摘要:本文从社会对“计算机网络”技术人才的需求出发,依据“计算机网络”课程的特点,深入讨论了“计算机网络”阶梯化教学的六层阶梯:理论教学、实验教学、课程设计教学、实用技术教学、专项指导和毕业设计。六层阶梯由易至难、层层递进、步步深入,从不同的角度全面提高学生的理论基础和实践水平。
关键词:教学实践;阶梯化教学;计算机网络
中图分类号:G642 文献标识码:B
1引言
目前,普遍将计算机网络技术人才分为“组网”(系统规划与系统集成等)、“用网”(网络应用软件开发等)和“管网”(网络安全与网络管理等)三大类人才。网络技术的飞速发展还需要高等学府培养另一类“研网”人才,从事网络新技术及新产品的研发与测试工作。
社会对不同层次的“计算机网络”技术人才的迫切需求对高校的“计算机网络”课程教学提出了新的挑战。众所周知,“计算机网络”是一门理论性和实践性都很强的课程,其内容涉及之广泛,技术发展之迅速远远超过了计算机专业的其他课程。传统的理论讲授配合少量实验的单一形式已不再适用。“计算机网络”课程的教学改革事在必行。本文依据“计算机网络”课程的特点,以中南大学教学改革实践为基础,深入探讨面向不同学生的阶梯化教学改革,六个阶梯(理论教学、实验教学、课程设计教学、实用技术教学、专项指导和毕业设计)层层递进、步步深入,从不同的角度全面提升学生的网络理论基础和实践水平。希望本文对“计算机网络”阶梯化教学的探讨可以对其他高校“计算机网络”课程的教学改革及其他课程的教学改革起到一定的借鉴作用。
2 “计算机网络”课程的特点及其阶梯化教学模式
“计算机网络”课程的特点可以简单地概括为如下几个方面:
(1) 概念众多、理论复杂。“计算机网络”是一门交叉学科,它由计算机技术与通信技术相互渗透、密切结合而成。其课程的最大特点就是理论复杂、知识众多,它不仅涉及到计算机技术方面的知识,更有通信技术方面的知识。
(2) 应用广泛、实践性强。随着电脑和手机的逐渐普及,计算机网络的范围不断扩大,已经渗透到了人们生活的方方面面。而计算机网络技术的这些应用的实践性都非常强。特别是“组网”、“用网”、“管网”所涉及的技术必须通过亲自动手实践才能掌握。
(3) 技术更新快。计算机网络技术是当今计算机学科中发展最为迅速的技术之一, 新的技术和标准不断问世。这就给教学带来了很大的难度,如何恰当组织教学内容,引导学生在掌握基本原理的基础上,掌握目前主流技术,并了解最新技术的发展动态成为教学的关键。
从“计算机网络”课程的特点可以看出,该门课程对学生的要求非常高,教学难度很大。特别是学生个体之间存在较大差异性,如何在顾全大局的基础上因材施教成为教学的关键。
阶梯化教学模式是指对一门课程在不同的教学阶段,针对不同的学生,以多种多样的且逐阶向上的形式开展起来,以达到最大限度地理论联系实际、科研结合教学,培养学生综合素质的一种教学方法。结合“计算机网络”课程的特点及社会对“计算机网络”技术人才的需求,本文提出“计算机网络”课程教学的六层阶梯,如图1所示。
六层阶梯:理论教学、实验教学、课程设计教学、实用技术教学、专项指导和毕业设计,由浅入深,从易到难,逐阶向上,就像上楼梯一样。各个阶梯针对不同的学生群体,从不同的角度提升其理论水平,培养其实践能力和创新能力。一个学生在这几个环节中拾阶而上,犹如登山观景,每上一个台阶即有不同的收获,看到不同的风景,及至登到顶峰,则眼前豁然开朗,前途一片光明。这种阶梯化教学避免了以往“计算机网络”课程讲授形式单一、只注重协议原理、教学过程枯燥乏味等缺陷,理论联系实践,极大地调动了学生的主观能动性,激发了学生的学习兴趣,增加的课程设计教学、使用技术教学、专项指导和毕业设计等多个实践教学环节,不仅实现了教学环节的多样化,还做到了真正地因材施教,最大限度地满足了不同层次学生的需求。
