网络大数据驱动计算机网络教学改革与探索研究

周爱平 朱晔

摘要：计算机网络是计算机专业的专业必修课之一，为学生后续课程的学习奠定了坚实的网络基础。网络大数据给计算机网络教学带来了机遇和挑战。首先，从教学内容、教学方式、教学与科研以及教学评价与考核方面分析计算机网络教学的现状；其次，结合网络大数据特点从教学方法、教学体系、双师型教师以及教学与科研方面阐述计算机网络教学改革与探索途径。

关键词：网络大数据；计算机网络；教学改革；教学体系；创新能力

中图分类号： TP393 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2018）09-0160-02

Abstract： Computer network is one of the fundamental courses of computer science and it establishes a foundation for the following courses. Network big data provides computer network teaching with opportunities and challenges. Firstly， we analyzes the present situation of computer networking teaching in terms of teaching content， teaching methods， teaching and research， teaching evaluation and assessment. Secondly， combing with the features of network big data， we elaborate the ways to reform and explore for computer network teaching from teaching approaches， teaching framework， double-qualified teachers， teaching and research.

Key words： network big data； computer network； teaching reform； teaching framework； innovation ability

1 引言

近年来，随着通信技术、云计算、物联网等的快速发展，许多应用产生大规模数据，给相关行业给来宝贵机遇，同时其将面临严峻挑战。Cisco报告表明，截止2017年12月，中国的移动网络流量已经达到每月1.9EB，并预测到2021年全球的移动网络流量将达到每月49EB[1]。因此，全球已经进入了大数据时代。大数据不仅改变人们的学习、生活以及工作模式，而且会驱使科学研究模式的转变。

一般意义上，大数据是指无法在一定时间内用常规机器和软硬件工具对其进行感知、获取、管理、处理和服务的数据集合。网络大数据是指“人、机、物”三元世界在网络空间中彼此交互与融合产生并在互联网上可获得的大数据，简称网络大数据[2]。Nature和Science等刊物相继出版专刊探讨大数据的研究。“十三五”规划纲要中指出，实施国家大数据战略[3]。网络大数据已经成为学术界和工业界的研究热点。网络大数据具有规模大、多样性、速度快等特点，传统方法难以有效地处理网络大数据。根据教育教学的需求，通过基于网络大数据的机器学习和数据挖掘方法提取网络数据中有价值的信息，从而为有效的教育教学改革提供依据。本文首先分析计算机网络教学现状，然后通过网络大数据研究计算机网络教学改革与探索，最后进行总结。

2 计算机网络教学现状

计算机网络作为计算机专业基础课之一，为学生学习后续计算机网络相关课程奠定了坚实的基础。随着计算机网络的快速发展和计算机网络人才需求的变化，结合计算机网络教学和网络大数据研究的体会，传统计算机网络教学的教学内容、教学方式[4]、教学与科研脱节[5]、教学评价与考核[6]难以适应网络大数据环境下人才需求。

2.1 教学内容

目前，多数高校在计算机网络教学方面以其基本原理、体系结构、协议为主。随着网络技术的快速发展，计算机网络教材中的一些知识相对陈旧，而没有增加网络新知识，如IPv6网络、CDN网络、SDN网络以及NDN网络等，从而学生很难理解现实网络的工作机理。因此，我们在讲授计算机网络基础理论的同时，跟踪网络发展的前沿技术，不断更新教学内容，让学生了解网络新技术和应用，从而培养学生创新能力和激发学习的主动性。

2.2 教学方式

对传统计算机网络教学而言，教师通过多媒体技术采用讲授法的教学方式，然而教师依赖于电子课件，教学内容局限于教材，从而导致课堂上教师与学生之间的互动不足，学生进而缺乏学习的兴趣和热情。因此，在计算机网络教学中如何处理教师的教与学生的学之间的关系是关键，充分发挥教师的主导性和学生的主体性。

