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2优化计算机网络课程体系的教学思路
2.1目标的确定“以人为本”的思想不仅可以应用在现代企业的管理当中,同样适用于教育领域,当今社会的竞争归根结底是人力资源的争夺,高校计算机网络技术教学也应该以满足市场所需为原则,结合现代大学生自身特点,制定出合理、科学地人才培养计划和教学目标,例如:由于计算机网络技术专业原本就是以应用为主的一门学科,学校和教师应该充分体现“以人为本”的教育思想,针对学生实际情况来设定,将计算机网络实验课程及应用课程作为开设的一门基础类课程,为计算机专业学生的必修科目,针对此门课程可以制定如下的教学目标:首先,在教师的指导讲解后,让学生对局域网技术、计算机基本操作实训、局域网组建实训、网络综合布线技术、TCP/IP技术实训、网络安全技术实训等知识有一个概况的了解和清晰地认识,这部门属于第一层次的目标,其次,在充分知晓必备的基础知识后,要求学生掌握诸如可视化的对象编程以及高级语言的编程和设计,具备一定思想高度,该部分为第二层次的目标,最后,通过上述几方面的基础知识积累,使得学生能够对计算机领域中的小型数据库应用系统进行合理的开发、设计与研究,进而达到将数据库系统原理与应用课程充分相结合的目的。
2.2方法的改善为了全面提升学生的应用实践能力,教师可以采用案例教学法,通过一个个实际的例子,来指导学生进行分析和研究,有针对性地在每一节课中适当引入教学案例,这样不仅让枯燥、空洞的理论知识得以具体形象化,而且在实际的讲解操作中。锻炼了学生思维分析能力,提升了学习积极性和兴趣,也有利于师生的交流和探讨,经过细致地研究讲解,让学生掌握一定实践经验,学会利用所学知识解决实际问题,对创造性的激发具有明显效果。在计算机网络技术专业的课程教学当中,教师可以事先为学生设定任务,以促进其积极研究探索。
2.3内容的优化调整教学内容的优化调整同样对于三本院校计算机专业数据库及应用课程的一体化教学改革十分重要,结合课程中主要的三个方面的知识:数据库原理、数据库接口技术以及数据库应用,做出进一步的优化与调整,以便达到最适合学生学习的效果。与此同时,教师在实际教学中还可将各种网络设备的特性、网络的构架、双绞线的制作和测试、以太网和虚拟局域网的安装配置、子网的划分、路由器的配置等各种网络技术的知识点融入在实验教学之中,通过有针对性的学习以此达到专业技能的培训目标。
1、由于在计算机基础课程中,很多教学内容都需要实际操作才行,所以,现有教学体制中的教师教学的主体性地位,使得学生只是被动的接收教师灌输的知识。在这种教学模式下,很多学生难以根据自身的情况来对教学内容进行选择,使得学生在学习过程中的主动性受到不小的束缚。
2、在现有教学模式下,如果学生在课堂之外遇到学习上的难题或者困惑,很难及时得到老师的指导与解释,而这些问题如果拖延时间太长,则学生就会放弃对问题的追究,造成学习的脱节,使得学习的效率受到影响。尽管传统教学模式下,教师也会在授课结束后安排一定的时间来解答学生在学习中遇到的问题,但是突破教学时间和人力资源的诸多限制,难以达到较好的教学效果。
3、而对于教师而言,很多教师都具备相当的计算机网络知识,可以充分利用网络上的教学资源。但是,有些教师所制作的教学课件则缺少了与学生进行互动的交互性,仅仅是从教师讲解的角度来梳理教学内容,很少从学生的角度来整理课堂授课内容。所以,教师在授课过程中,只能够简单地要求学生对一些与教学内容相关的网页进行浏览,对相关的资料和文章进行查阅,忽略了引导和培养学生批判、处理和应用各种网络信息的能力。
二、网络信息平台推动下的教学改革
(一)网络信息平台
对于现在网络化的信息平台,其使用者主要为三种不同类型的人,即学生、教师和平台管理人员。于教师用户而言,主要通过网络化的信息平台来实现课程讲授,与传统教学方式有很大区别。新的教学方式可以分为教室课堂与网络课堂等两种形式。而对于新教学方式中的课堂教学,则与传统教学中的课堂教学不一样,因为可以在计算机基础课程的教学中,通过工程化的教学来实现教学目标,也可以将案例教学作为主要的教学模式,而这主要是针对操作类型的课程教学比较适用。而对于网络教学,则可以理解为通过网络化的信息平成教学过程。在该过程中,教师可以将与课程相关的案例、电子书籍、授课视频以及各个阶段的试题库等相关资料都上传到该信息化平台,为学生下载提供便利,这样可以有效弥补上课时间不足所造成的缺陷。同时,还可以有效提高师生之间的交流,为师生提供多种交流方式,使第二课堂成为课堂教学的一部分。
(二)在教学中的网络信息平台
网络化信息平台在高校教学改革功能的主要作用,就是通过信息化平台来增加教学中不同主体之间的交互。在交互过程中,不仅有人机交互、师生交互,还有生生交互等。其中,人机交互主要指学生通过各种网络化信息平台进行学习;师生交互则主要为通过学生和老师通过信息平台实现交互;生生交互就是不同学生之间的学习交流等。在日常课程学习中,学生之间可以结成学习或者任务小组,共同完成课程内容的学习或者拓展。通常,根据项目开发中不同成员之间的知识结构,以及在课程设计中的经验,学生的分组以5人为最合适,可以在交流的过程中学习到相关知识并深入理解。比如,如果在高级编程语言教学上进行分组实验与教学,则可以有效调动学生的学习积极性,提高学习效率。在高校计算机基础课程的教学中采用案例法,还可以在对实例的操作和示范中实现对知识点的讲解。通过对学生成绩的对比,以及对问卷调查结果的统计,可以发现采用新教学方法的学生成绩要普遍高于传统教学方法。而对于大学中的计算机网络课程教学,可以直接与参加学习的学生以及任课教师进行交互,既可以作为一个以学校学生为主体的远程课外辅助学习系统来使用,也可作为供教师使用的课堂多媒体演示系统来使用。
(三)网络信息平台的日常管理维护
对于教学管理人员来说,可以通过对学校网络化信息平台的有效管理,实现教学改革,改进教学水平等目标。在此过程中,学校的相关主管部门首先应该制定符合自身发展的信息平台发展方向和目标,还应该制定出与计算机基础课程相关的具体教学形式与目标。笔者所在的院校为应用型的本科院校,学校的培养目标就制定为培养学生更多的社会技能,造就应用型人才。所以,学校在具体的实施过程中,就应该通过教学改革来增强学生的实际动手能力,通过对教学形式的改变和优化,达到对时代需求人才的培养的目的。相应的,学院的相关教学管理部门则能够通过对网络教学的管理,对教学目标和内容进行调整和改进,使得整个教学过程能够体现出对实验的重视。此外,学校还制定了具体的教学监控目标,比如教师需要根据自己所负责课程的教学目标、策略制定相应的教学内容,同时,还应该构建起基于网络平台的教学环境。
三、基于网络平台的计算机教学方案
通过校园信息化平台的构建,不仅能促进学校计算机基础课程教学改革,同时,还可以为学校所开设的其他课程起到促进和辅助作用。笔者所承担的教学任务在网上授课过程中,还采用了一些现在已经成熟运行的教学平台作为网络课程改革的载体。不仅如此,在院校的信息化平台构建中,还可以参考和引接其他优秀的网络教育资源,这样尽管不能包含所有的课程或者科目,却能够在建设成功后为教师的授课提供便利的教学参考资源。不过,对于各门课程的网络资源的设计,任课教师还需要完成大量的准备工作。首先,需要将上课过程中使用的课件上传,也可以准备比较详细的课堂教学视频、笔记、示范解说或者授课说明等多种类型的学习资料,因为这些都是教学中的基础资源;其次,教师需要所授课程的讲授进度来布置一定量的网络作业,并要求学生在规定的时间内完成并上交;再次,设立一个大家都可以提问和回答的讨论区,使得教师和同学都可以通过该讨论区自由的发言和提问,而教师则可以通过该区向学生提供各种问题的解释和答案。在具体的实施过程中,教师可以利用每天的固定时间登录平台,对学生提出的各种问题进行回答,也可以针对课堂教学中的一些重点或者难点进行解释和说明;最后,在各章授课完毕后,则可以通过测试来检验学生的学习效果,也可以通过作业的形式来检验。在计算机基础授课中,就可以通过编程设计或者网页设计的具体项目实现来检验学生学习效果。
我于2007年在瑞典乌普萨拉大学信息技术系计算机教育研究小组(UPCERG)访问学习,该小组的教师既从事计算机专业教学,又从事计算机教育研究。访问期间,除了参加研究小组的科研项目之外,我还旁听了“计算机网络”、“计算机系统安全”及“计算机教育研究”等几门课程。通过自己的切身感受及与任课教师和学生交流,特别是与同济大学软件
学院部分交换生之间的交流,我对该大学的“计算机网络”课程教学有了直观感受,在此介绍给大家,或许值得国内相关教师借鉴[1]。
1教学环境
瑞典乌普萨拉大学(Uppsala University)坐落于乌普萨拉市内,位于首都斯德哥尔摩北部74公里处。该大学是一所综合性国际研究型大学,创立于1477年,是北欧最古老的大学。8位“诺贝尔奖”得主使学校闻名于世,是全世界“诺贝尔奖”获得者最多的大学之一。学校现有7个学院,150个系,每年开设约50种初级学位(学士)课程,45种硕士学位课程及2000多门专业课程,学生约有4万名,一半是全日制学生,其中
有2500名研究生(在瑞典特指博士研究生)。乌普萨拉大学拥有约6000名员工,约4000人是教师/研究人员。
乌普萨拉大学每学年分为两学期:秋期与春期。每学期又分为两个阶段(period),每阶段大约两个半月,一般本科生或硕士生在每阶段可选择两门课程,实行学分制。全日制学习期限从2年~5年不等。
