“四位一体”的计算机网络课程教学改革与实践

摘  要：计算机网络是计算机学科基础及必修课程，持续提升教学质量有着重要的意义。以教学质量国家标准为框架，面向工程教育专业认证，结合学校应用型人才办学定位，分析闽南师范大学计算机网络课程教学的现状与问题。以问题为导向，设计“四位一体”综合改革模型，从教学方法、教师发展、资源保障及持续改进四个方面综合进行教学改革与实践。教学质量评估数据显示，反馈的问题大部分解决或缓解，改进效果比较明显。其中，学生评教对创客教育和开放实验室评价最高，同行评教对创客教育和教师发展评价最高。

关键词：应用型人才;内涵建设;工程教育认证;教学质量标准;教学改革

中图分类号：G642 文献标志码：A          文章编号：2096-000X（2022）09-0134-06

Abstract： Computer Network is the basic and compulsory course of computer science. It is of great significance to continuously improve the quality of teaching. Based on the framework of national standards of teaching quality， this study is oriented to the certification of engineering education and combines the orientation of applied talents. This paper analyzes the current situation and problems of computer network course teaching in Minnan Normal University. This research is problem-oriented and designs a "four-in-one" comprehensive reform model to comprehensively carry out teaching reform and practice from four aspects： teaching methods， teacher development， resource security and continuous improvement. The teaching quality evaluation data show that most of the feedback problems are solved or alleviated， and the improvement effect is obvious. Chuangke education and open laboratory were rated the highest by students， while Chuangke education and teacher development were rated the highest by peer teachers.

Keywords： applied talents; connotation construction; engineering education certification; teaching quality standard; teaching reform

“十二五”期间，为健全计算机专业教育质量保障体系，教育部高等教育司组织高等学校计算机类专业教学指导委员会制定了《高等学校计算机类专业教学质量国家标准》（以下简称《质量标准》），主要目的是通过标准化来规范专业人才培养的质量要求[1]。《质量标准》以学生发展为出发点，坚持“目标导向、产出导向、能力导向、需求导向”，持续改进人才培养质量，服务经济与社会发展需要，引导专业教学改革[2]。

2016年我国正式成为《华盛顿协议》的第18个成员，成员之间互认工程教育本科学位。工程教育专业认证围绕培养目标和毕业要求，按照国际等效的认证标准开展认证工作，强调三个基本核心理念：以学生为中心、成果导向、持续改进[3]。通过认证专业的毕业生，工程教育和从业资格被其他协议成员所认可，这对提升我国工程教育质量，增强工程教育人才培养对产业发展的适应性，促进中国工程教育的国际互认，提升我国工程技术人才的国际竞争力有重大意义。2017年11月，中国工程教育专业认证协会发布了《中国工程教育认证标准（修订版）》（以下简称《认证标准》），对课程教学改革也提出了相应的要求[4]。

闽南师范大学地处福建省21世纪“海上丝绸之路”核心区，海峡西岸经济区。作为一所地方本科院校，学校以服务国家及福建省对人才需求为导向，培养福建海峡蓝色经济试验区所需的高素质应用型管理人才。计算机网络是网络工程、物联网工程及相关专业的计算机学科基础及必修课程，是一门集计算机技术与通信技术、软件与硬件、理论与实践结合非常紧密的专业核心课程。课程学习效果直接影响该专业方向后续相关课程的学习。实践教学在工科教育中占有重要地位，是培养学生工程能力的主要途径，同时也是理论联系实际、培养学生实践技能和问题解决能力的重要方法。在实践过程中，学生的学习能力、沟通表达能力和协同合作能力也会得到快速的提升。以计算机网络课程进行教学改革探索具有十分重要的意义。

本文组织结构如下：文章的第一部分以《质量标准》和《认证标准》为理论指导，结合闽南师范大学办学定位，采用学生问卷调查、企业专家访谈、同行评议、任课教师自查等调查方法，梳理课程现状，分析问题。文章的第二部分以问题为导向，首先制定教改指导原则。其次，设计了“四位一体”综合改革模型，即从教学方法、教师发展、资源保障及持续改进四个方面进行综合教学改革和实践，针对性解决问题。最后，通过教学质量评估数据评估改进效果。文章的第三部分总结全文，指出下一步的研究方向。

一、相关工作与问题分析

（一）相关工作

由于计算机网络课程在计算机类课程体系中处于基础性专业课程的地位，不同高校根据各自的办学特色和人才培养目标，针对该课程开展了多种形式的教学改革和探索，产出较多创新的教学模式，提升了教学质量。比较有代表性的包括中国农业大学的赵明[5]提出的研究性教学，通过把科研成果、方法和思想（包括专业文献阅读）融于整个教学过程中，把培养学生的创新和实践能力作为教育改革的主要目标。四川大学的陈黎等[6]在实验课程中增加综合实验内容，设计了综合性实验大纲，更好地提高学生创新能力和创新意识，激发学生实验兴趣。杭州电子科技大学的蔡文郁等[7]提出的启发式实验仿真教学，采用开源NS-3仿真软件，设计启发式实验案例，让学生对网络通信协议有直观深入的理解，进而提高教学效果。武汉大学的林海等[8]引入互动式教学，针对中国学生在互动式教学中积极性不高的特点，强调了强制性参与是必要的手段。进一步地，通过对上述文献的分析，我们发现目前的课程教学改革更聚焦于具体教学模式的改进，鲜见有综合性改革的探索与实践。因此，本文首先通过调研明确问题，然后以问题导向，根据《质量标准》《认证标准》和学校办学定位，确立教改指导原则，接着设计包括“教学方法，教学条件，资源保障，持续改进”四个方面在内的“四位一体”课程综合改革模型，并积极进行改革实践。同时，以产出量化指标评估效果并持续改进。

