计算机课程教学与计算科学思想史研究.doc

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计算机课程教学与计算科学思想史研究摘要：本文分析了计算学科课程教学计划CCC2002的特点，并从计算机科学与技术方法论的角度探讨了基于知识背景开展计算学科课程教育的基本思想，另外还研究了计算科学思想史研究与基于知识背景计算学科课程教学的关系，同时在课程内容设置、教学组织实施、学生学科素养与能力培养等方面阐述了基于知识背景课程教学对计算机课程教学改革产生的重要影响。 　　关键词 本文来自：计算机毕业网：CCC2002；课程教学；计算科学；科学史 　　　　 　　1 引言 　　 　　随着计算机的诞生和计算机科学技术的发展，计算技术作为现代技术的标志，已成为世界各国许多经济增长的主要动力，计算领域也已成为一个极其活跃的领域。计算学科正以令人惊异的速度发展，并大大延伸到传统的计算机科学的边界之外，成为一门范围极为宽广的学科，人们对计算学科的认识，已从知识层面上升到了方法论的高度[1]。 　　1989年1月，美国计算机学会(简称ACM)和美国电气和电子工程师学会计算机分会(简称IEEE-CS)联合攻关组在《ACM通讯》杂志上刊登了他们历经4年的研究成果——“作为学科的计算科学”的报告[2]。该报告围绕计算机的主要现象，从学科的三个基本形态，即理论、抽象和设计入手，结合科学与工程科学两大学科门类的基本特征，完成了计算学科的“存在性”证明，首次给出了计算学科的定义，为“计算”作为学科及其以后的发展奠定了基础。如今，计算已不再是一个一般意义上的概念，它已成为“各门科学研究的一种基本视角、观念和方法，并上升为一种具有世界观和方法论特征的哲学范畴”[3]。在长期的社会生产实践中，计算科学的内涵与外延从学科的角度得到进一步诠释，ACM和IEEE-CS以及计算机界关于计算学科认知问题的研究不断取得重要成果，其中， CC1991(“计算学科教程1991计划”的简称)和CC2001(“计算学科教程2001计划”的简称)报告为计算学科建立了现代课程体系。随着计算科学的不断发展，其课程体系也在不断完善，2004年11月，ACM、AIS和IEEE-CS又联合公布了新的计算学科教程CC2004，文[4]对该课程体系做了分析与思考。 　　随着信息技术行业人才需求的与日俱增，世界上绝大多数高等院校均设立了计算科学或与之相关的专业，国内的高等院校也不例外。为了有效地推行国内的计算机科学与技术教育，同时又能与国际接轨，中国计算机科学与技术学科教程研究组于2002年提出了“中国计算机科学与技术学科教程2002”(China Computing Curricula 2002，简称CCC2002)[5]，该教程从计算机学科教学计划的发展、计算机学科的定义、计算机学科本科生能力培养、计算机学科知识体系演变、计算机学科课程体系结构、计算机学科课程的教学计划与组织方法等方面全面阐述了计算机科学与技术学科知识与课程体系的外延与内涵，进一步明确了新形势下计算机科学与技术学科本科生能力与素质培养的基本要求，为国内高校计算机科学与技术学科制定培养方案和形成具有自身特色的课程体系提供了指南，对中国高校计算机科学与技术学科教育的改革和发展具有重要的参考价值和积极的推动作用。CCC2002给出了中国计算学科课程体系的描述，但如何围绕这一课程体系概括的知识领域和知识点来组织知识内容仍然具有随机性，特别是在幅员辽阔、经济和文化发展水平存在地区差异的中国，这种随机性尤为突出。因此，我们必须深入分析CCC2002的特点，理解其精神实质，根据地区的特点和各高校自身发展的水平与特色合理选择或组织各类课程的教学内容，积极开展教学改革，不断强化课程建设，只有这样，才能为课程目标的实现建立良好基础。 　　 　　2 CCC2002的基本特点 　　 　　CCC2002的特点在于，它既有对国外研究成果的借鉴，又融合了国内计算机科学与技术学科教育研究成果；由体系到课程，自顶向下进行课程体系设置，按基础课程(包含部分核心知识单元)、主干课程(包含大部分核心知识单元)、特色课程(发挥各校特长，培养学生个性，体现地区特色)，提出了课程分级实施策略；指出在知识领域、知识单元、知识点的描述及核心课程的设计方面，应充分体现“课程体系设计组织与学生能力培养和素质提高密切相关”的理念。