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网Kaiyun 开云体育络工程的基本知识优选九篇
发布日期:2023-09-27 05:25:50

  随着计算机技术、信息技术和网络通信技术的快速发展,软件产品和网络环境逐渐融合,使软件运行平台逐渐从封闭、集中的单机环境向动态、开放和多变的网络环境转变,软件系统开发也逐渐趋向于网络服务化。因此,网络资源和环境成为软件系统开发主要考虑的因素之一[1]。

  “计算机网络”是计算机专业和通信专业的一门必修课,涉及的知识包括计算机技术、通信技术,它是一门交叉型的综合学科,是学生掌握网络相关知识的基础课程。我院在计算机专业侧重软件工程方向,软件工程专业的培养目标是面向软件产业界对软件工程技术人才的需求,培养以计算机应用软件开发为基本技能,掌握扎实的计算机基础理论知识和较宽的工程专业知识,具有创新能力、工程实践能力和团队协作能力,素质全面的复合实用型软件人才[2]。因此,软件工程专业的“计算机网络”课程不能是单纯的理论教学。

  本文围绕软件工程专业的培养目标,探讨软件工程专业的“计算机网络”课程教学方法,根据软件工程专业特点,针对培养应用型人才的需求,合理安排教学内容,构建适合软件工程专业的实验教学体系,加强学生实践动手能力和应用能力,让学生在实验过程中加深对网络知识的理解,提高网络软件编程能力,使之符合软件工程专业强调学生动手实践能力的特点。

  目前没有专门针对软件工程专业的计算机网络教材,通用的计算机网络教材一般着重介绍网络技术理论知识。大多是以OSI(Open Systems Interconnection)七层模型或TCP/IP五层模型为线索,采取自顶向下或自底向上的介绍方式[3-4]。内容安排上还包括无线网络、网络安全、宽带接入技术以及新型网络技术等等,概念太多,知识体系太理论、太抽象,不适合用于以培养应用型人才为目标的软件工程专业学生学习。而且,“计算机网络”课程覆盖知识面广泛,学生不可能在有限的时间内掌握所有的网络技术知识,因此,需要对教学内容进行筛选、调整和组织。

  根据软件工程专业的特点,针对培养应用型人才的需要,确定本课程教学内容主要包括网络基本原理、网络常用协议分析、网络编程应用和网络操作技术,侧重讲解网络基本原理、网络常用协议分析和网络编程应用等内容。在内容的讲解上力求循序渐进,先让学生了解计算机网络基础知识,主要包括:计算机网络发展状况(计算机网络、电信网络和有线电视网络三网融合)、计算机网络主要性能指标(带宽、数据率等)以及计算机网络体系结构,然后围绕TCP/IP五层模型,在物理层上重点给学生讲解数据通信基础知识、常用传输媒体和信道复用技术。数据链路层讲解上,先简单介绍现在数据链路层要解决的基本问题,然后重点讲解PPP协议和以太网技术,让学生通过学习常用数据链路层协议以加深对数据链路层功能理解和初步学会网络协议分析。网络层以IP协议讲解作为重点,结合学院IP分配情况,让学生学会IP基本配置和子网划分,通过讲解常用的路由协议让学生掌握路由表和分组转发过程。基于现在学院内部以及其他单位内部大量使用私有IP情况,网络地址转换NAT也作为网络层的重点内容讲解。运输层,首先让学生掌握端口号相关知识,然后进入UDP协议和TCP协议学习,让学生充分理解端到端通信和进一步掌握协议分析方法。应用层,重点讲解常用协议,包括:HTTP、FTP、DNS等,并安排服务器配置、协议分析和编程实验。如果课时允许,在网络安全方面,挑选一些学生感兴趣内容进行讲解,如通过访问控制列表ACL配置限制上外网的时间、钓鱼网站欺骗、ARP攻击等等;在无线网络方面,让学生动手进行无线路由配置,实现无线上网。

  在教学过程中重点让学生掌握计算机网络基本原理、学会网络协议分析方法、锻炼网络编程能力、学会基本的网络操作和简单的网络配置。在课程内容选择上,要从传统的偏重计算机网络理论的介绍转变为比较实用的学习,突出实践应用能力的培养,让学生具备软件系统设计所需的网络知识,并进一步提高软件系统设计和编程能力。

  “计算机网络”课程覆盖知识面广,概念多、内容抽象,如果采用纯理论教学方式,学生对真实的网络环境缺乏了解,教师很难在有限时间内把计算机网络抽象的原理和协议讲述清楚,学生也很难真正掌握计算机网络相关技术。因此,“计算机网络”课程教学需要理论与实验相结合,教师讲解理论知识同时结合实际操作培养学生动手能力,并且实验教学中要结合生活实例,提高学生兴趣,激发学生的学习主动性,让学生在动手实验过程中加深对网络理论知识的理解。

  目前,计算机网络课程的实验内容基本上可以分为三大类。①网络基本操作和配置实验。其内容包括:网络操作系统(Windows系列或Linux)安装;各种应用服务器搭建和管理,如学习搭建Web服务器、FTP服务器、DNS服务器、DHCP服务器、邮件服务器等;进行简单的网络配置与管理,如网线的制作、组建局域网、文件共享和安全性设置、用户账户管理等等。②网络协议分析和编程实验。在掌握网络基本原理的基础上,理解网络协议的概念和功能,学会网络协议分析,应用高级编程语言(如C、JAVA或C++)编制一些网络协议和服务,实现简单网络应用,加深对网络原理和协议的理解。③网络工程实验。学会交换机、路由器等网络设备的配置与管理;通过网络硬件设备或使用模拟实验软件组建中小型网络等等。

  从软件工程专业对应用型人才需求和培养的角度考虑,学生学习计算机网络课程,除了对计算机网络基础知识、网络体系结构理解外,应重点掌握TCP/IP协议分析和应用实现,充分理解网络工作原理,包括数据封装、发送、接收、解封装等。所以,构建适合于软件工程专业的实验教学体系,应重点安排网络协议分析和网络编程类实验,而对网络基本操作和工程类实验应该进行分析和筛选,有针对性的安排实验,以使学生能在有限时间内掌握网络基本环境搭建和基本网络配置,加深对网络工作原理和协议的理解。

  首先,网络协议分析和网络编程类实验是软件工程专业的重点,结合实际网络模型和网络软件,从应用的角度分析和引导学生掌握网络原理知识。指导学生学会网络分析和监测软件(如Sniffer、Wireshark等)的使用,学会捕获网络数据包,掌握网络协议的分析方法,在这基础上,鼓励学生进行网络程序设计和协议实现。内容安排上要循序渐进、由浅入深,让学生容易接受和充满信心,从而激发其学习兴趣。可以从学生熟悉的宽带拨号上网所用的数据链路层协议PPP协议开始,该协议格式简单,学生容易接受,有利于对协议分析方法的掌握,然后按照TCP/IP网络体系结构分析和学习各层次重要的协议,如Ethernet帧、ARP协议(掌握ARP广播和ARP应答过程)、IP协议、UDP协议、TCP协议、HTTP协议、TFTP协议、FTP协议、DNS协议等[5]。在协议分析的基础上,让学生动手编写网络程序,如编程实现Ethernet帧的封装与解析、IP数据包的捕获与解析,实现功能简单的Socket 通信软件(如TFTP简单文件传输)。通过实际网络编程训练,让学生掌握数据从应用层传输层网络层数据链路层物理层的封装和解封装过程,加深对网络协议与实现方法的理解,掌握网络环境中软件编程的基本方法,逐步提高网络软件编程能力。

  其次,在网络基本操作训练方面,让学生掌握常用网络工具的使用以及能够进行简单网络配置,能为软件设计实现必要的网络环境配置,内容主要包括:局域网组网、IP配置、Web服务器、DNS服务器的配置。此外,让学生掌握一些最基本的网络知识以及做联网软件开发必须用到的基本技能,包括直连线、交叉线的使用;ping、ipconfig、tracert等基本网络命令的使用;简单的网络故障排除和基本的网络服务等。

  最后,网络工程管理类实验让学生对网络设备有感性认识,辅助学生对相应协议和网络技能的理解。我院内部拥有网络基础和安全、网络综合布线实验室,学生可以在实验室认识课本上所讲述到的交换机和路由器以及综合布线系统,包括机房的机柜、配线架、实际的物理连线以及网络拓扑,增加感性认识。在此基础上,可以通过实际设备或通过使用Cisco官方模拟软件Packet Tracer组建中小型网络,帮助学生理解网络的基本架构。通过简单交换机配置,让学生掌握虚拟局域网VLAN,学习划分VLAN方法。路由器配置方面,重点让学生掌握静态路由和动态路由RIP协议的配置,以理解路由表、路由协议以及分组转发过程;实现网络地址转换NAT实验[6],充分理解私有IP和公有IP地址相关知识。对于能力比较强的学生,鼓励他们完成一些比较难但广泛实用的实验(如VPN)等。