3阶梯化教学的具体实现
(1) 第一层阶梯:理论教学
目前,“计算机网络”课程已经成为计算机专业最重要的基础课程之一。以往该课程的理论教学一般为64～72学时。在新的教学改革过程中将其理论课时压缩至48～54课时。但学时的压缩不代表教学内容的缩减。快速发展的多媒体技术丰富了教学手段,结合“类比”和“案例”等多种教学方法可以使学生在较短的时间内快速掌握基础理论知识,消化理解错综复杂且彼此交织的概念、协议和技术,抓住课程的重点和难点。
(2) 第二层阶梯:实验教学
实验教学一般在10～16学时之间,其目的在于使学生对理论教学有一个感性的认识。因学生个体在理解能力、接受能力和动手能力方面往往存在较大差异,所以在具体实施过程中如何调动学生的主观能动性,使不同层次的学生在实验过程中都能有所收获成为关键,具体可以采取如下措施:
① 根据本校的具体情况和教学目标,制定适合本校特色的实验指导书;
② 利用网络平台,增加有限实验课时的无限空间,充分调动学生的主观能动性,加大课外预习的力度。
③ 采取个人操作与分组实验两种不同方式。对于较为容易的基础实验采取个人操作方式,而对于那些较难且可以分组实现的实验则可以采取分组实验的方式。这样既能培养学生的团队合作精神,亦可使不同层次的学生都得到锻炼。
实验教学是学生从理论到实践的第一步,理论课上抽象知识的具体实现往往会使学生茅塞顿开,学习兴趣得到进一步激发。
(3) 第三层阶梯:课程设计教学
“计算机网络”课程中实验教学环节的每个实验相对较为独立,一般为某一简单协议的具体实现。为进一步提高学生的实践动手能力和综合能力,设置为期1～2周的课程设计可以使学生完成一个较为综合的题目,从而进一步加深对计算机网络的理解和把握。题目设计可以多样化,以满足学生不同兴趣的需求。从计算机网络体系结构来看,从物理层到应用层都可以布置课程设计的题目。然而,在实际的教学过程中,大部分学生对基于应用层开发具体的应用软件表现出更浓厚的兴趣。所以,像网络聊天系统、简单的电子邮件服务器、远程监控软件、个人网络嗅探器以及基于Web的视频点播系统等课程设计题目通常会受到学生的青睐。进入课程设计环节,学生已经具有一定的实践经验,所以应该放手让学生自己去做,充分发挥学生的积极性和创造性,老师给予方向性的指导即可。
课程设计环节在实验教学的基础上进一步强化了学生的动手能力,可以说按要求通过前面三个环节后,学生应该都掌握了计算机网络方面的基本技术,并且具有了一定的动手能力。
(4) 第四层阶梯:实用技术教学
前面三个阶梯面向计算机专业的全体学生,而第四阶梯则只面向那些对计算机网络感兴趣的学生以及毕业后可能从事计算机网络相关工作的学生。实用网络技术教学类似,但又区别于职业技术培训,其目的在于进一步提升学生的专业理论和实践技能层次,从而实现对网络技术掌握质的飞跃,做到真正的从理论到实践。其教学安排可以视学校的具体情况而定,一般为32～48学时。实用网络技术教学应紧跟技术的发展,从社会需求出发,以“案例教学”作为主要手段,重点培养可以“组网”、“用网”、“管网”的高层次网络技术人才。如果有条件,还可进行校企合作,充分利用企业资源,扩大教学内容的深度和广度,提升学生对企业岗位的适应能力。
(5) 第五层阶梯:专项指导