CCC2002强调教学过程中实践的重要性，同时又要注重创新精神和能力的培养。值得一提的是，该教程提倡研究型教学，进一步明确了教学向教育转变的重要思想。 　　在CC2002教程的引导下，国内从事计算机科学与技术学科教育的广大学者对计算机科学与技术学科教育的诸多问题，如培养计划、课程设置、教学类型、教学计划、教学实施、实践设计、教学评价等进行了广泛而有益的探讨[6,7,8,9]，并根据学科体系要求，编写出版了一大批教材，丰富了计算学科课程体系教材建设的内容，推动了计算学科课程教学改革的进程。然而，一个不容忽视的现象是，虽然我们一直都在强调课程与教学的目的是提高学生的综合素质，但是究竟什么是当代学生经过学科课程教育应当具有的综合素质，仍然是一个值得探讨和研究的问题。就目前国内较为普遍存在的教育理念而言，近代课程与教学理论凯洛夫(N.A.Kaiipob)的“捷径主义”思想仍旧占据着主导地位，受这一思想的影响，教材内容通常比较“经典”，教学过程各个环节围绕这些经过验证的、可靠的和基本成型的知识而进行，至于这些知识的形成与发展却少有问津。所谓“捷径主义”认为“学生学习的是科学上可靠的知识而不负有发现真理的任务，走的是教师引导的捷径而避免前人在历史上曾走过的弯路”[10]。虽然这一思想“发扬了传统教学论的优点，纠正了适用主义教育忽视系统知识偏向”，在目前高校教育的某些方面仍然具有积极作用，但就总体而言，它与CCC2002倡导的研究型教学、教学向教育转变理念有不相协调的方面。因此，高校计算学科课程教学内容的改革理当受到人们的关注。 　　 　　3 基于知识与知识背景的课程教学 　　 　　随着教育理念的不断更新，教育教改研究与实践的不断发展，人们已越来越清楚地认识到学生实践与创新能力培养的重要性，越来越注重学生在知识点掌握基础上知识结构的形成，越来越感受到学生关于学科综合素养的内涵，在理工学科课程体系中引入越来越多的与学科有关的人文科学的内容，可以说是适应时代要求和发展的一种进步，是教学向教育转变的一种必然。然而，要真正做到教学向教育转变，仍然有许多值得研究和探索的工作要去完成。其中，如何根据计算学科教程描述的学科知识领域、知识单元和知识点，在教材或教学过程的知识内容安排与讲授过程中，打破传统方式，在现有基础上推陈出新，就是一项非常有意义的工作。我们是否可以做这样一种尝试，在课程知识的组织与传授过程中，把知识的来源即知识产生的背景有机地融入其中，使之成为教材内容的一部分或补充，让学生在学习课程知识的同时，了解知识的背景和来源，更多地知晓与学科知识有关的人和事，更深地理解知识的内涵，更好地把握知识的运用与发展趋势，使学生在学习、理解和掌握知识的同时，学科意识和学科素养得到培养与发展。这样的做法无疑是有益的但却并非易事，有大量值得研究和探索的课题和实践活动，其中以教学内容改革为先导的课程教学改革将成为学科教育改革的主要内容，它涉及教育理念的更新、教学方式与方法的运用，教学组织形式的变化、教学评价体系的构建等等，同时对教师队伍的知识结构也将产生新的要求。它不仅要求人们具备学科知识，而且还要有学科思想史和学科方法论的知识。因此在学科教育中应该有更多的教育工作者关注科学和学科思想史研究。就计算学科而言，计算学科思想史研究是基于背景知识计算学科课程教学改革的基础。 3.1 计算科学思想史研究 　　现代计算科学在理论和应用方面取得的伟大成绩，是人类长期从事社会生产实践的结果，是无数致力于计算科学研究与实践的工作者们共同智慧的结晶。计算科学是整个科学体系的一个重要组成部分，是研究计算知识、计算理论及其应用的科学，是关于计算学科知识体系和与之相关领域知识及其相互间关系的总和。而计算科学思想史则是研究计算科学的形成与发展过程的科学，其研究的目的在于通过对计算科学发展过程中各个事实、各种现象和思想的分析，总结计算科学的历史经验，揭示计算科学的发展规律，促进计算科学的发展。