乌普萨拉大学环境优美,每幢建筑物内部都充满人文气息,宽敞的走廊上安放着各种桌椅,教室旁有休息间,地下室有咖啡馆。学生三三两两地一边吃东西一边讨论问题,营造出浓厚的大学学术气息,渗透出大学特有的文化韵味。乌普萨拉大学拥有非常完善的计算机网络,已经实现了“校园一号通”,当你注册为学校的学生、教师或其他职员时,将会获得一个学校的账号,供你在网络上登录学校的网站,享受学校提供的服务,特别是图书服务、电子期刊查询等[2]。无论学生注册、选择课程、挑选教师、提交作业、考试登记等,均在网上完成。学校的计算机房全天开放给学生使用,学生使用门卡即可进入实验室,调试程序、完成课程作业或打印资料,随时方便地完成自己的学业。
2 “计算机网络”教学
2.1课程介绍
“计算机网络”课程分成三个部分,分别是计算机网络Ⅰ、计算机网络Ⅱ和计算机网络Ⅲ,分在三个阶段教学,具体可参考网站it.uu.se/edu/aboutcourses。计算机网络I是网络基础知识,讲述计算机网络的基本原理、协议与应用,类似于我国的计算机网络课程,但教学内容要比国内更广泛一些,部分内容更深入一些。教学使用的教材是James Kurose和Keith Ross编著的《计算机网络:自顶向下方法》第四版。计算机网络Ⅱ是高级计算机网络,主要内容涉及网络高层协议(如WWW、SMTP、IPV6、VAT等),网络性能分析,Qos管理,高效协议实现等。学生学习后要具有阅读计算机网络领域专业文献的能力,能够分析网络性能和构建网络的换代方案。这门课程没有指定教材,教师在课程网站中列出学生应该阅读的文献和教学课件。计算机网络Ⅲ是无线和移动网络(Wireless and mobile),是一门高级课程,针对高年级学生或攻读硕士学位的学生开设,必须有计算机网络Ⅰ和计算机网络Ⅱ做基础。教材为Jochen Schiller和Addison-Wesley编著的《Mobile Communications 第二版(2003)》,但教师只用其中30%~50%的内容,再结合一些最新的研究文献。
2.2教学形式
该校“计算机网络”课程教学形式多种多样,包括讲授、研讨课(Seminar)、项目与演示、论文讲解与挑错等。根据不同的课程内容,教师可采用不同的组合形式,这里以计算机网络Ⅲ为例介绍课程的教学方法。2007年秋期课程开始于10月27日,结束于12月17日,该课程主要内容为无线网络和移动通信。
该课程的讲授课时只有20课时,老师课堂上的讲授较少,除了基本知识之外,老师将更多的时间和精力用于引导学生思考和解决问题,即重在加强方法的传授。在课堂上,学生有疑问时可以随时举手示意,打断老师的讲授,老师会及时停下与学生交流,课堂氛围非常活跃,师生互动性非常强。上课前,老师会指定学生提前阅读要讲授的部分及一些反映该领域最新进展的研究文章,因此学生上课前的阅读量非常大。课堂讲解时,学生要随时与教师讨论,充分发表自己的观点或请教不懂的内容。
研讨课上,教师一般会选择比较前沿的问题作主题,如无线传感器网络、延迟和中断的容错网络(Delay- and Disruption- tolerant networks)、无线移动网络应用等,教师先根据主题讲解1~2次课,然后提供参考文献供学生阅读,学生也可以自主收集资料,阅读文献,归纳整理。举行研讨会时,选择同一主题的学生在教师或助教的主持下自主发言,每人至少发言10分钟,5分钟讨论,介绍该主题的最新进展、存在的问题、可能的解决方案等,教师根据学生发言情况和讨论情况评分。
项目课(projects)要求学生收集与学习相关的文献,然后实施该项目,每个项目的完成时间不超过4周。项目一般也是比较前沿与实用的问题,如Mobility in a Distributed Wireless and Sensor Testbed、Real-time sensor data on Google Map……学生4~8人一组,小组成员自己确定项目范围,然后制定项目计划和时间表,指导教师(由教师或者博士生担任)同意后再实施。完成后,项目组要演示与讲解该项目,时间为30分钟,每个成员均要介绍自己完成的部分,教师根据项目完成情况和演示情况评分。
论文课上,不选择项目的学生可以选择写论文,论文题目由教师给出,题目深度一般要比教学内容深得多;或者学生自拟题目,经教师同意后再撰写。学生要自己收集与评述文献,然后再开始写作。一般2~4人一组,小组成员分工协作完成该论文,完成时间也不超过4周。期末时,学生要在课堂上讲解自己的论文,发表自己的观点。在其他同学讲解论文时,每个组必须作为反对者,为其他组(至少一组)的论文“挑错”,提出该论文建设性的反对意见,以帮助其他组的同学改进论文。这就意味着除了阅读自己小组的文献之外,还必须阅读其他小组论文的相关文献。
2.3实验教学
该校“计算机网络”课程的实验教学也具有一定的特色,和我国多数高校的“计算机网络”实验教学差异较大。他们实验的项目不多,但每个实验的内容非常丰富,而且要求非常严格。学生实验报告的第一页必须申明自己亲自做了实验,或者参与了小组实验,完成了自己相应部分的工作,然后签字。
这里以计算机网络I为例来介绍。这门课程包含三个实验,一个是网络嗅探(Genie Snoop)实验,一个是路由实验,还有一个是滑动窗口编程实验。网络嗅探实验是在Linux环境下完成的,学校提供了实验环境的光盘镜像文件供下载,镜像光盘里已经配置好了实验所需的环境。学生既可以在学校实验室完成,也可以通过镜像光盘在自己电脑上完成。实验通过网络工具软件ETHEREAL完成,目标是帮助学生理解网络各层的协议,如应用层、传输层和数据链路层;协议提供的服务;掌握网络工具软件和网络命令的用法。实验内容包括用ETHEREAL抓取不同层协议的数据包,然后画出这些数据包的格式;解释不同层中地址解析的方法;综合分析WEB数据包传送的全过程。实验的要求非常具体,每一个大问题都包含若干个小问题,学生只有认真做了实验,理解了网络原理,才可能回答这些问题。一般情况下,这个实验完整的实验报告有30多页。网络路由实验也类似,主要是帮助学生深入理解IP寻址、网络路由等。实验也同样是在Linux光盘中的一个虚拟环境中进行的。滑动窗口实验要求学生用Java编写一个能在模拟器中正常运行的实现滑动窗口协议的程序和一个实现停止等待协议的程序,并分析不同协议的效率。通过编程实验,学生可以真正理解可靠的运输层协议。
2.4考核形式
“计算机网络”课程考核形式多样,要求严格,一般分为笔试、学期论文、项目等。和我们国内的课程考核类似,一般一门课程的成绩都由几部分构成,不同课程采用不同的计算方法。如计算机网络I由笔试成绩、作业、实验成绩、研讨课成绩几部分构成;计算机网络Ⅱ的成绩由作业、项目、论文三部分构成,无笔试;而计算机网络Ⅲ则由研讨课成绩、论文成绩、作业三部分构成。笔试考试比较特别,时间特别长,为5个小时,题目形式基本上都是问答题、论述题,一般有10个题目左右,没有选择题、填空题、判断题等标准化试题。有的课程还允许学生将试卷带回家完成,24小时内交卷,但不允许和其他同学讨论。在课程的教学网站中,教师会提供历年的考题,供学生下载参考。笔试考核内容主要是知识应用方面的,直接考察纯知识性的题目很少,所以考试无需学生死记硬背,但学生必须深入理解所学知识并能够灵活应用,才能取得好成绩。
3对我们的启示
3.1丰富的教学方式
该系“计算机网络”课程教学方式丰富多样,教师可根据不同的教学内容采用不同的组合方式。总体上看,教师讲解的方式比国内用得少,即使是讲授课,形式也与国内差别较大,因为这里的学生在课堂上参与的成分大得多。教学方式还特别注重对学生团队能力和表达能力的培养,不管是研讨课、项目课还是论文课,学生都是几个人一组,互相配合,以团队的形式完成任务。课程最后都有一个成果展示时间,学生展示自己的成果,表达能力得到充分锻炼。这些教学方式充分调动了学生的积极性,使学生成为学习的主体。
反观我国的教学,教师是课程的主导者,知识讲解得非常细,学生更多的是被动地接受知识。我在上课时试着采用这种以学生为中心的教学方法,但收效甚微。后分析原因,主要是学生从小就是这样被动学习的,现在其他教师也是这样教学的,少数人没办法改变他们的学习习惯。只有多数教师改变了,学生适应了这种教学方式,这种以学生为中心的教学方式才能取得较好的效果。
3.2积极参与的学生
学生学习时的积极参与状态给我留下了较深印象。课堂上,学生的发言非常积极,有的问没明白的问题;有的评论别人的问题或师生的解答;有的与老师讨论问题。尽管“计算机网络”教学中的很多任务都是分小组完成的,但并不存在投机取巧的现象。一是因为学校有严格的规定,如前面提到的实验报告的申明签字;二是教师也大力鼓励学生为课程作贡献(提问、参与讨论都是对课程的贡献),为小组任务作贡献,所以同学们都以多作贡献为荣,老师也会根据学生对课程贡献的多少评分;另外老师布置的课外阅读文献、研讨课、项目课等,都要求学生主动学习。由于每个阶段只有两个多月,集中学习两门课程,所以学生必须保持经常性的学习,而不是期末突击,这样才能学好该课程。与此对应的是,我们的学生很多都是被动地学习,平时应付,期末突击。我们可以在教学时借鉴调动学生积极性的方法,让学生积极参与教学活动,达到师生互动,取得更好的教学效果。
3.3与时俱进的教学内容
从前面的介绍可以看出,“计算机网络”课程的教学内容都是
