“互联网协议与技术”课程教学改革实践

摘要：本文就改进“互联网协议与技术”课程教学提出了一系列措施，并结合新工科人才培养理念进行了探讨。首先，通过思政教育与课程内容的融合，引导学生关注科技发展对社会和个人的影响，并培养正确的价值观和工程倫理观。其次，紧密关联理论知识与实践，提升学生的实践和动手能力。此外，及时补充产业动态和前沿技术，更新教学内容，培养学生的前瞻性思维和创新意识。最后，采用多样化的教学形式和方法，创造积极互动的学习环境。通过这些措施，优化教学内容，加强理论与实践的衔接，培养学生的思辨能力和创新能力，使其成为适应现代科技发展需求的新工科人才。这些改革措施对于提高“互联网协议与技术”课程教学的质量和效果具有积极的促进作用。

关键词：互联网协议与技术；教学改革；思政教育；工程思维为导向；新工科建设

一、引言

为应对新一轮科技革命和产业变革所带来的重大挑战，教育部于2017年积极推进“新工科”的建设和持续深化，旨在超前布局相关新兴、新型、新生核心领域的专业建设与高素质复合型工程科技人才的培养，以为我国未来科技创新、产业升级、经济发展、国际竞争力提升等提供不竭动力^[1-2]。其中，教育部也明确了“互联网协议与技术”课程是面向“互联网+”课程体系下的重要组成部分^[3-4]。

然而，现有的“互联网协议与技术”课程主要采用以知识讲授为主的教学方式，存在一些问题，包括思政元素与课程内容契合度不高、理论学习与动手实践结合度不够、产业动态与前沿技术介绍不足等，难以满足“新工科”教育理念下的人才培养目标。许多学生由于缺乏工程实践经验，难以准确理解互联网体系架构及其各层处理机制，对于各类复杂协议的问题、应用场景、具体操作以及流程等方面缺乏清晰的认识，导致“学以致用”的效果不佳。

为解决这些问题，本文从“互联网协议与技术”课程的知识特点出发，结合“新工科”教育理念^[5]，提出了一套教学改革方案。该方案主要包括优化教学内容、增加实际案例分析以及强化模拟系统调试等措施。通过将立德树人和知识理论与具体实践紧密结合，旨在引导学生树立正确的价值观与良好的职业素养，加深学生对相关协议体制和细节的理解，并提升其分析和解决复杂工程问题的能力。同时，该方案也旨在激发学生的学习兴趣，提升“互联网协议与技术”课程的教学质量和效果。

二、现有不足分析

“互联网协议与技术”是一门与其他理论课程不同的课程，它主要围绕TCP/IP（Transmission Control Protocol/Internet Protocol）协议体系开展教学。这门课程的核心内容是讲解一个复杂工程系统的体系架构和运行机理，涉及不同层次上多个实体之间的交互关系和约定操作，具有鲜明的工程实践特点。在学习这门课程时，学生需要首先了解所学协议的提出背景和设计初衷，才能对其技术细节和处理流程进行深入理解。然而，目前该课程的教学方式存在一些问题：

（一）思政元素与课程内容契合度不高

工科类专业课往往更注重专业知识的传授，而在思政元素方面存在一定不足。在课程设计中，需要更加重视思政元素的引入，并合理安排示例的比重、融合度和多样性。同时，还应根据具体课程内容，全程贯穿立德树人理念，有针对性地引导学生形成正确的价值观，增强工程伦理意识，养成职业道德规范，培养科学研究精神。只有这样，才能使思政元素在教学中恰当地发挥作用，促进学生成长和全面发展。

（二）理论学习与动手实践结合度不够

当前的教学内容按照TCP/IP协议栈的分层模型进行组织，整体逻辑清晰且内容丰富。然而，有一些问题仍需要解决。首先，工程背景介绍较少，这使学生很难将抽象的协议工作流程与实际运行情况联系起来。其次，应用案例对应的实例较少，缺乏实际场景的示范，难以帮助学生理解复杂步骤背后的设计动机和操作逻辑。另外，课程实验部分主要集中在相关协议的操作过程上，缺乏基于协议知识推理的具体实践，导致学生在机械地完成任务后并没有深入理解协议原理。

（三）产业动态与前沿技术介绍不多

随着“互联网+”新业态的不断涌现，新型网络范式不断推陈出新。例如，软件定义网络（SDN）和软件功能虚拟化（NFV）等新兴网络技术已经在商业领域广泛应用。然而，当前的课程内容主要集中在相对基础且成熟度较高的传统网络协议上，对于产业界关注的痛点问题和相关前沿技术的原理介绍过于简略。这不利于学生创新意识和能力的培养，也不利于学生对相关领域发展动态和趋势的了解。