  本文根据软件工程专业的特点,针对培养应用型人才的需求,确定“计算机网络”教学内容主要包括网络基本原理、网络常用协议分析、网络编程应用,结合理论实验教学,构建了适合于软件工程专业的实验教学体系,让学生在实验过程中加深对网络基础知识、网络协议与实现方法的理解,逐步提高网络软件编程能力。网络课程概念多且比较抽象,今后的工作将进一步研究如何使教学内容更形象、更生动,以激发学生对网络课程的学习兴趣。

  [1] 左开中.复杂网络与网络化软件系统[J].计算机应用与软件,2009.26

  [2] 韩姗姗.软件工程专业中《计算机组成原理》课程教学的探讨[J].浙江

  论文摘要:介绍了桂林电子科技大学在计算机网络课程教学改革方面的具体措施和方法。结合实际情况提出坚持“教师为主导、学生为主体,因材施教”的教学模式;采用“发现式”互动教学方法,引进多媒体教学,网络教学;重视实践环节,以网络技术构建网络课程教与学的互动平台,理论与工程应用并重。

  “计算机网络”课程是桂林电子科技大学计算机科学技术、网络工程、信息安全等专业的核心专业技术基础课之一,也是电子信息工程、自动化、智能科学等专业的专业限选课或任选课之一,通过该课程的教学使学生懂得网络的总体框架结构,能建立网络的概念,重点是使学生掌握网络基本原理和核心协议,并熟悉最常用的网络服务和网络工具,了解网络技术的新发展。

  教学目标的正确定位是教学改革行之有效的前提和保障,即明确教学是为培养什么类型人才而服务。计算机网络的教学目标大致可分为三个层次:[1]网络基本应用、网络管理员或网络工程师、网络相关科学研究。其中,网络基本应用目标要求掌握计算机网络的基础知识,在生活、学习和工作中可熟练利用各种网络资源,如浏览新闻、收发电子邮件和查找资料等,适合于电子信息工程、自动化、智能科学等非计算机专业;网络管理员或网络工程师目标要求掌握网络集成、网络管理、网络安全、网络编程等知识和技能,并对其中一项或若干项有所专长,可以胜任如网络规划设计、网络管理与维护、架设各种服务器和网络软硬件产品的开发等工作,适合于计算机科学与技术、网络工程、信息安全等专业;网络相关科学研究要求具备深厚的网络及相关学科的理论基础,今后主要从事科研和深层次开发工作,适合网络相关的研究生。本文主要研究第二层次的改革与实践。

  传统的“计算机网络”课程教学模式不利于提高学生的学习兴趣,对新形势下的培养目标有一定的制约作用,主要问题表现在几个方面。[2]

  目前国内的大多数计算机网络教材都是以osi/rm为索引,分层次展开,全方位介绍各个网络层次的工作原理、相关协议、运行机制等,知识点较多且内容抽象,学生理解起来比较困难,难以提高学习兴趣。osi体系结构是一个较为全面的网络层次结构,但是在实际中并没有得到广泛应用,实际中的网络案例又不完全符合osi体系结构,这往往会使学生对网络结构感到困惑。

  最初的教学模式是以教师为中心,通过黑板板书和语言描述向学生传授网络知识。这种方式有利于教师组织和监控整个教学过程,便于系统地传授知识,但不利于学生认知主体作用的发挥,不利于学生自主学习能力的培养。对于网络协议这类较为抽象的理论知识,单纯的板书和描述难以帮助学生对学习内容进行深入理解。

  一方面,计算机网络实验室的建设相对薄弱,实验设备落后,与实际应用的网络设备具有较大差距,且数量不足,无法保证每名学生具有较好的实验环境。另一方面,实验课程的内容过于流程化和简单化,没有突出对学生创新能力的培养。

  课程的综合性、设计性实验缺乏与工程应用相结合的内容,与之相适应的软件建设滞后,难以将工程应用融入到课堂。

  不同的专业有不同的教学目标,必须选择相对应的教材。对桂林电子科技大学计算机科学与技术、网络工程、信息安全等专业而言,“计算机网络”课程是专业技术基础课之一,除了要掌握一定的基本网络理论和核心协议,还要求掌握更高一等的技术和技能。经过课题组成员比较,选择谢希仁教授主编的《计算机网络》;在外文教材和双语授课时选择andrews.t.的《computernetwork》英文教材。

  对电子信息工程、自动化、智能科学等专业而言,“计算机网络”课程是专业限选课或任选课之一,侧重于网络基本理论与应用。经过课题组成员比较,拟选择乔正洪的《计算机网络技术与应用》。

  针对教材内容太多、偏重于介绍理论、欠缺实践环节、与工程联系不够紧密等问题,在讲授的时候略去了部分内容,比如安全方面的内容(另外一门课讲授),增加了一些实践相关的内容,如winsock编程、路由器基本操作等。在教学内容上力求推陈出新,引进和精选当代网络技术新发展及新应用作为网络基础的指向,在不断更新教学内容的同时优化课程体系,将基础知识与现代技术紧密结合,培养学生的创新意识和发展意愿。

  (1)贯彻基础课的教学必须和科学技术同步发展的教学观念,[3]建立终身教育的观念。科学发展与基础课程的教学改革相结合,以学科建设推动基础课程教学的改革。基础课程教学的改革又支撑新型专业建设与学科的发展,推进人才培养目标的实现。

  更新教学内容的同时优化课程体系,将基础知识与现代通信技术紧密结合,将专业基础知识传授、能力培养和素质教育融为一体,实施知识结构合理、基础扎实、适应能力强、有创新精神和实践能力为基本内容的人才培养模式。

  (2)教师为主导,学生为主体,因材施教。改进课堂的教学方法,以人为本,因材施教,充分发挥学生的潜力,提高教师的授课质量。教师努力研究课程的基本知识点以及这些知识点之间的相互关系,处理好信号、数据、信息之间的关系和传输特点;研究重点理论和实践知识点的教学方法,使教学内容更贴近学生,引导和帮助学生掌握基础知识和基本技能。

  教师采用“发现式”互动教学方法,通过精心设计教学过程,采用“提出问题+要求解决方法”、“引导思考+适当提示”、“找出学生思路正确部分引申”、“扩充认识解决问题的条件”等方式,把握课程的进度,活跃课堂气氛,开发学生的潜能,使学生在获得知识的同时能从应用的角度思考网络通信中的问题和解决问题的思路,使学生建立科学的思维方法与创新意识。

  (1)把多媒体技术引入课堂教学中,使理论和协议架构分析变得生动、形象、具体,同时解决了传统教学中课堂画图既费时效率又低的问题。再辅以现场概要线图等,让学生在学习具体知识时心中有网络体系大框架,便于知识定位。

  (2)建立网络教学环境。目前桂林电子科技大学已有四个相关网上资源供学生使用:“计算机网络”课程网站,使师生在任何时候都可以利用网络资源学习;网络辅助教学平台(blackboard):向学生提供资源下载口、作业提交口、讨论区等;思科网络技术培训网站(http:cad.net)作为思科网络技术培训基地之一,目前为部分优秀学生开放思科培训网站,让学生参与全球交流,直接接触最新网络技术;教师ftp:作为系统冗余,从教师ftp中学生也可以下载课件等。

  计算机网络是理论和实践结合非常紧密的一门课程。目前国内外计算机网络相关教材一般都偏重于理论的讲授,而忽视了动手实践方面的引导,为此应实验单独设课,独立考试。实验课学时占总学时的25%,并要求课外1∶1配套。实验内容根据学生的层次、学生的兴趣分为基础层、提高层、综合应用层三个层次。同时,补充了教材上没有的相关内容,如利用套接字进行网络通信编程,培养实践动手能力。而且把原来以教师为中心的实验教学变成了以学生为中心,积极开展开放性实验,延长实验室开放时间,增加大量的设计性或综合性实验,为学生近一步提高动手能力奠定了良好的基础,培养学生的创新意识和创新能力。

  5.在课程教学的各环节中大力开发和应用网络技术,以网络技术构建网络课程教与学的互动平台,理论与工程应用并重

  计算机网络是一门理论和实验实践相结合的专业基础课程,教师在讲授的过程中贯彻教学理念,引用网络发展历史背景故事和实际应用具体案例来帮助学生理解理论知识,引导学生形成提出问题、分析问题和解决问题的思维模式,培养学生的创新思维能力和综合专业素养。教学采用理论结合实践教学法,通过实验课程开设、实际网络系统参观和课程设计三个渠道将相关网络技术的应用充分融合到课程教学之中,使同学们接触到真实的网络世界,提高实践运用能力,理论与工程应用并重。

  实验课程通过综合设计性实验,充分发挥学生的想象力和创新能力,是使学生获得对网络的工作原理与操作方法的感性认识,加深理解、验证、巩固课堂教学内容的最佳途径。

  实际网络系统参观是在课程讲授过程中安排并带领学生参观校园网、学院局域网和企业的网络系统,使学生对计算机网络有感性认识。

  课程设计要求学生独立设计一个网络应用系统或者分析企业已有计算机网络系统中存在的问题,提出改进方案,为企业设计满足实际需求的计算机网络系统,使学生理论联系实际,加深对计算机网络课堂教学内容的理解,培养学生灵活运用所学知识的能力。

  本课程已建立课堂教学、实验教学、网络教学和工程应用交叉融合的教学结构,各教学环节相辅相成、互相交融,实现“加强基础,注重实践,因材施教,促进创新”的目标,形成了立体化的教学模式。通过这样的互动平台,使教与学进入互动沟通的最佳状态。不仅使教师实现了教懂、教准、教活,学生达到了乐学、善学、活学,而且增强了学生日常使用网络的能力,培养了学生的创新精神和实践能力。

  [1]王绍强.应用型本科计算机网络教学改革的研究与实践[j].计算机教育,2009,(18):16-18.