计算科学思想史的研究对象并非计算科学本身，它是以哲学、历史学的观点和方法来分析计算科学的发展历史。 　　作为一门科学，计算科学思想史研究有其自身的理论体系，这一理论体系涉及计算科学、工程学、哲学、历史学、心理学、社会科学等诸多学科领域的知识。计算科学思想史是以计算科学理论与实践的形成与发展为基础，以辩证唯物主义和历史唯物主义为指导，以科学思想史研究的基本原理为依据，分析人类历史上计算科学重要成果和重要学术理论的诞生过程，其思想与方法的形成过程以及它们的科学与哲学意义。计算科学思想史研究将随着计算科学的发展和人类进一步的发明与发现而不断变化并日趋完善，是一门极富发展性的科学。文[11]中，作者对计算科学思想史研究的特点、内容、方法等问题进行了探讨。 　　3.2 基于知识背景的课程教学 　　所谓基于知识的课程教学就是把学科知识与知识背景有机结合，使之成为课程教学内容的统一体进行施教与学习的过程。其教学目的是让学生在了解和掌握学科知识的同时，了解知识产生的背景，感知知识背后隐藏的思想与方法，为学生提供更为广阔的想象与思维空间，培养学生的学科意识，提高学生学科文化水平。 　　知识背景的内容可以是对知识产生过程的叙述，也可以是对学科知识未来发展前景的展望；可以是直接的背景知识，如与学科知识有关的知识进程、事件、理论、思想方法和人物等，也可以是与学科密切关联的相关学科的知识；可以是正史中真实的故事，也可以是传说和轶事；可以是知识成功应用的经典，也可以是正在实践中的探摘要：针对专业选修课教学中所面临的课堂到课率低，学生有厌学情绪等问题，本文讨论了基于问题学习这一建构主义教学模式，并以“数据库原理”课程教学为例，应用该方法进行改革尝试，重点介绍了教学实践中如何进行抛锚式和支架式两种教学策略的设计。这种使学生变被动学习为自主学习的教学改革，对培养学生终生学习的能力具有重要的意义。 　　关键词 本文来自：计算机毕业网：基于问题学习；教学策略；建构主义 　　　　　　 　　Problem_Based Learning & Design For Instructional Strategies 　　YE Jin，ZHANG Xiangli，WU Jingli 　　(Guilin University of Electronic Technology ， Guilin541004) 　　Abstract：As to the problem that a few students invented the lesson and were bore of learning in selective course， Problem_Based Learning， whose idea come from Constructivism， be discussed in this paper. To change the old teaching method， the author put it into the practice of Database Principle course， especially introduced how to design instructional strategies .It is of great sense to students that learning by others be instead of learning by themselves in the innovation， for students need to learning in all their life. 　　Key words：Problem_Based Learning ;Instructional Strategies;Constructivism 　　 　　1引言 　　 　　当前信息社会发展与国内素质教育改革要求大学生能够灵活应用专业知识解决实际问题与创造新知识，并且具备相当的终生学习能力。传统的教师传授、学生接受式的教学与这些要求是有距离的，在这样的教学方式下，学生容易产生厌学情绪，在高年级的选修课中到课率普遍不高，笔者认为原因在于经过低年级基础课程的教学，学生对学习已经产生了不同程度的逆反心理，并且具有强烈的自我意识和表现欲望，因此不再满足于学习内容在师生之间的机械移位。