非常新的。首先,教师会选择最新出版的优秀教材,保证教学主要参考材料的内容跟上技术发展的步伐;其次,教师在教学过程中会提供很多最新的科研论文,供学生阅读,让学生了解该领域中最新的研究进展,同时也要求学生自主搜索一些新技术、研究新进展的文献;最后,学生在实习或者做毕业论文时,老师所出题目均是与产业实际和生活实际相结合的。在乌普萨拉大学,90%以上的科研经费来源于产业界,学生做的论文题目大多是教师科研项目中的内容。在我国,很多教师教学时过分依赖教材,知识陈旧,对新知识、新技术引入课堂不是很积极。我认为,为了激发学生学习的积极性,教师应该加强学习,给学生介绍该领域的最新技术、科研成果及该领域还存在的问题等,激励学生今后的发展。
3.4深入的学习反思
所谓反思,就是对过去经历的再认识,课程学习中的反思就是对原有学习经历的回顾、重新思考,类似我们写学习体会。在计算机网络Ⅰ、计算机网络Ⅱ的教学过程中,教师建立了一套以建构主义思想为基础的学习反思系统,它提供给学生学习反思的模板,便于学生知道如何反思和反思什么,学生在学习时或学习后,必须完成一次或多次的针对课程某部分的在线课程学习反思。反思后,存在问题就整改,
发现问题则深思,找到经验就升华。因此,学习反思的真谛就在于学生要敢于怀疑自己,敢于和善于突破、超越自我,不断向更高学习层次迈进。而在我国,类似的反思系统较少,还需要进一步完善和加强。实践证明,在学习过程中给学生提供充分多的学习反思机会,关注学生的反思行为,将培养学生反思的习惯,提高学生的自主学习能力,使学生终身受益。我们也可以在有条件的课程中设计类似的系统,让学生进行更多的反思,更好地学习。教师也可以从中获取反馈信息,改进教学,提高教学效果。
4小结
综上所述,瑞典乌普萨拉大学的“计算机网络”教学有独特的优势。他们有多种多样的教学方式和考试形式,学生学习的主动性非常高,也能在课后主动地反思,这些都值得我们借鉴。当然,我们的师生有自己的特殊情况,如受儒家文化的影响较大,学生更内敛一些,所以多数学生参与课堂互动的积极性不高,但并不代表他们没有积极思考、积极学习。所以,我们不应照搬其他教学模式,而应该在充分了解我国学生特点的基础上寻找适应东方文化的教学方法,积极引导学生有效学习和充分反思,创造更完善的教育评价制度,培养出更多具有创新能力的网络人才。
【中图分类号】G642 【文献标识码】A 【文章编号】1006-9682(2012)12-0106-01
独立学院是依托公办高校优质教育教学资源,吸引社会资金创办的相对独立的本科层次高等院校,即社会上俗称的“三本学校”。独立学院的出现是区域经济发展和社会发展急需人才的必然要求,培养的人才有别于公办本科院校培养的理论型人才和高职院校培养的技术型人才。独立学院培养的人才要求既具备一定的理论基础,又具备较强的实践能力。然而,由于独立学院发展时间比较短,各方面的经验不是很成熟,在教学、管理等方面借鉴甚至照搬母体高校的模式,这种教学方法必然与独立学院的学生知识基础和学习特征产生不可调和的矛盾,难以保证教学效果和教学质量。如何对独立学院进行教学方法改革创新,提高独立学院教学质量,尽快使独立学院的教学方法规范化、科学化,是独立学院必须面对和亟待解决的问题。
计算机网络作为全校性的网络基础课,存在诸多问题,反映在学生和教师两方面。一些学生在学习过多门网络课程(如计算机网络、组网技术、网络编程等)之后,才大概明白计算机网络;而一些学生则认为“计算机网络就是些概念,太简单”,但经过实际接触,很多概念含糊不清,动手能力极差,教师在有限时间讲清楚计算机网络的概念、原理,同时还要兼顾动手实践,并非易事。因而网络教学的改革刻不容缓,改革应当跟上时展的步伐,把学生培养成有技术能力的劳动者,能适应网络上的技术变革,能解决各种复杂的问题,能清楚网络的应用性,从而提高学生终生学习和可持续发展的能力。
一、实现与社会接轨的计算机网络教学设想
当前,计算机科学及应用正朝网络化、多功能化、多媒体化和行业化方向发展,而市场竞争和资源优化配置的客观要求,决定了“计算机网络技术”专业对应用型人才的需求和培养呈现多样化、多规格型的态势。独立学院“计算机网络技术”课程的培养目标是造就德、智、体全面发展的具备计算机网络安装、测试、维护、管理的应用型技术人员,具有熟练使用国际互联网和各行业系统的网络,实现网络的安装、管理、使用、维护,具有创新精神、创业能力。
二、计算机网络教学具体方法改革与实践
要向国家和社会培养、输送高质量的计算机人才,传统的教学方法和手段已经不能适应。高等学校目前最常用的教学方法是讲授法,以应试教育和传播灌输教育为特征的教育体系。该方法最大的长处是能很快、大量而又集中地为学生提供新知识,而且便于教学过程的控制,因而成为教学方法中一种基本的方法。但它存在不利于因材施教,不利于学生自学能力培养的局限性。变传统的知识型教育为能力型和素质型教育,以改善学生的知识结构,增强学生的适应能力,培养学生的创新能力,提高学生的全面素质,改革现行的教学方法与手段势在必行。
计算机学科的特点在计算机教育和实践环节有极其重要的作用。通过实践环节使学生更好地理解、掌握所学的计算机理论和原理,培养学生解决问题的能力。通过实践环节提高学生的动手能力,激发学生的创新意识。笔者选择计算机网络专业选修课网络设计与应用进行教学方法、教学手段和考试方法的改革。
1.学生参加实际课题
采用积极的教学方法,包括专题报告、小组讨论、实践作业、模拟环境和情景演示,强化实践环节,学生参加科学研究和实际课题的开发工作,培养学生分析问题的能力。由指导老师根据科研项目布置课题,学生以小组讨论的方式,明确任务,在老师的指导下设计实现方案。以实际开发的成果及小论文作为考核依据评定成绩。
2.激发学生的学习主动性
增加上机时数,将部分章节留给学生自学,列举专题和若干知识点,由学生到因特网上查找资料,并作为期末考核,考试形式改变以往单一的笔试,采取笔试或小论文两种形式,选择写一个专题报告并参加笔试,或者选择一个专题结合实际写篇小论文再免去笔试。对激发学生的学习主动性、自觉性,调动他们内在的学习潜力,起到了较好地效果。
3.采用远程教学手段
同时进行远程教学的试点,在网上进行交互式的教学。包括课件学习、网上答疑、网上讨论组、网上提交以及批改作业。
4.改革实验课内容
实验课上教师首先讲授该实验相关的理论知识点、实验目的、实验内容、实验重点和操作难点,再以小组为单位,安排学生进行实验,布置实验进度。每次实验后,各小组做实验小结,再由教师作整体总结,使学生从实验中不断积累经验,获得更多的实验技能。
三、总 结
计算机科学与其他科学技术和经济建设结合得越来越紧密,在新时代的教育改革中,将计算机思想和方法融入实践实验课堂教学是教学改革的一个新的趋势。此外,教师在课堂教学中,针对不同专业的学生,讲述不同领域的工作和计算机相结合的实际问题,这样既能大大增加学生听课的兴趣,又能提高知识点的掌握程度,将计算机网络知识转变成为学生解决实际问题的能力,为社会培养实用型的人才。
在教学中应跟上当前教改的步伐,大胆探索教改的新思路,引导创新,注重实践。只要我们在日常教学中,把书中的知识点与实际生活中的问题有机地结合起来,使学生牢固的掌握知识点,同时培养学生的网络实践的思维,使学生在今后的学习、工作中自觉地应用计算机的知识、方法去观察、分析、解决实际问题。促使学生由知识型向能力型转变,为社会培养出高综合素质的人才。
参考文献
中图分类号:TP393.02 文献标识码:B 文章编号:1009-9166(2010)020(C)-0173-01
引言:随着信息技术的发展,网络应用越来越广泛,社会对高层次网络人才的需求不断增加,因此对高校计算机网络课程的教学的要求越来越高。不仅要求学生必须掌握计算机网络的原理,更需要具备良好的实践与创新能力。本文通过分析计算机网络实验教学所存在的问题,就如何在实践环节中培养学生的动手能力进行探讨。
一、转变现行教学观念
当前学校传统的实验教学以教师中心,由教师进行实验的讲解后,学生再进行验证,学生实验时按部就班缺乏思考。这种传统的教学观念应该改变为以学生为主体,积极引导促进其主体发展。在实验教学过程中,除了给出一些验证性的实验,更应当加入一些由学生设计的实验,步步引导学生,使学生与教师配合,共同完成教学要求。教师要准确地把握教学中的积极因素和学生学习的主动性,通过多种方法和途径,培养学生的学习兴趣,从根本上改变学生被动式的学习方式。
二、实验教学内容的改革
1、实验项目的改革。学习计算机网络实验课程,主要是让学生通过实际的动手操作,深化对理论知识的理解,培养学生的科学思维方式,提高动手能力和创新能力。在多年的教学中采用的我们采用的传统实验项目有以下若干:
实验项目l:对等网。主要内容包括:制作非屏蔽双绞线;对等网的组建;设置访问控制;共享资源。
实验项目2:交换机的基本配置。在交换机上实现基于端口VLAN划分;跨交换机的VLAN划分;虚拟局域网的实现。
实验项目3:路由器的使用和配置。利用路由器实现网间的连接;测试网络的连通性等。
实验项目4:子网的划分。根据小组划分局域网,进行共享性的验证。
在教学实践中发现传统的实验项目更侧重硬件的学习与锻炼,而作为计算机专业的学生更应当加深对网络底层协议的本质了解。因此加入了以下两个自主实验项目,由学生自己在课外完成。
实验项目1:数据链路层滑动窗口协议的设计与实现。实验内容:利用所学数据链路层原理,自己设计一个滑动窗口协议,在仿真环境下编程实现有噪音信道环境下两站点之间无差错双工通信。通过该实验提高同学的编程能力和实践动手能力,体验协议软件在设计上各种问题和调试难度,设计在运行期可跟踪分析协议工作过程的协议软件,巩固和深刻理解理论知识并利用这些知识对系统进行优化,对实际系统中的协议分层和协议软件的设计与实现有基本的认识。
