李晓欢 唐欣 陈倩

摘 要：针对传统的“计算机网络”的教学模式易引起学生学习动力不足、教学效果欠佳的问题，结合该课程的内容和特点，对智慧教室在“计算机网络”理论与实践课程中如何提升学生学习氛围、培养解决实际问题能力等方面进行了探索，并设计了利用智慧教室辅助“计算机网络”教学模式来激发学生学习的欲望，提高该课程的教学效果。

关键词：计算机网络 智慧教室 教学改革

中图分类号：G434 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2019）02（a）-0-02

教育部2018年4月发布《教育信息化2.0行动计划》（教技〔2018〕6号）的通知[1]，要求2022年基本实现“三全两高一大”的发展目标，即教学应用覆盖全体教师、学习应用覆盖全体适龄学生、数字校园建设覆盖全体学校，信息化应用水平和师生信息素养普遍提高，建成“互联网+教育”基础设施平台。《教育部科技司2018年工作要点》（教技司〔2018〕90号）要求，实施宽带卫星联校试点行动、大教育资源共享计划、百区千校万课信息化示范工程、网络扶智工程，推进智慧教育创新示范，普及推广网络学习空间应用等。当前人工智能、物联网、大数据、5G等技术迅猛发展支撑着理念创新和教学创新，使得教学环境逐步从数字化走向智慧化，智慧教室是教学智慧化的重要载体，为教师改进教学方法、学生提高学习效率以及创新能力提供了一个新的环境。

“计算机网络”课程是计算机科学技术、软件工程及信息与通信工程等专业的必修课程，不仅要讲解计算机网络从网络接口层到应用层的常用协议及算法，还要与实际网络环境结合教学，具有很强的理论性及实践性。目前课程主要采用以教师主讲、学生被动学习为主，且课时偏少，易导致学生在学习过程中出现难于抓住重要知识点、课程枯燥乏味和眼高手低的不良现象。为了提高教师教授“计算机网络”的教学效果，改善学生学习该课程的主动性，较多的教学一线教师展开了积极的教学改革[2]。该文结合智慧教室的前沿科技和教学模式，探索了智慧教室在“计算机网络”教学改革中的应用。

1 智慧教室的基本理念及功能

1988年罗纳德.雷西尼奥在《教育技术的实际应用》一文中首次提出的“Smart-Classroom”概念。智慧教室是智慧学习环境的物化，是一种能够感知学习情景、识别学习者特征、提供合适的学习资源和便利工具、自动记录学习过程和评测学习成果，以促进学习者有效学习的学习场所或活动空间。它具有优化教学内容呈现、便利学习资源获取、促进课堂交互、情景感知和环境管理等多方面特征。近年随着物联网、云计算、大数据、人工智能等新兴信息技术的发展，智慧教室成了为教学活动提供智慧应用服务的教室空间及其软硬件装备的总和，是一种典型的智慧学习环境，是高校信息化发展到一定阶段的内在诉求，是当今高等教育智慧学习时代的必然选择。立足教学活动需求，提供智慧化的应用服务是智慧教室的核心使命；重构教室环境，运用智慧技术提供内容呈现、环境管理、资源获取、及时互动等智慧服务，创建适合学生学习和教师教学的新型教室环境，使其达成最优化的教学效果是智慧教室的终极目标。

在智慧教室的功能及建设方面，国内外高校已开展了较多实践。如美国麻省理工学院的“技术支持的主动学习”计划将教室和实验室相结合，强调动手实践、彼此合作、高度互动，将网络教学系统、3D视觉仿真图形、实验动态仿真、个人实时回馈系统等融入教学环境当中；四川大学利用数字技术提升教师与学生在课堂上的学习体验，建设多视窗互动教室、智慧教室平台、远程互动教室、多屏研讨室、独立隔断研讨室等，目前已有超过数万人通过川大的智慧教室优质教学资源受益。尽管各高校根据自身情况各有不同，但总体来说智慧教室建设应以学生发展为中心，具备探究式、个性化、参与式教学支撑能力，可根据不同需求调整拓展系统配置、桌椅部署能力，实现一室多用的设计目标。智慧教室应具备视频直播、录播、互动教学、课堂公开教学、远程教学、教学观摩等主要功能。

2 目前计算机网络课堂教学中存在的问题

2.1 课程内容多、进度快

“计算机网络”课程一学期的教学内容高达400余页，按进度安排平均每节课需要讲解数十页的内容甚至一整章。在时间少、内容多、进度快等因素下，为完成教学进度使得教师只能减少与学生之间的互动，更加大了学生自行复习理解的难度。随着时间累积，学生学习中存在的问题越来越多。在时间不足的情况下，即使教师发现问题，为使进度不落后也无暇详细讲解，如数据链路层的Go-Back-N，媒介访问控制子层的CSMA/CD、MAC帧结构和各种短距离无线接入技术，网络层的路由算法、QoS、IP地址和子网划分，传输层的拥塞控制和流量控制等内容多而杂，甚至晦涩难懂，学生问题越积越多，学习的难度急剧增大，尤其是教材前后连贯性强的章节更是如此。