帮助他们利用已有的专业基础知识去主动学习、自主学习，是提高到课率、改善教学效果的重要渠道。 　　基于问题学习(Problem_Based Learning，简称PBL)是一种在国外大学教育中方兴未艾的建构主义教学模式，本文就是针对专业选修课教学中所面临的这种情况，应用基于问题学习的教学方法进行改革尝试，重点介绍了教学实践中如何进行抛锚式和支架式两种教学策略的设计。 　　 　　2基于问题的学习 　　 　　专业选修课的学习不仅仅是接受知识，更重要的是要学会创造性思维，学会发现问题和提出问题，学会对知识进行分析与整合，学会对知识进行评价，并最终对知识有所贡献和创新。PBL正是一种有效的符合上述目标的教学模式。 　　PBL最早是在20世纪60年代中期美国医学教育中发展出来的，后来经过不断精练，到目前，在美国的医学院校的很多课程里得到广泛应用。而且这种模式正越来越多地被其他领域所采用，如商业教育、建筑教育、工程教育等，也日益受到中小学教育重视。PBL是指按照课程内容组织教学内容，将学习设置到复杂的、有意义的问题情景中，通过让学习者解决真实性问题，来学习隐含于问题背后的科学知识，形成解决问题的技能，并形成自主学习的能力。 　　PBL的典型教学过程如下。 　　2.1问题的定义 　　在解决问题的最开始，问题解决者必须将任务领域转化为问题空间，实现对问题的表征和理解。问题空间构建是否适宜将直接影响到问题解决的成功与否。某一具体领域的知识与背景知识对于问题定义的正确理解十分重要，否则只能让学习者白白浪费时间去解决他们根本解决不了的问题。 　　2.2问题解决 　　问题解决的任务是去探索通过位于起始状态和目标状态之间的问题空间的一条路径。这里有三种可能的方法： 　　随机试误：缺乏经验的问题解决者常常会选取一个解决方案，试探它是否有效，在学习者获得一定的经验后，再转而运用其他的更为有效的方法。 　　斜坡攀爬：从目标状态出发，倒着解决问题，直到到达初始状态。 　　手段与目的分析：是一种启发式方法，学习者将问题简化，先解决简单的问题，然后再从中受到启发解决复杂问题。 　　2.3问题迁移 　　学习的目的不是仅仅把经验储存在大脑中，而是最终要将所获得的经验应用于各种不同的情境当中，去解决现实世界中的各种问题。学生通过解决我们精心设计的问题学习到了很多知识和技能，如何将这些经验迁移到解决其他更复杂的问题当中是教学最终的目标。 　　在专业选修课开设阶段，学生在已经具备了一定的专业知识背景，即将到来的就业环境使他们面临着大量未知的专业技术问题，因此在这个阶段采用PBL教学是具备可行性和必要性的。 　　 　　3基于问题的学习中教学策略的设计 　　 　　教学策略是指为达到相应的教学目标而确定具体的教学方案，即对完成特定的教学目标而采用的教学顺序、教学活动程序、教学方法、教学组织形式和教学媒体等因素的总体考虑。基于问题的学习作为建构主义思想的集中体现，充分支持建构主义的抛锚式和支架式两种教学策略。在此结合专业选修课程“数据库原理”，讨论在基于问题的教学中，如何进行这两种教学策略的设计。 　　3.1抛锚式教学策略 　　抛锚式教学策略要求教学建立在有感染力的真实事件或真实问题的基础上。确定这类真实事件或问题被形象地比喻为“抛锚”，因为一旦这类事件或问题被确定了，整个教学内容和教学进程也就被确定了。建构主义认为，学习者要想完成对所学知识的意义建构，即达到对该知识所反映事物的性质、规律以及该事物与其他事物之间联系的深刻理解，最好的方法是让学习者到现实世界的真实环境中去感受、去体验，而不是仅仅别人关于这种经验的介绍和讲解。由于抛锚式教学要以真实事例或问题为基础，所以又称为“案例教学”。 　　案例一：模式分解的讨论 　　问题：描述学校的数据库：学生的学号(Sno)、所在系(Sdept)、系主任姓名(Mname)、课程名(Cname)、成绩(Grade)如果采用单一的关系模式：Student <U、F>，U ＝｛ Sno， Sdept， Mname， Cname， Grade ｝，会存在哪些问题？为什么会有这些问题？ 　　讨论：这是一个假设性问题。