实验项目2:协议数据的捕获和解析。实验内容:使用Wireshark软件捕获在使用WWW服务时产生的HTTP消息/报文;分析网络层IP包头格式,理解各字段的作用,对于分段和校验进行验证;分析传输层TCP包头格式,理解连接建立和释放的原理,差错控制原理、序号和窗口管理的原理;分析应用层HTTP消息头格式,理解HTTP协议的操作过程。通过本实验学生可以深入理解分层体系结构,理解和掌握TCP/IP协议栈的代表协议――IP、TCP和HTTP协议的要点。
2、教学方法的改革。实现分组实验,增强合作能力。计算机网络的部分实验不是一个人能够单独完成的,在实际教学让学生自主分组共同完成同一个实验项目,在实验的过程中学生不仅仅掌握了知识,更重要的是锻炼了他们的团队精神和协调能力。
基本实验和自主实验结合。不局限于给学生提供要掌握的实验,更进一步给学有余力想更深学习的学生,一些自主项目,锻炼学生自主学习的能力。
撰写课程论文的,掌握发展动态。在教学中发现,学生在学习中注重课本知识的学习而很少关注网络发展的动态,对课程本身缺乏自己的思考。在实验课程结束时,给学生布置关于了解计算机网络一项新技术的论文,并谈谈自己对于本课程的认识。在教学实践中证明了此论文的撰写能够加深学生对课程的认识。
3、学生评价体系的改革。对实验教学效果的评价是整个实验教学中很重要的环节,是检验实验教学效果是否达标的重要手段。对学生的评定分为几部分:实际操作技能,实验完成情况,实验课程报告,实验论文。实际操作技能和实验完成情况主要是掌握学生的实验动手情况。实验报告要反映本次实验的结果和体会以及学生对于实验存在的问题和建议。实验课程论文则让学生对所学课程加深认识和了解。通过这样的考核,可使学生更注重计算机网络理论与技术的综合运用,提高学生的网络技术的应用、学习能力。
结束语:通过以上的改革措施加强学生对实验教学的重视,实验不仅仅是对理论内容的扩展,更主要的是对学生能力的锻炼和培养。让学生不仅理论知识扎实,更能将知识学以致用。不断地深化改革教学内容,探索先进的教学方法,制定合理的考核方法,发挥学生主体性的作用,锻炼学生的动手能力,团队精神,创新能力,培养高素质人才。
作者单位:西北农林科技大学信息工程学院
作者简介:田彩丽(1983― ),女,助教,西北农林科技大学信息学院基础教学部教师,主要从事《计算机网络》、《VB程序基础》的教学。
参考文献:
随着工业化、信息化程度的不断提高,计算机网络在社会生产、生活各领域发挥越来越重要的作用。很多行业在选用网络相关技术人才时考核学生掌握的网络基本知识、基本原理掌握程度及网络规划、建设、管理、运维能力,这就为高校应用型人才培养提出明确目标。
1.“计算机网络”考试改革提出的背景
适应网络新技术与新应用带来的新形势,为维护网络社会稳定、打击网络违法犯罪,公安院校需要为网络警察实战部门培养后备军。互联网是网络警察执法的工作阵地,需要学生在校期间系统、扎实地掌握网络协议、工程、应用相关知识和技能,才能胜任日后在网络环境下从事公共信息网络安全监管、信息监控、攻击防御、侦查取证等执法工作。加强计算机网络课程教学的课程改革和实战训练是实现网络保卫执法技术专业人才培养目标的重要手段。
1.1课程定位
“计算机网络”是网络安全保卫执法技术专业的专业基础课、必修课,在大学二年级春季学期开设。网络知识的理解和实践,既为学生继续学习网络安全、信息对抗、网络犯罪侦查等专业课提供支撑,又为学生在网络环境下从事公共信息网络安全监管、信息监控、攻击防御、侦查取证提供支撑[1]。
1.2教学内容及组织形式
“计算机网络”课程主要讲授互联网体系结构、网络建设及网络应用。通过课程学习,学生可以系统理解网络通信协议,掌握网络规划、设计、建设及运维,精通协议通信处理过程及相关网络设备组件特性,灵活利用TCP/IP参考模型知识指导解决网络安全保卫、计算机犯罪侦查工作中碰到的疑难问题。即学生对于计算机网络的学习,应当理论与实践并重,理解网络工作原理和网络工程项目实践并重。然而,“计算机网络”课程的知识体系繁杂、互联网协议工作原理深奥难懂、实践能力培养对路由器、交换机、服务器等硬件依赖性强。为此,在教学改革过程中提出基于“教学练战一体化”的计算机网络教学设计,
2.考试改革的目的
2.1原有考试存在的弊端
考试是检验教学质量和效果的重要手段。传统的“期末闭卷笔试”已经不适应教学练战一体化教学模式下的计算机网络课程的考核,原因分析如下:
2.1.1将考试时间安排在期末,即所有教学内容已经完成,考试目的只是检测“教”与“学”的最终效果,虽然阅卷过程中教师可以统计分析学生对教学重点、难点的掌握程度,但因为课程已经结束,无法及时反馈学生学习效果,不能良性促进课堂教学内容、手段、方法的调整。
2.1.2采用闭卷、笔试考试形式[2][3],测试内容偏重理论及理论的运用,导致学生忽视平时积累、考前集中突击背诵,无法实现“养成素质、掌握知识、精通能力”的培养目标。
2.1.3纸质试卷无法检验“练”和“战”的效果。在教学过程中,学生要借助PacketTracer仿真软件,Wireshark协议分析软件及硬件路由器、交换机等工具积累网络规划设计、运维管理能力。这些知识和技能的掌握程度无法通过一张纸质试卷检测和评定。
2.2考试改革的目的
考试改革的出发点在于加强理论与实践的结合,使学生通过实际动手操作,更深入地理解和掌握理论知识,灵活运用网络原理解决网络组建、应用过程中遇到的问题,这一考试改革的出发点符合公安院校应用型人才要“精于实战”的培养目标。
3.考试改革的内容与组织形式
为充分发挥考试的检验与反馈作用,“计算机网络”课程考试改革设置课堂作业、实验实训、期中测试、课程论文、上机测试五个考核环节,占比权重分别为10%、10%、20%、10%、40%。具体分析如下:
3.1课堂作业考评
课堂作业考评重点检测学生对单元知识点的理解和掌握程度。教师随堂布置作业,题目设计要紧扣教学重点和难点。通过学生的作业完成情况,教师可以及时调整教学安排,对于作业中的共性问题通过重点讲解,结合案例深入剖析,使学生克服畏难心理,将理论部分扎实掌握。
3.2实验实训考评
实验实训考评重点检测学生对软硬件实验平台的熟悉程度,考核学生网络规划、设计、组建、故障诊断与维护网络的能力。通常“计算机”网络课一学期有四个实验实训项目,教师指导完成其中的两个验证性实验。另外一个设计型实验和一个综合型实验列入考试改革考评、教师引导,学生以小组形式根据设定的网络情境,进行组网方案设计和故障诊断排除,考评侧重于方案设计、团队组织分工、网络性能评价等指标。
3.3期中测试
期中测试安排在期中教学检查周随堂进行,考核前半学期的教学重点,主要评估学生对基本知识和原理的掌握程度。期中测试以笔试闭卷或开卷形式进行,题目难度应适中或稍微增加难度。增加该环节,可以及时有效地反馈学生学习效果,提高学习主动性,坚持预习、学习、复习不间断。
3.4课程论文
增加课程论文的目的是鼓励学生在学习掌握现有网络理论体系的基础上,跟踪网络新技术与新应用的发展,探讨前沿技术及应用在公安信息化、网络安全保卫执法领域应用的现状与趋势。
3.5上机测试
基于仿真的上机测试是安排在学期末进行的综合考试,在整个考评环节中占比最大,为40%,重点考核案例分析能力、发现问题解决问题的能力。结合培养方案和教学大纲的要求,上机测试设计三个大的题目,分别考评学生网络工程、协议分析、网络原理及应用的综合知识和技能。
3.5.1网络工程题要求学生根据题目设定的情境,进行局域网组网方案设计、规划IP地址;在CiscoPacketTracer仿真平台上进行路由器、交换机、服务器设备选型,按照规划的网络进行网络设备联网和调试;分析网络连接状态,完成故障诊断;最终在实现网络连接、设备互联互通。测试学生网络工程实践能力。
3.5.2协议分析题是对于特定环境下的网络捕包文件进行分析,使用Wireshark软件对应用层、传输层、网络层、网络接口层协议数据单元进行还原,从中提取出关键信息,测试学生根据捕获数据流重现通信主机IP地址、使用账号密码、使用的软件名称、传输数据内容等网络行为的能力。
3.5.3网络原理及应用题目属于综合性题目,从网络应用协议的工作原理、解释网络服务工作过程中遇到的应用现象出发,内容覆盖了教学大纲中的多个知识点,这部分题目实际是考查学生理论联系实际,并灵活运用理论指导实践、解决实践中遇到问题的能力。
4.考试改革实践
我校2006年建立计算机网络硬件实验室,实践教学增加了交换网络、路由网络、服务器搭建、协议分析等实验。2010年在教学中引入CiscoPacketTracer仿真工具辅助学生课下自主学习。近年来,在教学练战一体化教学模式下的“计算机网络”改革过程中,为科学评价学生的学习质量和效果,不断调整完善考试改革内容、方法和组织形式,最终形成课堂作业、实验实训、期中测试、课程论文、上机测试五个考核环节。根据连续两年实施考试改革的实践效果,对480名学生进行听课状态、作业质量、实践能力、考试分数,以及学生学习其他专业课的知识储备能力方面进行跟踪评估,可以肯定该考试改革极大地调动了学生学习的主动性、创造性。学生能够扎实掌握计算机网络基础知识和技能,灵活运用网络知识和技能解决后续课程学习中遇到的困难。
5.结语
本文提出考试改革,采用多种形式对学生学习阶段全过程考核,可以检验课程“教”“学”“练”“战”的效果,理论与实践相结合,提高学生学习的积极性、主动性,真正提高教学质量。
参考文献:
[1]黄淑华.网络仿真工具在警务实训中的应用研究与实践.警察技术,2012(4).
