摘要：針對計算機網(wǎng)絡課程涵蓋面廣、知識點散等特點，改革教學模式，在教學過程的組織上，可以按照“課前猜想、課堂研討、實驗驗證、課后思考”四個步驟進行，在課前預習中，實施問題驅動；在課堂教學中，加強師生互動；在實驗驗證時，倡導知行合一，并在課堂上創(chuàng)設學生主體、教師主導的教學氛圍，充分調動學生的學習積極性，有利于培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力和綜合素質。

關鍵詞：計算機網(wǎng)絡；教學模式；問題驅動；師生互動；知行合一

文章編號：1672-5913（2013）01-0049-04

中圖分類號：G642

計算機網(wǎng)絡是一門理論與實踐、軟件和硬件相結合的課程，它是計算機專業(yè)本科生的必修課，更是網(wǎng)絡工程專業(yè)的主干課程。鑒于該課程的上述地位，當前出現(xiàn)了諸多圍繞該課程教學改革的研究和實踐，但他們大多圍繞教學內容、方法、手段的改革等方面展開。在教育部相關研究課題的支持下，我們重點梳理了計算機網(wǎng)絡教學的目標和手段，提出了基于“科學思維模式”的計算機網(wǎng)絡課程教學法，以提高學生創(chuàng)新能力為導向，在教學內容組織和教學環(huán)節(jié)設計中突出學生的創(chuàng)新思維訓練，強化學生的創(chuàng)新能力培養(yǎng)，在教學手段上凸顯學生的主體地位，在實踐訓練上注重知行合一，著重培養(yǎng)學生的知識運用和問題分析能力。從而全面提升網(wǎng)絡課程在提高學生創(chuàng)新發(fā)展等能力方面的功效，使計算機網(wǎng)絡課程教學質量大為提高。

1 突出創(chuàng)新思維訓練的教學設計

計算機網(wǎng)絡是網(wǎng)絡工程專業(yè)的一個核心基礎課程，其教學效果對于學生的后續(xù)專業(yè)課程學習起到至關重要的作用。然而學生普遍反映計算機網(wǎng)絡課程學習起來比較困難，通過分析，我們發(fā)現(xiàn)，其中一個主要原因在于課程的涵蓋面很廣，且知識點之間聯(lián)系性相對較弱。對此，教師在整個課程教學中的內容組織和教學掌控能力就顯得尤為重要，教學大綱規(guī)定了教學的基本內容，但將這些內容以何種方式傳授給學生則體現(xiàn)了教師的能力和價值。在計算機網(wǎng)絡課程的教學改革中，我們著重從提高學生的創(chuàng)新能力人手，教學內容的組織上突出系統(tǒng)性和連續(xù)性，使學生的知識獲取過程成為一個創(chuàng)新思維的訓練過程。

鑒于計算機網(wǎng)絡本身的復雜性，采用分層結構組織教學內容已經(jīng)成為共識。采用這一結構進行授課的優(yōu)點顯而易見，它能夠有效地幫助學生理解復雜的網(wǎng)絡體系結構。然而過分強調分層結構則容易使學生忽略網(wǎng)絡體系結構的概念，腦海中出現(xiàn)的只是各個獨立的知識點，缺少對網(wǎng)絡整體的認識，進而造成學習的困難。

其實，學習計算機網(wǎng)絡的過程就是在學生的知識空間內“構建”計算機網(wǎng)絡體系結構的過程。因此，在授課過程中，我們將所有知識點均放在網(wǎng)絡系統(tǒng)的大環(huán)境中進行討論，理解它們的作用及其相互關系。如圖1所示，在講授網(wǎng)絡中每一層時，首先向學生概述該層的作用，與其他層次之間的關聯(lián)，其次圍繞該層的核心概念開展具體分析，最后在總結中進一步對該層在整個網(wǎng)絡體系結構中處于什么位置，解決了哪些問題，為其他層次提供了哪些服務，在解決這些問題時利用了另外哪些層次為其提供的服務等。使學生始終圍繞網(wǎng)絡體系結構展開學習，做到“胸有網(wǎng)絡”，各個看似分散的知識點可以通過這種方式有機的串聯(lián)在一起。一方面避免因知識點太散而影響學習效果；同時又使學生對計算機網(wǎng)絡始終有一個整體觀和大局觀，避免“一葉障目，不見泰山”現(xiàn)象的產(chǎn)生。培養(yǎng)學生系統(tǒng)思考問題的習慣和能力，為以后的創(chuàng)新發(fā)展奠定基礎。

