黃鎮(zhèn)建

摘要：隨著新工科建設(shè)、工程教育認(rèn)證等質(zhì)量工程的實(shí)施，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程以實(shí)際應(yīng)用為導(dǎo)向，積極探索符合工科類學(xué)生的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)體系，在實(shí)驗(yàn)環(huán)境、在線教學(xué)模式、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)等方面做了一體化的改革，在實(shí)踐中培養(yǎng)學(xué)生解決工程實(shí)際問題的能力。

關(guān)鍵詞：翻轉(zhuǎn)課堂;虛擬技術(shù);實(shí)踐應(yīng)用能力

中圖分類號(hào)：G64? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1009-3044（2020）16-0106-03

Abstract： With the implementation of quality engineering such as new engineering construction and engineering education certification， the computer network course is guided by practical application， actively explores the computer network teaching system that conforms to the engineering students， makes integrated reform in the experimental environment， online teaching mode， innovation and entrepreneurship， and cultivates the students' ability to solve practical engineering problems in practice.

Key words： flipped Classroom; virtual technology;practical application ability

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)是一門創(chuàng)新十分活躍的課程，是電子、自動(dòng)化等工科專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課。為滿足國家對(duì)應(yīng)用型人才的需求，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程應(yīng)以工程實(shí)踐應(yīng)用能力為核心進(jìn)行一系列教學(xué)改革，積極應(yīng)對(duì)地方本科院校向應(yīng)用型轉(zhuǎn)型的挑戰(zhàn)。隨著新工科建設(shè)、工程教育認(rèn)證、虛擬仿真實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目建設(shè)等一系列人才培養(yǎng)質(zhì)量工程的實(shí)施，有必要從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)手段、實(shí)踐教學(xué)、教學(xué)資源、考核體系等多個(gè)角度出發(fā)，對(duì)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的教學(xué)體系進(jìn)行梳理，以貼近實(shí)際應(yīng)用為導(dǎo)向，探索符合工科類學(xué)生的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)體系。電子、自動(dòng)化等工科專業(yè)學(xué)生，應(yīng)該以“會(huì)不會(huì)用”“會(huì)不會(huì)解決實(shí)際工程問題”作為檢查網(wǎng)絡(luò)技術(shù)學(xué)習(xí)好壞的標(biāo)準(zhǔn)，在學(xué)習(xí)中強(qiáng)化工程實(shí)踐應(yīng)用能力的培養(yǎng)與訓(xùn)練，不斷提升解決復(fù)雜工程問題的能力[1]。

1計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)中存在的問題

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)涉及了計(jì)算機(jī)、數(shù)學(xué)、物理、機(jī)械、電氣等諸多學(xué)科，知識(shí)點(diǎn)紛繁復(fù)雜，離散性很強(qiáng)，確實(shí)難教，學(xué)好計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)不是一件容易的事情，只有充分將理論與實(shí)踐相結(jié)合，教學(xué)質(zhì)量才能產(chǎn)生質(zhì)的飛躍。學(xué)生在理解基本理論的基礎(chǔ)上，需要一些實(shí)踐訓(xùn)練才能具備工程能力，系統(tǒng)掌握網(wǎng)絡(luò)施工布線、操作系統(tǒng)、局域網(wǎng)的組建等工程技術(shù)[2]。在教學(xué)向應(yīng)用型轉(zhuǎn)變過程中，我們發(fā)現(xiàn)了以下一些問題：（1）傳統(tǒng)的填鴨式教學(xué)不能喚起學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，理論與實(shí)踐相脫節(jié);（2）硬件設(shè)備參差不齊，不能滿足工程實(shí)踐能力培養(yǎng)的需要;（3）多操作系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)環(huán)境較難構(gòu)建;（4）實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容與企事業(yè)崗位實(shí)際需求聯(lián)系不緊密。

2計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)的改革與探索

2.1探索線上線下的混合模式，將實(shí)踐實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)融入翻轉(zhuǎn)課堂

傳統(tǒng)教學(xué)模式就是理論知識(shí)的簡單灌輸，學(xué)生沒有辦法在工程實(shí)踐中獲得成就感，從而迷失在枯燥的理論中，失去學(xué)習(xí)興趣。教學(xué)實(shí)踐中，將實(shí)踐實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)融入翻轉(zhuǎn)課堂，利用線上資源完成實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的講授，充分發(fā)揮線上教學(xué)的優(yōu)勢。表1是我們將實(shí)踐環(huán)節(jié)融入翻轉(zhuǎn)課堂的一個(gè)典型應(yīng)用，教學(xué)效果還是很好的。視頻的播放時(shí)間一般不超過15分鐘，教師要對(duì)內(nèi)容進(jìn)行循序漸進(jìn)的設(shè)計(jì)。