关键词:计算机网络;核心课程;课程建设
中图分类号:G642
文献标识码:B
1“计算机网络”课程的地位和作用
计算机网络课程是一门重要的专业基础课。该课程的宗旨是使学生系统地掌握计算机网络体系结构、核心概念和工作原理,掌握网络协议的分析和设计方法,并对各种网络技术以及网络管理、网络安全的基本原理、基本方法和相关技术有所了解,能够开发网络应用,使学生初步具有对计算机网络进行分析、设计、开发、应用、维护和管理的能力。
国防科技大学计算机网络教学伴随计算机学院高性能计算机系统研制的不断推进而发展。80年代初,为适应计算机网络技术发展的需要,卢锡城、窦文华、龚正虎等几位青年教师被学校派往国外一流计算机系作访问学者,主攻计算机网络。他们回国以后,立即参与银河并行巨型计算机系统、银河“玉衡”核心路由器以及高速交换机的研制工作,获得多项国家级科研成果大奖。与此同时,高水平的计算机网络教学如火如荼开展起来。
从1986年开始,计算机网络作为主干课列入本科生教学计划,教学大纲、教学内容、教材、实验内容都瞄准国际一流水平建设,课程质量全面提升。90年代中期,网络就是计算机成为共识,以因特网为代表的强大应用需求与自身一系列重大教学与科研工程的成功实施,使计算机网络学科方向得到长足发展并成为计算机学院最主要的学科方向之一。
1997年启动的“211工程”项目“军用网络与分布计算技术实验室”建设,对提升本课程教学水平起到了重要作用。随着“985工程”、“211工程”二期建设计划的推进,该专业方向在师资队伍、人才培养、科学研究、教学环境等方面呈现出鲜明的特色,整体水平在国内名列前茅,成为全国计算机网络人才培养与科研的重要基地之一。
2002年,我们重新修订了本科教学计划,相关课程的教学大纲、教材建设、教学实验等得到进一步规范,教学内容得到进一步拓展。2004年,我们率先在国内成立网络工程系,设置网络工程专业,使得计算机网络的教学及教学管理提高到了一个新的层次,该专业首批本科学员已于2006年毕业。
目前,计算机网络课程已经形成以高水平科研作支撑,教学科研相互促进;稳定的国际合作与学术交流,奠定逐步进入国际一流的坚实基础;优秀的教学团队,为课程改革创新提供人才支持的鲜明特色。2007年,计算机网络课程被评为国家精品课程。
2“计算机网络”课程建设实践
(1) 以科研促教学,深化教学改革,培养高水平人才
我们将科研看作是提高教学质量的根本性途径,积极引导和鼓励教员申请国家和军队科研项目,帮助教员在优势方向上开展深入研究。近5年来,以青年教师为主体的教学团队承担的代表性的课题包括国家自然科学基金4项、国家863课题3项、教育部博士点基金课题1项、总装武器装备预研课题2项,国防预研重点基金1项。通过从事高水平科研,教师适时将计算机网络的最新的学术成果、最前沿的研究方向、个人的科研心得体会带入课堂。教师在授课过程中适时采用科研中的案例,结合工程经验讲解原理,既扩展了学生的知识面,又使弥补了课堂教学的枯燥性,深受学员们欢迎。以高水平的科研促教学,教学与科研互为依托,相互促进,协调发展,亦确保了教学团队的学术水平和教学水平不断提升。年轻人才脱颖而出,蔡志平博士在网络入侵检测和预警研究上取得很好的成绩,2006年获得国家自然科学基金课题、湖南省自然科学基金课题各一项。蔡开裕副教授多年来参加“北斗一号”双星定位信息处理分系统课题。朱培栋副教授一直从事网络核心设备研制,先后有多个科研项目通过技术鉴定。
在计算机网络课程教学上,我们紧跟国际权威计算机教学计划,深化教学改革,以优势学科和高水平科研为基础,将本、硕、博三个层次统筹考虑,优化教学内容,构建实践性教学体系,创新教学方法,不断提高计算机网络教学的教学质量,为军内外培养了大量高水平计算机网络方面的人才。
窦文华教授指导的博士生张鹤颖在计算机网络权威学术会议SigCom’03发表学术论文“Design of Robust Active Queue Management Algorithm Based on Feedback Compensation”,这是我国在该会议上的第二篇论文,其研究成果对于推动网络拥塞控制技术的发展具有重要的理论意义和应用价值,被提名参加2008年全国优秀博士论文评选。
(2) 加强国际合作和学术交流,努力提高人才培养水平
为了进一步培养高层次创新人才,我们积极拓展与境外大学的合作培养。2005年,学院在香港建立“国防科大/香港理工大学联合实验室”,多位博士生在香港开展高水平合作研究。李东升博士在计算机网络国际顶级学术会议InfoCom’05上“FISSIONE: A Scalable Constant Degree and Low Congestion DHT Scheme Based on Kautz Graphs”。
2005年8月,卢锡城院士会同美国国家自然科学基金委员会计算机网络部主任赵伟教授主持第三届计算机网络与移动计算国际会议(ICCNMC’05)。窦文华教授与四位顶尖计算机专家D. Towsley、J. Stankovic、L. Ni和张晓东教授一起主持网络技术前沿主题会。近5年来,20多位海外知名计算机网络专家到我院作学术报告,与本团队开展广泛的学术交流。徐明教授积极拓展无线网络与移动计算方向,带领科研小组在移动数据查询、无线传感器网络、无线Mesh网络等领域做出多项创新性研究,在EURASIP Journal Wireless Communications and Networking,IEEE Transaction on Wierless Communication,IEEE PerCom’06,MOM’06等国际知名期刊与会议上发表了一系列高水平论文;同时徐明教授应邀多次访问澳大利亚国立大学、新南威尔士大学、香港理工大学、香港科技大学并做多场学术报告,与上述学校建立了稳定的合作关系,同时还担任IASTED International Journal of Computers and Applications国际学术期刊编委。
(3) 注重师资队伍建设,培养优秀教学团队
我们积极瞄准计算机科学与技术发展前沿,遵循高等教育发展规律,依据计算机网络课程及其相关课程的教学目标以及人才培养类型的多样化对教师队伍的需求,每年制订明确的队伍建设规划,重点突出青年教师的培养计划,实施青年教师科学、合理、有序的引进和培养,不断优化教师队伍的年龄结构、知识结构和学缘结构。
例如,我们积极鼓励青年教师参加国际、国内全学术交流会议以及全国和全军的教学研讨,选派青年教师前往国际知名大学进行访问和学习;如姚丹霖副教授、朱培栋副教授多次出访海外,参加InfoCom’04、MSN’06、ICOIN’07等国际学术会议,并将于近期出国进行交流访问。鼓励任课教师承担和参与相关的前沿性、基础性的科研课题;我们积极主办全军院校计算机课程教学研讨会,并主持其中的计算机网络教学专题研讨;积极参与计算机网络工程专业学科建设规划、校重点课程论证报告以及计算机网络专业教学团队申请与建设,开阔教师的学术视野,提高他们的学术水平和教学水平。
(4) 努力改进教学方式,不断创新教学方法和教学手段
在“计算机网络”课程教学方式上,我们除了注重课堂教学外,特别强调实践性教学。同时,在课堂教学方面,我们不断创新教学方法和教学手段。针对计算机网络的重点和难点内容,我们提出并实践了“自底向上”与“自顶向下”相结合教学法、自主研究式学习法案例教学法、案例教学法、图形解析教学法、虚拟实验先行教学法等方法,不断提高教学效果和教学质量。另外,在课程教学过程中,我们采用Packet Tracer软件来模拟跟踪网络报文经过路由器和交换机之后各个字段所发生的变化,让学员直观地了解和掌握了路由器和交换机对网络报文处理的过程。
在教学手段方法,除了引入多媒体教学。另外,我们投入了大量人力、物力开发了计算机网络课程辅助教学系统NetDemo。该系统以动画为主,结合文字和图片,将问题的提出、解决问题的方法以及具体协议的工作过程通过动画生动形象地展现出来,这样既提高了学生的学习兴趣,又提高了教学效果。多年的教学实践表明,使用辅助教学系统可以达到寓教于乐、事半功倍的效果。同时,动画形式极大地丰富了教学手段、活跃了课堂气氛,激发了学员主动思考和创造的热情。
在课程综合设计实验中,我们通过布置实验题目,让学员用EtherPeek或Sniffer软件实时捕获各种网络报文并对捕获到的网络报文进行分析研究,使学员更直观地理解各种网络协议和报文。
为了提高实验室的利用效率,增强实验的效果,我们提前将NetSim模拟软件发给学员,先让学员在模拟软件NetSim上熟悉路由器和交换机的配置方法和过程,最后才让学员到实验室,在真实的路由器和交换机上进行配置实验,这样既提高了实验设备的使用效率,同时也提高了学员实验的效果。
为了使学员巩固对重难点内容的掌握,我们开发了一套“计算机网络试题库”并分发给所有学员使用,每学完一章/节,学员可以自主组题对所学内容进行测试,以验证知识点的掌握情况并加以巩固。
为了提高学生学习的主动性,方便学生的学习,我们积极构建网络教学环境,通过网络教学平台和交流平台,课程的教学资料并进行网上答疑、作业上交与批改等。通过该平台交流教学课件,并能够通过该平台进行辅导答疑、提交/批改作业、模拟考试等,该平台业已成为学员们学习网络课程的好工具。
(5) 加强实践教学条件建设,不断完善实验体系和内容
实践是创新的源泉,创新来源于实践。为了培养学生的创新精神、创新能力以及团队精神和组织能力,我们不断加强实践教学条件建设,不断完善实验体系和内容。我们开设了“网络工程课程设计”、“网络攻防课程设计”等综合实验课程,是国内最早开设计算机网络综合实验的学校之一。
多年来,学校和学院对本科教学倾斜支持,教学设施与教学设备技术先进,配套齐全,教学实践环境和实践配套设备逐年加强,基本满足了学员学习的要求。计算机网络课程被学校列入“十一五”重点建设课程,有望学校投入更多的建设经费。
目前,网络实验室均面向学生全时段开放。实验室共有微机1300余台,专用于网络实验的Cisco 2600、Cisco 8540 SR等多功能交换机及路由器20余台、各种防火墙近10台,还实现了无线Wi-Fi组网覆盖。此外,多种模拟仿真软件用于课程实验教学,部分优异生甚至在大学三年级就进入导师的课题,从事混合网络、光交换技术、无线传感器网络等研究项目。
