够和谐相长。
[1] 王达. 网络工程师必读―网络工程基础[M]. 北京:电子工业出版社,2006:1-23.
[2] 杨帆. 应用型本科网络工程专业的课程体系建设[C]. 大学计算机基础课程报告论坛论文集2006,高等教育出版社,2006:107-111.
2010年10月8日,国务院下发《关于加快培育和发展战略性新兴产业的决定》,明确将新一代信息技术产业列为“十二五”规划的新兴产业首位,未来发展空间值得期待。设置面向战略性新兴产业的计算机网络技术专业,符合国家的产业政策和教育政策,以其为新兴产业培养高素质技能型人才。
办好计算机网络技术专业,必须遵循认识规律、教育规律和专业规律。本文从认识论、教学方法的角度,探索计算机网络技术专业的内涵建设。
认识论,认识是实践基础上主体对客体的能动反映;人作为认识的主体,首先在于人是实践的主体;知识、技术作为认识的客体,首先在于它们是主体能动的实践活动的客体,应该从主体的感性的实践活动去理解,从主体的主观能动方面去理解;实践是认识的直接来源,认识只有在实践的基础上才能发展。人类认识事物的一般规律是从简单到复杂、从具体到抽象、从特殊到一般。
教学方法,是在教学中为实现一定的教学目的、完成一定的教学任务所采取的教学途径或教学程序,是以解决教学任务为目的的师生间共同进行认识和实践的方法体系。组成方法体系的基本要素是:教师的教、学生的学、信息传输的载体(包括语言、文字、视觉信息以及实践工具等)。
到目前为止,有关计算机网络技术专业的知识体系、课程体系、工程实践和人才培养缤纷凌乱。在此,笔者根据长期从事专业建设的经验及所具备的通信网络领域知识,认为计算机网络技术专业适宜办成“工程实践型”工科专业,并设计了“计算机网络技术”专业的课程体系,以其为各高校信息技术类相关专业的学科建设和课程规划抛砖引玉。
以Internet为代表的计算机网络将现实世界与信息世界互联整合,代表了未来网络应用的发展趋势。Cisco认为,下一代网络(Next Generation Network)基于IP,支持数据、语音、视频和多媒体的统一通信,充分整合各行各业的应用,亦称为IP-NGN。具体地说,就是把工厂、物流、卖场、家庭、、学校、宾馆、银行、电信、政府等社会元素普遍互联,形成一个学习、工作、休闲的网络社区。
计算机网络是一种非常复杂且形式多样的技术体系,在这个体系中,技术构成主要体现在交换路由、综合布线、Web服务和网络安全等四个方面。
交换路由包括多种发展成熟度差异很大的技术。光以太网主要应用于广域网、城域网,千兆以太网应用于局域网,覆盖了从核心层、汇聚层到接入层的各种需求,顺利实现用户的平滑升级。以太网交换机主要通过地址学习,建立端口/MAC地址映射表,实现端口多结点之间的并发传输;路由器根据目的IP地址,更新路由表,实现多个自治网络之间的分组转发。
计算机网络的物理连接主要采用综合布线系统,它具有统一的工业标准和严格的规范,是一个集标准与标准测试于一体的完整系统;它以模块化的组合方式,把多路信号用统一的传输媒介进行综合,将现代建筑的三大子系统有机地连接起来,为现代建筑的系统集成提供了物理介质。
Web服务在电子商务、电子政务、公司业务流程电子化等领域有着广泛的应用,它是指一些在网络上运行的、面向服务的、基于分布式程序的软件模块;它采用HTTP和XML等互联网通用标准,使人们可以在不同的地方通过不同的终端设备访问Web上的数据,如网上银行。
计算机网络互联的根本目的在于数据传输和资源共享。网络安全主要包括两部分,即网络自身的安全性和网络信息的安全性。网络的安全需求主要表现在协议流量控制、防范网络攻击、机密认证授权、系统平台安全、防火墙、网络入侵检测、虚拟专用网、网络安全管理。
计算机网络的各类技术既相互独立又紧密联系。Web服务是应用目的,交换路由实现数据的自由传播,网络安全提供高可信的服务质量,综合布线是数据传播的媒介。通过深入剖析计算机网络的技术体系,从理论到实践全面认识专业建设的目标,改进教学方法,提高学生培养质量。
一个完整的专业课程体系应该包含三个方面:专业知识体系、专业课程体系、某一门课程的体系。本文从专业角度出发,故只讨论前两者。
从实用性角度而言,计算机网络的交换路由部分一定是基础通信网,起计算机接入和远距离传输作用。起信息处理作用的是数据处理中心,即Web服务部分,网络安全部分防御企业网遭受非法入侵和Web服务的非授权访问。综合布线部分实现交换机、路由器、服务器、安全设备的物理连接。因此,计算机网络技术的专业课程必然涉及到三个大类:信息传输——数据通信、网络协议、网络设备;信息处理——计算机系统、云计算等;信息安全——密码技术及协议、网络安全;网络工程——布线方法、工程方法。涉及到的学科有:计算机、通信、电子、信息安全,专业知识跨度较大,超过一般的电气信息类或电子类专业。