学生起初会用随即试误法去讨论。但是要回答第2个问题，学生就列举许多实例，如何把这些感性的知识提升为理论，这就要靠教师的引导。提醒学生联系前面的函数依赖的理论来进行分析，学生能够正确给出这个关系中的函数依赖(图1所示)，才是回答这个问题的最佳武器，也就是指导学生如何采用启发式方法正确分析和求解问题。 图1所示的函数依赖会随语义而变化，因此并不是唯一的。 　　结论：Student关系模式不是一个好的模式。存在插入异常、删除异常、更新异常、较大的数据冗余。 　　原因：由存在于模式中的某些数据依赖引起的。 　　解决：通过分解关系模式来消除其中不合适的数据依赖。这就是规范化理论的内容。 　　 　　从以上案例可以看到，在教学中为学生创设了一个真实的有关模式分解的情境，学生在真实的环境中进行练习，并且以一个真实的模式分解的问题作为“锚”，用来激发学生的学习兴趣和主动探索精神，再通过操作结果反馈信息，引导学生逐步深入理解学习内容。在这个实例中，学生始终处于主动探索、主动思考、主动认知的主体地位，但是又离不开教师事先所作的、精心的教学设计的引导；整个过程始终是在一种适应性的学习环境下进行的，为学生自主学习提供了极大的帮助。 　　3.2支架式教学策略 　　支架式教学策略的思想是来源于前苏联著名心理学家维果斯基的“最邻近发展区”理论。最邻近发展区就是学生独立解决问题时的实际发展水平和教师指导下解决问题时的潜在发展水平之间的距离。教学就是要走在学生现有水平的前面，引导他们进行学习，不断地把学生的智力从一个水平提升到另一个新的更高水平。 　　案例二：范式的种类。 　　问题：在单一的关系模式：Student ＜U、F＞，U ＝｛ Sno， Sdept， Mname， Cname， Grade ｝中，有哪些分解方式？哪种是最佳的？ 　　讨论：这是一个推理性问题。学生在讨论中会给出多种答案，至于哪种是最佳的，学生需要综合存储空间、处理速度等多方面去考虑，结论不容易产生。因此需要教师逐步引导。在教学中逐步给出几级范式定义，让学生结合自己的分解模式对照分析，一步步进行改进。 　　 　　结论：不能说规范化程度越高的关系模式就越好。在设计数据库模式结构时，必须对现实世界的实际情况和用户应用需求作进一步分析，确定一个合适的、能够反映现实世界的模式。从以上讨论可见，问题的设置是教学策略的关键。假设性问题强调一种预见性的思维，其实学生并不需要把时间全花在内容上，有经验的教师总是让学生不停地反馈并综合个方面信息，去预见后继的深入的知识。推理性问题要求学生能够超越既得的信息寻求到新的信息，而解释性问题要求学生理解信息的意义，比如案例2中通过“哪种模式是最佳的”这一问题，让学生在范式学习的基础上进一步结论中的观点。如果说推理性和解释性问题是让学生进行深入的思考，那么，迁移性问题则是拓宽学生思维的广度，把所学知识灵活地运用到新的情景中，例如，如果你是电信公司数据管理人员，你会如何设计计费系统的关系模式？在基于问题的学习中通过巧妙设问，围绕问题设计教学策略，可以教会学生从学会“思考什么”到学会“如何思考”。 　　 　　4结束语 　　 　　无论采用哪种教学策略，基于问题的学习都对“教”和“学”提出了挑战。教师作为教学活动的主导，要根据学生的认知规律精心设计教学策略，驾驭整个教学过程，还要指导辅导教师做好辅助环节的工作，建立良好的师生互动关系，帮助学生在已有知识和需要摘要：本文结合计算机网络专业学生培养情况，针对综合布线系统的教学，提出了应采用先进的项目教学法来培养学生的自主探索问题和解决问题的能力。 　　关键词：计算机网络；综合布线；项目教学 　　　　　　 　　1实施项目教学法应该具备的条件 　　 　　“项目教学法”是在建构主义理论指导下，通过实施一个完整的项目而进行的教学活动，目的是在课堂教学中把理论与实践教学有机地结合起来，充分发掘学生的创造潜能，提高学生解决实际问题的综合能力。在实施“项目教学法”时，应重视项目的选择、具体的成果展示、教师的评估总结，并充分利用现代化教学与实验手段，这是搞好“项目教学法”的关键。 　　在“结构化综合布线”课程的教学过程中，项目教学法主要是有针对性地将教学内容设计成能由学生独立完成的、可以收到良好教学效果的小任务。