VLAN技術(shù)在網(wǎng)絡(luò)中的運(yùn)用相當(dāng)廣泛[3]，預(yù)習(xí)環(huán)節(jié)，為了完成VLAN的知識(shí)點(diǎn)的講授，教師應(yīng)用一個(gè)由單個(gè)交換機(jī)搭建而成的簡單網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?，并將基于端口的VLAN劃分相關(guān)知識(shí)和操作錄制成視頻供學(xué)生觀看。上課環(huán)節(jié)，教師通過一個(gè)由兩個(gè)交換機(jī)搭建而成的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)進(jìn)行講述，學(xué)生在掌握單交機(jī)劃分VLAN基礎(chǔ)上完成跨交換機(jī)劃分VLAN。復(fù)習(xí)階段，通常以微設(shè)計(jì)作為能力提升過程，給定學(xué)生真實(shí)的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，如宿舍、教學(xué)辦公區(qū)域等，來設(shè)計(jì)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，完成VLAN劃分方案的設(shè)計(jì)。

2.2按照工程邏輯，重構(gòu)課程模塊化體系

教學(xué)實(shí)踐中，我們屏蔽了過于理論和抽象的內(nèi)容，不再受限于OSI模型，以工程邏輯的思維重構(gòu)課程模塊體系。首先對(duì)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)相關(guān)的基本概念、網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)進(jìn)行簡單的介紹;接著對(duì)局域網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)——交換機(jī)和路由器進(jìn)行系統(tǒng)的介紹;最后，考慮到學(xué)生畢業(yè)后可能會(huì)從事企事業(yè)信息系統(tǒng)的建設(shè)，網(wǎng)頁設(shè)計(jì)、網(wǎng)站管理等內(nèi)容，輔以一定實(shí)例加以普及和訓(xùn)練。

蒙臺(tái)梭利認(rèn)為，我聽到了，但隨后就忘了;我看到了，也就記得了;我做到了，我就理解了！因此，在課程體系重構(gòu)中，我們?nèi)谌搿白鲋袑W(xué)”的理念，講述計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的基本原理、建網(wǎng)技術(shù)、信息服務(wù)平臺(tái)的建設(shè)應(yīng)用和管理等知識(shí)模塊，強(qiáng)調(diào)理論與實(shí)踐的緊密結(jié)合。

2.3使用虛擬技術(shù)搭建網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)環(huán)境，依托校園網(wǎng)，利用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)上網(wǎng)絡(luò)課

學(xué)習(xí)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，最重要的是要有網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，沒有網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，一切工程實(shí)踐無從談起。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展十分迅速，一個(gè)網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)室的投入少則幾十萬，多則上百萬，實(shí)驗(yàn)室設(shè)備跟不上這種發(fā)展潮流。如何使學(xué)生勇于動(dòng)手，運(yùn)用所學(xué)的知識(shí)設(shè)計(jì)一個(gè)中小型的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，在實(shí)踐提高他們的能力是我們急需解決的問題，虛擬網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)技術(shù)的發(fā)展為網(wǎng)絡(luò)實(shí)踐教學(xué)改革提供了新的思路。實(shí)踐中，我們使用思科的Packet trace開出局域網(wǎng)的建立、虛擬局域網(wǎng)的劃分、路由協(xié)議等實(shí)驗(yàn)。至于WWW、FTP、DNS、E-MAIL等服務(wù)器的架設(shè)，甚至Linux操作系統(tǒng)則使用vmware虛擬機(jī)解決。只要有PC，就可開出計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)，學(xué)生即使離開實(shí)驗(yàn)室，仍然有實(shí)踐的條件[4-5]。

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)是一門理論和實(shí)踐結(jié)合緊密的技術(shù)，為了說明網(wǎng)絡(luò)中的原理，相關(guān)應(yīng)用在實(shí)際中的應(yīng)用，現(xiàn)場演示就顯得非常重要。我們的通常做法是在計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室上網(wǎng)絡(luò)課，在講述Web應(yīng)用，F(xiàn)TP、電子郵件、遠(yuǎn)程控制、DNS等常見應(yīng)用時(shí)，借助校園網(wǎng)的環(huán)境加以演示，演示完學(xué)生立即可以練習(xí)感知，教學(xué)效果特別好。

2.4強(qiáng)化Web信息平臺(tái)的建設(shè)、網(wǎng)絡(luò)運(yùn)維等項(xiàng)目，滿足用人單位的需要

近幾年，以互聯(lián)網(wǎng)為核心的產(chǎn)業(yè)形態(tài)蓬勃發(fā)展，“互聯(lián)網(wǎng)+”的創(chuàng)新方式，對(duì)傳統(tǒng)行業(yè)產(chǎn)生了顛覆性的影響，也催生了很多崗位。很多學(xué)生畢業(yè)后到企事業(yè)單位工作，常常會(huì)參與企業(yè)信息系統(tǒng)的建設(shè)，內(nèi)容涉及網(wǎng)頁設(shè)計(jì)、網(wǎng)站管理等知識(shí)，盡管不能一一細(xì)述，也應(yīng)該通過一定的模型和工程實(shí)例來加以普及和訓(xùn)練。