《计算机网络》是计算机科学与技术、网络工程专业的专业核心课程,它主要讲述计算机网络的发展历史、基本概念、体系结构、基本原理与技术。在计算机科学专业,特别是网络工程专业课程体系中起到重要的理论支撑作用。本文针对应用型本科专业人才培养模式,分析计算机网络在专业课程体系中的定位,研究计算机网络的知识模块、教学目标、教学内容和考核方法,形成一套适合应用型本科专业的教学方案。
作为计算机科学的专业核心课程,《计算机网络》为计算机科学与技术专业、网络工程专业的后续课程提供支撑。以我校网络工程专业为例,与《计算机网络》密切相关的必修课程就有网络工程、网络管理、TCP/IP协议分析、密码学、网络安全等专业基础课和专业核心课程,也有象电子商务、无线技术与应用等专业选修课程,可以说计算机网络是网络工程专业课程群的核心,在专业课程体系中起着至关重要的作用。
《计算机网络》的知识模块[1-3]有计算机网络的基本概念,计算机网络体系结构,计算机网络的物理层、数据链路层、网络层、运输层和应用层的主要功能与技术等核心知识模块,以及网络管理、网络安全、无线网络等相关知识模块,每个知识模块由一组互相关联的知识点组成。
基本概念主要包括因特网的组成、计算机网络的性能;体系结构主要描述了OSI的七层体系结构、TCP/IP的四层体系结构和常用的五层体系结构。
物理层的任务是透明地传送比特流,它包含数据通信的基础知识、物理层下面的传输媒体信道复用技术和数字传输系统等。
数据链路层定义相邻两个结点之间的数据传输协议,它包括使用点对点信道的数据链路层、使用广播信道的数据链路层、使用广播信道的以太网、扩展的以太网和高速以太网等。
网络层负责为分组交换网上的不同主机提供通信服务,它包括网际协议IP、划分子网和构造超网、网际控制报文协议ICMP、因特网的路由选择协议、IP多播和虚拟专用网和网络地址转换NAT。
运输层的任务是负责向两个主机中进程之间的通信提供服务,它包括用户数据报协议UDP、传输控制协议TCP、TCP的流量控制、TCP的拥塞控制和TCP的运输连接管理。
应用层直接为用户的应用进程提供服务,它包括域名系统DNS、文件传输协议、远程终端协议TELNET、万维网电子邮件、动态主机配置协议DHCP,简单网络管理协议SNMP等。
同一门课程,不同的人才培养模式其教学目标也不相同,应用型本科专业计算机网络
理论知识水平目标:掌握计算机网络的基本概念、体系结构、分层的思想以及各层的数据传输原理与协议。重点掌握网络层IP协议、路由协议、运输层的UPD、TCP协议以及与这些协议相关的各类技术。
实践能力培养目标:通过计算机网络实验课和课程设计以及课外作业,掌握双机互联技术、VLAN划分技术、网络互联技术、IIS配置、FTP配置、IP地址规划和网站开发等实用技术。
同一门课程,不同的人才培养模式其教学内容和考核方式也不相同,应用型本科专业计算机网络的教学内容和考核方式如下:
根据应用型本科专业的特点,选取如下的内容进行教学,并以64学时为例,其中理论为52学时、实验为12学时,理论教学内容如表1。
实验教学学时为12,计划了三个实验,分别是双机互联(2学时)、VLAN划分(4学时)、网络互联(6学时)
课程考核方式为平时成绩和课程结业考试成绩两部分。总评成绩=平时成绩*20%+结业成绩*80%。平时成绩包括出勤情况、作业、小测验、课堂回答问题情况,(实验单独计算成绩,不记入平时成绩)。结业考试试卷分别从能力层次和题型上做如下设计:
计算机科学人才培养目标可以分为科学型、工程型和应用型,针对应用型计算机本科专业人才培养模式,分析了《计算机网络》在专业课程体系中的定位,结合《计算机网络》的知识模块,从教学目标、教学内容和考核方式等方面制定了一套可行的教学方案,并在实践中取得了好的教学效果。
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andrews.t.的《computernetwork》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。
(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://cisco.netacad.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.
