“互聯網協議與技術”課程教學改革實踐

摘要：本文就改進“互聯網協議與技術”課程教學提出了一系列措施，并結合新工科人才培養理念進行了探討。首先，通過思政教育與課程內容的融合，引導學生關注科技發展對社會和個人的影響，并培養正確的價值觀和工程倫理觀。其次，緊密關聯理論知識與實踐，提升學生的實踐和動手能力。此外，及時補充產業動態和前沿技術，更新教學內容，培養學生的前瞻性思維和創新意識。最后，采用多樣化的教學形式和方法，創造積極互動的學習環境。通過這些措施，優化教學內容，加強理論與實踐的銜接，培養學生的思辨能力和創新能力，使其成為適應現代科技發展需求的新工科人才。這些改革措施對于提高“互聯網協議與技術”課程教學的質量和效果具有積極的促進作用。

關鍵詞：互聯網協議與技術；教學改革；思政教育；工程思維為導向；新工科建設

一、引言

為應對新一輪科技革命和產業變革所帶來的重大挑戰，教育部于2017年積極推進“新工科”的建設和持續深化，旨在超前布局相關新興、新型、新生核心領域的專業建設與高素質復合型工程科技人才的培養，以為我國未來科技創新、產業升級、經濟發展、國際競爭力提升等提供不竭動力^[1-2]。其中，教育部也明確了“互聯網協議與技術”課程是面向“互聯網+”課程體系下的重要組成部分^[3-4]。

然而，現有的“互聯網協議與技術”課程主要采用以知識講授為主的教學方式，存在一些問題，包括思政元素與課程內容契合度不高、理論學習與動手實踐結合度不夠、產業動態與前沿技術介紹不足等，難以滿足“新工科”教育理念下的人才培養目標。許多學生由于缺乏工程實踐經驗，難以準確理解互聯網體系架構及其各層處理機制，對于各類復雜協議的問題、應用場景、具體操作以及流程等方面缺乏清晰的認識，導致“學以致用”的效果不佳。

為解決這些問題，本文從“互聯網協議與技術”課程的知識特點出發，結合“新工科”教育理念^[5]，提出了一套教學改革方案。該方案主要包括優化教學內容、增加實際案例分析以及強化模擬系統調試等措施。通過將立德樹人和知識理論與具體實踐緊密結合，旨在引導學生樹立正確的價值觀與良好的職業素養，加深學生對相關協議體制和細節的理解，并提升其分析和解決復雜工程問題的能力。同時，該方案也旨在激發學生的學習興趣，提升“互聯網協議與技術”課程的教學質量和效果。

二、現有不足分析

“互聯網協議與技術”是一門與其他理論課程不同的課程，它主要圍繞TCP/IP（Transmission Control Protocol/Internet Protocol）協議體系開展教學。這門課程的核心內容是講解一個復雜工程系統的體系架構和運行機理，涉及不同層次上多個實體之間的交互關系和約定操作，具有鮮明的工程實踐特點。在學習這門課程時，學生需要首先了解所學協議的提出背景和設計初衷，才能對其技術細節和處理流程進行深入理解。然而，目前該課程的教學方式存在一些問題：

（一）思政元素與課程內容契合度不高

工科類專業課往往更注重專業知識的傳授，而在思政元素方面存在一定不足。在課程設計中，需要更加重視思政元素的引入，并合理安排示例的比重、融合度和多樣性。同時，還應根據具體課程內容，全程貫穿立德樹人理念，有針對性地引導學生形成正確的價值觀，增強工程倫理意識，養成職業道德規范，培養科學研究精神。只有這樣，才能使思政元素在教學中恰當地發揮作用，促進學生成長和全面發展。

（二）理論學習與動手實踐結合度不夠

當前的教學內容按照TCP/IP協議棧的分層模型進行組織，整體邏輯清晰且內容豐富。然而，有一些問題仍需要解決。首先，工程背景介紹較少，這使學生很難將抽象的協議工作流程與實際運行情況聯系起來。其次，應用案例對應的實例較少，缺乏實際場景的示范，難以幫助學生理解復雜步驟背后的設計動機和操作邏輯。另外，課程實驗部分主要集中在相關協議的操作過程上，缺乏基于協議知識推理的具體實踐，導致學生在機械地完成任務后并沒有深入理解協議原理。

