工程教育认证背景下的“计算机网络”课程教学设计.pdf

2023年12 月计算机应用文摘第39 卷第2 3期工程教育认证背景下的“计算机网络”课程教学设计陆虎（江苏大学计算机与通信工程学院，江苏镇江2 12 0 0 3)摘要：结合目前高校各专业正在进行的工程教育认证实际情况，特别是考虑到“计算机网络”课程在本科教学中的重要性，文章对该课程的教学问题进行了分析。为了解决这些问题，文章提出了将工程教育认证理念应用到“计算机网络”课程的教学改革中的建议。关键词：计算机网络；工程教育认证；目标导向LUHu中图法分类号：G642Exploration of computer network course teaching under background of(School of Computer and Communication Engineering,Jiangsu University,Zhenjiang,Jiangsu 212003,China)Abstract:Based on the current situation of engineering education certification in various majors inuniversities,especially considering the importance of the“computer network”course inundergraduate teaching,the article analyzes the teaching issues of this course.To address theseissues,the article proposes suggestions for applying the concept of engineering education certificationto the teaching reform of the“computer network course.Key words:computer network,engineering education certification,goal-oriented1引言“计算机网络”课程旨在介绍计算机网络的基本概念、原理、技术和相关设备。其重点是以TCP/IP协议簇为基础，介绍计算机网络的五层体系结构及相关协议，涵盖组网方法、应用层程序间通信、网络新技术等知识点。该课程旨在使学生全面了解计算机网络的工作原理,初步具备小型网络的组网、网络应用服务器安装配置等问题的分析和解决能力。工程教育认证是国际通用的工程教育质量保证制度，也是实现工程教育和工程师资格国际互认的重要基础 1。我国于2 0 15年成立了“中国工程教育认证协会”,其认证标准主要参考了美国的华盛顿协议。工程教育认证的核心理念包括以学生为中心、以成果为导向、进行持续改进。因此，工程教育认证的根本目的是促进或提升“教育产出”，即学生的学习成果 2 3江苏大学计算机科学专业是国家一流专业、国家现代产业学院核心专业、江苏省品牌特色专业、江苏省重点专业、中国工程教育认证专业。通过两次工程教育认证，该专业在课程体系和培养目标方面进行了文献标识码：Aengineering education certification学生被动学习的状态。江苏大学计算机专业早在工程教育认证要求出台时就对课程进行了一系列改革。其中,结合OBE（O u t c o me Ba s e d Ed u c a t i o n）定义预期学习成果4,通过反向设计以学生为中心重新设计课程，制定新的教重新梳理。成果导向的教育理念要求进行课程的反向设计,即基于目标输出，确定培养方向，根据毕业要求确定课程体系，从而明确每门课程对毕业要求的贡献度。2“计算机网络”课程教学存在的问题(1)教材知识偏重理论,与实际脱节。由于课时受到限制，“计算机网络”课程通常为48 学时，主要讲解 TCP/IP模型或者OSI七层模型的体系结构。