淺談通信工程專(zhuān)業(yè)的計算機教學(xué)方法論文
1教學(xué)目標定位
1.1專(zhuān)業(yè)定位
院�？梢愿鶕陨硖攸c(diǎn)對推薦的課程體系進(jìn)行適當修改，進(jìn)一步體現自己的辦學(xué)特色。高等教育首先是國民教育的一個(gè)組成部分，在具體課程體系設置和教學(xué)內容安排上應滿(mǎn)足高等教育的基本要求。但是高等教育又有其獨特的職業(yè)價(jià)值取向，即培養勝任第一任職的“基礎寬厚、信息主導、技指合一、全面發(fā)展”的高素質(zhì)初級指揮人才。從CC2005劃分的專(zhuān)業(yè)來(lái)看，面向初級指揮崗位的通信工程專(zhuān)業(yè)更接近信息技術(shù)專(zhuān)業(yè)或信息系統專(zhuān)業(yè)，具體的需求可以表述為：在特定軍事應用環(huán)境下，通過(guò)選擇、創(chuàng )造、應用、集成和管理的網(wǎng)絡(luò )通信技術(shù)來(lái)滿(mǎn)足作戰需要，或者關(guān)注戰場(chǎng)信息資源的獲取、部署、管理及使用，并能分析戰場(chǎng)信息需求和相關(guān)的組織運用過(guò)程，詳細描述、設計、組織、維護與作戰目標相一致的網(wǎng)絡(luò )通信系統。筆者認為，使學(xué)員理解現代指揮信息系統的組成與工作原理，并在戰爭實(shí)踐中發(fā)揮作戰效能應該是教學(xué)的出發(fā)點(diǎn)和立足點(diǎn)，具體目標應該落實(shí)到針對網(wǎng)絡(luò )體系中的各種部件、裝備乃至系統做到“能組網(wǎng)、懂管理、會(huì )應用”，這應該是軍事院校通信人才培養的基本定位和鮮明特色。
1.2課程定位
計算機網(wǎng)絡(luò )是增強學(xué)員的信息素質(zhì)至關(guān)重要的一門(mén)課程，這一觀(guān)念基本上已經(jīng)形成普遍共識。由于計算機網(wǎng)絡(luò )是當代發(fā)展最快的信息技術(shù)之一，課程內容非常龐雜。而對于通信工程專(zhuān)業(yè)來(lái)說(shuō)，計算機類(lèi)課程學(xué)時(shí)非常有限，遠不能與地方高校同類(lèi)專(zhuān)業(yè)相比。因此，在具體教學(xué)過(guò)程中，教學(xué)目標定位一直比較模糊。早期計算機網(wǎng)絡(luò )并不單獨設課，而是采取在一些涉及網(wǎng)絡(luò )的相關(guān)專(zhuān)業(yè)課程中泛泛介紹7層協(xié)議概念。近年單獨設課后，一度出現了寬帶通信網(wǎng)與Internet的主線(xiàn)之爭。目前仍然存在偏重基礎理論還是偏重應用能力的分歧。CFC2008對理工類(lèi)非計算機專(zhuān)業(yè)網(wǎng)絡(luò )技術(shù)與應用課程的要求是“從應用的角度出發(fā)，以TCP/IP協(xié)議作為基礎，以Internet作為實(shí)例講解計算機網(wǎng)絡(luò )技術(shù)的基本原理，使學(xué)生建立計算機網(wǎng)絡(luò )的基本概念，掌握計算機網(wǎng)絡(luò )的構成和基本工作原理，學(xué)會(huì )計算機網(wǎng)絡(luò )的基本應用方法，了解網(wǎng)絡(luò )技術(shù)的最新發(fā)展”。從中可以看出，計算機網(wǎng)絡(luò )教學(xué)應該以Internet為主線(xiàn)，并且要強調基本原理。