具体地说，它应该满足下列条件： 　　(1)该项目过程可以用于学习一定的教学内容，具有一定的应用价值。即教学过程是教学目的的具体预演，在整个教学过程中发挥前导和定向功能，直接决定着教学过程和教学效果的优化与否： 　　(2)能将教学内容的理论知识与实际技能结合起来，对信息技术的教学起有效的促进作用； 　　(3)该项目能够激发学生的学习兴趣，与实际生产过程或现实工程活动有直接的关系： 　　(4)项目完成过程比教师讲解实例要难些，要求学生运用新学习的知识、技能去解决过去从未遇到过的实际问题，尽量结合其他学科，有一定的综合性； 　　(5)学生能独立地在短时间内完成任务，自己能克服、处理项目中出现的困难和问题，仅在教师有限的指导下自己解决； 　　(6)有明确的评分标准，可以对完成的作品进行比较客观的评价； 　　(7)学习结束后，师生共同总结，有明确而具体的成果展示，并可以把项目内容延伸，以适应以后的需要。 　　 　　2项目教学法的教学模式 　　 　　项目教学法与传统的教学法相比，区别主要表现在三个中心的转变，即由以教师为中心转变为以学生为中心，由以课本为中心转变为以“项目”为中心，由以课堂为中心转变为以实际经验为中心。具体地说，项目教学法一般按照以下五个教学阶段进行： 　　(1)明确项目任务：通常由教师提出一个或几个项目任务设想，然后同学生一起讨论，最终确定项目的目标和任务。 　　(2)制定计划：由学生制定项目工作计划，确定工作步骤和程序，并最终得到教师的认可。 　　(3)实施计划：学生确定各自在小组中的分工以及小组成员合作的形式，然后按照已确立的工作步骤和程序工作。 　　(4)检查评估：先由学生对自己的工作结果进行自我评估，再由教师进行检查评分。师生共同讨论、评判项目工作中出现的问题，学生解决问题的方法以及学习行动的特征。通过对比师生评价结果，找出造成结果差异的原因。 　　(5)归档或应用：项目工作结果应该归档或应用到企业、学校的生产教学实践中。例如，作为项目的维修工作应记入维修保养记录；作为项目的工具制作、软件开发可应用到生产部门或日常生活和学习中。 　　 　　3项目教学法的实践 　　 　　根据项目教学法的具体要求，我们分别在07网络1、2班的“计算机网络基础”课程教学中运用项目教学法开展了教学实验研究。作为高职院校的网络基础课程，综合布线的相关教学内容占有很重要的地位，为了能让同学们真实感受所学知识，我们结合项目教学法的相关指导思想，对课程进行了大胆的改革。现将具体操作过程呈现如下。 　　(1)项目功能介绍 　　结构化布线系统(PDS)是指按标准的、统一的和简单的结构化方式编制和布置各种建筑物(或建筑群)内各系统的通信线路，包括网络系统、电话系统、监控系统、电源系统和照明系统等。结构化综合布线系统通常由6个子系统组成：用户工作区系统、水平布线系统、垂直布线系统、设备间系统、接线间系统和建筑群系统。在总体介绍的同时，为了让同学们更加形象地理解相关知识点，利用现有机房的设施对同学们进行实地参观讲解。 　　(2)学生分组讨论与教师指导 　　通过查看相关技术文档以及工程案例，使同学们基本了解综合布线工程的大致操作流程及注意事项。并且针对一个现有项目，在教师简单介绍的基础之上让同学们根据自己的理解和设想展开讨论。最终确定小组组合和成员构成，并在此基础上每个小组确定自己的项目目标，包括项目实施地、施工图纸、设备产品等。考虑到实验条件和实验场地的关系，最终在6个子系统中挑选出“水平子系统”和“工作区子系统”作为同学们深入了解的项目内容。 　　(3)项目评价与总结 　　经过半学期的反复实践与总结，同学们基本掌握了综合布线系统的安装要点和注意事项。在完成工程项目过程中，同学们在项目经理的指挥下，各尽其责、发挥所长，在强化技术的同时又充分调动了同学们的积极性；在小组分工的基础上又培养了同学们整体规划、团队合作的精神。在最终的项目提交过程中，我们发现许多意外的惊喜，有的小组以寝室为目标，在现有条件的基础上设计整体规划方案。项目的选取非常实用，完成的质量比较高。 　　