針對每一個網(wǎng)絡協(xié)議，我們在講授過程中都要啟發(fā)學生思考：為什么要這樣做？其設計背景是什么？能夠解決什么問題？換一種設計方法行不行？在網(wǎng)絡的發(fā)展史上，為什么一些技術成功了，而另一些在當時看似非常先進的技術最終卻銷聲匿跡了？對這些問題的思考能夠幫助學生更好地理解計算機網(wǎng)絡的發(fā)展歷程，同時也為學生以后從事相關方面的研究提供指導。通過讓學生參與到問題的解決和協(xié)議的設計，將網(wǎng)絡知識的傳授過程變?yōu)椤翱茖W發(fā)現(xiàn)”和“科技創(chuàng)新”的過程，將創(chuàng)新能力培養(yǎng)貫穿于計算機網(wǎng)絡課程教學的始終，讓學生在發(fā)現(xiàn)和解決問題的過程中，潛移默化地學習和掌握知識，從而使學生變?yōu)閷W習的主體，有效地促進了學生分析解決問題、動手實踐及創(chuàng)新能力的提高，實現(xiàn)知識和能力的有機統(tǒng)一。

2 強化創(chuàng)新能力培養(yǎng)的教學手段

在創(chuàng)新能力的培養(yǎng)中，知識的傳授是基礎，能力的培養(yǎng)是目標。也就是說沒有知識傳授作為基礎，所有的創(chuàng)新之說只能是無本之木。不去有意識地進行學生創(chuàng)新能力培養(yǎng)，那么知識的傳授過程也就無法體現(xiàn)其價值所在。為此，我們在教學過程的組織上，按照“課前猜想、課堂研討、實驗驗證、課后思考”四個步驟進行，并在課堂上創(chuàng)設學生主體、教師主導的教學氛圍，充分調動學生的學習積極性，鼓勵學生建言設問，活躍課堂氣氛，提高學生的課堂參與意識。

2.1問題驅動的理論課堂教學

要在授課中達到既傳授專業(yè)知識又培養(yǎng)能力的雙重目標，首先要從教學方法改革入手。要改變傳統(tǒng)教學中教師“一言堂”、“滿堂灌”的現(xiàn)象，真正把課堂還給學生，將教師從知識傳授者轉變?yōu)榭茖W發(fā)現(xiàn)過程中的引導者。這一教學模式的基本流程，在每部分的預習環(huán)節(jié)，選擇一個網(wǎng)絡中重要而具有啟發(fā)性的問題，讓學生進行預習和猜想；在課堂教學環(huán)節(jié)，結合猜想組織研討，然后由教師重點講授該知識點，將被動的知識傳授過程變?yōu)橹鲃拥闹R發(fā)現(xiàn)過程，最后啟發(fā)學生深入思考，如圖2所示。

例如：計算機網(wǎng)絡中的“協(xié)議”概念，一開始學生往往覺得太抽象，不好理解?？梢耘e出生活中兩人約定一起看電影的例子，讓學生思考制定一套規(guī)則使得兩個人能夠正常完成這一任務，并針對學生制定的規(guī)則不斷進行引導，例如若學生提出規(guī)則“幾點幾分，在某某電影院門口不見不散”這樣的規(guī)則，則可以提出“萬一某人有事去不了，又沒有其他辦法告知另一人，這時該怎么辦”等，一方面激發(fā)了學生的創(chuàng)新思維，另一方面又能夠將網(wǎng)絡協(xié)議這個抽象的內容具體化，消除了學生對計算機網(wǎng)絡知識的神秘感和畏懼感。隨后教師講解網(wǎng)絡協(xié)議的概念，并隨后根據(jù)課程進度介紹HTTP協(xié)議，在實驗課程中，則讓學生通過Wireshark分析HTTP協(xié)議的具體格式和交互時序，實現(xiàn)理論與實踐的相互驗證。此后在學習其他協(xié)議時可以讓學生舉一反三，進行類似的分析。

再如，在講述可靠數(shù)據(jù)傳輸過程中，在學生課前預習的基礎上，我們連續(xù)地通過以下問題啟發(fā)學生：網(wǎng)絡中存在哪些不可靠現(xiàn)象？分組傳輸過程中出錯了怎么辦？丟失了怎么辦？數(shù)據(jù)丟失和確認丟失效果是否一樣？為什么會出現(xiàn)分組冗余現(xiàn)象？該如何處理？超時計時器該怎樣設置比較合理？通過這一系列問題的解決，使學生在教師的引導下逐步完善其最初猜想的可靠傳輸協(xié)議機制，最終實現(xiàn)問題的完美解決。因為在課堂上重現(xiàn)了整個協(xié)議的設計過程，并讓學生全程參與，其效果遠遠優(yōu)于簡單地將概念介紹給學生。

在這一教學過程中，學生課前預習效果的好壞對課堂教學效果有重要影響。因此，在實踐中我們采取了課堂表揚、增加平時成績的激勵措施，并通過教師的淵博知識和對本學科的熱愛，潛移默化地影響學生。從教學的實際效果看，學生對我們選擇的內容很感興趣，在他們提出的方案中，也能看到很多創(chuàng)新性的思想，起到了培養(yǎng)學生創(chuàng)新能力的作用。而且，這種教學方法能給學生帶來很強的現(xiàn)場感，激發(fā)了學生的主體參與意識，培養(yǎng)了其想象力和創(chuàng)新思維能力，課堂參與度和學習主動性都有比較顯著的提升。