  国内外的经验表明,CDIO的理念和方法先进可行,适合工科教育[3-4]教学过程各个环节的改革。自2000年至今,“CDIO”模式已取得显著成效,得到产业界高度评价。作为一个以培养应用型人才为目标的本科院校,白云学院进行网络工程专业的CDIO改革是可行的,并且,我们有以下条件的支持。1)政策支持。CDIO教学在国外已取得巨大成功,CDIO教学在国内高校也已取得初步成效,作为一个应用型本科院校,白云学院也于今年开始对全院的课程教学进行改革,成立了以董事会主要领导牵头的工作组,协调全院所有部门支持该项改革,并在2010年7月组织专家对全院员工进行CDIO理念培训学习,以支持全院CDIO改革。2)市场就业需求支持。围绕网络工程生命周期,目前及未来5~10年,网络工程专业培养的人才主要分为科研型、工程型和应用型三个层次,且应具有以下5方面的技能。

  1)网络设备的设计与制造技术;2)网络协议的设计与实现技术;3)网络应用系统的设计与开发技术;4)网络系统的规划设计与施工技术;5)网络系统的管理与维护技术。其中1)、2)属于科学研究型人才,3)、4)属于工程型人才,5)属于应用型人才。其中,后两种人才需求人数最多,由此可见,掌握网络工程技术的工程型、应用型毕业生将会有更好的就业前景。3)师资支持。在广东白云学院计算机系,从事网络工程课程教学的教师有8名,其中2名教授、2名系统分析师,他们从事网络工程教学多年,有丰富的教学经验,另外,多位教师都有在企业工作经历,具有大中型网络工程项目的开发、设计和实施能力。经过CDIO学习培训,教师都具有了进行CDIO教学改革的能力。4)实验设备支持。白云学院计算机系有普通机房10多个、网络机房2个、在建网络机房1个,锐捷交换机和路由器几十套。对于网络工程专业课程相关的网络拓扑结构的设计、路由的设计、网络服务的部署、网络可靠性与安全性方案的设计与实施、综合布线方案、网络施工方案以及网络测试与验收方案设计、网络性能评价与优化、网络安全防范等网络工程项目实验,我们均具有很好的支持环境。

  2005年,广东白云学院开始设置网络工程专业,作为应用型本科院校,应用型网络工程人才培养目标如何定位,专业知识体系如何建立一直是困扰我们的两个问题。对此,我们借助CDIO教育理念,在工程学科培养目标能力结构(如图1所示)框架思想的指导下,结合白云学院具体实际和我国的学科背景,确立了网络工程本科教育的培养理念和目标[5-6]。应用型网络工程专业人才首先要具有计算机网络基础知识,而其核心培养目标是具有编程与网络应用的开发、设计、规划、部署、实施、管理以及销售工作的能力,在业界,他们担当“网络架构师”、“网络工程师”、“网络开发工程师”、“网络测试工程师”、“网络销售工程师”等角色。根据市场需求,网络工程人才不仅要具备社会责任感、具有良好道德,还要有运用外语的能力,同时,还要掌握文献检索、资料查询的基本方法,具有获取信息的能力,同时,他们还要具有计算机网络的基本理论及网络工程的应用技术,了解网络协议体系、网络互联技术、组网工程、网络性能评估、网络管理等相关知识,具有较强的分析问题、处理问题的能力,了解与计算机网络有关的法规,了解信息科学与技术的发展动态,能从事计算机网络规划设计、研究、开发、网络运行管理和性能分析、网络工程设计及维护等工作。根据CDIO能力结构(如图1所示),我们构建理论、实践教学和素质培养的结构模块。在网络工程人才培养中,理论教学为基础,实践教学为过程,素质提升为要素,组成人才培养的立体坐标。在立体人才培养坐标系中,工程项目是粘合剂,它将理论、实践、素质粘合在一起。工程项目可以验证课堂理论的正确性,又可以在课堂理论的基础上实践创新,而在这一活动过程中,学生的协作精神、素质水平也得到提升。

  在人才培养立体坐标(图2)中,各部分内容以时间和空间相联系。根据理论、实践和素质的具体内容及相互关系,我们可以看到社会需求和CDIO规划创建的人才培养进程。在学习的进程中,知识、能力和素质的发展犹如树木成长的过程,这种人才培养进化链可以用图4的树形图表示[9-10]。入学阶段,学生接受“安全、心理和专业教育”,目的是使其具有成为网络工程人才的“支撑素质”,即兴趣、刻苦、耐心、自信、专注组织、安全意识和自我约束。在学生具备“支撑素质”以后,我们对其进行基础课程教学,培养其“C”能力。通过“基本项目”训练,我们进一步使学生具备成才的“基本素质”,即交流、表达、管理、协作、人文知识、自学、技术知识与推理。在大二、大三阶段,我们通过专业课程形成网络工程的二级项目,并对学生进行培养,以培养其“C/D”能力,使其具备成为网络工程人才的“重要素质”,即团队精神、分工、互助,定位、责任心,专业能力与素质。在大三、大四阶段,我们通过专业课程、项目课程形成网络工程的一级项目并对学生进行培养,使其具备“C/D/I”能力和网络工程人才“核心素质”,即自学、团队合作、创新、交流沟通工程推理和问题求解、解决问题、实验和知识创新、系统化思维、隔热能力与素质。在大四后半段,通过毕业设计,“网络规划与设计师、网络架构师、系统分析师”的认证激励,培养学生的“C/D/I/O”能力,使其具备成才的“人才素质”,即行为、仪表,法律、法规,职业道德、企业与业务的关联、构思和工程系统、设计、制作、运行。

  课程体系建设是高校教学改革的核心和关键,课程是实施专业人才培养的主要载体。我们必须按照学生的认知规律、能力培养规律和素质形成规律,明确课程与知识、能力、态度培养、素质之间的关系。考虑到人才市场需求的变化,我们将网络工程人才培养分为网络架构方向和网络开发方向,将专业课程分为专业必修课、专业方向课和专业选修课,其中,必修课主要是反映网络工程专业核心能力的课程,方向课和选修课是为了适应就业岗位变化设置的课程,学生可根据自己的职业生涯发展规划和人才市场需求情况选修课程。两个基本方向课程以专业课程为主,其教学应在强调知识传授的同时,注重学生应用能力的培养与个性发展。通过基本方向课程学习使学生在网络工程的某一职业领域具有较强的专业基础知识和解决工程问题的实践能力。我们借助CDIO理念,形成富有“应用型本科”教育特色的计算机专业教育知识体系[11]。#p#分页标题#e#

  “计算机网络”课程是桂林电子科技大学计算机科学技术、网络工程、信息安全等专业的核心专业技术基础课之一,也是电子信息工程、自动化、智能科学等专业的专业限选课或任选课之一,通过该课程的教学使学生懂得网络的总体框架结构,能建立网络的概念,重点是使学生掌握网络基本原理和核心协议,并熟悉最常用的网络服务和网络工具,了解网络技术的新发展。

  教学目标的正确定位是教学改革行之有效的前提和保障,即明确教学是为培养什么类型人才而服务。计算机网络的教学目标大致可分为三个层次:[1]网络基本应用、网络管理员或网络工程师、网络相关科学研究。其中,网络基本应用目标要求掌握计算机网络的基础知识,在生活、学习和工作中可熟练利用各种网络资源,如浏览新闻、收发电子邮件和查找资料等,适合于电子信息工程、自动化、智能科学等非计算机专业;网络管理员或网络工程师目标要求掌握网络集成、网络管理、网络安全、网络编程等知识和技能,并对其中一项或若干项有所专长,可以胜任如网络规划设计、网络管理与维护、架设各种服务器和网络软硬件产品的开发等工作,适合于计算机科学与技术、网络工程、信息安全等专业;网络相关科学研究要求具备深厚的网络及相关学科的理论基础,今后主要从事科研和深层次开发工作,适合网络相关的研究生。本文主要研究第二层次的改革与实践。

  传统的“计算机网络”课程教学模式不利于提高学生的学习兴趣,对新形势下的培养目标有一定的制约作用,主要问题表现在几个方面。[2]

  目前国内的大多数计算机网络教材都是以OSI/RM为索引,分层次展开,全方位介绍各个网络层次的工作原理、相关协议、运行机制等,知识点较多且内容抽象,学生理解起来比较困难,难以提高学习兴趣。OSI体系结构是一个较为全面的网络层次结构,但是在实际中并没有得到广泛应用,实际中的网络案例又不完全符合OSI体系结构,这往往会使学生对网络结构感到困惑。