结束语：总之，项目教学法最显著的特点就是“以学生为主体，教师为主导”的实践教学模式，改变了以往“教师讲，学生听”的被动“填鸭”教学模式，创造了学生主动参与、自主协作、探索创新的新型创新实践教学模式。同时，项目教学给教师和学生的关系带来了巨大的变化，不再是以往传统教学的教师“一言堂”局面，真正体现教学中学生的主体地位和教师的主导地位，充分发挥学生的主观能动性，激发他们的求知欲望，逐步形成一个感知心智活动的良性循环，从而培养出具有独立探索、勇于开拓进取的创新实践能力的学生。 非计算机专业《计算机网络》教学改革研究 　　关键词:计算机网络;教学改革;非计算机专业 摘要:伴随着计算机网络技术的发展,越来越多的高校在非计算机专业的学生中开设了计算机网络课程。本文针对非计算机专业学生的特点,论述了计算机网络课程体系、教学内容教学方法的改革,提出了有助于提高计算机网络教学质量的新方法。   　　关键词 　　一、引言 　　计算机网络是计算机技术和通信技术紧密结合并不断发展的一门学科。随着我国信息化的建设,计算机网络扮演了越来越重要的角色。为了适应信息社会对人才培养的需要,《计算机网络》已不再只是计算机专业,而是许多非计算机专业的一门重要课程。对于非计算机专业的学生而言,计算机网络课程的部分内容晦涩难懂,理解起来比较吃力,学生普遍反映比较难学。因此有必要在教学内容、教学方法、教学手段以及实验教学等方面进行深入的研究和探索,切合实际的培养学生的思维能力和实际解决问题的能力,为培养综合素质高的复合型人才打下良好的基础。 　　二、计算机网络课程现状 　　计算机网络是各本科院校乃至研究生的一门必修课,目前在该课程的教学中存在以下几个比较大的问题: 　　第一,相关学科发展迅速,内容更新快,教学内容难以跟上计算机网络科学的发展变化。该课程的特点是在较深厚的数理方法基础之上,综合计算机软硬件技术和通信技术,是一门跨专业的学科,具有很强的实践性,知识更新非常快。几本经典的教材几乎每年都有比较大的变化,内容已经有了非常大的更新和调整。 　　第二,目前的课程组织方式不能很好的适应学科及专业方向的调整。计算机网络课程是许多高年级专业课程的基础,网络知识是学生毕业后科研与工作所必需的基本知识与技能,因此网络课程的教学必须有足够的前瞻性,这要求从课程设计、内容组织、讲授方式等多个角度来组织教学与考核工作。 　　第三,在教学方式上,由于网络课程有相当部分的内容属于基础理论知识方面,难度大,相对枯燥,在课堂教学方面遇到学生积极性调动不充分,课堂互动性不足等问题,例如在通信基本理论、物理层协议分析等的教学中,由于这些内容安排在课程的开始阶段,枯燥晦涩的内容对整个课程兴趣的建立和引导是非常不利的。 　　第四,对于非计算机专业来说,除了存在以上问题以外,还存在着前继课程教学深度不够,计算机网络教学学时存在偏少的问题。所以如何在有限的教学学时内,不但将计算机网络这门课的基本理论、基本知识讲深讲透,而且让学生掌握基本的实际网络技能是每个任课教师的一个艰巨任务。 　　针对以上问题,本文在对计算机网络课程的教学进行总结的基础上,提出了一些改革措施,来适应课程本身与授课对象的发展变化,提高教学效率,具体措施有: 引进职业认证培训课程体系以规范教学内容,多种教学方法与手段的协调采用以优化教学效果,强化实验内容,创新实验工具以明确教学目的。 　　 　　三、计算机网络教改实施方案 　　(一)引进职业认证培训课程体系 　　目前高等教育体系培养的IT人才“重理论、轻技术”。针对企业想要的是一个实用型的职业人才的需求,在教学中既要发挥理论优势,做好既注重实践技能的培养,又要注重人才的综合素质的培养的一种塑性培训工作。目前市场上开设的CISCO职业化认证及专业化认证系列授权培训课程,华为3Com授权培训课程,国家网络工程师认证培训课程。其共同的一个特点就是:和社会需求结合紧密,知识更新快,应用性强。与他们合作,引入其课程体系与传统的教学内容相结合,在不改变教学大纲的前提下,采用课程嵌套的模式,把他们的培训内容嵌入进来,争取在课程学完后既能完成教学大纲的要求,又能通过相应的认证,这样可以最大化的规范教学内容,并且不使理论教学与实践教学脱节。 　　(二)多种教学方法与手段的协调采用 　　良好的教学方法与手段是提高教学质量的重要环节。