筆者認為網(wǎng)絡(luò )基本概念和原理作為教學(xué)重點(diǎn)是毋庸置疑的，因為素質(zhì)教育要求必須著(zhù)眼學(xué)員未來(lái)職業(yè)生涯的長(cháng)期發(fā)展，必須培養學(xué)員關(guān)注表面現象背后的科學(xué)問(wèn)題，鍛煉對問(wèn)題的抽象思維能力。但是網(wǎng)絡(luò )應用能力同樣需要給予高度關(guān)注，這一點(diǎn)對于學(xué)員尤其重要。如何處理學(xué)時(shí)有限的矛盾呢？關(guān)鍵是要摒棄用一門(mén)課解決所有問(wèn)題的幻想，通過(guò)合理設計課程體系和分層次的應用能力培養環(huán)節達到基礎理論和應用能力并舉的目標。結合解放軍理工大學(xué)通信工程學(xué)院的實(shí)際情況，筆者梳理的通信工程專(zhuān)業(yè)課程體系中與網(wǎng)絡(luò )相關(guān)的模塊。數字通信原理、計算機硬件基礎和程序設計基礎是先修課程。計算機網(wǎng)絡(luò )課程的基本定位是使學(xué)員了解并掌握計算機網(wǎng)絡(luò )的基本概念、體系結構、協(xié)議工作原理和基本網(wǎng)絡(luò )工具的使用。在此基礎上通過(guò)后續課程理解和掌握軍事網(wǎng)絡(luò )的技術(shù)特點(diǎn)，比如戰術(shù)環(huán)境下對網(wǎng)絡(luò )協(xié)議、設備、組網(wǎng)應用的特殊要求。網(wǎng)絡(luò )應用能力則可以通過(guò)學(xué)員自主選擇開(kāi)放實(shí)驗，或者在本科導師的指導下申請創(chuàng )新課題，完成畢業(yè)設計得到必要的培養和拓展訓練。
2教材選取
目前公開(kāi)出版的計算機網(wǎng)絡(luò )教材種類(lèi)繁多。筆者重點(diǎn)比較了幾本獲得大多數本科院校公認的教材：Tanenbaum教授編著(zhù)的《計算機網(wǎng)絡(luò )》、謝希仁教授編著(zhù)的《計算機網(wǎng)絡(luò )》、Peterson和Davie編著(zhù)的《計算機網(wǎng)絡(luò )——系統方法》、Kurose和Ross編著(zhù)的《計算機網(wǎng)絡(luò )——自頂向下方法》。Tanenbaum教授與謝教授的《計算機網(wǎng)絡(luò )》早期版本都以OSI7層協(xié)議模型為主線(xiàn)，較新的版本改為以TCP/IP的5層結構來(lái)組織內容，并結合了一些新出現的技術(shù)和標準。課程內容從物理層向應用層自底向上講解網(wǎng)絡(luò )的概念、基本原理、技術(shù)和體系結構，教學(xué)比較偏重理論，不便于開(kāi)展實(shí)驗�！队嬎銠C網(wǎng)絡(luò )——系統方法》同樣采用自底向上逐層講解的思路，但是作者反對嚴格地分層，強調計算機網(wǎng)絡(luò )的系統觀(guān)，圍繞“為什么這樣設計網(wǎng)絡(luò )”闡述關(guān)鍵技術(shù)和協(xié)議如何在實(shí)際應用中發(fā)揮作用，需要有充足的學(xué)時(shí)保證才能達到良好的教學(xué)效果。筆者選用了《計算機網(wǎng)絡(luò )——自頂向下方法》，講授內容以Internet為線(xiàn)索，自應用層向下逐層講解協(xié)議原理。自頂向下方法避免了傳統方法講解體系結構內容枯燥、不易理解的通病，從學(xué)員最熟悉的應用層開(kāi)始層層深入。該教材的另一個(gè)特點(diǎn)是精心設計了大量的課后實(shí)踐任務(wù)，使復雜的網(wǎng)絡(luò )問(wèn)題變得易于理解，便于學(xué)員開(kāi)展自主學(xué)習。
3教學(xué)內容安排
