瑞典乌普萨拉大学“计算机网络”教学的启示

时间:2022-04-04 09:40:32

瑞典乌普萨拉大学“计算机网络”教学的启示

摘要:本文介绍了瑞典乌普萨拉大学“计算机网络”课程教学的教学形式、实验教学和考核方式,将该校与我校在教学形式、学生的参与程度、教学内容和学生的学习反思情况进行了对比分析,提出了提高我国“计算机网络”教学的一些建议,以期国内同行借鉴和参考。

关键词:计算机教育;教学方式;实验教学;反思系统

我于2007年在瑞典乌普萨拉大学信息技术系计算机教育研究小组(UPCERG)访问学习,该小组的教师既从事计算机专业教学,又从事计算机教育研究。访问期间,除了参加研究小组的科研项目之外,我还旁听了“计算机网络”、“计算机系统安全”及“计算机教育研究”等几门课程。通过自己的切身感受及与任课教师和学生交流,特别是与同济大学软件

学院部分交换生之间的交流,我对该大学的“计算机网络”课程教学有了直观感受,在此介绍给大家,或许值得国内相关教师借鉴[1]。

1教学环境

瑞典乌普萨拉大学(Uppsala University)坐落于乌普萨拉市内,位于首都斯德哥尔摩北部74公里处。该大学是一所综合性国际研究型大学,创立于1477年,是北欧最古老的大学。8位“诺贝尔奖”得主使学校闻名于世,是全世界“诺贝尔奖”获得者最多的大学之一。学校现有7个学院,150个系,每年开设约50种初级学位(学士)课程,45种硕士学位课程及2000多门专业课程,学生约有4万名,一半是全日制学生,其中

有2500名研究生(在瑞典特指博士研究生)。乌普萨拉大学拥有约6000名员工,约4000人是教师/研究人员。

乌普萨拉大学每学年分为两学期:秋期与春期。每学期又分为两个阶段(period),每阶段大约两个半月,一般本科生或硕士生在每阶段可选择两门课程,实行学分制。全日制学习期限从2年~5年不等。

乌普萨拉大学环境优美,每幢建筑物内部都充满人文气息,宽敞的走廊上安放着各种桌椅,教室旁有休息间,地下室有咖啡馆。学生三三两两地一边吃东西一边讨论问题,营造出浓厚的大学学术气息,渗透出大学特有的文化韵味。乌普萨拉大学拥有非常完善的计算机网络,已经实现了“校园一号通”,当你注册为学校的学生、教师或其他职员时,将会获得一个学校的账号,供你在网络上登录学校的网站,享受学校提供的服务,特别是图书服务、电子期刊查询等[2]。无论学生注册、选择课程、挑选教师、提交作业、考试登记等,均在网上完成。学校的计算机房全天开放给学生使用,学生使用门卡即可进入实验室,调试程序、完成课程作业或打印资料,随时方便地完成自己的学业。

2 “计算机网络”教学

2.1课程介绍

“计算机网络”课程分成三个部分,分别是计算机网络Ⅰ、计算机网络Ⅱ和计算机网络Ⅲ,分在三个阶段教学,具体可参考网站www.it.uu.se/edu/aboutcourses。计算机网络I是网络基础知识,讲述计算机网络的基本原理、协议与应用,类似于我国的计算机网络课程,但教学内容要比国内更广泛一些,部分内容更深入一些。教学使用的教材是James Kurose和Keith Ross编著的《计算机网络:自顶向下方法》第四版。计算机网络Ⅱ是高级计算机网络,主要内容涉及网络高层协议(如WWW、SMTP、IPV6、VAT等),网络性能分析,Qos管理,高效协议实现等。学生学习后要具有阅读计算机网络领域专业文献的能力,能够分析网络性能和构建网络的换代方案。这门课程没有指定教材,教师在课程网站中列出学生应该阅读的文献和教学课件。计算机网络Ⅲ是无线和移动网络(Wireless and mobile),是一门高级课程,针对高年级学生或攻读硕士学位的学生开设,必须有计算机网络Ⅰ和计算机网络Ⅱ做基础。教材为Jochen Schiller和Addison-Wesley编著的《Mobile Communications 第二版(2003)》,但教师只用其中30%~50%的内容,再结合一些最新的研究文献。