  最初的教学模式是以教师为中心,通过黑板板书和语言描述向学生传授网络知识。这种方式有利于教师组织和监控整个教学过程,便于系统地传授知识,但不利于学生认知主体作用的发挥,不利于学生自主学习能力的培养。对于网络协议这类较为抽象的理论知识,单纯的板书和描述难以帮助学生对学习内容进行深入理解。

  一方面,计算机网络实验室的建设相对薄弱,实验设备落后,与实际应用的网络设备具有较大差距,且数量不足,无法保证每名学生具有较好的实验环境。另一方面,实验课程的内容过于流程化和简单化,没有突出对学生创新能力的培养。

  课程的综合性、设计性实验缺乏与工程应用相结合的内容,与之相适应的软件建设滞后,难以将工程应用融入到课堂。

  不同的专业有不同的教学目标,必须选择相对应的教材。对桂林电子科技大学计算机科学与技术、网络工程、信息安全等专业而言,“计算机网络”课程是专业技术基础课之一,除了要掌握一定的基本网络理论和核心协议,还要求掌握更高一等的技术和技能。经过课题组成员比较,选择谢希仁教授主编的《计算机网络》;在外文教材和双语授课时选择Andrew S.T.的《computer network》英文教材。

  对电子信息工程、自动化、智能科学等专业而言,“计算机网络”课程是专业限选课或任选课之一,侧重于网络基本理论与应用。经过课题组成员比较,拟选择乔正洪的《计算机网络技术与应用》。

  针对教材内容太多、偏重于介绍理论、欠缺实践环节、与工程联系不够紧密等问题,在讲授的时候略去了部分内容,比如安全方面的内容(另外一门课讲授),增加了

  一些实践相关的内容,如WinSock编程、路由器基本操作等。在教学内容上力求推陈出新,引进和精选当代网络技术新发展及新应用作为网络基础的指向,在不断更新教学内容的同时优化课程体系,将基础知识与现代技术紧密结合,培养学生的创新意识和发展意愿。

  ()贯彻基础课的教学必须和科学技术同步发展的教学观念,建立终身教育的观念。科学发展与基础课程的教学改革相结合,以学科建设推动基础课程教学的改革。基础课程教学的改革又支撑新型专业建设与学科的发展,推进人才培养目标的实现。

  更新教学内容的同时优化课程体系,将基础知识与现代通信技术紧密结合,将专业基础知识传授、能力培养和素质教育融为一体,实施知识结构合理、基础扎实、适应能力强、有创新精神和实践能力为基本内容的人才培养模式。

  ()教师为主导,学生为主体,因材施教。改进课堂的教学方法,以人为本,因材施教,充分发挥学生的潜力,提高教师的授课质量。教师努力研究课程的基本知识点以及这些知识点之间的相互关系,处理好信号、数据、信息之间的关系和传输特点;研究重点理论和实践知识点的教学方法,使教学内容更贴近学生,引导和帮助学生掌握基础知识和基本技能。

  教师采用“发现式”互动教学方法,通过精心设计教学过程,采用“提出问题要求解决方法”、“引导思考适当提示”、“找出学生思路正确部分引申”、“扩充认识解决问题的条件”等方式,把握课程的进度,活跃课堂气氛,开发学生的潜能,使学生在获得知识的同时能从应用的角度思考网络通信中的问题和解决问题的思路,使学生建立科学的思维方法与创新意识。

  ()把多媒体技术引入课堂教学中,使理论和协议架构分析变得生动、形象、具体,同时解决了传统教学中课堂画图既费时效率又低的问题。再辅以现场概要线图等,让学生在学习具体知识时心中有网络体系大框架,便于知识定位。

  ()建立网络教学环境。目前桂林电子科技大学已有四个相关网上资源供学生使用:“计算机网络”课程网站,使师生在任何时候都可以利用网络资源学习;网络辅助教学平台(Blackboard):向学生提供资源下载口、作业提交口、讨论区等;思科网络技术培训网站(http://cisco.netacad.net)作为思科网络技术培训基地之一,目前为部分优秀学生开放思科培训网站,让学生参与全球交流,直接接触最新网络技术;教师FTP:作为系统冗余,从教师FTP中学生也可以下载课件等。

  计算机网络是理论和实践结合非常紧密的一门课程。目前国内外计算机网络相关教材一般都偏重于理论的讲授,而忽视了动手实践方面的引导,为此应实验单独设课,独立考试。实验课学时占总学时的%,并要求课外∶配套。实验内容根据学生的层次、学生的兴趣分为基础层、提高层、综合应用层三个层次。同时,补充了教材上没有的相关内容,如利用套接字进行网络通信编程,培养实践动手能力。而且把原来以教师为中心的实验教学变成了以学生为中心,积极开展开放性实验,延长实验室开放时间,增加大量的设计性或综合性实验,为学生近一步提高动手能力奠定了良好的基础,培养学生的创新意识和创新能力。

  .在课程教学的各环节中大力开发和应用网络技术,以网络技术构建网络课程教与学的互动平台,理论与工程应用并重

  计算机网络是一门理论和实验实践相结合的专业基础课程,教师在讲授的过程中贯彻教学理念,引用网络发展历史背景故事和实际应用具体案例来帮助学生理解理论知识,引导学生形成提出问题、分析问题和解决问题的思维模式,培养学生的创新思维能力和综合专业素养。教学采用理论结合实践教学法,通过实验课程开设、实际网络系统参观和课程设计三个渠道将相关网络技术的应用充分融合到课程教学之中,使同学们接触到真实的网络世界,提高实践运用能力,理论与工程应用并重。

  实验课程通过综合设计性实验,充分发挥学生的想象力和创新能力,是使学生获得对网络的工作原理与操作方法的感性认识,加深理解、验证、巩固课堂教学内容的最佳途径。

  实际网络系统参观是在课程讲授过程中安排并带领学生参观校园网、学院局域网和企业的网络系统,使学生对计算机网络有感性认识。

  创新是人类特有的认识能力和实践能力,是人类主观能动性的高级表现形式,是推动民族进步和社会发展的不竭动力。高等教育培养具有创新能力的人才要求教师不仅要授之以鱼,而且要授之以渔。前者注重基本知识的传授,后者注重科学思维的培养,二者有机结合才能激发学生学习兴趣,进而为创新能力的培养奠定基础。

  计算机网络课程作为计算机类专业的主干必修课,是一门理论与实践、软件与硬件紧密结合的课程。若在教学过程中注重科学思维培养,必将有效提高学生分析解决问题和动手实践的能力,进而培养学生的创新能力。

  在教学改革过程中,我们首先分析了计算机网络课程教学中需要处理好的关系,然后从教师和学生两方面人手,要求教师合理运用科学思维方法精心安排教学内容,既要保证计算机网络基础知识、基本理论的讲解,又要及时传达网络新技术、新思想。同时,在教学环节注重培养学生的科学思维,让学生主动思考,进而培养他们的创新能力。

  分析目前各计算机网络教材对学习内容的安排,结合内蒙古大学计算机网络课程教学的丰富经验,笔者认为在计算机网络课程教学中必须注意两个问题:一是如何使学生理解和掌握处理网络问题的基本方法,二是如何培养学生在网络环境下的实践能力和编程能力。同时还必须处理好以下关系:

  计算机网络技术是计算机技术和通信技术相互渗透、密切结合而形成的一门交叉学科,其内容必然涉及计算机技术和通信技术两方面的知识。目前计算机网络课程多为计算机专业学生开设,他们具有较深的计算机学科知识基础,但通信知识不够,而各高校也基本不会单独开设数据通信方面的课程,因此在计算机网络课程的教学中,教师应在主讲本课程知识点的过程中逐步加入通信技术的基本知识。学生只要具有物理学方面的基础,就能够接受这些知识,无需专门补习通信相关课程。比如可以补充的通信知识包括编码、复用、交换技术等。

  计算机网络技术从20世纪60年代开始发展,至今已经形成了比较完善稳定的体系,而另一方面由于计算机网络应用广泛,网络技术发展迅速,又会不断涌现新知识和新技术。对于这样一个发展迅速的领域,最重要的是让学生学会处理网络问题最基本的方法,掌握网络最基本的工作原理,使学生面对不断变化的技术,具有跟踪、学习的基础与能力。因此在教学中要处理好二者的关系,既保证基本知识的学习又能反映新技术的发展,但还不能顾此失彼。

  高等教育的教学目的不仅要让学生学会什么,还要知道怎么学。因此我们必须从网络最基本原理出发,总结提炼,让学生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。一旦学生接受了处理网络问题的基本方法,就可能在前人的研究成果上,具备接受新知识和继续学习的能力。因此必须处理好计算机网络基础知识的学习与继续学习能力培养的关系,才能以不变应万变。

  学生科学思维的训练和创新能力的培养,取决于教师对教学内容的准备。因此无论是教学、实验还是对学生科学思维的培养,或对学生创新能力的培养,对教师都有以下几方面要求:

  为了给学生奠定良好的理论基础,教师必须把最基本的原理和概念讲清楚。在众多的知识点中,教师应当挑选出最重要的基本概念,不应让许多次要的、繁琐的细节冲淡基本概念的深入讨论。