對于計算機網(wǎng)絡(luò )這樣飛速發(fā)展的領(lǐng)域來(lái)說(shuō)，教學(xué)內容面面俱到是不可取的，應該著(zhù)重培養學(xué)員的洞察力，能夠通過(guò)自己思考辨別什么重要，什么不重要，哪些是本質(zhì)的，哪些是表面的；因此在教學(xué)內容選取上既要兼顧知識的系統性，又要考慮學(xué)員的接受能力，同時(shí)還要強調網(wǎng)絡(luò )基本應用能力。對于不同專(zhuān)業(yè)來(lái)說(shuō)，普遍認可的方法是對教學(xué)層次和內容進(jìn)行分類(lèi)，以更好地滿(mǎn)足不同專(zhuān)業(yè)的教學(xué)需求。筆者認為即便對同一專(zhuān)業(yè)的學(xué)員也應該提供分層次的自主學(xué)習和實(shí)驗環(huán)節，鼓勵學(xué)員依據自己的興趣愛(ài)好，深入鉆研網(wǎng)絡(luò )中的科學(xué)和技術(shù)問(wèn)題，達到個(gè)性化教學(xué)的目的。筆者按照通信工程專(zhuān)業(yè)初級指揮人才的培養目標，突出“學(xué)為主體”的教學(xué)理念，從理論教學(xué)和實(shí)踐環(huán)節兩個(gè)方面進(jìn)行了詳細設計，以解決學(xué)時(shí)不夠這一突出矛盾。理論教學(xué)內容僅選取了教材《計算機網(wǎng)絡(luò )——自頂向下方法》的前5章，具體內容和知識點(diǎn)，強調重要概念的對理解。實(shí)踐環(huán)節區分了協(xié)議分析實(shí)驗、編程實(shí)驗、虛擬實(shí)驗、開(kāi)放實(shí)驗和創(chuàng )新課題5個(gè)層次。其中，協(xié)議分析實(shí)驗、編程實(shí)驗和虛擬實(shí)驗要求課內完成，開(kāi)放實(shí)驗和創(chuàng )新課題則由學(xué)員自主選擇。解放軍理工大學(xué)通信工程學(xué)院規定在畢業(yè)設計開(kāi)題之前每名本科生至少要完成一個(gè)開(kāi)放實(shí)驗或創(chuàng )新課題。
4教學(xué)方法設計
鑒于計算機網(wǎng)絡(luò )課程的重要地位和作用，解放軍理工大學(xué)通信工程學(xué)院一直在探索和推廣以小班化教學(xué)模式進(jìn)行本課程的教學(xué)。近幾年，筆者多次承擔了計算機網(wǎng)絡(luò )課程重點(diǎn)教學(xué)改革試點(diǎn)，在多種教學(xué)形式和方法綜合運用的基礎上，總結了兩種行之有效的教學(xué)法：?jiǎn)?wèn)題驅動(dòng)式教學(xué)法和課題研討教學(xué)法。
4.1問(wèn)題驅動(dòng)式教學(xué)法
問(wèn)題驅動(dòng)式教學(xué)法采取“提出問(wèn)題—解決問(wèn)題—歸納分析”的模式，從實(shí)際到理論，從具體到抽象，從個(gè)別到一般。課程教學(xué)中，困擾學(xué)員的第一個(gè)問(wèn)題就是網(wǎng)絡(luò )協(xié)議為什么要分層？教材第1章對這個(gè)問(wèn)題的解釋并不能完全打消他們的疑慮，實(shí)際上這個(gè)問(wèn)題必須等到對整個(gè)網(wǎng)絡(luò )的發(fā)展史、廣域網(wǎng)、局域網(wǎng)等基本概念以及網(wǎng)絡(luò )程序設計有一定認識之后才能真正理解。因此，筆者并不急于解釋這個(gè)問(wèn)題，而是讓學(xué)員帶著(zhù)這個(gè)問(wèn)題從應用層逐層向下邊學(xué)習、邊思考、邊實(shí)踐，直到最后安排一次課堂討論，得出大家都能夠接受的答案。