学校建有本科学员创新实验基地支撑了部分优秀学员进行创新实践活动。授课教室全部为多媒体教室,装备有高亮度的投影仪、实物投影仪等,每位授课教师都配发1台笔记本计算机。可以说,教学实践环境和实践配套设备基本满足课程实验和综合性课程设计的需要。
2008年初,本科计算机网络与信息安全实验室将于建成并投入运行,该实验室将支持本科阶段所有的网络相关课程,将完全满足本课程本科阶段及其他相关网络课程的实践教学需要。
通过实践教学环节,绝大部分学员真正掌握了计算机网络的基本知识,综合素质也得到了整体提高,并能很好地应用到实际中去,同时也增强了学员动手操作学习能力,使他们毕业后能迅速适应岗位的需要,取得了良好的效果。通过加强实践体系与内容设计,使学生在实践中学原理、在实践中长才干。
(6) 紧跟学科前沿,编写优秀教材
中图分类号:TN711 文献标识码:A 文章编号:
一.前言
知识经济是现代经济发展的重要趋势之一,掌握了信息便掌握了各种竞争力,掌握着主动权,。在知识信息时代,各种各数据信息在国家经济的发展,政治的稳定,社会的和谐和人们生活水平的提高中都扮演着越来越重要的角色。在计算机网络技术广泛被应用到各个领域的同时,也有越来越多的人逐渐认识到整个网络安全管理的重要意义。在信息时代,计算机网络技术在广泛运用的同时,也因为各种原因面临着破坏或者是数据的丢失,不仅仅严重妨碍了整个信息系统的安全和其功能的正常发挥,比如设备故障,数据丢失,操作人员失误,数据库受到病毒侵袭等,在造成整个信息系统无法正常使用的同时,对一些核心数据也有着泄露的风险,带来巨大的经济损失,随着计算机网络的逐渐推广,加强对信息的安全管理,提高操作人员的专业技能,规范操作,从设备等各个方面,加强安全控制,保证整个计算机网络系统的安全运行。
二.计算机网络安全所面临的威胁分析
1.操作中存在问题
在操作过程中国,主要是体现在操作系统中存在的问题,比如各种病毒,数据和操作系统的关联等。主要体现几个方面。第一,各种病毒会使得数据库中存在很多的安全隐患,比如特洛伊木马程序能够从操作系统中,利用操作系统和数据库的关联性,很大程度的威胁到整个数据库的安全性,比如,特洛伊木马程序会更改入住程序的密码,使得程序的信息密码安全被入侵者威胁。第二,在整个操作系统的后面,由于数据库的相关参数使得管理更方便管理,但是也因此使得数据库的服务主机上容易出现各种后门,这些后门也为各种入侵的黑客提供了方便。
2.安全管理力度不够,管理缺乏规范性
在计算机网络的使用过程中,对计算机网络的安全管理缺乏重视,对计算机网络安全管理的意义没有能够真正深入了解,从而,在使用计算机网络时候,操作不规范,各种安全管理措施没有能够得到贯彻落实。比如,在数据库管理过程中,安全管理人员没有按照规定定期对数据库补丁进行修复,对数据库服务器的访问权限没有做出较好设置等,这些不规范的操作都使得整个数据库系统时刻都面临着各种风险的侵袭,比如,如果数据库管理人员几个月都没有对补丁进行修复,则随时会让数据库处于漏洞状态,为各种病毒,黑客的入侵大开了方便之门。笔者多年计算机数据库安全管理经验而言,在计算机网络的安全管理中,很大程度上,各种风险都是因为计算机网络系统中存在的安全漏洞没有得到修复,或者是太过简单的登陆密码很久没有进行修改造成的。计算机网络系统的使用人员缺乏安全意识,风险控制常识缺乏,这是整个计算机网络面临着很大威胁最为关键的原因之一。
3.计算机网络系统自身存在缺陷
在我国,计算机网络技术的推广应用已经有了比较长的时间了,理论上,各种产品和系统也较为成熟,特性也比较强大,但是,在具体实际操作中,现在广泛使用的计算机网络技术中那些比较强大的特性没有能够真正的显现出来,比如安全性能,在整个系统中远远难以满足需求。总的而言,现在的各种计算机网络系统在成熟度上依然缺乏。
4. 人为的恶意攻击
这是计算机网络所面临的最大威胁,敌手的攻击和计算机犯罪就属于这一类。此类攻击又可以分为以下两种:一种是主动攻击,它以各种方式有选择地破坏信息的有效性和完整性;另一类是被动攻击,它是在不影响网络正常工作的情况下,进行截获、窃取、破译以获得重要机密信息。这两种攻击均可对计算机网络造成极大的危害,并导致机密数据的泄漏
三.计算机网络安全管理措施分析
1.加强访问控制和识别
(一)加强用户标识的识别和鉴定
在计算机网络系统中,系统会对用户的标识做出识别和鉴定,这是整个计算机网络系统安全保护最基本的措施之一。经过几十年的发展,用户标识的识别鉴定已经有了多种方法,比如,用户用身份证来验证,或者是通过身份证来回答验证口令,或者随机进行数据运算回答等等,因此,要据计算机网络系统的实际情况作出科学合理的选择。也可以在同一个系统中同时使用多种鉴别方法,如此,可以很大程度的提高整个系统的安全性。
(二)加强访问控制
在计算机网络系统安全管理中,要能够使得系统能够满足用户的访问,加强安全控制,这是整个系统安全管理的重要措施之一。加强对计算机网络系统的访问控制便可以限制一些非法用户进行破坏,或者是越权使用一些受到保护的网络资料,通过严格的访问控制,使得对数据的输入,修改,删除等各个环节都有着严格的规范,防止没有授权的用户访问,保证整个系统信息的机密性和安全性。
2.物理安全策略
物理安全策略的目的是保护计算机系统、网络服务器、打印机等硬件实体和通信链路免受自然灾害、人为破坏和搭线攻击;验证用户的身份和使用权限、防止用户越权操作;确保计算机系统有一个良好的电磁兼容工作环境;建立完备的安全管理制度,防止非法进入计算机控制室和各种偷窃、破坏活动的发生。
3. 防火墙控制
防火墙是近期发展起来的一种保护计算机网络安全的技术性措施,它是一个用以阻止网络中的黑客访问某个机构网络的屏障,也可称之为控制进 / 出两个方向通信的门槛。在网络边界上通过建立起来的相应网络通信监控系统来隔离内部和外部网络,以阻档外部网络的侵入。
四.结束语
计算机网络的安全管理是整个信息系统安全管理的重要组成部分,在安全管理的各个环节中,最关键的是减少各种风险和威胁,避免各种来自外部风险的威胁,很多类型的威胁和风险是无法彻底消除的,那就需要采取有效的措施,对各种可能发生风险的环节做出强有力的控制,以减少对企业核心数据库的威胁和破坏要从多方面进行,不仅仅要不断研发计算机网络安全技术,也要采用先进合理的系统设备,并加强对操作人员的专业技术培训,规范操作,利用网络安全技术将整个计算机网络的安全管理纳入到规范管理范围,促进整个计算机网络安全性能的提升,保证数据安全,实现良好的社会经济效益。
参考文献:
[1]于柏仁 张海波 浅析计算机网络安全的威胁及维护措施 [期刊论文] 《中小企业管理与科技》 -2008年29期
[2]张瑞娟 新网络环境下的计算机网络安全思考 [期刊论文] 《科技广场》 -2011年11期
[3]李尹浩 计算机网络安全的威胁及维护措施 [期刊论文] 《中国科技纵横》 -2010年11期
[4]庄伟 维护计算机网络安全的措施研究 [期刊论文] 《中国科技财富》 -2010年4期
随着计算机网络的广泛应用和技术发展,社会对各个层次的人才需求已变得非常迫切。学生在校期间必须要练好扎实的基本功,才能更好地适应社会。作为一名教师,需要帮助学生积极主动地去学习,在教授一门课程时应该要知道学生有哪些知识点不容易掌握,以及为什么不容易掌握。要达到这个目的,教师需要对自己所教的课程开展教学研究。对于应用型学科专业的计算机网络教学,重点是要强调基础知识和应用技术的统一。通过多年的教学研究和教学实践,笔者总结出了比较适合计算机网络课程的分类教学方法:广度优先与深度优先教学法[1]。
1计算机网络课程的特点
1) 计算机网络是计算机与通信这两个学科交叉发展的产物,而近年来,计算机与通信已成为两个发展最快、应用最广的学科。学生在学习计算机网络时必然会涉及到计算机与通信两个方面的基础知识。
2) 从20世纪60年代以来,计算机网络技术自身已经形成了比较完善的体系。由于应用广泛,以致网络技术发展得十分迅速,网络知识更新快,不断地出现新的技术和新的术语。对于这样的一个领域来说,要学好它,最重要的是要学会处理网络问题的最基本方法,掌握网络中最基本的工作原理。而面对不断变化的技术,应该要具有不断跟踪和学习的能力。
3) 计算机网络课程中,知识点的组织主要遵循分层结构模型,但又不拘泥于分层结构模型。一般以Internet技术与高速网络技术为主线,同时加入网络发展的最新技术和成果。
2教学方法的讨论
对于计算机网络课程,可以对不同的知识点分类,采用不同的教学方法。在该课程中,新的信息、概念与术语很多,涉及的知识面比较宽。由于教学学时的限制,教师很难将所有知识点讲全讲透。对于这样的知识点,适宜采用广度优先的组织方法,以提高学生掌握新知识的能力为出发点组织教学。而计算机网络课程按照分层的思想来组织知识点,每一层都有其基本的技术特点和网络协议。如果完全按照传统的教学模式去讲解基本理论,学生会感到枯燥和抽象,难以接受。这种情况下,适宜采用深度优先的组织方法,以提高学生运用所学知识解决实际问题的能力为重点组织教学。
2.1对于广度优先内容的教学安排
2.1.1计算机网络概论部分
第1章是计算机网络概论部分。这一章从内容上来说,新的知识、概念与术语很多,每部分的难度不大,但涉及的知识面比较宽,适合采用广度优先的组织方法。对于这样的章节,教师都希望一次课就把它讲完,在短时间内,教给学生很多知识,但这样的教学效果一般都不太好,很难在课程教学中启发学生学习的主动性。在第1章的教学中,笔者主要从两方面进行了改进。
一方面,教师尽量少讲一些,主要要求学生自学。要求学生通过写读书笔记或论文等形式进行知识点的总结,以组织讨论或学生报告的方式来达到教学目的。读书笔记或论文作为作业计入平时成绩。这样在调动学生学习主动性的同时也可以培养学生的自学能力。
另一方面,要教会学生真正发挥网络的功能,通过互联网来学习网络课程。要求学生通过网络主动地检索有关网络与互联网的最新知识。学生可以选择一个感兴趣的问题,通过互联网检索文献,提交一份论文。挑出比较好的论文在课堂上公布与点评,让大家