  计算机网络技术发展迅速,有一些技术已经淘汰,作为教师,最好能够及时修订教材,或者优化删除过期教学内容。比如在介绍计算机网络体系结构时,由于ISO制定的OSI RM没有得到广泛应用且已过时,教师必须用科学思维以及发展的眼光看待这一问题,在讲课时应当大胆省略这部分知识点,只提及此模型的贡献即可,比如分层次体系结构的概念、表示层中的抽象语法记1(ASN.1)等,而把教学重点放在TCP/IP结构的介绍上。

  网络新技术和新应用层出不穷,计算机类专业的学生必须要对它们有所了解和认识。计算机网络课程的教师必须把已经普遍使用且具有独特原理的成熟技术及时增补进教学内容。依据2009年《高等学校计算机科学与技术专业核心课程教学实施方案》和2012年《高等学校网络工程专业规范》,应增加以下内容:移动网络、多媒体网络、P2P文件下载、MPLS等。

  计算机网络是一门实践性极强的课程,教师必须认识到这一点并在教学实践中对网络基本原理的教学规律进行深入研究,总结提炼实验题目,让学生循序渐进且独立完成网络编程任务,达到深入理解网络基本工作原理与实现方法的目的。一旦学生能够接受网络问题处理的基本思路,掌握网络环境中编程的基本方法,他就能够在接受已有知识的基础上接受并继续学习新知识,更适应网络技术的快速发展。因此教师必须选择合理恰当的实验题目,并安排实验场所、环境和工具,指引学生通过验证性、模拟性和设计性实验,帮助学生学习理解知识,培养动手能力和创新能力。

  由于各高校硬件实验室环境参差不齐,在具体操作时可根据实际情况安排必选课堂实验和可选实践技能训练。必选课堂实验的目的是强化理解课程核心知识点并训练基本的网络实验技能,该类实验可以根据网络层次安排,每层安排2学时实验,使用网络模拟器(Packet Tracer)和网络协议分析仪(Wireshake)在单机上实现,硬件实验环境要求较低。比如在网络层和传输层可以做协议验证及模拟实验,在应用层可以做开发设计性实验,让学生动手开发应用层的应用。对于实验硬件条件较好的学校可以选择安排可选实践技能训练。该类实验可以消除学生对网络的神秘感,提高学生动手实践能力。例如可以安排PC的网络配置、Ethernet组网实验、虚拟局域网配置、路由器配置、基本网络故障处理、域名服务器配置、Web服务器配置等。内蒙古大学在教学中包含了这两种实验,实验效果较好,学生做实验兴趣浓厚,整体计算机网络课程动手能力较强。

  培养学生科学思维,激发他们的创新能力,重点体现在教学环节,因此可以把教学环节分为3部分,即课前环节、课堂环节和课后环节。课前,教师就某一知识点提出问题,学生预习并结合已有知识就该问题展开猜想,这有利于促进学生的科学思维;课堂,教师首先预留时间进行课堂讨论,讨论时允许学生发表他们在课前的各种猜想,并予以肯定,进一步激发学生思考的积极性,为培养创新能力奠定基础,然后教师讲授该知识点,学生用实验对知识点进行验证,这有助于学生更进一步思考并加深对知识的掌握;课后,教师可以启发学生深入思考“为什么”。这里“猜想、验证、思考”就是基于科学思维教学改革的核心。

  问题的设计是基于科学思维教学改革的前提。兴趣是学习的动力,是创新的源泉,因此教师必须在课前环节精心设计,针对每章核心知识点提出学生感兴趣且具有启发性的问题。例如初学者对计算机网络体系结构都会感觉陌生且不好理解,教师可以提前布置思考问题:现实社会邮政系统如何工作?不同国家的人如何交流?这些问题既是我们身边的问题,又容易引起学生联想,对于计算机网络体系结构的学有裨益。

  师生互动是基于科学思维教学改革的关键。创新是一种高度复杂的智能活动,只有在轻松、自由、民主的氛围中,人们才会产生好奇心,萌发求知欲,才会有创新的意向和行动。只有通过互动,才能改变传统灌输式教学,从而在平等的氛围中激发学生学习热情,进而引发思考,促进创新。因此无论哪个教学环节都必须重视师生互动。课前教师提出问题,学生思考预习是第一次互动;课堂教学环节鼓励学生参与教学,学生与教师间或学生间针对某个知识点讨论是第二次互动;课堂实验环节,学生验证知识并撰写提交报告,是第三次互动;课后师生可以通过邮件、论坛等方式继续对知识点或相关知识进行第四次的讨论。只有加强师生互动才能提高学生学习兴趣,激发学习热情,进而主动思考,提高创新能力。

  构建新型评价机制是基于科学思维教学改革的动力。心理学研究表明,凡是因为求知好奇而受到奖励的学生,往往愿意继续进行试验和探索,从而促进智能的发展,产生创新的思想。教师要爱护和培养学生的好奇心和求知欲,肯定各种猜想,保护学生的探索精神和创新思维,营造崇尚真知、追求真理的氛围,为学生潜能的充分发挥创造一种宽松的环境。为激发学生参与教学的热情,在课程最终考核时将学生在各环节中的表现纳入评分体系,并加大平时成绩的比重,可以采用如下计分规则:预习占5%,课堂与网络讨论占5%,实验占20%,作业占10%,笔试(闭卷考试)占60%。

  运用技术手段是基于科学思维教学改革的补充。教学改革不能以教师超负荷工作或占用学生非课程时间为代价,因此必须注重效率。开发或利用现有教学平台或教学网站可以作为教学的辅助系统,不但可以加强师生互动,还能培养学生的自学能力和创新能力。教学平台或教学网站的开发可以让学生参与,这更能体现学生学习价值,促进学生创新性的培养。

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  根据多年计算机网络课程教学经验,笔者发现传统的以课堂讲授为主、教师为中心的教学和学习方法,会让学生感到枯燥、抽象、难以接受,不可能真正掌握计算机网络知识。通过与以往采用传统教学法的学习效果进行对比,见表l,可知采用基于科学思维的教学法更有助于激发学生的学习兴趣、调动学习主动性、明确学习目标,且学习方法更得当、继续学习能力更强、实践能力极大提高、创新能力极大增强,因此学习效果更好,值得在其他相关类课程中推广使用。

  [1]刘冠军,王维先,科学思维方法论[M],济南:山东人民出版社,2000:100-120

  [2]李枫,舒静庐,科学思维[M],北京:国家行政学院出版社,2011:50-70

  [3]胡晓娅,基于创新能力培养的计算机网络课程教改研究[J],理工高教研究,2008(4):116-118

  [4]教育部高等学校计算机科学与技术教学指导委员会,高等学校计算机科学与技术专业核心课程教学实施方案[S],北京:高等教育出版社,2009:260-3 10

  [5]教育部高等学校计算机科学与技术教学指导委员会,高等学校网络工程专业规范[S],北京:高等教育出版社,2012:26-63

  计算机网络技术是计算机技术和通信技术的结合,是信息数字化的通用平台,现在几乎所有的信息应用都由单机拓展到了计算机网络上,所以计算机网络技术在信息技术领域的地位是非常重要的。计算机网络是美国IEEE-CS & ACM 2001大纲和中国CCC2002大纲规定的核心课程之一,是高等院校计算机专业及其相关专业重要的骨干课程之一。该课程的教学目标是培养学生掌握计算机网络基本理论和基本技能,它的特点是理论与实践并重。在教学过程中,教师不但要让学生掌握计算机网络理论方面的知识,还要让学生理论结合实践,通过理论实验、分析实验、认知实验和工程实践等途径提高动手能力和运用网络知识解决实际问题的能力。

  有些高校教学唯教材,所有教学的内容都来自教材。由于计算机网络涉及的专业知识面宽,尤其是网络中涉及的设备、技术等不断推陈出新,而教材的写作相对滞后,所以导致很多新技术、新应用领域并不能及时地成为教材内容,甚至有些教材中还存在基本被淘汰的内容还在教材中占据着重要地位的现象,这就要求教学要及时更新和补充新的教学内容。如果在教学中还采用以教材为中心的模式,容易造成教学内容陈旧,培养的学生往往不能适应企业的需求。

  教学中多采用教师为中心的传统教学模式,教师授课时对着电脑照本宣科,忽视整个教学过程的互动环节,教师不能及时得到学生的反馈信息,不能及时调整教学行为,学生的学习热情和学习兴趣消失于教师满堂灌输的大量枯燥理论中,取而代之的是对课程的厌恶,对知识缺乏钻研精神。

  一些教师认为计算机网络是一门理论课程,是入门课,不需要实践,而且也不容易安排实践内容,这种看法是完全错误的。实践是计算机网络课程学习中很重要的一部分内容,合理的实践安排有利于激发学生的学习兴趣,培养学生的实践和创新能力,并有助于提高学生的整体素质;忽略或不注重实践,会使学生难以理解理论,或即使理解了理论知识,也不知道如何应用。这就造成学生认为所学的知识并无用处,从而失去学习积极性。