（三）產業動態與前沿技術介紹不多

隨著“互聯網+”新業態的不斷涌現，新型網絡范式不斷推陳出新。例如，軟件定義網絡（SDN）和軟件功能虛擬化（NFV）等新興網絡技術已經在商業領域廣泛應用。然而，當前的課程內容主要集中在相對基礎且成熟度較高的傳統網絡協議上，對于產業界關注的痛點問題和相關前沿技術的原理介紹過于簡略。這不利于學生創新意識和能力的培養，也不利于學生對相關領域發展動態和趨勢的了解。

（四）教學形式有限課堂吸引力不強

當前課程的教學形式主要以教師的講解為主。盡管使用生動的幻燈片可以幫助學生形象地理解相關知識點，但由于互聯網協議涉及的概念較多且處理流程復雜，學生對課程的接受度和參與度相對較低。隨著時間的推移，學生的學習積極性也逐漸減弱，導致教學質量不如人意。

雖然在課程中設置實驗環節可以部分地促使學生進行自主學習，并提高他們的實際動手能力，但由于學生對相關知識的理解不夠充分，再加上協議配置的繁瑣性，學生多半是按部就班地完成既定任務，缺乏對相關流程的必要思考和反推。因此，實際效果并不理想。

三、教學改革措施

為了彌補上述不足，基于“新工科”背景來進行“互聯網協議與技術”的教學改革。這一改革的核心是將價值塑造、知識傳授和能力培養三個方面有機地結合起來^[6]。具體措施有：

（一）思政教育與課程內容的深度融合

立德樹人是大學教育工作的核心任務，它將思政教育與專業課程的教學內容緊密結合起來，旨在塑造學生正確的價值觀，培養良好的專業素養與創新精神。在“互聯網協議與技術”課程中，采用了逐步細化的知識講授體系，在合適的時間點引入相關行業發展歷程、標志性事件解讀、代表性人物介紹和科研創新案例說明等思政教育元素。通過這種多元化的教學方式，成功地將品德修養、愛國情懷、工程倫理和職業規范等核心價值觀與該課程的各章節內容有效銜接，貫穿于教學的整個過程中。這樣，在潛移默化中激發學生的認同感和歸屬感，以及對科技報國責任感和使命感的培養。同時，通過循循善誘的方式，培養學生良好的職業道德與操守，并以務實、踏實、精益求精的態度以及鍥而不舍的奮斗精神，不斷追求創新。

在介紹相關技術發展歷程與趨勢時，可以著重講述我國在一些關鍵領域取得的重大突破，以激發學生的愛國熱情和民族自豪感。例如，可以提到我國在通信領域取得的突破，比如5G技術的研發和部署，以及我國企業如華為、中興在全球市場上的競爭力。此外，可以通過一系列標志性事件，如華為、中興被美國惡意打壓，以及相關企業近年來在逆境中生存并穩步前行的事例，來喚起學生的憂患意識和培養他們踏實肯干、勇于創新的精神。當介紹到具體協議技術細節時，應當著重強調背后所對應的行為準則。這意味著所有參與方不僅要遵守約定和規則，以實現復雜的互動和協同，而且要保持開放、包容的態度，在平等相待的基礎上共同進步和發展。這樣可以為學生樹立正確的工程倫理觀，并增強他們的團隊協作意識和能力。

（二）理論知識與具體實踐的緊密關聯

互聯網協議體制的設計與演變由實際需求驅動并具有明確的工程實踐背景。因此，在講述相關知識點時，需要重視理論和實際應用之間的對應關系。

首先，可以對原有教學內容進行適當的重構和補充，通過引入工程思維來介紹和講解相關技術的概況、流程和細節?？梢詮陌l現問題、分解問題和解決問題的角度來展開，將復雜的處理邏輯由淺入深、循序漸進地呈現。同時，通過示例說明和操作演示來幫助學生理解和應用。其次，在相關知識點講解完畢后，可以設計實驗題目，以現實場景或日常事例為背景。要求學生使用Wireshark、華為eNSP（Enterprise Network Simulation Platform）等軟件工具及時完成對所學協議的相關配置和測試驗證。通過動手實踐，將所學知識與具體應用相關聯，發現認知盲區，并通過觀察實驗現象進行推理和反思。通過這樣的過程，加深對課上所學內容的理解，提升動手實踐和學以致用的能力。

例如，在講述分布式路由協議OSPF（Open Shortest Path First）時，可以首先介紹其提出的背景，即RIP（Routing Information Protocol）協議的局限性。然后，介紹OSPF協議的基本特點，并重點分析其整體設計思路，即通過路由器之間的協作來獲取全網的拓撲關系，并使用最短路徑算法（SPF，Shortest Path First）求得節點之間的最短路徑。接下來，具體介紹協議的交互流程和操作細節，包括鄰居關系的建立和鏈路狀態數據庫的同步，以及本地節點的Dijkstra算法和路由表的添加。最后，在課堂上使用eNSP演示單域OSPF協議的運行過程，并要求學生完成相關實驗作業，以鞏固所學知識和提高動手能力。