（二）问题分析

闽南师范大学计算机学院有网络工程、物联网工程、计算机科学与技术、软件工程、数据科学与大数据技术五个专业，四个年级本科生共计1 826人，计算机网络是上述五个专业的基础必修课程。通过学生问卷调查、企业专家访谈、同行评议、任课教师自查等形式，我们对闽南师范大学网络工程专业计算机网络课程的教学过程进行问题收集、分析和归类。在问卷调查的权重设计中，根据以学生为本和结果导向的原则，按照学生问卷调查（30%），企业专家访谈（30%），同行评议（25%），任课教师自查（15%）的比例设置问题权重，最后形成问题汇总表，见表1。

表1表明，按问题分类总得分降序排列，问题主要集中在四个方面，分别是教学方法、教学条件与资源保障、课程考核及评价和持续改进。具体而言：

1. 传统教学方法对培养目标的适应性较差。问题又可细分为理论教学、实践教学、课外学习三方面。在理论教学中，主要采用“传递-接受”模式。该教学模式源于赫尔巴特的四段教学法，老师以讲授多媒体课件为主，辅助黑板板书，学生单向接收信息。该教学模式不利于培养学生创新思维和解决实际问题的能力。第一，教师课堂讲授的案例，主要以理论计算为主，缺少计算机网络工程应用案例，学生普遍反映不知如何将理论应用于实际，存在“工科教学理科化”倾向。在实践教学环节，原理验证实验居多，缺少培养工程能力的应用型实验，缺少工程应用场景的真实感、综合性技能实践和创新性实践。第二，实践教学主要采取单人单机实验模式，缺少团队的协同学习，不利于实际工程项目中所需的沟通协调能力和团队合作能力的培养。第三，实践教学按“原理讲解-实验验证-教师指导”的传统模式开展，学生被动接受，往往出现学生理论掌握不牢，实验进展缓慢甚至做不完，教师疲于讲解指导的情况，效率较低。在课外学习中，没有针对性的面向实际工程设计学习环节，学生处于放养状态，忽视了学生学习能力的培养。

2. 课程教学对专业人才培养目标和标准支撑不足。设计并建立课程对人才培养目标和标准的映射矩阵，通过映射矩阵可以直观地看到课程采用的教学模式、教学设施与教学条件对标准的覆盖情况，为后续的教学质量评估和持续改进提供完整视图，该映射矩阵恰恰缺失。其次闽南师范大学工科专业基础相对比较薄弱，网络工程、物联网工程和数据科学与大数据技术都是近年来新开的专业，男女生源比例接近4∶6，福建生源是本一批招生，省外则为本二批，生源特点也是需要重点考虑的因素。

3. 课程考核及评价体系单一。目前课程考核主要是对学生学习成果的检查，由期末考试成绩（70%），实验成绩（15%）和平时表现成绩（15%）三部分组成。其中期末考试成绩采取闭卷百分制考试形式，实验成绩由书面实验报告和实验过程评价组成，平时表现成绩由作业、课堂表现组成。学生提交的作业（理论和实验）由教师手工批改评定分数等级，由于学生多，实验课程紧，学生的实验过程无法做到全程跟踪，缺乏及时、客观的评价和反馈。在成绩评定上以结果性评价为主，不重视过程性评价，考核结果不能全面、真实地反映学生的学习情况。另外任课教师自评属于可选，容易流于形式。

4. 教学条件和资源保障不足。专任教师大学毕业即入校从事教学工作，科研也是以理论研究为主，缺少实际网络工程项目经验。随着招生规模的扩大，基础网络实验室面积严重不足。实验主要是个人电脑运行虚拟机和应用软件进行的单人单机仿真实验，计算机网络技术发展迅速，学生培养定位于园区网和企业网等中大型商业网络技术管理人才，缺失该场景下数据中心交换机，无线接入控制器、应用层网关等开展工程实践的仪器设备。

5. 课程持续改进的机制需要进一步加强。目前的课程改进机制主要包括校院二级教学督导随机听课，期末试卷分析。还未完全建立基于学生的“教学目标-教学过程-学习产出-教学目标”的闭环机制。

二、课程教学改革与实践

（一）指导原则

1. 明确目标。明确课程教学的三个面向“面向培养目标，面向毕业要求，面向办学定位”。将三个面向的内容分解成可以落实到课程的对应内容，按照知识、能力和素质模型建立映射矩阵，明确课程教学的针对性和对三个面向的支持力度。

2. 科学施教。原则上，教学改革探索的新方法需要有成熟的教育理论作为支撑和有成功案例可以参照，并结合自身实际优化，保障教学改革的有效性和切实提升教学质量。在此基础上，凝练教研室长期教学实践经验和技术优势，在信息化教学做出特色。