本科生《计算机网络》课程的教学改革和探讨

摘要：人才培养是衡量学校教育质量的重要标志，是学校综合实力的重要体现。本文通过作者近几年对本科生《计算机网络》课程的讲授和思考，采用研究性教学模式，不仅传授计算机网络的基本知识和概念，而且通过把科研成果、方法和思想（包括专业文献阅读）融于整个教学过程中，把培养学生的创新和实践能力作为教育改革的主要目标。

关键词：计算机网络；研究性教学；实践教学

一、引言

计算机网络已经成为信息社会的基础设施和科学研究的平台，既是计算机专业，也是许多非计算机专业的重要基础教学内容。通过这门课程的学习，理解和掌握计算机网络的基本概念、体系结构和协议原理，为今后从事计算机网络应用的研究打下良好的理论基础。随着网络新技术的不断发展，教学内容也要不断更新，需要在教学中舍弃一些传统陈旧的内容而增加一些有关无线传感网和物联网的内容。

教学改革决不仅仅是让教学内容与时俱进，更为重要的是转变学生的学习和思维方式，以适应这个飞速变换的世界。师者，传道、授业、解惑也。对于技术学科而言，传道应当是学习之道、思想方法和研究方法之道。这就需要我们从以教师为中心的“知识型教学”模式转换成为以学生为中心的“研究型教学”模式，提升学生思维能力、交流沟通能力、发现和解决问题等综合能力。

二、计算机网络课程的教学内容

（一） 注重基本原理和概念的讲授

本课程是为地图学与地理信息系统专业高年级学生开设的一门专业选修课，一共40个学时。我们的教学理念为：“以计算机网络理论为主线，以网络协议为核心，以网络技术在专业应用中为背景，以提高学习兴趣和创新能力的培养为目标”。对学生进行全方位的训练，可以提高学生面向问题的求解和创新能力；使学生能够较牢固地掌握计算机网络技术的基本原理和概念，了解与计算机网络密切相关的通信技术；理解和掌握协议分层思想、体系结构和基本工作原理；了解无线传感网和物联网基本理论和概念，通过典型网络协议的学习基本掌握计算机网络协议的基本技术、工作原理和协议描述技术。

基于我们的教学目标，我们把计算机网络体系结构、原理、算法作为最基础内容，Internet技术是实例（协议）；弱化数据通信技术，着重竞争技术（如802.3、802.11协议），围绕分组交换技术（互聯、路由、转发），立足端-端通信（连接、可靠、流控、拥控），面向应用的服务质量。

通过自主开发网络应用程序以及网络协议的设计与实现，锻炼学生解决问题的实际能力；通过网络架构、网络协议等网络基础知识学习，培养学生具备分析问题的能力；通过典型算法讲解使学生了解网络协议实现的基本方法。

当然，除了讲授计算机网络基本原理和协议以外，也拿出2-3个学时向学生介绍计算机网络技术在GIS领域的最新发展和动态，如WebGIS、基于无线传感网的地理信息系统等。这样一方面提升了计算机网络这门课程在学生心目中的重要性，另一方面也增加了学生对计算机网络课对本专业重要性的认识。

在教材的选取上，选用知名教授Andrew.S.Tanenbaum和谢希仁教授等国内外有影响的教材作为参考书[2-3]。这些教材不仅系统地介绍了计算机网络的基本原理和大量的协议实例，还与时俱进地引入了最新的网络技术。

（二）教学内容与时俱进

教材内容的重点虽然都是最基本的原理和概念，但毕竟不能反映最新的网络技术。在准备这门课的讲授过程中，应带学生参观、调研、了解学校网络中心。我校校园网依托中国教育与科研计算机网（Cernet）的网络资源而建立，它是Cernet的中国农业大学节点。目前我校两校区教学区和办公区的60所正规楼宇、9个室外热点区域，均实现了新无线网的覆盖，实现校园网用户的IPv6普遍访问和校园网信息资源的IPv6普遍服务。通过了解目前校园网所采用的最新网络软硬件技术，我们对教材内容也会适当调整，有重点地做一些讲解。

目前物联网在智能生活、智能城市、智能交通、智能医疗 、智慧物流 、智慧农业、智能电网、智慧建筑等领域都有广泛的应用。因此我们也会介绍主流无线网络技术，如 IEEE 802.15.4 Zigbee 无线传输技术，以及蓝牙无线传输技术等。

对于网络连接设备，我们有侧重地介绍具有路由器功能的三层交换机。因为在校园网和大型企业里，普遍采用三层交换机来代替路由器，而只有局域网与公网互联之间要实现跨地域的网络访问时，才通过专业路由器。