学生被动学习了一些碎片化的网络概念和技术，却不清楚如何在实际生活中应用这些知识(2)实验准备不足。目前，“计算机网络”课程实验通常采用模拟器软件Packet Tracer进行仿真，虽然能完成一定的联网功能，但缺少直观感受。(3)课程考核方式简单。传统的考核方式不能很好地平衡自学能力、实践能力和创新能力，无法转变基金项目：国家自然科学基金（National Natural Science Foundation of China under Grant 61976108）48学大纲，评估学习成果，确保学生拥有专业所需的知识、能力和素质，为毕业后的就业奠定基础。3以成果导向的课程改革思路3.1课程大纲设计及教学设计在工程教育认证理念的指导下，本文首先进行了顶层设计,明确了计算机专业毕业生的培养目标。其次，根据这些培养目标明确了毕业要求，并对毕业要目标值毕业要求指标点占比课程目标1：掌握计算机网络通信的基本原理，理解点对点数据传输的基本方法，掌握常见的网络接人方法2.5：能够将数学、自然科学、工程基础和专业知识用于0.3计算机领域复杂工程问题的验证与解决实现7.2:能基于工程相关的背景知识分析和推测计算机领域复杂工程问题的工程实践中可能产生的社会、健康、安全、法律以及文化问题7.3:能基于工程相关的背景知识评价和判断计算机领域复杂工程问题的工程实践和复杂工程问题解决方案对社会、健康、安全、法律以及文化的影响，并理解应承担的责任8.2:能够在社会和环境的大背景下，思考计算机领域复杂工程问题的工程实践的可持续性，评价计算机系统生命周期中可能对社会和环境造成的损害和存在的隐患“计算机网络”课程的教学内容和教案均按照培养目标进行了全面重新设计,从而确保每一章节的内容都与培养目标紧密关联，体现出对培养目标的有力支持。同时,在教学内容中巧妙融入了课程内容思政教育元素,使得学生在了解计算机网络技术及网络设备的发展现状和巨大成就的同时,培养了学生精益求精的大国工匠精神,激发了学生科技报国的家国情怀和使命担当。通过让学生了解中国在互联网领域取得的巨大成就,进一步增强了学生的大国自豪感。实验内容也经过重新设计,紧紧围绕培养目标展开,重新安排了8 个实验内容，包括验证性、综合性、设计性实验等，进一步提升了学生对课本理论知识的掌握水平。3.2教学活动实施过程为了提升教学效果,本文以培养目标为导向,对教学方式进行了创新。除了传统的多媒体教学手段，本文采用了讲与练相结合、翻转课堂的教学方法。同时,为了改善传统的学校教师授课模式,本文引入了企业导师授课制度。基于此，在学习网络技术基本理论的同时,学生还能及时了解互联网的发展趋势和组计算机应用文摘求逐一进行分解,将其详细拆解为可测量的指标点。最后,根据这些指标点确定了相应的课程体系。鉴于“计算机网络”课程的特点，本文及时梳理了相关的要求和知识点,并对课程目标进行了修订。具体而言，形成了8 个具体的教学目标。同时,该课程也支持了4个符合学生毕业要求的指标点，确保了教学目标和毕业要求指标点之间的准确对应关系,详细的对应关系如表1 所列。表1课程目标与专业毕业要求指标点的支撑关系课程目标及权重课程目标课程目标2：熟悉以TCP/IP协议簇为基础介绍计算机网络的五层体系结构、掌握各层协议的基本原理，应用程序之间网络通信的方法，以及典型网络应用服务器安装配置方法课程目标3：了解经典路由算法、掌握计算机网络的基本组网方法0.2课程目标4：了解计算机网络安全相关知识和原理，以及物联网等网络新技术课程目标5：遵循计算机网络系统的原理和方法，具备通过典型方法对设备进行网络接人的能力0.2课程目标6：具有遵循工程化的基本要求对小规模的计算机网络系统进行网络规划和设计的基本能力课程目标7：具备根据实际需求对交换机、路由器等经典网络设备进行配置的能力0.3课程目标8：具备根据实际需要，设计实现应用程序之间网络通信方案的能力网技术。3.3识课程考核及达成计算分析工程教育要求采用多样化的课程考核方式,注重过程考核和课程结束考核。