对于学有余力的优秀学生,为进一步培养他们的动手能力和创新能力,可以进一步成立兴趣小组,进行专项指导。教师根据自己教学和科研情况,有针对性地指定一个或几个题目,并以项目的形式进行指导和管理。每个教师可以指导一个或多个学生。选题范围也不一定局限于前面几个阶梯所讲授的内容,关键是学生通过自己的努力可以完成。例如,网络协议分析、验证以及网络应用开发等方面都可以作为备选课题。实验室在其开放的时间内为这些学生提供实验环境,指导教师定期进行指导。在条件允许的情况下,学校或者院系或者指导教师可以给予适当的资助,以帮助学生顺利完成项目。项目结束后,学生需要进行总结并提交结题报告。这一环节不仅可以锻炼学生的思维,提高学生的表达能力和写作能力,也培养了学生解决问题能力和创新能力。
(6) 第六层阶梯:毕业设计
毕业设计是本科实践教学的最后一个环节,也是目前本科教学中不可替代的一个环节,是学生走向工作岗位前的一次“大练兵”。因计算机网络技术应用的广泛性,计算机本科生的毕业设计题目很多都与网络技术密切相关。从有线网络到无线网络,从IPv4到IPv6,从底层协议分析到高层网络应用开发,等等,都可以作为本科生毕业设计课题。毕业设计时间集中,并且学生没有课程考试等各方面的压力,可以集中精力,全力以赴地完成课题。毕业设计作为最高层次的阶梯,为学生提供了全面提升自己的机会,也为学生提供了一个展现自己的舞台。学生通过完整的毕业设计的选题、开题、设计与实现、撰写论文和答辩等环节,可以全面提高自己的各种能力,踏上通往成功之路的阶梯。
上述六个阶梯层层递进,步步深入,从不同的角度全面提高学生的理论基础和实践水平,既做到了网络知识的普及,又做到了因材施教,实现了高层次网络技术人才的培养,其总结如表1所示:
4实践效果
“计算机网络”课程的阶梯化教学改革在中南大学信息科学与工程学院已经进行了五年的研究,取得了较好的效果。理论教学完成了基础理论的讲授;实验教学环节,学生通过自己动手实践验证书本上抽象枯燥的理论知识,更好地理解了理论。在课程设计中,学生表现出浓厚的兴趣和很强的自学能力,他们通过互联网查找各种所需资料,绝大部分同学都能按时、按质、按量地完成课程设计任务。实用网络技术教学吸引了大量的“网络爱好者”,每年都有超过75%的学生选修该门课程。理论教学、实验教学、课程设计和实用网络技术教学为学生通过网络工程师及网络设计师等相关IT认证提供了强有力的保证。每年都约有20名学生参加网络的专项指导项目,很好地培养了自己独立分析问题和解决问题的能力,为进一步深造打下了良好的基础。有很大一部分学生在毕业设计中选择了与网络有关的题目,有些同学还取得了很好的成绩。在中南大学2009届本科生优秀毕业论文(设计)奖的评选中(信息科学与工程学院共20名同学获奖),有两人荣获一等奖、两人荣获二等奖、一人荣获优秀奖,占获奖人数的40%。学生中有多人毕业后到华为、中兴等大型IT企业任职,也有多人考取了研究生,进一步深造。其中,进一步从事网络技术研究的学生中还有一人获得了2009年湖南省优秀硕士学位论文奖。
5结束语
“计算机网络”的理论教学、实验教学、课程设计教学、实用技术教学、专项指导和毕业设计这六个环节面向不同的学生,层层递进、步步深入,从不同的层面实现了“计算机网络”课程教学的阶梯化理念,全面提升了学生的网络理论基础和实践水平,从而成功地实现了网络理论与技术的普及,并因材施教,培养了高层次的网络技术人才。为人师者最大的成功就是培养出优秀的学生,祖国的栋梁。所以,作为老师的我们不仅要适应社会发展的需要,还要适应学生发展的需要,为学生走向成功的巅峰甘为人梯。在教学改革的路上没有停止的脚步,本文“计算机网络”的阶梯化教学改革虽然在实践中取得了一定的成就,但也还需要不断的完善,以适应网络技术的飞速发展。
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