趙璠 孫永科 張宏偉 王曉林 熊飛

摘要：信息技術(shù)作為我國目前及未來一段時(shí)間內(nèi)，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型升級(jí)的主要支撐技術(shù)，相關(guān)專業(yè)合格人才的培養(yǎng)顯得尤為重要。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)作為信息技術(shù)專業(yè)的專業(yè)核心課程之一，由于課程內(nèi)容具有較強(qiáng)的理論性、邏輯性、抽象性和實(shí)踐性，通過傳統(tǒng)教學(xué)過程無法保證大多數(shù)學(xué)生達(dá)到應(yīng)有的學(xué)習(xí)效果。因此，依托教育部提出的“金課”建設(shè)工程，比對所提出的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合課程內(nèi)容特點(diǎn)和長期教學(xué)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，分別從理論教學(xué)體系、實(shí)驗(yàn)教學(xué)手段和教學(xué)方式等角度提出了全方位教學(xué)改革方案。經(jīng)實(shí)際教學(xué)實(shí)踐驗(yàn)證，這樣調(diào)整后能明顯提高學(xué)生學(xué)習(xí)效果、自主學(xué)習(xí)能力和依托理論知識(shí)獨(dú)立解決問題能力。

關(guān)鍵詞：金課;計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò);理論教學(xué);實(shí)驗(yàn)手段;混合教學(xué)手段

21世紀(jì)以來，隨著以物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)和人工智能為代表的現(xiàn)代信息技術(shù)的飛速發(fā)展，以及“互聯(lián)網(wǎng)+”被明確作為國家產(chǎn)業(yè)升級(jí)的戰(zhàn)略方向，整個(gè)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的數(shù)字化進(jìn)程加快，計(jì)算機(jī)技術(shù)成為推動(dòng)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的最具有創(chuàng)新活力的手段。同時(shí)，為貫徹落實(shí)在新時(shí)代下的全國高等學(xué)校本科教改要求，教育部于2018年印發(fā)《關(guān)于狠抓新時(shí)代全國高等學(xué)校本科教育工作會(huì)議精神落實(shí)的通知》（教高函〔2018〕8號(hào)）[1]，明確提出各高校要把教學(xué)改革成果落實(shí)到課程建設(shè)上，全面梳理各門課程的教學(xué)內(nèi)容，淘汰“水課”、打造“金課”，合理提升大學(xué)生的學(xué)業(yè)挑戰(zhàn)度、增加課程難度、拓展課程深度，切實(shí)提高課程教學(xué)質(zhì)量。

“計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)”課程作為計(jì)算機(jī)和信息化類專業(yè)的核心課程之一，同時(shí)也是現(xiàn)代信息技術(shù)體系中的關(guān)鍵技術(shù)之一，該課程教學(xué)效果的好壞將關(guān)系到信息技術(shù)類畢業(yè)生適應(yīng)現(xiàn)代社會(huì)的能力。因此，對照教育部“金課”建設(shè)工程的相關(guān)要求，根據(jù)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程的內(nèi)容特點(diǎn)和長期教學(xué)實(shí)踐的經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，分別從理論教學(xué)體系、實(shí)驗(yàn)教學(xué)手段和教學(xué)方式等角度提出了全方位的教學(xué)改革方案，以期為提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效果和創(chuàng)新能力奠定基礎(chǔ)，使他們在進(jìn)入社會(huì)后能更好適應(yīng)社會(huì)新的人才需求，并為我國如火如荼的產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)提供人才保證。

1“金課”的基本內(nèi)涵和外延

從教育部文件給出的“金課”概念不難看出，只包含有“挑戰(zhàn)度、難度、深度”等幾個(gè)判斷標(biāo)準(zhǔn)，未給出明確定義和其內(nèi)涵、外延，因此許多高等教育研究工作者就其進(jìn)行了廣泛的討論。湯曉蒙等[2]從與傳統(tǒng)精品課程建設(shè)對比的角度認(rèn)為，“金課”從字面上就可以看出是含金量高的課程，其具有高階性、創(chuàng)新性和挑戰(zhàn)度的特點(diǎn)，凡是符合教育教學(xué)規(guī)律，為專業(yè)人才培養(yǎng)目標(biāo)和規(guī)格所必須，能夠較好地完成課程教學(xué)目標(biāo)，促進(jìn)學(xué)生全面發(fā)展的課，都是“金課”;吳銀銀[3]從“金課”建設(shè)的理論基礎(chǔ)分析中，提出建設(shè)“金課”就要改變以往輕松教學(xué)路線，通過有難度、挑戰(zhàn)度的教學(xué)豐滿課程內(nèi)容，以提升教學(xué)效果;劉斯文等[4]認(rèn)為“金課”是指課程質(zhì)量高的課程，但這個(gè)“高”不是一成不變的，而是要隨著教育目標(biāo)、培養(yǎng)方案的不斷變化而不斷分化才能實(shí)現(xiàn);湯智等[5]從學(xué)生學(xué)習(xí)效果的角度出發(fā)，認(rèn)為“以學(xué)為中心”是“金課”范式的基本特征，使教學(xué)從“教”到“學(xué)”的轉(zhuǎn)變是其重要本質(zhì);真正把“水課”轉(zhuǎn)變成有深度、有難度、有挑戰(zhàn)度的“金課”。

