赵璠 孙永科 张宏伟 王晓林 熊飞

摘要：信息技术作为我国目前及未来一段时间内，产业结构转型升级的主要支撑技术，相关专业合格人才的培养显得尤为重要。计算机网络作为信息技术专业的专业核心课程之一，由于课程内容具有较强的理论性、逻辑性、抽象性和实践性，通过传统教学过程无法保证大多数学生达到应有的学习效果。因此，依托教育部提出的“金课”建设工程，比对所提出的相关标准，结合课程内容特点和长期教学实践经验，分别从理论教学体系、实验教学手段和教学方式等角度提出了全方位教学改革方案。经实际教学实践验证，这样调整后能明显提高学生学习效果、自主学习能力和依托理论知识独立解决问题能力。

关键词：金课;计算机网络;理论教学;实验手段;混合教学手段

21世纪以来，随着以物联网、大数据和人工智能为代表的现代信息技术的飞速发展，以及“互联网+”被明确作为国家产业升级的战略方向，整个经济社会发展的数字化进程加快，计算机技术成为推动经济社会发展的最具有创新活力的手段。同时，为贯彻落实在新时代下的全国高等学校本科教改要求，教育部于2018年印发《关于狠抓新时代全国高等学校本科教育工作会议精神落实的通知》（教高函〔2018〕8号）[1]，明确提出各高校要把教学改革成果落实到课程建设上，全面梳理各门课程的教学内容，淘汰“水课”、打造“金课”，合理提升大学生的学业挑战度、增加课程难度、拓展课程深度，切实提高课程教学质量。

“计算机网络”课程作为计算机和信息化类专业的核心课程之一，同时也是现代信息技术体系中的关键技术之一，该课程教学效果的好坏将关系到信息技术类毕业生适应现代社会的能力。因此，对照教育部“金课”建设工程的相关要求，根据计算机网络课程的内容特点和长期教学实践的经验总结，分别从理论教学体系、实验教学手段和教学方式等角度提出了全方位的教学改革方案，以期为提高学生的学习效果和创新能力奠定基础，使他们在进入社会后能更好适应社会新的人才需求，并为我国如火如荼的产业转型升级提供人才保证。

1“金课”的基本内涵和外延

从教育部文件给出的“金课”概念不难看出，只包含有“挑战度、难度、深度”等几个判断标准，未给出明确定义和其内涵、外延，因此许多高等教育研究工作者就其进行了广泛的讨论。汤晓蒙等[2]从与传统精品课程建设对比的角度认为，“金课”从字面上就可以看出是含金量高的课程，其具有高阶性、创新性和挑战度的特点，凡是符合教育教学规律，为专业人才培养目标和规格所必须，能够较好地完成课程教学目标，促进学生全面发展的课，都是“金课”;吴银银[3]从“金课”建设的理论基础分析中，提出建设“金课”就要改变以往轻松教学路线，通过有难度、挑战度的教学丰满课程内容，以提升教学效果;刘斯文等[4]认为“金课”是指课程质量高的课程，但这个“高”不是一成不变的，而是要随着教育目标、培养方案的不断变化而不断分化才能实现;汤智等[5]从学生学习效果的角度出发，认为“以学为中心”是“金课”范式的基本特征，使教学从“教”到“学”的转变是其重要本质;真正把“水课”转变成有深度、有难度、有挑战度的“金课”。

从上述讨论中不难看出，“金课”概念具有宽泛的定义，其中包含了多维的要求，究其核心从“教”的角度就是要重整教学内容，突出教学重点、拔高教学深度，同时还要创新教学手段以服务于教学质量的提升。因此，围绕“金课”建设的要求，将其运用至计算机网络课程教学中，具体从理论教学、实验教学、教学手段等方面进行相关教学改革。

2 基于科学发展史的理论教学体系改革

在我国本科阶段的培养方案中，计算机网络课程是计算机和信息化类的专业核心课和其他相关专业的专业选修课，教学内容以计算机网络的体系层次结构为逻辑展开，主要讲述物理层、数据链路层、网络层、传输层和应用层的主要工作逻辑和相关协议设计思路。计算机网络课程的难点知识点主要包括：分组交换技术、局域网工作原理、TCP/IP协议工作原理和应用层各协议工作机制等。这些知识点都具有共性学习特点，一是研究对象是抽象的计算机通信过程、二是無其他相类似课程帮助理解和记忆。

从计算机网络知识体系中的重要理论来看，其产生和发展都经历了“发现问题—〉思考问题—〉解决问题—〉升华理论”的诞生过程，例如CSMA/CD协议就是为了克服利用公共线路进行点对点通信时极易出现的冲突问题而研究产生的。然而，目前可查到的计算机网络课程教材，其内容几乎都是围绕计算机网络体系层次结构的逻辑层次进行编写，围绕这一内容结构组织的教学主要介绍各层所涉及的知识点，这样学生通过面授后只了解了每个知识点的内容，以及和同层其他知识点之间的联系，无法深入掌握各知识点特别是重要知识点的内涵，就容易导致学生在考核时不会变通而丢分、在实际应用时知识储备不足。因此，要解决这一问题，就需要在理论教学阶段，从传统按照逻辑体系组织的结构，调整为在讲解重点知识点时着重强调其产生背景及演化过程，帮助学生更好地理解该知识点的技术细节，这便是基于科学发展史的理论教学体系改革。

有相关研究[6]也表明，将科学的历史和科学的本质联系在一起，这样能进一步有助于学生：理解所有的科学定理都不是最终真理，在原则上还有变革和改进的空间，但一些基本概念已经过大量实验和观察的证实，在未来不可能有大的变化;了解当通过实验、模拟对研究对象的解释时，若遇到与已有结论不一致的新证据时，就需要更新相关概念;认识到由于缺乏大量全面的实验结果，不同研究者对同一对象得出不同解释是正常的，这种分歧会随着研究的深入而逐渐消除;意识到对已有科研成果还需加以包括审查、检验、找错在内的评价分析。

3基于虚拟仿真的实验教学手段改革

计算机网络课程的知识体系抽象性和实践性较强，学生单纯依靠理论教学所掌握的点状知识体系，是无法深入地理解整个网络系统的实际运行过程，这就需要配合实验教学进行弥补。传统计算机网络实验教学需根据上课学生数量配备一定规模的路由器、交换机以配合网络通信过程的分析，而随着高校扩展和实验室建设经费紧张等因素，很难做到一人一机的实验环境，此外，网络技术的迅速发展，也使得高校计算机网络实体实验室的建设无法持续满足课程实验内容的要求。因此，利用虚拟仿真技术支撑计算机网络课程的实验教学就成为最佳方案。