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andrews.t.的《computernetwork》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。
(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://cisco.netacad.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.
摘要本文从教学方法和教学内容两个方面探析了如何有效地进行《计算机网络基础》课程的教学。中职学生通过本课程的学习,能了解计算机网络的相关知识,掌握基本计算机网络技术,具备一定的网络管理、维护、配置等综合应用能力。
21世纪是以网络为核心的信息时代,随着IT产业的迅速崛起,计算机网络的触角已经伸向社会的各个角落,并深刻地影响到人们的日常生活、工作和学习。我国的计算机网络也正在以空前的速度向前发展,尤其Internet的普及和广泛应用,使人们深刻地认识到掌握计算机网络知识和技术对适应信息社会发展具有重要作用。
中等职业技术教育(以下简称中职)是我国职业教育体系中的一个重要组成部分。中职的培养目标定位于“具有综合职业能力,在生产、服务、技术和管理第一线工作的高素质的劳动者和初中级专门人才”。中职的教育质量和办学效益,直接关系到我国21世纪劳动者和专门人才的素质。因此,探索课程内容,研究教学方法,提高教学质量,促进教学发展具有重要的意义。
中职《计算机网络基础》课程教学的主要任务是使学生获得计算机网络方面的基础知识,了解和掌握基本的计算机网络技术。学生通过本课程的学习,初步具备分析比较和选择网络技术元素的能力,掌握基本的局域网组建的技术,具备一定的网络管理与维护知识,掌握一定的网络配置管理等综合应用能力。
在近几年的教学与实践中,笔者对中职学生的学习特点和毕业后的就业情况进行研究,认为《计算机网络基础》应采用“行动导向教学法”进行教学。行动导向教学法是以学生为中心,以培养学生关键能力为目标,在教师的行为引导下,通过多种不定型的活动形式激发学生的学习热情和兴趣,使学生主动地用脑、用心、用手进行学习的一种教学方法。由于中职学生基础较差,素质不高,他们没办法掌握难度较大的知识,只能理解和掌握一些比较基础的内容。但中职学生具有“二强一高”的优点,即动手能力强、可塑性强,对新鲜事物兴趣高。因此在教学过程中就必须充分利用这个优点。首先需要激发学生的学习兴趣,让学生对计算机网络产生兴趣,在学生“想学”的基础上开展教学活动。其次要向学生指明所学的内容和所要达到的目标,学生只有清楚了这些,才会有意识地主动参与学习。最后采用容易让学生理解的方式,在教学过程中以行动为导向来引导学生进行学习。学生是学习过程的主体和中心,是学习的主角,老师起着启发、帮助和引导的作用。
通过分析与比较,笔者觉得《计算机网络基础》课程应该从六个方面进行教学,分别是:计算机网络概述、数据通信基础、计算机网络体系结构与协议、计算机局域网技术、Internet及其应用、网络安全和网络管理。在教学过程中教师应少讲理论性内容,多讲实践性内容,让学生多动手实践,培养学生的应用能力。
本部分的教学内容主要讲授三个方面的知识:计算机网络的形成及发展、计算机网络的分类和应用、我国互联网的发展。其中,计算机网络的分类和应用是教学的重点。首先必须让学生明确计算机网络按不同的标准分类可分为不同的网络,教师可引导学生根据实例分析局域网、城域网和广域网的不同;有线网络和无线网络的区别;再根据网络的拓扑结构讲述星型网络、总线型网络、树型网络、环型网络和网状型网络的特点与差异。在计算机网络应用的教学中,可通过案例列举出计算机网络的应用,如:办公自动化、电子商务、远程教育、电子银行、在线娱乐等等,让学生对计算机网络有更进一步的了解。在讲授我国互联网发展的内容时,可通过查阅中国互联网络信息中心(CNNIC)的资料,结合最新《中国互联网络发展状况统计报告》的数据进行教学,使学生对我国互联网的发展有一个比较全面的认识。