（四）教学形式有限课堂吸引力不强

当前课程的教学形式主要以教师的讲解为主。尽管使用生动的幻灯片可以帮助学生形象地理解相关知识点，但由于互联网协议涉及的概念较多且处理流程复杂，学生对课程的接受度和参与度相对较低。随着时间的推移，学生的学习积极性也逐渐减弱，导致教学质量不如人意。

虽然在课程中设置实验环节可以部分地促使学生进行自主学习，并提高他们的实际动手能力，但由于学生对相关知识的理解不够充分，再加上协议配置的繁琐性，学生多半是按部就班地完成既定任务，缺乏对相关流程的必要思考和反推。因此，实际效果并不理想。

三、教学改革措施

为了弥补上述不足，基于“新工科”背景来进行“互联网协议与技术”的教学改革。这一改革的核心是将价值塑造、知识传授和能力培养三个方面有机地结合起来^[6]。具体措施有：

（一）思政教育与课程内容的深度融合

立德树人是大学教育工作的核心任务，它将思政教育与专业课程的教学内容紧密结合起来，旨在塑造学生正确的价值观，培养良好的专业素养与创新精神。在“互联网协议与技术”课程中，采用了逐步细化的知识讲授体系，在合适的时间点引入相关行业发展历程、标志性事件解读、代表性人物介绍和科研创新案例说明等思政教育元素。通过这种多元化的教学方式，成功地将品德修养、爱国情怀、工程伦理和职业规范等核心价值观与该课程的各章节内容有效衔接，贯穿于教学的整个过程中。这样，在潜移默化中激发学生的认同感和归属感，以及对科技报国责任感和使命感的培养。同时，通过循循善诱的方式，培养学生良好的职业道德与操守，并以务实、踏实、精益求精的态度以及锲而不舍的奋斗精神，不断追求创新。

在介绍相关技术发展历程与趋势时，可以着重讲述我国在一些关键领域取得的重大突破，以激发学生的爱国热情和民族自豪感。例如，可以提到我国在通信领域取得的突破，比如5G技术的研发和部署，以及我国企业如华为、中兴在全球市场上的竞争力。此外，可以通過一系列标志性事件，如华为、中兴被美国恶意打压，以及相关企业近年来在逆境中生存并稳步前行的事例，来唤起学生的忧患意识和培养他们踏实肯干、勇于创新的精神。当介绍到具体协议技术细节时，应当着重强调背后所对应的行为准则。这意味着所有参与方不仅要遵守约定和规则，以实现复杂的互动和协同，而且要保持开放、包容的态度，在平等相待的基础上共同进步和发展。这样可以为学生树立正确的工程伦理观，并增强他们的团队协作意识和能力。

（二）理论知识与具体实践的紧密关联

互联网协议体制的设计与演变由实际需求驱动并具有明确的工程实践背景。因此，在讲述相关知识点时，需要重视理论和实际应用之间的对应关系。

首先，可以对原有教学内容进行适当的重构和补充，通过引入工程思维来介绍和讲解相关技术的概况、流程和细节。可以从发现问题、分解问题和解决问题的角度来展开，将复杂的处理逻辑由浅入深、循序渐进地呈现。同时，通过示例说明和操作演示来帮助学生理解和应用。其次，在相关知识点讲解完毕后，可以设计实验题目，以现实场景或日常事例为背景。要求学生使用Wireshark、华为eNSP（Enterprise Network Simulation Platform）等软件工具及时完成对所学协议的相关配置和测试验证。通过动手实践，将所学知识与具体应用相关联，发现认知盲区，并通过观察实验现象进行推理和反思。通过这样的过程，加深对课上所学内容的理解，提升动手实践和学以致用的能力。

例如，在讲述分布式路由协议OSPF（Open Shortest Path First）时，可以首先介绍其提出的背景，即RIP（Routing Information Protocol）协议的局限性。然后，介绍OSPF协议的基本特点，并重点分析其整体设计思路，即通过路由器之间的协作来获取全网的拓扑关系，并使用最短路径算法（SPF，Shortest Path First）求得节点之间的最短路径。接下来，具体介绍协议的交互流程和操作细节，包括邻居关系的建立和链路状态数据库的同步，以及本地节点的Dijkstra算法和路由表的添加。最后，在课堂上使用eNSP演示单域OSPF协议的运行过程，并要求学生完成相关实验作业，以巩固所学知识和提高动手能力。

（三）产业动态与前沿技术的合理补充

随着互联网应用规模的扩大和领域的延伸，原始设计思想已难以满足当今用户日益复杂和多元化的通信需求。各种新型网络技术不断涌现并投入大量商用。为了让学生更好地了解和把握当前网络的演进趋势和业内发展动态，激发他们的学习热情和兴趣，可以采用研究性教学的方式。