相互学习。这样使学生逐步建立正确的网络使用目的,学会好的学习方法,提高学习网络知识的兴趣。
2.1.2其他章节中的新技术部分
在其他章节中,除了基本技术与理论以外,还会有很多的新技术、新知识,教师很难将每一部分都讲全讲好。这些部分也适宜采用广度优先的组织方法。将教材中没有整理出来的或者是整理出来了但分析得不太透的内容罗列出来,如表1所示,让学生从中挑选感兴趣的题目进行较深入的研究,将研究成果以专题报告的方式提交。这样做能够提高学生主动获取知识的能力,同时培养学生接受新知识与继续学习的能力,只有这样,学生才有可能适应网络技术的快速发展。
通过分析学生的专题报告,发现不同类型的同学所喜好的题目类型也是不一样的。对于喜欢挑战计算机技术的同学,他们对计算机及网络方面的技术细节更感兴趣,如第1、3、4、8、17等题目。而对于平时喜欢在网上闲逛、聊天、玩游戏的同学,则更倾向于应用性较强的课题,如第15、22、32等题目。学生平时在上网过程中遇到过相关问题,却又不知该怎么解决。通过完成作业,使得同学们知道对于他们所关注的问题,已经有哪些人在研究,都采取了什么方法,目前进展到了什么程度。学生反映,完成这样的作业,使他们切实地感觉到了计算机网络知识的重要性。他们发现,以后再遇到自己感兴趣的问题时,可以利用网络来寻求帮助。教师通过这样的方法,有目的地引导学生积极主动地学习网络新技术和新知识,使得学生的学习积极性得到了很大的提高。
2.2对于深度优先内容的教学安排
尽管计算机网络课程所涉及的内容很多,但是和其他学科一样,网络技术也是在发展过程中不断完善和提高的,它也有一个很自然的发展轨迹,这正体现出了学科的体系。面对快速发展的技术,我们只能从网络最基本的原理出发,总结提炼,让学生能够循序渐进地了解技术的发展过程,理解网络的基本设计思想。学生只有能够接受处理网络问题的基本方法,了解网络技术的基本知识,才有可能在此基础上继续学习新的知识,以不变应万变。对于网络基本技术的学习,如果整个教学过程一味地强调对概念的理解,从概念到定义,学生最终也很难真正理解和学会这些内容。这样的知识点适宜采用深度优先的组织方法。
2.2.1概念与实例的结合
对于深度优先内容的教学,笔者设计了大量生动的图例和实例说明,以避免枯燥的陈述。并对每章具有很好代表性的例题和习题做了精选,让学生通过做练习,将概念与实例结合起来,引导学生主动学习,深入理解知识。
以第6章网络层为例,本章的内容围绕着IP协议展开,通过本章的学习可以进一步为研究互联网工作原理与实现技术打下坚实的基础。而像IP地址这样的内容,学生往往很难掌握。可以结合实例给学生讲解IP地址的划分问题,让学生能够更轻松地理解地址划分的相关概念。结合校园网中的IP地址划分问题,让学生反复练习,在实践中更进一步地掌握IP地址划分技术,提高网络应用能力。
然而,传统的教学内容、教学方法以及教学手段已经无法满足培养高素质、应用型专业人才的需求。主要表现在以下几个方面:(1)在授课过程中仍然采用“填鸭式”的教学方法,学生被动地接受知识,无法激发学生的学习热情及主动性。(2)传统的计算机网络教学内容以OSI模型为基础,讲解各层结构和通信协议的原理,而实际的网络应用中却是以TCP/IP协议集为主,这样就存在教学内容与实际应用的矛盾。(3)虽然目前普遍采用了多媒体的教学手段,但是对多媒体器材的利用却很不充分,多媒体课件变成了“光影的讲稿”,浪费了宝贵的教学资源。
一、基于VOD视频点播教学模式
(一)教学流程。
在这种教学模式中,教学视频教和学习资料存放在学VOD视频点播服务器上,学生利用连网电脑登陆视频点播服务器点播自己想收看的教学节目,学生在学习过程中可以随意地控制教学节目的播放进程。VOD起到辅助学习的作用,学生是学习的主体。
(二)教学特点。
VOD教学光盘的质量是决定学生学习效果好坏的基础,VOD视频教学系统要能适应不同学生的学习要求,体现出智能化多媒体教学的优越性。学生可以依据教学大纲要求选择出适合自己的VOD学习光盘。在选择时应注意VOD光盘学习的内容应符合学习目标,VOD光盘应具有良好的导航机构,VOD光盘内容应有利于学生的积极性和创造性能力的培养,VOD光盘内容不应使学生产生认知超载。
二、基于Internet上的(在线学习平台)教学模式
(一)教学流程。
基于Internet的教学模式,它包括教师、学生、教学资源,Internet相关技术。教师把教学课件和学习资源,挂在在线平台服务器上,学生经过在网络平台上注册,就可以登陆学习平台访问教师的WEB页面。学生可以自由地选择学习时间、地点、内容;学生通过Internet不仅可以选择自己喜欢的课程、自己喜欢的教师进行学习,而且还可以参与教学过程中的提问、发言,以及开展网上答疑等。
(二)教学特点。
基于Internet上的教学模式具有投入小、收效大的特点,能大幅度地提高教学质量和教学效益,为学生构建一个多媒体,全方位的虚拟学习环境。这种教学模式要求教师必须具有网上教学能力。由于教学双方不受时间、空间的限制,学生学习更自主,学生真正成为学习的主体。学员可以通过网上搜索和阅读教学资源数据库中的信息,调用网络上的教学软件进行学习。由教学软件模拟教师指导学生学习;也可以通过E-mail或MSN等软件向教师提问,还可以在网上BBS(电子公告)上提出疑问,征求解答。这种模式的特点可以24小时进行,学习者可根据自己的实际情况,随时在网上下载学习的内容或向教师请教。这正是建构主义提倡的随机访问学习方法。它有助于学习者掌握非良构领域知识,可以充分体现学生学习的自主性,但缺乏教学的实时交互性。 三、计算机网络教学的改革总结
(一)教学内容的优化。
计算机网络课程教学内容的选择应遵循“教学内容应具有一定的实用性”这条原则。
传统的计算机网络教材均以OSI七层体系结构为基础内容。所以教师组织教学内容时也以OSI体系结构和各层协议为主。实际上,OSI在网络应用中是很少见的,它只是描述了计算机之间通信的方法和规则。其参考价值远大于实用价值。因此,在规划计算机网络课程教学内容的过程中应将重点放在更加具有实用性的TCP/IP体系结构上。
(二)教学方法的革新(1)案例教学。
案例教学方法就是运用成功的案例完成教学活动的一种方法。早在20世纪初,美国的哈佛大学首先将该方法使用在工商管理教学中。随着网络工程的规模化、正规化,在网络技术领域出现了许多成功的案例。所以,在计算机网络的课程中引入这种教学方法不仅可以缩短课堂教学与实际情景的差距,还可以提升学生分析问题和解决问题的能力,培养其创造性思维。
四、总结
网络教学是学校教育面临信息时代的重大抉择,学校应积极创造条件,大胆涉足网络教学;但与此同时,不应完全否定传统课堂教学的优点,传统的课堂教学模式有其明显的优势:有利于教师主导作用的发挥,有利于教学的组织、管理和教学过程的调控,对教学环境建设要求比较低,教学效率比较高,更重要的是师生与学生之间的人际交流对学生成长所起的作用,则远远超出了课堂教学的本身。而目前网络教学也存在很多不足,学校应充分发挥其特有的人文和情感氛围,注重教学过程的优化设计,寻求课堂教学和网络教学的最佳契合点,优质高效地培养能够适应时代要求的新型人才。
参考文献
[1]李领治,陆建德. 计算机网络理论与实践教学改革. 计算机教育, 2010, (23).
中图分类号:G642 文献标识码:B
1引言
专题研究教学模式是以研究组织教学,将科学研究方法和研究能力的培养融合在课程教学过程中,培养学生从事课题研究的创新能力和创新思维[1] [2]。研究生教育建立在本科教育的基础上,侧重于为专业领域的研究提供背景知识和方法论[3]。通过课程教学的知识体系的组织和教学方法的改革,有助于培养学生的创新意识。
以“高等计算机网络”课程为例,该课程是面向计算机学院硕士研究生开设的二级学科学位必修课,其教学目标是使学生掌握计算机网络的基本理论和算法,理解计算机网络的前沿研究的一些热门领域的研究方向和研究方法,引导科研工作。计算机网络学科的特点研究分支较多,内涵丰富,发展迅速,采用专题组织教学内容可以以点带面,突出重要的、活跃的研究领域。同时,计算机网络已经成为计算机科学研究领域的重要基础设施之一,计算机学科各个专业的研究生都需要基于网络平台开展研究工作。因此,我们在专题研究教学过程中,强调专题研究的开放性,即在教师给定的大的专题类别中,研究生可以根据自己的专业兴趣自行选择具体的课程项目开展研究工作。
从教学实践中看,尽管多数学生在本科阶段已经学习过计算机网络基础的相关课程,并且在研究生入学时已经确定了各自的学科研究方向,但在选修该课程时,大多数学生对于如何进行课题研究很茫然,在课程学习中没有明确的研究兴趣;而在面向专题研究的教学模式中,学生的研究兴趣和参与程度对教学效果的影响很大。因此,如何协调好专题研究的开放性和学生研究兴趣之间的关系,启发学生的研究兴趣是一个关键问题。在三年的教学改革实践中,我们在这方面进行了有益的探索。
2专题研究教学模式的三个环节
传统的以教材为主的教学模式在知识体系的开放性、前瞻性方面都有局限性。采用专题研究的教学模式,可以将
该领域的前沿研究和传统教学体系相结合,提出问题,并从多角度、多方位学习解决问题的思路和方法;另一方面,在教学过程中,引导学生积极参与,自主学习,相互协作,使教学过程真正成为教与学相互促进的活动。
在教学过程中,按照专题的方式组织教学内容,每个专题以基础理论为纲,结合国内外的相关前沿研究,扩充知识的外延,并将科学研究的方法引入课程教学中。我们将教学过程分解成三个基本环节:授课和阅读环节、课程项目研究环节和研讨环节。
2.1授课和阅读环节