2.2師生互動的專題研討

鑒于計算機網(wǎng)絡技術發(fā)展迅速、與每個人的生活密切相關等特點，為進一步激發(fā)學生主動學習的熱情，提高課堂學習的參與度，我們還設計了針對網(wǎng)絡中一些重要概念和熱門應用的專題研討課，讓學生針對某些概念和網(wǎng)絡應用發(fā)表自己的理解和看法，以得到更多獨立思考的機會，開闊學生眼界，培養(yǎng)學生思維的廣闊性和深刻性。

在教學實施過程中，針對計算機網(wǎng)絡的層次結構，在網(wǎng)絡體系結構、數(shù)據(jù)鏈路層、網(wǎng)絡層、運輸層、應用層各設置了一個研討課題，如表1所示。這些研討課題的設置主要基于如下標準：

1）計算機網(wǎng)絡的基礎和核心概念，如分組交換、路由選擇等；

2）一些重要但又相對較難的知識點，如可靠數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議設計、TCP擁塞控制等；

3）充分發(fā)揮學生想象力和創(chuàng)新思維的開放性題目，如對網(wǎng)絡發(fā)展過程中的著名應用、協(xié)議及其設計者的深入剖析等。

在課程開始之前，將學員劃分為4人每組，教師提前兩周將下次課要討論的內容布置給各小組。學生根據(jù)教師提供的材料和思考題做好充分的準備工作，課下以研討小組為單位進行研究討論，提前一周以小組為單位上交一份研討稿，教師幫助學生修改研討稿，并選擇3個小組上臺報告成果，報告過程中，老師和其他同學隨時針對其報告內容進行提問質疑。最后，教師對所有報告進行點評總結。

在組織學生研討時，教師要能夠掌控教學過程，一方面要對學生做好引導，要求他們加入自己對研討內容的思考。另一方面要充分肯定學生的創(chuàng)新，從而激發(fā)其學習和研究的興趣，增強他們的創(chuàng)新思維能力。另外，組織研討的過程中要關注到全體學生，我們采用了平時成績加分的方式，激勵各個小組積極參與報告，取得了很好的效果。

3 倡導知行合一的實踐訓練環(huán)節(jié)

就計算機網(wǎng)絡教學而言，網(wǎng)絡協(xié)議的交互過程復雜且難以觀察理解，網(wǎng)絡實驗是不可或缺的。針對計算機網(wǎng)絡的層次結構，我們設計了9個實驗，授課時根據(jù)學生實際情況從中選擇5個實驗課題。重點培養(yǎng)學生的動手能力，使學生掌握科學的實驗方法，并能在實踐中培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力。為了利用好課堂上有限的實驗教學時間，我們進行了以下幾個方面的工作。

首先，強調實驗預習的重要性。我們要求學生在每次實驗之前必須預習實驗內容，設計實驗方案和步驟，并按要求完成實驗預習報告。

其次，注重教師在實驗過程中的引導作用。例如，通過報文結構分析驗證理論課堂上學習的協(xié)議首部格式等。當出現(xiàn)一些錯誤時，引導學生利用原理分析問題產(chǎn)生的原因，通過實驗步驟逐步排除問題，而不是越俎代庖?guī)退麄兘鉀Q。

例如，在“配置路由器的路由選擇協(xié)議”實驗中，一些學生經(jīng)常會忽略了配置主機默認網(wǎng)關而導致無法Ping通其他設備，此時可以啟發(fā)學生思考：默認網(wǎng)關的作用是什么？主機為什么需要默認網(wǎng)關？當學生完成協(xié)議配置并測試成功后，可以進一步啟發(fā)他們思考：分組在從PC0到達PC1的過程中其IP地址與MAC地址分別是怎么變化的？并讓其在PacketTracer中實際模擬分析。可以說，通過教師有效的引導，學生在一次實驗中的收獲要遠遠大于實驗本身。

最后，在實驗教學過程中還要做到因材施教，讓優(yōu)秀的學生有成就感。例如在套接字編程實驗中，有些學生具有較強的能力素質，很快就完成了布置的基本Socket通信程序，此時可以鼓勵他們通過分析HTTP協(xié)議，進行Web服務器和多線程Web服務器的設計和編程實現(xiàn)。當看到自己編寫的Web服務器程序正確響應瀏覽器的請求后，不需要教師的任何表揚，學生亦可受到巨大鼓舞。

4 結語

培養(yǎng)創(chuàng)新能力，提高綜合素質是高等教育的一個基本目標。通過教學改革手段，我們著重培養(yǎng)了學生的自學能力和創(chuàng)新意識，讓學生熟悉科學研究的方法，為繼續(xù)創(chuàng)新實踐和將來進一步的深造或從事科學研究工作奠定堅實的基礎。教學實踐表明，這項改革舉措受到了學生的歡迎，提高了他們學習的積極性和主動性，學生的思維能力和綜合素質也有了一定的提升。在未來工作中，我們將進一步梳理優(yōu)化教學設計和教學手段，深化實踐教學改革，以期更好地實現(xiàn)知識傳授和能力提升的目標。

（編輯：趙廓）