針對(duì)用人單位的需要，整理Web和FTP、DNS服務(wù)器架設(shè)等實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，以任務(wù)驅(qū)動(dòng)的形式，突出職業(yè)能力素養(yǎng)的訓(xùn)練，為學(xué)生走出校門，進(jìn)入職場，做好充分的準(zhǔn)備。這類實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目最麻煩的就是實(shí)驗(yàn)環(huán)境涉及多操作系統(tǒng)，我們通常的做法應(yīng)是利用Vmware搭建橋接關(guān)系[6]，如圖1所示，這樣學(xué)生只要有PC，單機(jī)就可以輕松構(gòu)建C/S的環(huán)境，隨時(shí)隨地進(jìn)行練習(xí)。

2.5融入創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育的內(nèi)容，注重學(xué)生實(shí)踐能力的培養(yǎng)

在教學(xué)的課后階段，教師可將創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)類項(xiàng)目或競賽類項(xiàng)目布置給學(xué)生，為選拔學(xué)生參加競賽做準(zhǔn)備。實(shí)踐教學(xué)中，我們使用2019年電賽E題來訓(xùn)練和發(fā)現(xiàn)學(xué)生：

設(shè)計(jì)并制作一個(gè)基于互聯(lián)網(wǎng)的信號(hào)傳輸系統(tǒng)。如圖2所示，A和 B兩個(gè)終端用于信號(hào)的采集， C終端用于信號(hào)的輸出。網(wǎng)絡(luò)IP 地址自定。 A和 B兩個(gè)終端可以獨(dú)立實(shí)時(shí)采集兩路不相關(guān)的周期性任意波信號(hào)，其采樣率不低于 10MS/s ，采樣位數(shù)不低于 8位。在 C終端可以通過手動(dòng)設(shè)置選擇，A或 B終端采集的信號(hào)， C終端輸出電阻和負(fù)載均為 50 歐姆。

該題目闡明了電子信息類的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程與傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)專業(yè)的網(wǎng)絡(luò)課的不同，很好地拓展了學(xué)生的視野，將電子技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)結(jié)合到一起，具有非常典型的意義。學(xué)生選擇性完成，不做硬性要求，一般能完成的學(xué)生都是綜合實(shí)力優(yōu)秀，工程實(shí)踐能力較強(qiáng)。

3教學(xué)改革效果

表2是2019年度開始實(shí)施實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革，將實(shí)踐實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)融入翻轉(zhuǎn)課堂（spoc）之后的一些教學(xué)效果，由于剛剛執(zhí)行了一學(xué)期，效果還有待觀察，但明顯看出學(xué)生還是進(jìn)步了。雖然學(xué)期成績平均分只提高了2分，但80分人數(shù)增加了15人，說明對(duì)這門課感興趣的同學(xué)增加了，相信經(jīng)過努力，強(qiáng)化工程實(shí)踐能力的培養(yǎng)，一定能順利完成向應(yīng)用型教學(xué)體系的轉(zhuǎn)型。

2018-2019年，通過計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生申報(bào)校級(jí)大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃6項(xiàng)，省級(jí)大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃一項(xiàng)，省級(jí)攀登計(jì)劃一項(xiàng)，參加“挑戰(zhàn)杯”獲校級(jí)一等獎(jiǎng)一項(xiàng)。2019年學(xué)生參加校級(jí)“互聯(lián)網(wǎng)+”大賽，獲金獎(jiǎng)一項(xiàng)，銀獎(jiǎng)三項(xiàng)，銅獎(jiǎng)三項(xiàng)。學(xué)生通過參加這些比賽，鍛煉了工程實(shí)踐能力，不斷增強(qiáng)就業(yè)能力，獲取創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)的經(jīng)驗(yàn)，啟發(fā)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)思維。

4總結(jié)

在教學(xué)實(shí)踐中，我們以實(shí)際應(yīng)用為導(dǎo)向，探索符合工科類學(xué)生的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)體系，在《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)》課程的線上教學(xué)融入實(shí)踐內(nèi)容、利用虛擬技術(shù)搭建實(shí)驗(yàn)環(huán)境，“做中學(xué)”的理念強(qiáng)調(diào)理論與實(shí)踐緊密結(jié)合，我們?cè)谡n程中融入融入創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育內(nèi)容，以任務(wù)驅(qū)動(dòng)的形式，強(qiáng)化企事業(yè)崗位需求，在實(shí)踐中培養(yǎng)學(xué)生解決工程實(shí)際問題的能力。這些改革措施有利于增強(qiáng)學(xué)生就業(yè)競爭力，解決學(xué)用脫節(jié)的問題，助力地方經(jīng)濟(jì)的轉(zhuǎn)型升級(jí)。

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