授课和阅读环节是整个教学活动的基础。由于研究生本身存在个体差异,如入学时的基础不同,专业方向不同等,使得学生的学习活动具有复杂性和多样性的特点。大多数学生在进入各自专业方向的研究课题之前,对课题研究方法和研究兴趣并没有一个清晰的认知。而一些专业课,特别是计算机网络课程,已经是从事计算机方面研究工作所必须的基础知识。因此,在授课过程的设计中,一方面从整体把握课程的知识体系和研究热点,强调知识体系内在的联系,另一方面,专题选择应具有开放性的特点。研究生通常具有明确的学科定位和研究方向,本身具有主动学习的能力,经过各个专题的学习后,能够自主选择自己感兴趣的研究领域,提出研究课题和目标,完成后续课程项目研究环节的任务。计算机网络作为一门发展迅速的学科,很多问题本身并没有确定的、完备的正确答案。每种新的理论和解决方法的提出都有其适用的场景和假设前提。因此,在教学中,根据当前的研究热点和需要解决的技术难点确定若干问题,选择一些高质量的有代表性的学术论文进行深入分析。在阅读环节,学生根据教师提供的参考论文,完成论文评述报告。通过这种方式培养学生分析问题和解决问题的能力。
2.2课程项目研究环节
面向专题研究的课程教学中强调引导学生以科学研究的方式自主学习,而不只是被动的接受知识。学生是学习活动的中心和主体,在教学过程中,学生的学习兴趣和动机处于整个教学活动的核心地位。根据建构主义学习理论[5],学习过程是一种主动的、知识建构的过程,通过学习者自身经验的互作用进行动态调整经验结构的过程。以建构理论为基础的课程教学模式,是在教师的指导下,通过专题研究、问题驱动,引导学习者主动探索知识的过程。
因此,课程项目研究环节是以学生为中心,在教师给定的专题框架下,使学生自主选择自己感兴趣的研究课题,进行课程项目的设计和实现。该环节强调对学生主动学习能力以及科研能力的培养,使研究生在完成课程项目的过程中,理论联系实际,独立思考,发现问题并寻求解决问题的科学方法。
2.3研讨环节
研讨阶段是师生互动交流的环节,以小组为单位汇报各自的课程项目的研究成果,由教师组织大家进行讨论。研讨环节是对教学过程的重要补充,强调师生的共同参与。由于在前期授课阶段侧重于各个知识点之间的区别和特性,通过组织分组讨论和交流,能够很好体现它们之间的关联性和共性,便于学生在讨论中进行知识融合。在讨论过程中,还可以发现学生基础知识方面的欠缺,及时进行弥补。另一方面,学生在完成课程项目过程中,有很多创新的思路,通过讨论有助于相互交流研究方法和经验。
3教学实践分析
在专题研究教学模式的教学实践中,我们发现学生的研究兴趣和参与程度对教学效果影响很大。与传统的以讲授为主的教学方式不同,对教学效果的检验不再是仅仅通过最后的期末考试体现,而是在课程项目研究环节和研讨环节都会有所反映,对教学效果进行反馈。在教学过程中,教师对教学资源的组织和教学过程的有效管理,对学生学习兴趣的引导具有重要作用。通过“高等计算机网络”课程的教学实践,我们进行了三个阶段的尝试。
3.1第一阶段(2005年)
我们在2005年进行“高等计算机网络”课程教改,开始尝试以采用面向专题研究的方式组织课程教学。
在授课和阅读环节,由于传统的教学方式一直采用以教材为主,强调基础理论体系的完整性和系统性,因此,在第一年的教改中,仍然采用传统的计算机网络分层体系结构组织教学内容,教学内容覆盖面较宽,在每一层中选择经典的、有代表性或者是目前活跃的研究方面作为专题。
在授课过程中,在介绍每个专题之前,梳理系统的理论框架,引导学生自主修补基础知识,拾遗补缺。在计算机网络分层体现结构框架下,进行专题优化和整合。主要包括三个方面:
(1) 确定问题域:对某些领域的问题进行分解和细化,选取本领域中有代表性的研究专题,确定专题的方向;
(2) 提出问题,引导学生探讨研究方法和解决方案;
(3) 解决问题方法的开放性,学习从不同的角度研究问题的方法,引导学生应用新的理论和方法进行求解。
专题确定后,通过问题驱动方式给出该专题的研究脉络,每个专题给出相关的研究论文五篇左右,以经典的研究论文为主,也包括部分前沿研究的最新成果,作为学生课后阅读的资料。学生可以在每个专题中任意选择一到两篇进行精读。
在课程项目研究环节,针对“高等计算机网络”课程特点,我们确定课程项目类型可以是文献综述、系统设计与实现、模拟和仿真研究等,以便使不同基础的学生都能有适合的选择。该环节是从以教师为中心的教学模式向以学生为中心的模式过渡,鼓励学生在课程项目实施中进行交流与相互合作,同时,也注重培养学生独立完成科研工作的能力。该环节的工作主要包括:
(1) 确定课程项目的范围。首先,教师根据本学科的前沿研究以及课程重点确定若干课程项目专题,选题具有一定的新颖性,包括新视角、新问题、新方法等,同时,具有探索空间和研究难度,并兼顾大多数学生的研究兴趣,具有代表性。这样才能激发学生的研究热情,在教与学的互动中有所收获。
(2) 组织学生开展课程项目的研究工作。学生根据研究兴趣组成三至四人的研究小组,在教师给定的课程项目专题范围中,自行确定具体的研究选题,并对小组成员进行分工,提交实施大纲。教师可以进行选题指导,并对研究内容提出建议。在研究选题确定后,小组成员进一步搜集相关参考资料进行深入分析,并通过分工协作完成课程项目。最后,小组成员根据自己在课程项目中承担的工作,独立完成相关研究论文。研究论文内容包括需要解决的问题和解决的方案,可设计实验进行验证或进行方法综述和理论分析。
在研讨环节,由于课时所限,并且“高等计算机网络”课程选课人数多,很难保证每个小组都有机会进行课堂汇报,因此,我们采用小组互评和教师点评相结合的方式,即在每个专题的讨论中,教师选择研究工作有特色的小组进行汇报,其他组为评价组,进行提问和研讨。这样,在分组讨论中调动每个学生的积极性,收到了较好的效果。在讨论过程中,教师要及时进行归纳和总结,使讨论不断深化,同时,还需要控制讨论时间,按计划完成讨论课的教学阶段。
在该阶段,我们确定的课程项目选题范围包括:IP路由技术;IP服务质量;IPv6的研究;TCP拥塞控制;网络测量和性能分析。从教学效果看,这种采用专题研究的教学模式有助于引导学生研究兴趣,通过课程项目的研究和讨论可以调动学生参与的积极性和学习的主动性。
同时,在各个环节也发现一些问题。一是教学内容覆盖面过宽,由于时间限制,很多内容只能做结论性介绍;同时,由于阅读论文中经典论文的比例较高,和教学参考书的内容有重叠,使得学生对论文的阅读目标不明确;教师没有对学生的论文阅读情况进行检查,无法及时了解学生的研究兴趣。
从学生完成课程项目的情况看,选题相对集中,课程论文以一般性技术综述为主(约占80%)。例如,选择IPv6专题研究的学生占35%,但课程项目选题及研究内容相似,缺乏自主的、有一定深度研究工作。这是由于一方面,学生对这个领域比较关注,而IPv6网络的研究工作在国内已经进行了多年,中文参考资料较多,对资料进行简单的综合就可以完成技术报告。另一方面,IPv6网络还没有得到实际部署,大多数学生缺乏实际的运行环境和使用经验,研究兴趣并没有真正调动起来,没有体现出这个领域研究工作的多样性。此外,尽管教师给出了参考论文,但很少有学生主动对前沿研究成果进行进一步检索和跟踪,反映出有相当数量的同学还没有掌握课题的研究方法。针对上述问题,我们在第二阶段进行了改进。
3.2第二阶段(2006年)
我们在教学大纲的框架下,对教学内容重点进行了调整。在授课和阅读环节,增加当前活跃的研究领域所占的比例,突出重点的专题,加强对国际前沿研究的跟踪。对一些内涵丰富的大专题进行细分,缩减专题的覆盖面,突出研究重点;在课程项目研究环节,增加和学生科研工作相关的自选课题。课程项目的选题范围包括:IP路由技术;IP服务质量;网络模拟平台的应用与研究;TCP拥塞控制;网络测量和性能分析;在课题研究中遇到的网络相关问题及其解决方法
从学生完成课程项目的结果看,选择专题六(和科研相关)的学生完成的工作很有新意,能够灵活运用所学知识解决实际问题,讨论气氛活跃。但仍存在一些问题,如在课程项目选题方面,个别选题较偏,如选择专题三的学生仅占2%,表明该专题不适合大多数同学的研究兴趣。因此,在教学过程中需要及时对学生研究兴趣进行反馈,确定适当的课程项目选题范围。
3.3第三阶段(2007年)
分析前两年教学实践中的经验和不足,我们在2007年对授课和阅读环节、课程项目研究环节和研讨环节进行了综合调整。
在授课和阅读环节,将基础知识与前沿研究有机结合,突出重点和前沿研究领域;进一步加强对前沿研究的跟踪,弱化当前不活跃的研究项目,增加阅读论文的数量和质量,选择近三年相关研究领域顶级会议的论文。2007年度给出参考论文38篇,细分为五个大专题,七个小专题。
与授课进度相适应,安排学生阅读相关论文并在教师给定的时间段内提交论文评述报告。由于“高等计算机网络”选课同学人数较多,考虑到不同专业方向学生的研究兴趣的差异,允许学生可以在教师给定的专题里自行选择自己感兴趣的若干篇论文。论文评述报告内容包括分析论文中问题提出的背景,研究方法和理论,以及对论文优缺点的评价等。
同时,加强各个教学环节的过程管理。在授课过程中,穿插论文阅读和讨论,提高学生主动参与和学习的积极性。有些学生在论文评述报告中有自己的分析和独到的见解,可以请这些同学在课上进行讲解,教师组织大家讨论,并进一步分析和点评。教学实践表明,在授课过程中引入论文阅读和讨论机制,可以对学生的研究兴趣进行反馈,及时发现学生关注的问题和专题,在教学过程中进行有针对性的分析和引导。
本阶段课程项目选题范围为:网络体系结构和路由技术;IP服务质量;网络资源管理;网络测量和性能;网络服务;课题中与网络技术相关的研究问题。从教学效果看,本阶段学生的课程项目选题的分布领域比较平均(六个专题分别为:21%;11%;13%;17%;12%;26%),并且研究内容很少有雷同,每个研究小组完成的工作都有自己的特点。这说明,通过加强学生在授课过程中的研究性和自主性学习,拓宽知识面,使学生对研究专题的理解有了进一步深化。同时,课程项目的完成质量有显著提高,课题研究工作具有多样性、创新性的特点,对前沿研究的分析能力有明显增强。
但仍然存在一些问题,如有时论文阅读环节的课堂讨论和授课内容的安排不同步,影响授课效果;有些论文难度较大,学生自学困难,需要进行调整;应加强网络研究中的实践环节,如系统设计和模拟平台的使用等。
4结束语
从教学实践可以看出,面向专题研究的教学模式对于培养学生的科研能力和创新思维有重要意义,同时也存在一些问题,需要我们在今后的教学实践中进一步改进,探索实施专题研究教学模式的有效途径。
参考文献:
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