再比如，講解HTTP協(xié)議時(shí)，筆者首先從早期互聯(lián)網(wǎng)上多媒體信息共享不便的問(wèn)題，講到Berners-Lee在一個(gè)“靈感”啟發(fā)下用3個(gè)創(chuàng )新發(fā)明了萬(wàn)維網(wǎng)，然后通過(guò)軍訓網(wǎng)上的具體實(shí)例分析，發(fā)現非持久連接HTTP協(xié)議傳輸效率低下的問(wèn)題，引導學(xué)員提出并發(fā)連接、持久連接、流水線(xiàn)式持久連接等改進(jìn)方案。最后，結合當前萬(wàn)維網(wǎng)信息檢索不便的問(wèn)題，展望未來(lái)語(yǔ)義網(wǎng)的發(fā)展。實(shí)踐證明，這種問(wèn)題驅動(dòng)的方法符合計算機應用教育的特點(diǎn)和學(xué)員的認知規律，讓學(xué)員從關(guān)注知識點(diǎn)轉向關(guān)注思維過(guò)程，取得了很好的教學(xué)效果。
4.2課題研討式教學(xué)法
筆者根據班級人數制定了十幾個(gè)課題，不僅側重原理應用同時(shí)也兼顧理論。課題主要是用Wireshark分析協(xié)議的工作原理和交互過(guò)程，另外還有Dijkstra算法和Socket網(wǎng)絡(luò )編程，以及ALOHA和CSMA協(xié)議性能分析等。教員提供必要的參考資料、示例程序和課外閱讀材料，要求每個(gè)學(xué)員完成所有課題，課堂上指定一名學(xué)員上講臺簡(jiǎn)短報告完成情況，就其中的重要原理和問(wèn)題展開(kāi)集體討論。近幾年的教學(xué)實(shí)踐情況說(shuō)明，這是在課內學(xué)時(shí)有限的情況下，督促和引導學(xué)員利用課余時(shí)間自主絡(luò )技術(shù)，鍛煉網(wǎng)絡(luò )應用能力的好方法，受到學(xué)員的普遍歡迎。通過(guò)上述教學(xué)手段和方法的綜合運用，計算機網(wǎng)絡(luò )課程教學(xué)效果良好，激發(fā)了學(xué)員學(xué)習、應用、開(kāi)發(fā)網(wǎng)絡(luò )的濃厚興趣。2012年度解放軍理工大學(xué)通信工程學(xué)院立項的本科生創(chuàng )新課題項目中，有40%與網(wǎng)絡(luò )應用有關(guān)，特別是在軟件制作類(lèi)項目中比例高達70%。2011年本科畢業(yè)設計選題中，30.1%的學(xué)員選擇網(wǎng)絡(luò )方面的研發(fā)課題，2012年這一比例上升到33.4%。
5結語(yǔ)
在通信工程專(zhuān)業(yè)全期培養計劃中增加計算機教育的比重，確定計算機網(wǎng)絡(luò )課程的重要地位，是培養適應未來(lái)聯(lián)合作戰初級指揮人才信息素養的必然要求。在教學(xué)目標定位、教材選取、教學(xué)內容組織和教學(xué)方法創(chuàng )新方面深入研究、精心設計是保證良好教學(xué)效果的必要條件。按照“學(xué)為主體，教為主導”的教學(xué)理念，計算機網(wǎng)絡(luò )課程已建立了課堂教學(xué)、實(shí)驗教學(xué)和工程應用交叉融合的教學(xué)結構，各教學(xué)環(huán)節相輔相成，形成了立體化的教學(xué)模式。在小班化教學(xué)模式下，通過(guò)問(wèn)題驅動(dòng)式和課題研討式相結合的教學(xué)方法，注重學(xué)員自主學(xué)習能力的培養，充分發(fā)揮學(xué)習主體的主觀(guān)能動(dòng)性，達到了基本概念原理和網(wǎng)絡(luò )應用能力并舉的教學(xué)目標。
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