  通过多年计算机网络课程的教学工作,笔者认为不能单纯地把计算机网络看成一门入门的专业基础课程,而应该一次到位地把基础理论与实践结合起来进行网络技术的学习,所以,提出了1+1的教学模式:即把计算机网络教学分成两学期,1学期的专业基础理论和1学期的实践课程。第一个1学期老师运用多种合理教学方法,引导学生掌握基本的理论知识,知道什么是网络、网络的基本结构、网络的工作原理;第二个1学期根据网络技术岗位,基于案例讲解和项目驱动来安排教学内容,教学生如何完成网络工程,如何对网络做长期维护和管理。学生在这个学期要完成教师安排的实践项目,通过实践验证第一个1学期的基础理论,学习不同的网络技术岗位所应该掌握的基本技能。

  布鲁纳认为学习动机是激发人去学习的动因。学习动机有两类,即由内在需要引起的内部动机和由客观要求引起的外部动机,内部动机比外部动机更强烈持久.教师应一方面逐渐使学生的外部动机转化为内部动机;另一方面又应利用外部动机作用,使学生已经形成的内部动机作用处于持续的激起状态.在计算机网络教学中,学习动机理论的首要作用就是设法提高学生的学习兴趣,将外在的需要转化为内在的求知欲。布鲁纳强调,在认知学习过程中要注意学生学习的心理倾向和动机.这是教学活动成败的非常重要因素.好奇心、好胜心、兴趣都是促使学生学习的内在动机,它的持续时间会更长、效果会更好。因此,第一个1里面,笔者认为如何提高学生的学习兴趣是教学活动开展的唯一原则。在笔者的教学实践中,采取了以下措施:

  教师讲解计算机网络知识的目的不是为了让学生觉得该门学科高深、难以理解,而是要深入浅出告诉学生这是个什么,能干什么。因此,一味在教学内容安排上求深求难,对刚接触网络知识的学生来说是不合理的,很容易浇灭他们的学习热情。例如对网络性能的一些涉及数学的分析、TCP拥塞控制的一些具体算法等内容并不属于基本的概念,在计算机网络的教学中可以考虑暂时不讲解。另外,一些现在将要淘汰或者已经淘汰的知识如果还花大量时间在它们的讲解上,既浪费时间又容易造成学生在理解的时候跟现实的应用脱节,导致学生只能在口头说说十年二十年前是什么样的而不知道现在的最新应用情况。例如CSMA/CD协议,在现在局域网普遍都是千兆网的情况下,只支持半双工的该协议已经不怎么用了,因此在讲解时只需要简单介绍下其工作原理,不需要深入去讲解该协议下的最短帧长、侦听算法、随机退避算法等内容。

  一个个的概念以及与之相关的原理,如果只是告诉学生它们的定义或者工作过程,然后说这些很有用、你们以后或许会接触到,学生会觉得很抽象,他们有很大可能在课堂上理解了老师的讲解而在课外很快因为这些理论没有与他们所知道的实际应用相结合而很快遗忘了这些内容。因此,笔者建议,要尽最大可能地把讲解的内容跟实际的应用结合起来,让学生对内容的理解建立在实际应用基础上,让学生产生的理解记忆深刻而持久。在这个原则下,有些太抽象而无法马上跟实际应用结合的知识可以先略讲甚至不讲。比如讲解内容的时候可以结合普通用户访问网站这种实际应用的整个过程来讲,让学生在对这种实际应用的了解基础上深刻理解DNS概念和原理、WWW的概念和原理。而另一些内容比如多协议标记交换MPLS,学生目前还不能接触了解到该应用,所以只需要在讲VPN概念的时候提一句就好,不用讲得太细。

  网络基础知识中对协议工作原理的讲解是比较抽象、难以理解的,在讲解这些内容时候教师可以使用一些网络工具软件帮助教学,比较常用的有WINDOWS自带的一些网络命令以及一些网络抓包分析软件。比如讲解ARP协议的时候,可以使用WINDOWS自带的ARP命令先用-d参数删除ARP缓存内容,然后访问一台同一网络主机后用-a参数重新查看缓存,帮助学生理解同一网络内两台主机环境下ARP协议工作过程;讲解TCP协议的连接建立和释放时可以用抓包分析软件如Wireshark、科来等把访问一个网站时TCP连接和释放过程的所有包抓下来进行分析,然后让学生看分析结果。善用网络工具,会让教师的教学变得容易。

  第一个1的学习完成后学生已经掌握了基础的网络知识,接下来的第二个1要达到三个教学目的:保持学生的学习兴趣、让学生能亲自验证第一个1所学理论、拓宽加深第一个1所学的知识。要实现这些目的,最好的方法就是对学生进行实训。有一些学校走校企结合办学的路子,把学生放到企业去实训锻炼;有些学校坚持自己培养的模式,定期到企业调研,利用自己的软硬件条件对学生进行实训。这两种方法笔者都是赞成的,所不同的是,这儿的第二个1的实训强调一个原则,即根据企业内网络工程师(售前、售中、售后)和网络系统管理员(网络故障诊断与维护工程师、系统工程师)、信息安全工程师的岗位要求,按照网络工程的实施模式,依照用人单位的要求,进行岗位专项技能强化训练,使受训人员的专业技能水平达到岗位职业能力要求。

  我国现在正在施行市场经济改革,经济发展非常迅速,大学作为社会人才的培养基地,归根结底是针对社会的各个工作岗位培养人才的。因此,以专业技术岗位的要求作为实训的最终指导原则是非常合适的,有利于培养出更有社会竞争力的人才。如表1所示,下面是笔者对网络技术专业岗位的划分。

  项目驱动指得是从具体网络工程项目入手,按自顶向下的方法把网络工程分成很多子模块,每个模块的实施过程分解为很多子任务,让学生通过完成这些子任务,一步步由浅入深,自底向上完成整个项目的实施,从而全面掌握相应操作技能与专业知识。比如针对网络工程师岗位的网络组建施工项目要求,可以把它分成企业综合布线、企业园区网构建(交换技术)、

  企业广域网构建(路由技术)、网络系统集成几个子项目,以企业综合布线为例可以分为工作区跳线水晶头的制作(平行线、交叉线)、工作区模块/面板的安装、超五类配线架和理线器的安装和线缆连接、光纤配线架的安装和光纤线路连接、网线测试仪器的使用、综合布线结构图制作这几个子任务。整个实训过程可以采用项目组方式,学生在整个实训过程中,可以担任项目团队的项目经理、项目成员,参与到一个个子项目的实践中去,通过对子项目的完成来熟悉掌握整个项目的设计、施工、维护管理工作。

  实训既是学生对第一个1知识的验证,也是对第一个1知识的深入,所以在学生动手前也需要对实训内容和基本技能进行讲解。案例讲解指得就是通过具体网络工程项目案例的讲解及操作演示,让实训学生体验网络工程实施过程,包括采用技术、施工准备、具体安装配置过程。实训学员通过过程体验,能够达到以下目的:

  2)掌握网络工程各个技术环节的施工细节;3)掌握各项网络技术、相关设备的配置过程。

  以上面的企业综合布线为例讲解该子项目知识时可以采用具体工程案例《XXX智能大厦综合布线系统》来进行讲解,帮助学生了解综合布线技术应用过程,掌握综合布线各子系统的构成和具体项目中的设计、安装规范,掌握综合布线的相关行业标准,掌握主流品牌厂商布线产品的特点,学会布线器材的材料选择和设备安装工艺要求。

  第一个1侧重最基础的网络理论,第二个1着重知识验证和工程能力的培养。通过对计算机网络课程教学模式进行变革,采用1+1的教学模式进行教学,能够实现1+1>

  2的教学效果。该模式经过笔者的实践,提升了学生的学习兴趣,为学生打下了坚实的网络理论基础,让学生具备了较强的工程实践能力。因此,笔者认为1+1教学新模式在计算机网络课程的教学中值得推广。

  [1]李艳翠,刘炎培.案例讲解+任务驱动的Linux教学模式探索[J].电脑知识与技术,2012(5).