（三）產業動態與前沿技術的合理補充

隨著互聯網應用規模的擴大和領域的延伸，原始設計思想已難以滿足當今用戶日益復雜和多元化的通信需求。各種新型網絡技術不斷涌現并投入大量商用。為了讓學生更好地了解和把握當前網絡的演進趨勢和業內發展動態，激發他們的學習熱情和興趣，可以采用研究性教學的方式。

基于“以教為學”的理念，可以采用“翻轉課堂”的形式。教師適當地引導和啟發學生進行自主學習和知識拓展，鼓勵他們主動探索特定議題。學生可以通過團隊合作進行調研，并根據自己感興趣的議題進行深入研究。他們可以閱讀大量文獻，整理相關技術的產生背景、提出動機、基本原理、協議流程、技術優勢和未來前景等內容。

在課堂上，學生可以利用演示幻燈片的方式呈現他們的研究成果，并回答其他同學提出的問題。通過這種方式，可以鍛煉學生的自主學習、歸納總結、團隊協作和語言表達能力。同時，教師可以根據學生的匯報內容，重點講解學生對相關技術的理解誤區和遺漏的問題，并指導學生完成相關報告的撰寫。

通過這樣的研究性教學方式，可以更好地培養學生的創新思維和科研能力。學生不僅能夠了解當前互聯網的發展趨勢和各行業對通信網絡的需求，還能夠深入研究特定議題并形成自己的理解和觀點。這種綜合能力的培養將使他們更好地適應今后的工作和研究。

（四）教學形式與方法的多樣化開展

在OBE（Outcomes-based Education）理念下，重新構建“互聯網協議與技術”課程內容，可以通過理論與實踐相結合的方式，將理論講授、實驗指導和研究性教學有機融合起來，重視實踐元素，激發學生的主觀能動性，培養其工程思維能力、實際動手能力和觸類旁通的能力。

在理論講授階段，可以通過線上和線下相結合的方式進行。課前可以提供一些基礎知識、科普視頻等資料供學生預習。課堂上可以通過多媒體手段對難點問題進行詳細講解、操作演示和案例說明，引導學生理解協議機制、應用場景和處理邏輯。在實驗指導階段，注重培養學生的自主學習能力和動手能力，鞏固課堂上所學的知識。要求學生通過協議配置了解所需的輸入參數，通過抓包分析明確實體間的交互流程和攜帶的信息，通過異常結果找到知識漏洞和認知偏差，通過推理、討論和驗證形成準確的理解。

在研究性教學階段，主要培養學生的科研能力?？梢圆捎谩胺D課堂”的方式，引導學生基于已學知識對當前網絡新技術進行深入調研。通過大量文獻閱讀、小組討論、課堂展示、問題回答和報告撰寫，培養學生工程思維邏輯，使他們能夠把握未來網絡的發展趨勢和前沿技術的核心要點。如此，學生能夠在實踐中鞏固理論知識，學以致用。學生不僅能夠了解互聯網協議與技術的理論知識，還能夠應用該知識解決實際問題，并具備研究和創新的能力。

四、結束語

“互聯網協議與技術”作為“新工科”課程的一部分，在“互聯網+”時代具有重要的意義。然而，目前該課程主要采用知識傳授的方式進行教學，存在一些諸如思政元素融入不夠、理論與實踐結合度低、前沿技術補充不足以及教學吸引力不強的問題。這導致該課程難以滿足“新工科”教育理念下的人才培養目標。為此，可以從“互聯網協議與技術”課程的特點出發，探索并實踐出一套教學改革方案。該方案旨在培養學生正確的價值觀和良好的職業素養，同時加深學生對互聯網協議與技術的理解并提高他們解決復雜工程問題的能力。實踐表明，這個方案取得了良好的效果。

通過課堂問題回答、考試成績以及學生評價等方面的反饋，可以看出學生對所學知識更加透徹，學習熱情和積極性也有顯著提升。這個教學改革方案得到廣泛認可和好評。

作者單位：馮博昊 北京交通大學電子信息工程學院

參? 考? 文? 獻

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馮博昊（1988.09-），男，漢族，北京，博士，副教授，研究方向：新型網絡體系架構及關鍵技術。