过程考核主要关注学生的平时学习情况,形成平时成绩。平时成绩包括多方面因素,如学生根据预习任务完成的预习测试，各项成绩由任课教师记录。课程结束考核采用闭卷笔试的方式,并采用多种评价方法,以多角度评估学生相关的能力。为突出重点，不同能力的评估比例不同，其中50%用于评估分析、设计和验证实践的专业能力,30%用于评估专业核心知识,2 0%用于评估素质能力和基础知识。以江苏大学计算机专业2 0 2 1年期末考试为例,进行课程考核和目标达成情况的分析。课程目标的达成计算公式为：a:第i个评价项平均得分课程目标达成值=鱼含4第1个评价项应得分i=1(1)2023年第2 3期权重0.40.60.40.60.30.70.30.72023年第2 3期课程考核项对应分值与培养目标的关系如表2评价方式达成计算项目一、选择二、填空考试7 0%三计算四、综合实验12实验34实验2 0%实验56实验7实验：平时10%作业，练习课程目标达成值毕业要求指标点的达成计算公式为：指标点达成值=艺n第i个课程目标权重课程i=1表3毕业要求指标点达成度评价表目标1目标2指标点2.50.4指标点7.2指标点7.3指标点8.2目标达成值表2 和表3详细展示了计算过程。通过本课程的学习,学生应具备根据已知条件思考计算机复杂工程问题的能力，同时在社会和环境的大背景下考虑计算机网络的可持续发展。从考核效果来看，学生能够相对准确地评价计算机系统生命周期中可能对社会和环境造成的损害与存在的隐患，表明学生已经具备了一定的应用本课程知识的能力。根据对达成度值（图1)的分析,该课程设计的8 个课程目标较为合理地支撑了3个毕业要求目标，教学内容符合大纲规定,而平时作业、实验和考试的考核方式也能够满足对课程目标达成的评价要求。指标点在本课程中，根据新的大纲,大多数学生能够基于计算机网络的基础知识和原理，遵循计算机系统的基本理论和设计方法，较指标点2.5准确地表达本课程的网络系统问题，并能够应用网络知识设计网络规划。绝大多数学生都掌握了知识点，较好地达到了预期的学习效果在本课程中，考虑到社会、健康、安全等问题，大多数学生较好地针对本课程需要解决的复杂问题，能够推测计算机复杂工程指标点7.2问题可能对社会产生的影响。该知识点的综合性较强，但学生较好地达到了预期的学习效果计算机应用文摘所列。表2 课程目标达成度评价表权重目标1目标2目标3目标4 目标5 目标6 目标7目标：考核分值均分基础知识40基础知识10计算能力20综合能力30操作提问100设计100设计100综合100综合100基础知识100目标30.60.40.810.864931.431.48122185.679.18792.393.385.2目标40.60.810.87表4指标点学习成果分析评价结果885.679.185.20.81目标50.30.931.510.5O.8182.86889.8850目标1目标2 目标3目标4目标5目标6 目标72018级2 0 17 级图1目标达成度对比图3.4指标点学习成果评价对于该课程的所有考核方式和达成结果,需要引人第三方（专业教师或分管领导）进行评价。评价结果详见表4。(下转第52 页)128793.30.860.81目标达成值培养目标达成对指标点的支撑关系如表3所列。目标6目标70.70.30.600.7210.870.93目标：80.70.920.989492.30.600.7指标点达成度0.839 10.846 50.699 90.856 1979目标80.92(2)524无线通信技术在智能电网中的应用研究4.1BWA技术用于智能电网的可行性分析BWA技术是一种用于无线接人的宽带接入技术 7 ,其特点包括通信点多、通信设备可在恶劣环境下工作等。由于这些特点，对所选择的通信技术提出了更高的要求,要求不仅具备可靠性和通信通畅性，而且要在受环境影响的情况下能够实现双向通信。然而，传统的有线通信技术受到地理特征的限制，在实际应用中存在许多问题。