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  本文为陕西理工学院校级科研基金项目“基于知识网络的企业知识管理研究”(编号:SLGQD0906)的成果之一

  随着知识经济时代的到来,知识管理已成为知识经济的中心问题。知识管理的出发点是把知识视为最重要的资源,将最大限度地掌握和利用知识作为提高组织核心竞争力的关键。知识管理不仅涉及组织范围内的知识,还涉及组织外部以及与组织各种实践活动密切相关的知识。在组织与其外部的其他组织、机构的联系中,组织不仅可以获取大量有用的知识,而且可以通过知识的共享与转移来提高其创造价值的能力。基于对知识的需求以及知识管理的需要,每个组织均需与外界组织建立联系,实现知识在不同组织间的共享,从而构成集知识创新、知识整合和知识共享等功能于一体的网络结构体系,即知识网络。

  (一)数字信息网络。广义上指Internet网络,狭义上指依赖局域网或Internet网络这一传输工具进行信息传递、存储的有形网络,通过多个终端互联成为成员之间相互交流的手段,包括企业信息网络、图书信息网络等。其管理的对象是信息,注重内容管理,以IT网络为手段,注重对已有知识的利用。开云体育 开云平台

  (二)知识网络图。又称概念关系图或认知地图,是20世纪八十年代初期由美国康奈尔大学的著名心理学家诺瓦克和高温在奥苏伯尔的概念同化理论基础之上首次提出的,是一种由节点和连线组成的知识之间关系的结构表征,是一种表征、检查、修正和进一步完善个体知识结构的认知工具结合形成的联系。

  (三)还有一种知识网络,是指组织运作时,人们的知识和洞见的相互作用机制。其网络性有两方面:一方面知识本身因某种关联(如因果关系、逻辑关系)而相互影响形成的网络;另一方面知识载体之间的网络关系,如以企业信息为主体聚集的广义综合知识网。

  (一)人们能够通过单一语义入口获取和管理全球分布的知识,而无须知道知识的具置,非常便利知识的检索。这是知识管理追求的重要目标之一。

  (二)全球分布的相关知识可以智能地聚合,并通过后台推理与解释机制提供按需的知识服务,达到这个目标的方法之一是知识提供者提供元知识,统一的资源管理模型将有助于实现知识服务的动态聚合,可以真正实现按个性需求提供知识,非常有利于创新的实现。这是知识管理的根本价值所在。

  (三)人或虚拟角色能在一个单一语义空间映射、重构和抽象的基础上共享知识和享用推理服务,其中的相互理解没有任何障碍。知识网络还会使知识共享更加普适,知识共享是知识管理其他活动顺利进行的前提。

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  知识在企业中的流动存在着一个由知识的获取、生成、转移、利用的动态过程。在这一过程中,各种不同类型的知识通过不断地学习、融合、整合,创造出新知识,为企业创造新价值。知识的流动是需要载体的,而这些以知识载体作为节点,相互之间可以进行知识交流和知识共享的体系就构成了知识网络。

  (一)企业知识网络的层次结构。企业经过一定时间的生产、经营和管理,一般会依据市场及自身的特点形成一定的业务流程,企业的知识、资金、产品均在这些业务流程中流动,并最终为企业创造价值。在企业知识管理的大框架之下,企业把其所有流程视为知识,因而包括知识的创造、传播、更新和应用等一切业务流程都与企业的发展息息相关。为了便于研究企业知识网络这样一个抽象概念,突出知识主体的作用,本文将企业知识网络模型分为基于知识主体的个体、组织、产业集群三层模式结构。在个体知识网络中,个体知识主体为基本结点,包括知识专家和知识需求者,前者即拥有某一特定领域知识的个人,也可能是具有专家地位的个人。例如,企业家知识属于个体层次的知识范畴,也是最突出、层次最高的个体知识。后者是出于某种知识实践的需要,知识个体会对相关欠缺知识产生需求,成为知识需求者。在组织知识网络中,网络化合作关系联结的组织和机构构成了网络的基本结点,具体表现为供应商、竞争者、合作机构、政府部门、专业的技术机构、中介机构等与核心企业相关的企业和机构等。根据组织在网络中所处的地位,可分为网络核心组织和网络从属组织。网络核心组织是积极引导知识共享活动的核心组织,所开展的各项知识管理活动贯穿整体组织知识网络的运作过程。在全球化分工体系的背景下,产业集群必然成为全球价值链上的一环,为吸取先进的技术和资源,本地组织和组织之外的跨国公司和其他机构形成广泛而复杂的网络联系,即组织知识网络,其知识关联类似于组织知识网络。

  (二)企业知识网络流动分析。由于参与知识活动的主体有个体、团队(部门)和组织,根据参与创新活动主体的不同,可以将知识流动分为3种类型:个体之间的知识流动、团队之间的知识流动和组织之间的知识流动。其中,个体之间的知识流动和团队之间的知识流动都属于组织内部的知识流动或可成为内向型流动。组织之间的知识流动,包括处于平等地位的不同法人组织之间的知识流动和处于不平等地位的母子公司之间的知识流动或称为外向型流动。

  1、参与主体不同。组织内部知识流动的参与者是组织内个人或团队,团队既可以是正式的,也可以是非正式的。

  2、冲突的解决方式不同。组织内部不同个体之间、不同团队之间如果发生冲突,既可以相互协商解决,又可以由组织的管理者进行仲裁,并可以采用行政手段激励知识共享的实现。组织之间如果发生冲突,除相互协商解决外,只有通过法律或仲裁来解决,无法采用行政手段来激励知识共享的实现。

  3、知识流动的难度不同。知识(特别是隐性知识)在组织之间的流动难于知识在组织内部的流动,即外向型流动比内向型流动更加困难。知识流动的实质是促进知识资源的有效组合。创新是组织之间知识流动过程中相互作用的结果。知识流动实现了生产要素的新组合,只有能够提供创新所需的新生产要素,并对实现生产要素的新组合做出独献的组织,才能参与知识流动。

  知识网络是企业开展知识活动的基本形态,而知识流动机制具体表现为两种形态:单个网络层次的知识学习机制和网络层次间的知识转化机制。企业知识管理的过程是一个不断获取知识、共享知识、应用知识和创新知识的循环过程。企业正是通过这个过程,不断提升其知识存量和创新能力。

  (一)支持知识共享过程。知识的有效共享是知识网络系统的主要目的之征集与形成企业知识缺口的知识节点有关的知识,员工可以积极地对这部分知识进行搜集和提交。此外,知识网络系统准确地反映了人、存储知识的物理介质与企业业务流程的关联,使员工可以克服地域、时间的限制,这也在一定程度上促进了知识的共享。

  (二)支持知识利用过程。知识利用主要是指利用知识获取和知识共享所获得的显性知识和隐性知识去解决问题的活动。知识网络系统主要由检索组件来完成对知识利用的支持。另外,分析组件和操作组件的相关功能也能提高知识利用的效率。

  知识网络系统的检索组件以企业的核心业务为依据组织检索界面,通过企业的核心业务将企业中所有知识载体都关联在一起,这种形式的知识网络符合员工的工作习惯,员工可以方便快捷地获取他们想要的且能够帮助他们的知识,对企业业务的实现起到重要作用,也使知识能真正得到利用。

  (三)支持知识创新过程。知识网络系统通过各功能组件实现对知识创新的支持。首先,论坛组件提供不受地域、时间和人数限制的广泛的交流平台,有效激发了员工就某一领域知识的思维碰撞;其次,利用分析组件抽取论坛日志数据中有价值的创意,整合成新的知识节点,有利于知识的创新。

  基于知识网络的企业知识管理过程支持模型是在分析开展知识管理的企业知识链基础上建立起来的,是知识管理社会化模型的具体应用,清楚地体现出企业实施知识管理平台的转变。企业在内部进行知识识别、获取、共享和创新的基础上,突破企业边界。这样,企业知识管理的内涵和范围无论从时间上还是空间上都发生了巨大的变化,要求企业必须围绕这一平台转变的内在需要从组织结构、企业文化、知识管理基础设施、人力资本结构、外部关系知识化水平等方面适应这个转变,在某种程度上说企业需要围绕这一平台进行针对性的流程再造和机制设施完善。我们首先需要完成这样管理思想的转变,才谈得上展开基于知识网络的知识管理的规划与实施,开展相关知识管理项目。

  [1]盛小平.基于知识网络的知识管理研究[J].图书情报工作,2004.6.

  引言:基于工作过程的课程体系颠覆了原来以知识传授为主要特征的传统学科课程模式,转变为以工作任务为中心组织课程内容,使学生在完成具体项目的过程中来构建相关理论知识,并发展职业能力。课程教学以典型产品或项目为载体,以工作任务为中心整合理论与实践,实现理论与实践的一体化。在课程教学设计过程中,如何精选职业岗位必须的知识、技能、规范,妥善处理知识、技术、能力、理论性与职业性之间的相互关系,保持其恰当的平衡?本文以所讲授的课程《计算机网络技术》为例,探讨基于工作过程进行课程整体教学设计和课程单元教学设计,使每个教学单元都成为与“典型工作任务”相对应的综合信息载体。教学实践证明,这种以职业活动为导向,以培养学生职业能力为目标的课程教学模式获得了较好的效果。

  1基于工作过程的含义。能力本位(Competency-Based)是高等职业教育的基本特点,学生职业能力的培养是教师从事课程教学的出发点与归宿。纵观当前国际上高等职业教育,其课程大体上都实行能力本位的教学模式,并不断探索更高形式的能力本位,对能力本身赋予了新的内涵,出现任务中心的课程、项目课程、工作过程导向课程等新概念。工作过程是企业为完成一件工作任务并获得工作成果而进行的一个完整过程。基于工作过程就是在课程教学设计时,通过对工作过程的分析,把复杂工作系统即劳动组织关系、工作内容、设备和工具、从业者应具备的技能、知识和态度等要素结构化的过程。德国职业教育的工作过程系统化课程是工作过程导向的典型范例,其教学内容是涉及多个专业领域的综合性学习任务,包括技术、社会、环境等与工作过程有关的各个方面,以此构建双元制(Duales)的工作过程系统化课程,成为以工作过程为导向的整体化工作任务分析法。

  ⑦具有一定难度,不仅是已有知识技能的应用,而且还要在一定范围内学习新的知识技能,解决过去从未遇到过的实际问题。基于工作过程的课程教学设计更明确地指向由专业能力、方法能力和社会能力构成的职业能力,是以就业为导向的课程改革的生动体现。