2.3 教学与科研

目前，一些高校普遍存在这样的现象：科研成果多的教师教学偏弱，而教学成果多的教师科研偏弱。教学与科研是相互促进的，如何有效权衡教学与研究之间的关系成为计算机网络教学中的难题。由于计算机网络课程本身的特点，在教学过程中需要补充网络的前沿技术。只有实验验证平台和科学问题作为支撑，学生才能够理解和掌握该知识。实际上，如果教师将科研中的新技术和新问题贯穿到教学过程中，那么能够培养学生的创新能力。另外，丰富了计算机网络的教学内容，拓宽了学生的知识面和激发了学生的求知欲。教师在教学过程中能够进一步理清研究思路，从而促进自身科研。

2.4 教学评价与考核

传统的计算机网络教学中，教学评价与考核方法比较单一。一方面，学校教学督导和学院教学督导每个学期对每个教师进行跟踪听课，尤其是青年教师，然后依据课前准备、课堂教学、师生互动等情况做出评价，同时就教学中存在的问题与授课教师进行深入的交流和提出建议；学期末学生通过教务系统对理论教学、实践教学质量进行评价；同行教师之间对所授课程的理论教学和实践教学进行互评。因此，课程教学评价由督导评价、同行教师评价以及学生评价构成。另一方面，课程考核主要以30%平时成绩+70%末考成绩为依据，平时成绩包括课堂表现、课后作业以及实验报告等。由于当前教育体系的现状，主要以成绩衡量教师教学质量和学生学习效果。为此，教师弥补教学中存在的不足，加强自身学习，如尝试新教学模式、参加教学培训等。比如在教学中调整平时成绩与末考成绩的比重，首先，有利于发挥学生学習的主动性和积极性，加强师生之间的互动性；其次，帮助教师了解学生的学习情况，在后续的教学中做相应的调整。因此，调整后的综合成绩能够激发学生的学习欲望，保证课堂教学的效果。

3 计算机网络教学改革与探索

网络大数据给计算机网络教学改革带来宝贵的机遇，同时也面临极大的挑战。为此，根据目前计算机网络教学存在的问题，结合网络大数据从以下多个方面阐述计算机网络教学的改革与探索途径。

3.1 打破传统教学方法，注重学生创新能力

传统计算机网络教学主要以自上而下或自下而上方式进行，而网络大数据背景下计算机网络教学方法上，结合网络大数据的特点与计算机网络的重难点内容，将自上而下与自下而上两种教学方式相结合，同时引入网络相关的大数据实验内容。该方法综合了案例教学[7]、项目驱动教学[8]、实验教学[9]的思想，其中案例教学和项目驱动教学侧重于帮助学生理解基本原理和具体应用，而实验教学主要依据网络各个层次以及层次之间的关联制定实验内容和设计实验方案。课堂教学固然重要，而实践教学尤为重视。计算机网络是一门偏实践的课程，不仅让学生理解和掌握计算机网络的基本原理、体系结构、网络协议等基础知识，而且让学生了解计算机网络的前沿技术和增强学生动手能力。因此，在实践教学上，加入网络大数据相关实验内容，增加实践教学在整体教学中的比重，开展验证性、设计性以及综合性等实验，真正做到学以致用，达到实践教学的目的。比如设计学生网络行为分析实验，其涉及流量数据的采集、学生网络行为特征提取、网络行为模型建立等，这是一个典型的网络大数据实验，将计算机网络课程与大数据技术有机地结合。完成该实验，需要具备计算机网络基础、大数据分析技术、统计理论等。通过这个实验能够激发学生学习的兴趣和解决实际问题的能力，从而提高学生的创新能力。

3.2 构建层次化教学体系，明确重难点

计算机网络课程的教学目标是培养计算机网络技术应用型人才，侧重培养学生掌握计算机网络的基础理论，如基本原理、体系结构、协议等，为学生后续学期相关专业课程打下良好的理论基础。结合网络大数据的特点，计算机网络课程的教学从以下多个层次阐述。其一，对于基础薄弱的学生，通过计算机网络的典型案例进行教学，激发此类学生学习的兴趣和提高他们的学习自主性。其二，在教学过程中，引入国外普遍采用的教学模式，即开放式教学。在课程整个教学过程中，让学生了解计算机网络课程在计算机学科中的地位和作用，关注计算机网络的技术前沿；教师提出科学问题，引导学生积极思考，培养通过所学知识解决实际问题的能力；学生对课堂内容有疑问或不理解，随时提出自己的问题，从而增强师生之间的互动性。其三，注重过程考核和实践能力的评价，其中过程考核包括课堂出勤、课堂提问与回答、作业完成情况等，实践能力包括实验选题、组内讨论、完成情况等，调整平时成绩和末考成绩的比重，有利于学生掌握基础知识和提高创新能力。