与传统技术相比,BWA技术更有效地解决了地形影响的问题,并具有成本低、使用方便等优点。对于配电网的保护装置，虽然其负载的电力安全性要求并不高,但引入BWA技术可以实现智能化的自我防护和自愈能力。例如,在配电网潮流控制中,增加了重合器和分段装置等功能，使整个系统完全处于无线通信技术的监控之下。这不仅推动了无线通信技术的快速发展,还避免了重复构建通信框架,从而提高了智能电网建设的效率。4.2应用方案随着社会的快速发展，配电自动化、电量采集、负荷控制等服务对网络的实时性、安全性和可移动性提出了更高的要求。同时，网络中的服务数据量也在快速增长,为电网的信息通信技术提供了新的机遇 8 在配电网的多种终端接入方式中，无线通信技术具有成本低廉、组网灵活、敷设方便等特点，能够很好地满足大规模、零散分布的配电设备的通信需求。在具体应用中，可以采取“无线+有线”的组合方式：利用专用(上接第49 页)指标点在本课程中,大多数学生具有根据课堂所学评价和判断计算机复杂工程问题的工程实践能力，具备基于科学原理并采用科学指标点7.3方法对“计算机网络 技术领域进行了解的能力。学生较好地达到了预期的学习效果通过本课程的学习，学生能够具备根据已知条件思考计算机复杂工程问题的能力，同时在考虑计算机网络的可持续发展时，指标点8.2能够考虑社会和环境的大背景。从考核效果来看，学生能够较准确地评价计算机系统生命周期中可能对社会和环境造成的损害以及存在的隐患,这表明学生已经具备了一定程度的应用本课程知识的能力2】孙清闻,王红.基于OBE-TC的计算机网络课程教学改革4结束语J.计算机教育,2 0 19(（10:9 0-9 4.在工程教育认证标准的指导下，本文对“计算机3】靳海轶.OBE-TC 模式下的网络规划与设计课程教学改革网络”课程的整个环节进行了重新设计。实践证明，J.计算机教育,2 0 2 1(2):135-139.工程教育认证对营造良好的教学氛围,对师生的成长4刘丹丹,余,牛晓光,等.基于OBE理念的计算机网络课都大有神益。程教学改革 J.计算机教育，2 0 2 3（3）：159-16 3.参考文献：作者简介：1】方.中国工程教育认证国际化之路-成为华盛顿协议陆虎（19 7 7 一），博士，副教授，研究方向：计算机网络教预备成员之后 J.高等教育工程研究,2 0 13（6)：7 2-7 6学、人工智能。计算机应用文摘的光纤信道在配电网络中进行信息传输，以保证数据的实时传输；同时，利用无线技术在站点中对各个分散的配电终端进行覆盖，实现数据访问、移动工作等服务。为了确保电力系统的安全运行，必须采用安全加密、物理隔离等措施。这种“无线+有线”的组合方式可以充分发挥两种方式的优势，最大限度地提高信息的传输效率。参考文献：1】房凯.重大灾害现场消防应急通信保障方法研究 J.中国新通信,2 0 2 0,2 2(2 1):17-18.2 宋小琼.重大灾害现场消防应急通信保障方法初探 J.山西科技,2 0 2 0,35(4):47-49.3】黄兆军.基于改进的BFS算法的工业控制系统网络安全风险的分析 J.工业技术与职业教育,2 0 2 0,18（1）：2 6-30.4陆百川,李玉莲，舒芹.基于时空相关性和遗传小波神经网络的路网短时交通流预测 J.重庆理工大学学报（自然科学版),2 0 2 0,34(5):2 5-34.5陈莹,王轶,张宇瑶.试析基于4G通信技术的无线网络安全通信 J.软件,2 0 2 0,41（5）：2 18-2 2 0.6邹蕾,穆泉伶.模式识别技术的无线通信网络安全系统可靠性评价 J.微电子学与计算机,2 0 2 0,37（6)：7 9-8 2.【7】李小锐.探究大型灾害事故现场消防救援应急通信保障方法研究 J.中国新通信,2 0 2 0,2 2（14）：2 1.8高欣，孙远灿.水下无线通信网络安全关键技术研究J.物联网技术,2 0 2 2,12(0 6：45-47.作者简介：杨定祥（19 8 8 一），本科，高级工程师，研究方向：监控自动化。(续表4)评价结果2023年第2 3期