  2.1课程整体教学设计。基于工作过程的课程开发过程,是一个伴随学科体系的解构而凸显行动体系的建构过程。通过企业调研和专家研讨,按照网络工程师岗位任职要求对《计算机网络技术》课程所需要培养的职业特定能力进行了分析和提炼,培养网络工程师的课程解构框架如图1所示:

  通过分解职业岗位能力,归纳相应的教学知识点来重构课程,确定了职业特定能力如下:

  根据能力目标,本课程设置了一个综合项目――组建一个小型局域网,该项目贯穿课程始终。根据综合项目的进程和组网工程内容,进一步将综合项目细分为六个子项目。教学模块就根据六个子项目确定,具体内容如表1所示:

  在教学方法设计上,采用基于教与学对象的教学方法,以学生为主体,以职业需求确定综合项目、单项任务和理论知识,与学生一起“学中做,做中学”。

  2.2课程单元教学设计。单元教学设计的关键是选定每单元课程训练单项能力的任务。每次课程分为引入、驱动、示范、归纳、展开、讨论、解决、提高、实训等过程。从时间安排上可以分为3个部分,即教师介绍部分,学生动手部分和测评总结部分。首先安排约20分钟的介绍,包括本次训练的职业能力,该能力在工作岗位中的地位和作用,然后讲解训练能力所需的相关支撑知识,最后由教师做必要的演示和讲解。介绍部分结束后,学生立即开始动手训练,在这个过程中,教师需要仔细观察学生的动手过程,了解学生的困惑,发现普遍存在的薄弱环节和共性问题,留待总结提高。最后30分钟是测评总结部分,首先以小组为单位,让学生展示自己的成果,互相评价工作成绩,说明不足,然后教师进行总结,集中补充薄弱的知识环节和解决暴露的问题。

  好的开始是成功的一半,第一堂课至关重要。为了让学生对课程有鲜明的第一印象,从而对课程充满兴趣和期待,要按照工作过程的理念对第一堂课进行精心设计。传统的《计算机网络技术》课程教法与基于工作过程的《计算机网络技术》课程教法的对比如图2所示:

  在简单交待《计算机网络技术》课程的内容特点,展示精美的网络规划书之后,立刻进入课程的项目任务,教学生使用压线钳和测试仪动手制作双绞线,用鲜明的实例、问题和操作引起学生的强烈兴趣。

  为了将项目训练贯穿始终,本课程将设计和实现网络规划作为唯一的考核内容。根据学生的实际能力将考试内容分为“合格”、“良好”和“优秀”三个等级。以某个学校的校园网网络规划为例,要求学生写出简单的网络规划书,能用Visio画出规划书中的网络拓扑结构图即达到“及格”:按照拓扑结构图在华为路由器模拟软件中配置交换机和路由器并能演示实际网络规划的效果可以达到“良好”:加入附加条件,比如部门重组和人员流动,要求在不重新布线的情况下通过配置虚拟局域网解决问题,并在模拟软件中实现即达到“优秀”等级。如果达到“优秀”等级,说明学生已经达到下列知识目标和能力目标:

  ①知道局域网组成情况,通信协议和IP地址管理相关知识,能够判断网络工作模式,认识网络设备,判断安装的网络软件;

  ②知道局域网组网技术相关知识,能判断各类网络传输介质的物理特性和传输性能,能分析网络需求,把握组建小型局域网的主要步骤,具备一定的组网方案书写能力:

  ③知道局域网硬件设备特性相关知识,能够安装和配置网卡、交换机和路由器等网络设备;

  ⑤知道Intemet接入相关知识,能够安装接入软件,配置路由器或调制解调器接入Intemet,能判断常见的故障并解

  ⑥知道网络常用命令相关知识,能够用简单的网络命令进行测试和故障判断,能判断常见的链路故障并解决。

  3基于工作过程的课程教学设计特点。通过基于工作过程设计《计算机网络技术》课程的探索和实践,总结其特点具体如下:

  ①使专门技术课程的教学实现了任务驱动,教学主线清晰,目标明确;学生学习目标明确,避免了传统课程教学因仅涉及或重视其中的个别阶段而造成的人才培养的结构性缺陷,培养了学生系统工作和处理问题的能力。

  ②使专门技术课程的教学由传统的知识传授转向到学生综合职业能力的培养,对学生专业技能、工作能力和人文素质等综合职业能力的培养起到推动作用。

  ④使课程教学目标和岗位工作目标紧密结合,既充分利用了社会教育资源,又避免了实际课程教学与工作岗位的脱节。

  ⑤采用工作过程中典型任务链路分析和逆向推导程序,开云体育 开云平台设计课程的“任务”、“技术与能力”和“知识”体系以及教学单元,实现了根据工作任务需要组合知识系统,教学与工作过程紧密结合,教学单元成为培养学生职业能力的综合信息载体。

  ⑥涵盖了岗位工作所需要的技术、能力与知识体系,有效地实践了高等职业教育“先实践体系,再理论体系”的能力本位教学指导思想,使学生坐上了课程与实际岗位之间的直通车。

  按照基于工作过程的教学模式对《计算机网络技术》课程改造以后,在深圳信息职业技术学院06控制技术3-2班实施教学。以下是教改前后学生评价教师的数据对比(由深圳信息职业技术学院教学督导室提供):

  从以上数据可以看出,基于工作过程的教学模式以训练职业岗位综合能力为目标实施项目教学,很大程度上激发了学生的学习兴趣,推动了教学过程的互动和对话,让学生体验到了职业成功的快乐,逐渐改变了学习方式,培养了他们的自主探究能力和创新精神。

  基于工作过程项目课程教学要求教师有较高的教学素养,较强的合作交流能力、信息处理能力和实际操作能力。在实施过程中,如果教师对教材或学生实际能力和需求研究不到位,课堂驾驭能力不够,不能有效地组织教学,无法帮助学生分析和解答项目实施中遇到的问题,就会减弱乃至根本无法完成教学任务,它的优越性也就难以体现。因此,要在职业院校中引进和推广应用该教学模式,使其发挥应有的积极意义,还需要我们在实践中不断探索和完善。

  1戴士弘,职业教育课程教学改革[M],清华大学出版社,200716~29

  2戴士弘、毕蓉,高职教改课程教学设计案例集[M],清华大学出版社,2007:27~47

  3罗伟、张莹、张翠英,基于“工作过程”的铁道技术专业课程体系构建[J],陕西教育(高教版),2008(3):34

  4王世安,基于工作过程的高职项目课程教学探讨[J],计算机教育,2008(7):52~53

  5刘志宏,基于工作过程构建高职《果蔬贮运保鲜技术》课程内容体系的探讨与实践[J],新疆农业职业技术学院学报,2007(2):21~24

  6孙俊,基于工作流程的网络数据库实验项目设计…,科技信息,2007(22):352

  7刘剑锋、王琴、朱恩利、李建辉,基于工作项目导向的高职高专课程体系设置一一以地理信息系统与地图制图技术专业为例[J],昆明冶金高等专科学校学报,2008(1):74~78

  对于软件工程课程来说,为的是让学生能够了解软件工程的相关知识,进一步学习有关软件的开发技术,从而达到优化学习效果的目的。高校对软件工程课程教学也提出了相关的建议与意见,表明学生既要对软件工程的基本理论加以掌握,又需要借助基本理论知识去解决相关实际问题。软件工程网络课程的开展,为学生掌握软件工程理论知识提供了有效途径。但在实践方面,软件工程网络课程也存在不足。例如,在网络课程开展中,实际案例不充分,实践性得不到很好的体现,从而大大弱化了实践教学目标。为此,解决软件工程网络课程在实践方面存在的不足便成为一项迫在眉睫的工作。

  在上述分析中,我们认识到软件工程网络课程的开展虽然能够满足学生的理论学习基本需求,但实践环节较为薄弱。为此,大量学者提出将软件工程网络课程和IBM-Jazz平台有效整合,实现“理论+实践”的教学目标。Jazz平台是IBM推行的面向跨地域团队的下一代团队协作平台。将该平台应用于软件工程网络课程开发中,能够使以往软件工程网络课程在实践方面的不足得到有效弥补。一方面,Jazz平台对Web2.0技术充分支持,能够构建实时协作平台,从而便于师生在网络课程中的沟通交流。另一方面,Jazz平台支持软件工程生命周期各个阶段的任务,可以使学生对软件工程过程有系统且全面的理解及掌握。此外,Jazz平台能够对敏捷软件开发给予充分支持,从而为软件工程网络课程实践教学的实现夯实基础。

  结合上述分析,笔者认为,要想使软件工程网络课程与IBM-Jazz平台实现有效整合,需要了解IBM-Jazz平台的优势,在针对学生完成软件工程网络课程中的理论知识的基础上,积极开展工具培训授课,让学生了解并掌握Jazz平台相关培训教材以及教学资源,通过网络指导学生正确、科学地使用相关工具,以此初步实现将IBM-Jazz平台有效应用到软件工程网络课程教学过程中。

  软件工程网络课程教学过程中,对学生进行实践教学是尤为重要的一个环节。笔者认。