從上述討論中不難看出，“金課”概念具有寬泛的定義，其中包含了多維的要求，究其核心從“教”的角度就是要重整教學(xué)內(nèi)容，突出教學(xué)重點(diǎn)、拔高教學(xué)深度，同時(shí)還要?jiǎng)?chuàng)新教學(xué)手段以服務(wù)于教學(xué)質(zhì)量的提升。因此，圍繞“金課”建設(shè)的要求，將其運(yùn)用至計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程教學(xué)中，具體從理論教學(xué)、實(shí)驗(yàn)教學(xué)、教學(xué)手段等方面進(jìn)行相關(guān)教學(xué)改革。

2 基于科學(xué)發(fā)展史的理論教學(xué)體系改革

在我國本科階段的培養(yǎng)方案中，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程是計(jì)算機(jī)和信息化類的專業(yè)核心課和其他相關(guān)專業(yè)的專業(yè)選修課，教學(xué)內(nèi)容以計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的體系層次結(jié)構(gòu)為邏輯展開，主要講述物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、網(wǎng)絡(luò)層、傳輸層和應(yīng)用層的主要工作邏輯和相關(guān)協(xié)議設(shè)計(jì)思路。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程的難點(diǎn)知識(shí)點(diǎn)主要包括：分組交換技術(shù)、局域網(wǎng)工作原理、TCP/IP協(xié)議工作原理和應(yīng)用層各協(xié)議工作機(jī)制等。這些知識(shí)點(diǎn)都具有共性學(xué)習(xí)特點(diǎn)，一是研究對象是抽象的計(jì)算機(jī)通信過程、二是無其他相類似課程幫助理解和記憶。

從計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)知識(shí)體系中的重要理論來看，其產(chǎn)生和發(fā)展都經(jīng)歷了“發(fā)現(xiàn)問題—〉思考問題—〉解決問題—〉升華理論”的誕生過程，例如CSMA/CD協(xié)議就是為了克服利用公共線路進(jìn)行點(diǎn)對點(diǎn)通信時(shí)極易出現(xiàn)的沖突問題而研究產(chǎn)生的。然而，目前可查到的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程教材，其內(nèi)容幾乎都是圍繞計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系層次結(jié)構(gòu)的邏輯層次進(jìn)行編寫，圍繞這一內(nèi)容結(jié)構(gòu)組織的教學(xué)主要介紹各層所涉及的知識(shí)點(diǎn)，這樣學(xué)生通過面授后只了解了每個(gè)知識(shí)點(diǎn)的內(nèi)容，以及和同層其他知識(shí)點(diǎn)之間的聯(lián)系，無法深入掌握各知識(shí)點(diǎn)特別是重要知識(shí)點(diǎn)的內(nèi)涵，就容易導(dǎo)致學(xué)生在考核時(shí)不會(huì)變通而丟分、在實(shí)際應(yīng)用時(shí)知識(shí)儲(chǔ)備不足。因此，要解決這一問題，就需要在理論教學(xué)階段，從傳統(tǒng)按照邏輯體系組織的結(jié)構(gòu)，調(diào)整為在講解重點(diǎn)知識(shí)點(diǎn)時(shí)著重強(qiáng)調(diào)其產(chǎn)生背景及演化過程，幫助學(xué)生更好地理解該知識(shí)點(diǎn)的技術(shù)細(xì)節(jié)，這便是基于科學(xué)發(fā)展史的理論教學(xué)體系改革。

有相關(guān)研究[6]也表明，將科學(xué)的歷史和科學(xué)的本質(zhì)聯(lián)系在一起，這樣能進(jìn)一步有助于學(xué)生：理解所有的科學(xué)定理都不是最終真理，在原則上還有變革和改進(jìn)的空間，但一些基本概念已經(jīng)過大量實(shí)驗(yàn)和觀察的證實(shí)，在未來不可能有大的變化;了解當(dāng)通過實(shí)驗(yàn)、模擬對研究對象的解釋時(shí)，若遇到與已有結(jié)論不一致的新證據(jù)時(shí)，就需要更新相關(guān)概念;認(rèn)識(shí)到由于缺乏大量全面的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，不同研究者對同一對象得出不同解釋是正常的，這種分歧會(huì)隨著研究的深入而逐漸消除;意識(shí)到對已有科研成果還需加以包括審查、檢驗(yàn)、找錯(cuò)在內(nèi)的評價(jià)分析。

3基于虛擬仿真的實(shí)驗(yàn)教學(xué)手段改革

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程的知識(shí)體系抽象性和實(shí)踐性較強(qiáng)，學(xué)生單純依靠理論教學(xué)所掌握的點(diǎn)狀知識(shí)體系，是無法深入地理解整個(gè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的實(shí)際運(yùn)行過程，這就需要配合實(shí)驗(yàn)教學(xué)進(jìn)行彌補(bǔ)。傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)教學(xué)需根據(jù)上課學(xué)生數(shù)量配備一定規(guī)模的路由器、交換機(jī)以配合網(wǎng)絡(luò)通信過程的分析，而隨著高校擴(kuò)展和實(shí)驗(yàn)室建設(shè)經(jīng)費(fèi)緊張等因素，很難做到一人一機(jī)的實(shí)驗(yàn)環(huán)境，此外，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的迅速發(fā)展，也使得高校計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實(shí)體實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)無法持續(xù)滿足課程實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的要求。因此，利用虛擬仿真技術(shù)支撐計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程的實(shí)驗(yàn)教學(xué)就成為最佳方案。