因此对传统的、填鸭式的教学方法与手段进行了改进,在充分利用传统方法、手段教学的同时,积极采用多种形式的教学方法,如讨论式教学、推演性教学,理论联系实际教学、逆向教学等;而在教学手段上,一方面继承传统手段的优势,另一方面要注意吸收其他如多媒体教学、网络答疑等教学手段。 　　第一,在教学过程中,对于学习的难点、重点采用推演性教学方法并结合传统的教学手段,在黑板上进行详细的板书;例如在进行以太网的信道率分析的教学中,因为不但涉及到网络知识而且还涉及到一些数学知识,所以学生比较难以理解和掌握,对于这类的问题,通过详细的推导与板书,使得学生顺利掌握。 　　第二,对于设计性的问题、或者发散性的问题要常常采用讨论式教学,并结合实际的例子进行讲解。比如在介绍IP地址的概念时,以同学们熟悉的网络聊天为例,提出问题:如何知道同伴的大致位置?通过引导,同学们可以知道,聊天时,由于对方发给你的数据中包含有和你交流时的计算机IP地址,而IP地址是通过中国互联网信息中心根据一定规则分配的,因此根据IP地址就可以大致知道同伴的位置。 　　第三,而对于概念性的问题,知识性的问题以及动态效果演示一般采用多媒体教学,例如通过课件将电路交换、分组交换、报文交换制作成动画,大大提高了课堂的趣味性,而且这样一来不但加快教学速度,而对重点问题。基本理论又进行了透彻的讲解。学生因为成为讨论式教学的主角,而极大的提高了学习的积极性,主动的进行思考。 　　(三)强化实验内容,创新实验工具 　　只注重计算机网络理论知识培养的传统教学模式已经不能适应市场的需求,实验课程的教学应该受到足够的重视。实验课作为一种非常重要的教育手段,不仅能培养学生的动手能力,更重要的是能让学生掌握和理解科学实验的思想方法,培养解决实际问题的能力。“计算机网络”也是一门实践性很强的技术基础课程,在实验课程体系的总体规划上应遵循既要培养学生分析问题和解决问题的能力,又要重视培养其思维能力和创新能力。为此,在实验教学中除常规的验证性实验外,还应增加适量的设计性和综合性实验内容。设计性实验则是要求学生在现有设备的基础上掌握部分网络体系,提高学生分析问题和解决问题的能力。 　　因此,对计算机网络的实验教学改革提出以下几点建议。 　　第一,重视网络实验环境的建设。计算机网络实验不同于其他课程的实验,在具体实施时需要相应的硬件设备和软件配置。在做物理层实验时,需要用到各类网络传输介质(双绞线、同轴电缆或光纤等),在做网络层实验时,需要各种网络互联设备(集线器、交换机或路由器等)。但目前许多高校没有专业的计算机网络实验室,并且有的学校实验条件落后,根本不能满足计算机网络实验教学的要求。这就需要学校积极配合,投入资金,加强计算机网络综合实验室的建设。 　　第二,合理安排实验内容。根据计算机网络教学的目标,结合实际教学,合理设计和安排实验内容,既要有原理型实验又要有应用型实验。原理型实验可以开设诸如:数据链路层协议的设计与实现、TCP协议的“三次握手”的实现等。应用型实验可以从制作双绞线开始,到后边的交换机和路由器的配置等实验都可以开展。 　　四、结束语 　　计算机网络是一门集计算机技术和通信技术为一体的综合性交叉学科,理论性和实践性都很强。由于授业的对象不同,不能把对计算机专业学生的那一整套照般过来,无论在教学内容,还是教学方法和手段上都有所区别。因此,积极探索与研究非计算机专业计算机网络教学的教改、教学法,对非计算机专业计算机网络教育的长远发展具有非常重要的意义。 　　参考文献: 　　[1]郑良斌,何薇.非计算机专业“计算机网络”课程教学改革践.计算机教育,2005(8):33-34 　　[2]付慧生,毕文燕.“微机原理与应用”课程教改实践.煤炭高等教育,2000(1):75-77 　　[3]周淑萍,非计算机专业《计算机网络》教学改革研究, 兵团教育学院学报,2006(3):45-46 　　[4]张军,非计算机专业“计算机网络”教学改革实践,广东工业大学学报,2006(12):103-104

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