基于“以教为学”的理念，可以采用“翻转课堂”的形式。教师适当地引导和启发学生进行自主学习和知识拓展，鼓励他们主动探索特定议题。学生可以通过团队合作进行调研，并根据自己感兴趣的议题进行深入研究。他们可以阅读大量文献，整理相关技术的产生背景、提出动机、基本原理、协议流程、技术优势和未来前景等内容。

在课堂上，学生可以利用演示幻灯片的方式呈现他们的研究成果，并回答其他同学提出的问题。通过这种方式，可以锻炼学生的自主学习、归纳总结、团队协作和语言表达能力。同时，教师可以根据学生的汇报内容，重点讲解学生对相关技术的理解误区和遗漏的问题，并指导学生完成相关报告的撰写。

通过这样的研究性教学方式，可以更好地培养学生的创新思维和科研能力。学生不仅能够了解当前互联网的发展趋势和各行业对通信网络的需求，还能够深入研究特定议题并形成自己的理解和观点。这种综合能力的培养将使他们更好地适应今后的工作和研究。

（四）教学形式与方法的多样化开展

在OBE（Outcomes-based Education）理念下，重新构建“互联网协议与技术”课程内容，可以通过理论与实践相结合的方式，将理论讲授、实验指导和研究性教学有机融合起来，重视实践元素，激发学生的主观能动性，培养其工程思维能力、实际动手能力和触类旁通的能力。

在理论讲授阶段，可以通过线上和线下相结合的方式进行。课前可以提供一些基础知识、科普视频等资料供学生预习。课堂上可以通过多媒体手段对难点问题进行详细讲解、操作演示和案例说明，引导学生理解协议机制、应用场景和处理逻辑。在实验指导阶段，注重培养学生的自主学习能力和动手能力，巩固课堂上所学的知识。要求学生通过协议配置了解所需的输入参数，通过抓包分析明确实体间的交互流程和携带的信息，通过异常结果找到知识漏洞和认知偏差，通过推理、讨论和验证形成准确的理解。

在研究性教学阶段，主要培养学生的科研能力。可以采用“翻转课堂”的方式，引导学生基于已学知识对当前网络新技术进行深入调研。通过大量文献阅读、小组讨论、课堂展示、问题回答和报告撰写，培养学生工程思维逻辑，使他们能够把握未来网络的发展趋势和前沿技术的核心要点。如此，学生能够在实践中巩固理论知识，学以致用。学生不仅能够了解互联网协议与技术的理论知识，还能够应用该知识解决实际问题，并具备研究和创新的能力。

四、结束语

“互联网协议与技术”作为“新工科”课程的一部分，在“互联网+”时代具有重要的意义。然而，目前该课程主要采用知识传授的方式进行教学，存在一些诸如思政元素融入不够、理论与实践结合度低、前沿技术补充不足以及教学吸引力不强的问题。这导致该课程难以满足“新工科”教育理念下的人才培养目标。为此，可以从“互联网协议与技术”课程的特点出发，探索并实践出一套教学改革方案。该方案旨在培养学生正确的价值观和良好的职业素养，同时加深学生对互联网协议与技术的理解并提高他们解决复杂工程问题的能力。实践表明，这个方案取得了良好的效果。

通过课堂问题回答、考试成绩以及学生评价等方面的反馈，可以看出学生对所学知识更加透彻，学习热情和积极性也有显著提升。这个教学改革方案得到广泛认可和好评。

作者单位：冯博昊 北京交通大学电子信息工程学院

参  考  文  献

[1]刘坤， 陈通. 新工科教育治理： 主体构成与框架建构[J]. 教育科学， 2020，36（4）： 63-69.

[2]林健. 面向未来的中国新工科建设[J]. 清华大学教育研究， 2017，38（2）： 26-35.

[3]钟登华. 新工科建设的内涵与行动[J]. 高等工程教育研究， 2017（3）： 1-6.

[4]言十. 新工科建设与系统能力培养[J]. 计算机教育， 2018（7）： 1-4.

[5]吴爱华， 杨秋波， 郝杰. 以“新工科”建设引领高等教育创新变革[J]. 高等工程教育研究， 2019（1）： 1-7，61.

[6]高宁， 王喜忠. 全面把握《高等学校课程思政建设指导纲要》的理论性、整体性和系统性[J]. 中国大学教学， 2020（9）： 17-22.

冯博昊（1988.09-），男，汉族，北京，博士，副教授，研究方向：新型网络体系架构及关键技术。