本部分的教学目标是让学生了解数据通信技术的基础知识,主要讲授三个方面的内容:数据通信的基本概念、数据通信介质和数据传输交换技术。首先让学生掌握信息、数据和信号的概念;其次明确通信介质中有线介质和无线介质之分,教学过程中可通过实物介绍双胶线、同轴电缆和光纤三种有线传输介质的物理特性和传输特性;再通过实例介绍红外线、蓝牙、激光等无线介质的特性。然后讲授数据传输技术,让学生明确并行传输与串行传输,异步传输与同步传输,单工、半双工和双全工这三种传输技术的区别。最后了解三种数据交换方式:电路交换、报文交换和分组交换。
计算机网络体系结构是计算机网络的核心内容,但要求中职学生完全掌握计算机网络体系结构的确是相当困难,因此教学中也只能讲授最基础的内容。这部分教学内容主要有:计算机网络的功能特性、OSI参考模型的七个层次结构、常用的计算机网络协议、IP地址的分类等。首先必须让学生掌握计算机的功能特性,只有理解计算机网络的功能特性才能够掌握各种网络的特点,才能了解网络运行的原理。其次要让学生明确网络为什么要实行分层,并且能够知道OSI参考模型到底是哪七个层。但是具体七个层是怎样工作的就不要求学生掌握。然后让学生了解一些重要的网络通信协议,如TCP/IP、UDP、FTP、HTTP、SMTP等。最后讲授IP地址的分类。
本部分的教学内容是本课程的重点。本部分的教学目标是培养学生掌握简单的组网技术。讲授的内容有:局域网概述、局域网组成、网络设备、网络互连技术、局域网的组网技术、网络操作系统、局域网规划与设计等。学生通过本部分的学习,初步能够具备网络管理员的基本素质。本部分的教学最好都在计算机实验室进行,我们可分以下几个步骤进行教学:(1)引导学生认识网络设备:网络适配器、中继器、集线器、交换机、路由器等,还要动手制作网线)要求学生理解网络互连的本质,能区分硬件互连与软件互连。虽然这部分内容较难,但这部分是核心内容,学生一定要掌握。(3)通过以上的学习,学生必须掌握简单的组网技术,包括怎样布线、选择网络设备、进行简单的配置等,重点训练学生自己动手操作和实践的能力。(4)最后要求学生能够掌握Windows 2003 server的基本操作,如配置用户、共享、服务等。
本部分的教学内容同样是重点。学生通过学习,基本可以掌握Internet及相关知识。本部分的内容包括Internet的概念、Internet的主要服务和应用、Internet的接入方式、域名的认识等相关内容。本部分可教学的内容很多,学生也能够很好掌握。Internet的发展日新月异,所以在教学过程中教师应该多结合当前的一些新技术和新元素,使学生对Internet有更深的了解。在讲授Internet应用的过程中,除了讲授Web服务、电子邮件服务、文件传输服务等传统的Internet服务以外,还可以结合当前的发展介绍其它流行的Internet服务,如:即时通信、博客(或微博)、搜索引擎、网络电视、网络娱乐、电子商务、网上银行、远程教育等等,多举一些与生活联系紧密的例子,这样不仅让学生增加了学习的兴趣,也增长了许多网络知识。在Internet的接入方式的教学中,可结合当前“三网融合”的政策进行教学,让学生了解国家的一些政策。另外还可以介绍世界和我国目前的互联网发展情况,介绍先进的“云计算”和“物联网”知识,让学生对未来网络有一个美好的憧憬。这部分的教学内容丰富多彩,只要教师备课充分,一定能够让学生学得兴趣盎然。
网络安全部分的教学内容主要有:网络安全概述、网络安全的威胁、网络安全目标和网络安全技术。重点讲述四个网络安全技术:加密技术、数字认证、防火墙技术、病毒防治技术。另外对网络安全的重要性、网络的不安全因素来源也要求学生有一些了解。
网络管理部分的内容较难,因此只能讲授一些比较简单的内容:网络管理的概念、网络管理的功能和简单网络协议(SNMP)。重点分析网络管理的五项功能(网络故障管理、网络配置管理、网络性能管理、网络计费管理和网络安全管理)和介绍SNMP的内容。最后再介绍一些常用的网络管理软件。
经过近几年的教学探索和实践,《计算机网络基础》课程已经成为我校中职教学的特色专业课。计算机网络日新月异的发展,需要教师不断更新知识,充实教学内容。同时计算机网络基础是一门理论性比较强、概念原理多、学生较难理解的抽象的课程,要取得良好的教学效果有赖于教、学双方的不懈努力和教学方法的不断创新。
[1]李欢,徐师.计算机网络基础(第2版)[M].人民邮电出版社,2007.4.