3.3 培养“双师型”教师队伍

网络大数据的发展日新月异，承担计算机网络教学的教师需要不断学习网络新技术，跟踪技术前沿。为了适应网络大数据发展，“双师型”教师成为迫切需求，不仅具备坚实的理论知识，还需要具备丰富的网络大数据分析的工程实践经验。当前，我院教师普遍存在网络大数据实践经验不足的问题，为了改善和应对当前的发展形势，倡导教师参加企业实践，通过网络工程师和云计算大数据相关资格认证。目前，我院有部分教师获得了网络工程师、H3C云计算大数据认证。另外，教师可以利用假期参加云计算大数据相关培训。只有具备了坚实的理论知识和丰富的工程实践经验，教师才能把握计算机网络教学的重难点，合理地安排理论教学和实践教学，让学生通过课程实验更好地理解和掌握计算机网络的基本原理、应用场景，从而进一步激发学生自主学习的兴趣。

3.4 科研与教学相结合，创新实践内容

目前国内许多高校计算机网络课程采用固定的教学模式，也就是，理论教学比重较大，实践教学比重较小，并且实验内容相对陈旧，导致学生学习缺乏兴趣。这样的教学模式难以适应网络大数据发展的需求。为了应对网络大数据的机遇和挑战，有必要将网络大数据的研究思路、科学问题、进展引入到计算机网络教学。首先，需要加大云计算大数据实验室的建设经费，逐渐向师生开放云计算大数据实验室。其次，更新计算机网络课程的实验内容，加入计算机网络与网络大数据相关的内容，如网站的用户访问行为分析。另外，实现多学科之间交叉，实现资源共享，提高资源的高效利用，如不同学科的学生组队参加网络大数据竞赛，激发学生学习的主动性和积极性，培养和提高学生的创新实践能力。

4 结论

网络大数据已经成为工业界和学术界的研究热点。针对当前的计算机网络教学存在一些问题，通过网络大数据促进计算机网络教学的改革。从多个角度阐述了网络大数据背景下计算机网络教学改革与探索的途径。然而，基于网络大数据的高校教育教学改革处于起步阶段，如何利用网络大数据分析学生网络行为和指导学生有效学习，成为今后研究的方向。

参考文献：

[1] Perry R L. 思科大数据战略分享[EB/OL]. https：//max.book118.com/html/2017/0624/117832074.shtm.

[2] 王元卓， 靳小龙， 程学旗. 网络大数据： 现状与展望[J]. 计算机学报， 2013，36（6）： 1125-1138.

[3] 胡国强， 蔚继承， 韩宏. 大数据时代计算机网络教学改革[J]. 高校实验室工作研究， 2017（3）：45-48.

[4] 李刚. 计算机网络课程教学改革研究[J]. 网络安全技术与应用， 2014（7）： 224-225.

[5] 王慧强， 冯光升， 郭方方， 吕宏武， 周沫. 结合科研，打造计算机网络教学新模式[J]. 计算机教育， 2014（11）： 22-25.

[6] 李葆萍， 周颖. 基于大数据的教学评价研究[J]. 现代教育技术， 2016， 26（6）： 5-12.

[7] 高守平， 胡山泉， 于芳. 省级精品课程计算机网络教学改革与实践[J]. 计算机教育， 2011（4）： 79-81.

[8] 汤海林. 项目化教学在《计算机网络》课程中的应用[J]. 电脑知识与技术， 2017， 13（36）： 114-115.

[9] 劉艳芳， 张力军， 焦福菊. 面向创新能力培养的计算机网络实验教学[J]. 实验技术与管理， 2014，31（4）：28-31.