对网络地址分配问题，教材一般只介绍A、B、C等地址分类，划分子网和无类别域间路由CIDR（Classless Inter-Domain Routing）技术。虽然CIDR技术可以更加节约IP地址，但它并不能创造新的IP地址。IP地址的耗尽危机并不能因此得到解决。因此实际上校园网和一些企业多采用的是NAT（Network Address Translation）技术来分配地址。还有路由协议，我们校园网主要采用的是内部网关协议 OSPF （Open Shortest Path First ），因此对OSPF也重点介绍一下。

（三）教学与专业文献阅读相结合

除了讲授课本知识，对于一些重要的知识点，可以通过阅读专业文献来拓展学生知识范围，培养学生创新能力。

每讲到一个重要知识点，比如循环冗余校验码CRC、HTTP应用协议，我们就选择在中文学术期刊数据库（如中国知网）里检索几篇最近这些年对CRC和HTTP协议的文献推荐给学生。另外，还搜集一些有关计算机网络协议的经典文章，如通信理论创始人、学术大师香农的经典文章“A Mathematical Theory of Communication”；TCP/IP协议设计者、图灵奖得主Vinton G.Cerf的经典文章“A Protocol for Packet Network Intercommunication”等推荐给学生。这些经典的文献犹如文学界的世界名著，经久不衰。通过阅读经典文献，既能提高学生的英语阅读能力，也能感悟这些前辈大师们的睿智与思想。

学生通过这门课的学习，不仅掌握了计算机网络的基本原理和概念，而且通过阅读和学习专业文献，既了解了计算机网络的研究进展和热点领域，也提高了英文文献的阅读能力。

（四）教学模式的改进

在互联网时代，知识获取方式与获取渠道都在发生着根本改变，书本和课堂仅仅只是获取知识的一个方面，随着网上数字媒体及海量知识的快速发展，学会获取知识的能力比获取知识本身更重要。我们经常给学生灌输的理念是在“互联网+”时代，学生自己要提高自主学习的能力。这一理念也影响着学生，并取得了良好的效果。

在研究性教学中，教师和学生的作用也发生了变化。传统的课堂教学模式一般是老师讲，学生听，忽略了学生的感受，学生缺乏参与感。而研究性教学是向以学生为中心的教学模式转变。课堂不再是满堂灌的教学方式，而是留出一部分时间鼓励学生和老师、学生和学生之间的交流互动；另外，在一些关键知识点上，给予学生重点启发和引导，营造一个研究型的学习氛围。

“互联网 + ”给社会各领域带来了巨大变革，2012年慕课（MOOC，大规模开放在线课程）的出现给全球大学的传统教育带来了前所未有的冲击，也给教学模式改革带来了很好的契机。

“慕课”的特点之一就是短视频，每个视频的长度在十分钟左右。我们把《计算机网络》内容经过重新梳理，分解，把一些重要、較难理解的知识点提炼出来，录制了20段左右的慕课视频并放到校园教学平台上供学生自己观看学习。学生在上课时没有完全听懂的知识点可以反复看，避免了传统课堂一处知识点没跟上，后续听起来就困难的问题。很多学生反映学习效率提高了，而且自由支配学习的时间也更多了。对于不会的知识点，或需要思考的地方可以记下来反复听反复想，不会出现上课没听懂下课就没办法，直接略过的现象。教学改革的最终目的是使学生真正受益。经过最近这几年的教学改革，学生也给予了较好的评价。很多学生反映，对计算机网络有了一个比较全面的认识。课程中举了很多例子便于大家理解，很形象生动。老师除了教这门课的知识，也教给我们很多思维方法，对我们很有帮助。课程中采取的交互式教学模式使我们获得了很多和同学们交流心得体验的机会，这种教学模式使我们有了学习主人翁的感觉，能够调动同学们的学习积极性。

三、结束语

本文是近年来讲授《计算机网络》教学实践中的一些点滴体会。创新意识和创新能力的培养是现代教育的出发点和归宿。课程教学改革是一项系统工程，需要下大力气。没有一流的本科教学质量，就没有一流的大学。教学模式使人才培养从以“教”为中心的知识传授型教学向以“学”为中心的研究型教学转变，学生普遍反映这种教学模式优于传统的教学模式，并能合理使用实验和现代化教学技术；通过认真组织课堂教学内容，重视实验教学和课程设计，严格教学的过程化管理与考核等方法，为其终身学习和毕生发展奠定良好基础。

参考文献：

[1]赵婧如，王宣政.关于计算机专业“计算机网络”课程教学改革的建议[J].计算机教育，2006（5）：33-36.

[2]Andrew.S.Tanenbaum.计算机网络[M].北京：清华大学出版社，2013.

[3]谢希仁.计算机网络[M].北京：电子工业出版社，2014.

[4]赵明.农业院校本科生计算机图形学课程的研究型教学[J].计算机教育，2011（13）：104-106.

[5]高虹.从美国理工科本科教学改革看研究型教学[J].物理与工程，2004，14（2）：12-14.

（责任编辑黄佳锐）

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