[2]尹晓勇.计算机网络基础(第4版)[M].电子工业出版社,2008.7.
作者简介:井超(1980-),男,天津人,中北大学电子与计算机科学技术学院,讲师;高媛(1972-),女,山西太原人,中北大学电子与计算机科学技术学院,副教授。(山西?太原?030051)
网络是信息社会的命脉和发展知识经济的重要基础,网络基础设施已经成为国家重要基础设施。网络技术发展与应用已成为影响一个国家与地区政治、经济、军事、科学与文化发展的重要因素之一。有报道,目前网络节点数量以指数级在增长,每天入网的用户也呈指数级增长。因此,培养足够的网络专业技术人才,是各高校网络工程专业及相关专业的重要工作。[1]
“计算机网络”课程是大学本科网络工程专业、计算机专业及相关专业开设的一门专业基础课程。由于它是国家教学指导委员会指定的计算机相关专业核心课程之一,同时还是计算机专业研究生入学考试全国统考专业考试科目,所以其地位和重要性不言而喻。[2]从特点上来说,计算机网络是多学科交叉的产物,它既是软件和硬件的结合,也是计算机技术和通信技术的结合,所以涉及的专业知识面很广,概念多,知识量大。同时,“计算机网络”课程也是一门理论强、实践多、与现实贴近的课程,知识更新快,信息量大。[3]如何在有限的学时内,既讲清楚理论知识,又使学生具备一定的实践能力;既让学生对整个网络知识体系清楚,又能解决实际的问题,确实是一个需要认线]
开设一门课程之前,需要明确本门课程的教学目标是什么,要清楚这门课程的讲授要达到什么目的。总体来讲,学生学习的主要目的可以概况为以下三类。
不可否认,对学生学习效果考核的一个最重要途径是考试,也正因为如此,一部分学生是以考试为目的来学习某门课程的。为了针对考试,尤其是一些学生会参加全国研究生入学考试、计算机等级考试网络部分、全国计算机技术与软件专业技术资格考试中网络工程师考试等等诸多考试,因此,教师必须把教学大纲和大纲结合起来,对于交叉内容应该着重强调,也可以在教学中借鉴中的一些经典例题。
“计算机网络”的发展历史虽然不长,但其经历的技术变革已经有若干代,早期的一些技术虽然早已不再提及,作为知识的完整性和全面性,应该在课程中提及每种网络技术中在发展过程中出现的主流技术及基本思想,这样既可以使网络知识具有完整性,同时也能覆盖到各种考试的范围。而对于当今的主流技术,各种考试中所占比重不一,侧重点也不同,讲授时应该以主要的应用形式及采用的方案为主进行介绍。
当然,最重要的是这些庞杂的知识点要根据教学任务要求,按照教学大纲的规定进行详略编排。这在“计算机网络”这门课程中显得尤为重要,因为该课程所涉及的概念、思想、问题的数量恐怕是计算机相关课程中最多的,所以,安排好详略非常重要。
以局域网技术教学为例,在介绍OSI参考模型中数据链路层时,必须提到局域网技术。伴随IEEE802委员会的成立及其系列标准出台,局域网技术也在不断更新,并且也影响着其他网络相关技术的发展。这其中,最重要的当属以太网(IEEE802.3),但整个IEEE802的系列标准都应该提及,对于当中早期的一些技术,如:令牌总线),令牌环网(IEEE802.5),分布队列双总线),都应该适当提及。对于其中的一些新技术,如:无线)、无线城域网WiMAX(IEEE802.16)也要做适当的介绍。这样才能让学生在接触的时候有所准备。[5]
前言:科学技术在不断发展建设过程中,计算机网络与通信技术在人们日常生活及工作内广泛应用,对计算机网络与通信技术进行了解,已经成为了高校学生基础素质。因此,高校进行改革,已经成为教育体系发展的必然趋势。