2.2 授课过程枯燥、学生兴趣不高

古人云，師者，传道授业解惑也。所谓授业解惑就是教给学生知识，解答学生困惑。然而放眼当下，各种填鸭式、赶鸭子上架的教学方式层出不穷。教师固然在课堂上会对各个知识点进行了详细地剖析，却忽略了学生处于一种被动接受学习的事实。教师在讲台上滔滔不绝的讲课，就像是把观点像邮件服务器中SMTP进程一样，只负责传输到学生的潜意识接收邮件服务器里；教师只知道投寄的时间，但根本无法知道他们什么时候并且以B/S还是C/S方式收取这些信件。正所谓，兴趣是最好的老师。枯燥无味的教学过程无法吸引学生的注意，导致学生毫无兴致，慢慢地也会对学习失去兴趣。

2.3 实践课时少、练习时间短

“计算机网络”课程是一门非常实用的课程。对理论课程的解释离不开对实验现象的分析和让学生自己感受到协议工作的过程。例如在协议分析实践中，基础实验主要针对各个协议进行分析，像Web服务器的安装与配置实验一般只针对FTP协议的工作原理、报文格式、标题行的内容进行分析，从而了解协议的工作过程。但FTP在完成传输过程中，并不是从发送主机就直接发送FTP报文，而是通过DNS、HTTP和TCP等一系列协议实现页面文档的发送和接收。换而言之，任何一个网络数据的传输过程，都涉及相当多的协议共同完成，仅通过较少的实践课时和短暂的练习验证单一的某种协议，并不能让学生理解网络中数据传输的实际过程。

2.4 解决实际计算机网络问题能力不足

“计算机网络”这门课程每一章节都连接紧密，前后呼应，只有将每一章节的内容都相互衔接理解才能完成一个基本的信息传输任务，所以学生难以解决信息量稍大，范围稍微广泛的综合性练习或者实际网络问题。并且在长期的学习过程中，学生会遇到各种困难，加上多年的被动式教育，让学生成了被动接受知识的机器，学生没有自己独立思考的意识，做不到在困难面前積极地思考解决办法。另外，当前网络仿真器来替代实物设备进行实验教学，如Packet tracer、NS2和OPENET等，并不能真正模拟实际网络，特别是设备配置实验与真实环境存在巨大差异，易导致学生在面对真实网络时，容易出现眼高手低，解决实际问题能力不足的问题。

3 智慧教室辅助计算机网络教学新模式

3.1 教学资源高度网联化、共享化

通过智慧教室系统，一堂课的上课内容和教学细节过程可以即时生成，通过高速网络，借助5G通信“零”延迟和高速率传输，打破时空的限制，使得在万里之外的学生接受实时网络教育，让更多学生共享同等优质的教育资源。另外，课后任课老师将生成的课堂视频上传云平台，甚至学生通过学校发的个人账号，登录学校智慧教室云平台，可随时重温课堂内容，以解决当前计算机网络理论教学的课程内容多、课时少、进度快的问题。

3.2 教学场景虚拟化

“智慧教室”的教学可实现多屏互动、能效管理、数据自动采集等功能，探索开展计算机网络的信息化教学模式，以便将计算机网络层次结构、协议和网络原理尽可能以一种形象生动的形式教授。同时，将混合现实MR（VR+AR）教学进入计算机网络教学过程中，利用5G发展为混合现实MR的内容和视频带宽提供了必要条件，有助于促进混合现实MR（VR+AR）的教学应用的落地。5G+MR虚拟教学实训通过MR实训能让学生身临其境曾加沉浸感，令培训记忆深刻，全方位理解整体结构，提升教学效果，提高学习效率，有助于缓解授课过程枯燥，提升学生听课的兴趣。

3.3 教学管理无人化

智慧教室实现全天候向学生开放实验设备的信息查询、课程学习、设备预约、无人值守的借用鉴权、记录及违规操作的告警和历史记录的查询。学生可24h自主地进行实验，增加了学生课外实践的时长，提高了实验设备的使用效率，增强了学生自主学习的灵活性。而实验室教师可随时登录智慧教室云平台查看实验室的实时信息，使用记录自动生成表格，实现了无人值守的智能化的管理，节省人力资源的同时还大幅度提高了实验室的管理效率。解决了学生学习计算机网络实验的实践课时少、练习时间短等问题。

4 结语

该文是近年来教授“计算机网络”教学实践中的一些体会和思考，采用情景性教学模式，一方面讲解计算机网络的基本概念和原理，另一方面通过结合新兴技术、方法和思想融于整个教学过程中，把培养学生的创新意识和解决实际问题的能力作为课程改革的出发点和归宿。

参考文献

[1] 陈黎，孙界平，琚生根.自主学习模式在“计算机网络”课程中的应用[J].实验技术与管理，2017，34（8）：176-179.

[2] 赵明.本科生《计算机网络》课程的教学改革和探讨[J]. 高教探索，2017（A1）：96-97.