在传统计算机网络教学内,教师与教材一直都是教学体系内核心,最为重要组成部分为教师,教师在教学过程中基本上都已经应用了多媒体技术,但是教师对电子教案过于依赖,就会造成课堂上教师与学生之间互动沟通有限,学生也就无法自主进行学习沟通,也就达不到预期效果。
由于受到地区及生长背景等因素的限制,高校学生所了解的计算机知识存在显著差异。偏远地区与城市内的学生相比较,能够接触计算机的次数较少,部分学生甚至在计算机网络教学课程之间并没有接触过计算机,对计算机的基础操作及构造并不了解。但是城市内的学生在计算机网络课程之前,都已经接触过计算机,对计算机基础知识及技术已经初步了解。这样就造成学生所具有的计算机操作能力参差不齐,为老师计算机网络课程教学造成较大难度。与此同时,教师在教学过程中,无法满足不同层次学生实际学习需求[1]。
计算机网络技术在逐渐普及过程中,高校计算机网络教学首要任务就是构建网络教学平台。网络教学平台不仅仅能够有效填补计算机网络课堂教学上所存在的不足,同时还能够有效对计算机网络教学进行眼神。网络教学平台在实际应用过程中具有较多优势,为学生提供多样化的在线服务,方便学生对计算机网络知识的实际需求,同时学生还能够按照自身实际情况,灵活安排学习实践,选择适合自身应用的知识进行学习。与此同时,网络教学平台还需要为学生提供多样化的答题模式,例如网上测试、网上答题等,增加教师与学生之间的沟通交流。学生与教师在沟通交流之后,教师可以按照不同学生实际需求,对教学内容及教学方法进行创新,学生学习积极性也能够得到有效提升,提高高校计算机网络教学质量[2]。
为了能够有效解决计算机网络教学课程学生所存在的基础水平参差不齐情况,高校可以在学生刚入校的时候,就对学生计算机操作情况进行了解,在保证学生了解的情况下,对学生能够采取分级教学模式,真正做到因材施教。首先,计算机网络教学教师在对学生计算机基础知识了解之后,能够在实际教学过程中,对教学内容进行重点讲解,保证学生能够对计算机基础操作技能进行讲解,有效提高学生对计算机网络教学知识的了解,保证计算机网络教学质量。其次,学生对基础知识与实践操作能力有着初步性了解之后,教师可以按照学生学习情况进行深层次教学,在学生自主学习及教师讲解情况。教师在教学过程中,教师可以提前开展网络视频教学,有效缩短教学时间,保证计算机网络教学质量,教师可以按照学生实际学习情况,开展针对性教学。
教师可以按照学生实际情况及计算机网络学科特征,对计算机网络教学内容进行补充。计算机网络教学内容要是没有做到及时更新视情况,学生也就无法有效满足社会发展实际需求。因此,教师在实际教学过程中,教师应该将计算机网络教学最新成果讲解给学生,保证学生能够及时对计算机网络技术进行了解,同时让学生能够有效对网络知识及技术及时了解[3]。
简而言之,科学技术在不断发展过程中,计算机网络教学课程改革已经成为必然趋势。本文主要对计算机网络教学内所存在的问题进行分析研究,进而提出计算机网络教学问题解决方案,希望能够帮助计算机网络教室对教学方式进行完善,有效提高学生对计算机网络知识的掌握程度,提高学生计算机实际操作能力.
[1]杨进.新教改背景下高校计算机网络教学的课程改革探讨[J].才智,2012,21:245.
[2]范凌云,梁修荣.新教改背景下高校计算机网络教学的课程改革探讨[J].时代农机,2015,10:115-116.开云 开云体育官网开云 开云体育官网开云 开云体育官网