2.2教学形式

该校“计算机网络”课程教学形式多种多样,包括讲授、研讨课(Seminar)、项目与演示、论文讲解与挑错等。根据不同的课程内容,教师可采用不同的组合形式,这里以计算机网络Ⅲ为例介绍课程的教学方法。2007年秋期课程开始于10月27日,结束于12月17日,该课程主要内容为无线网络和移动通信。

该课程的讲授课时只有20课时,老师课堂上的讲授较少,除了基本知识之外,老师将更多的时间和精力用于引导学生思考和解决问题,即重在加强方法的传授。在课堂上,学生有疑问时可以随时举手示意,打断老师的讲授,老师会及时停下与学生交流,课堂氛围非常活跃,师生互动性非常强。上课前,老师会指定学生提前阅读要讲授的部分及一些反映该领域最新进展的研究文章,因此学生上课前的阅读量非常大。课堂讲解时,学生要随时与教师讨论,充分发表自己的观点或请教不懂的内容。

研讨课上,教师一般会选择比较前沿的问题作主题,如无线传感器网络、延迟和中断的容错网络(Delay- and Disruption- tolerant networks)、无线移动网络应用等,教师先根据主题讲解1~2次课,然后提供参考文献供学生阅读,学生也可以自主收集资料,阅读文献,归纳整理。举行研讨会时,选择同一主题的学生在教师或助教的主持下自主发言,每人至少发言10分钟,5分钟讨论,介绍该主题的最新进展、存在的问题、可能的解决方案等,教师根据学生发言情况和讨论情况评分。

项目课(projects)要求学生收集与学习相关的文献,然后实施该项目,每个项目的完成时间不超过4周。项目一般也是比较前沿与实用的问题,如Mobility in a Distributed Wireless and Sensor Testbed、Real-time sensor data on Google Map……学生4~8人一组,小组成员自己确定项目范围,然后制定项目计划和时间表,指导教师(由教师或者博士生担任)同意后再实施。完成后,项目组要演示与讲解该项目,时间为30分钟,每个成员均要介绍自己完成的部分,教师根据项目完成情况和演示情况评分。

论文课上,不选择项目的学生可以选择写论文,论文题目由教师给出,题目深度一般要比教学内容深得多;或者学生自拟题目,经教师同意后再撰写。学生要自己收集与评述文献,然后再开始写作。一般2~4人一组,小组成员分工协作完成该论文,完成时间也不超过4周。期末时,学生要在课堂上讲解自己的论文,发表自己的观点。在其他同学讲解论文时,每个组必须作为反对者,为其他组(至少一组)的论文“挑错”,提出该论文建设性的反对意见,以帮助其他组的同学改进论文。这就意味着除了阅读自己小组的文献之外,还必须阅读其他小组论文的相关文献。

2.3实验教学

该校“计算机网络”课程的实验教学也具有一定的特色,和我国多数高校的“计算机网络”实验教学差异较大。他们实验的项目不多,但每个实验的内容非常丰富,而且要求非常严格。学生实验报告的第一页必须申明自己亲自做了实验,或者参与了小组实验,完成了自己相应部分的工作,然后签字。

这里以计算机网络I为例来介绍。这门课程包含三个实验,一个是网络嗅探(Genie Snoop)实验,一个是路由实验,还有一个是滑动窗口编程实验。网络嗅探实验是在Linux环境下完成的,学校提供了实验环境的光盘镜像文件供下载,镜像光盘里已经配置好了实验所需的环境。学生既可以在学校实验室完成,也可以通过镜像光盘在自己电脑上完成。实验通过网络工具软件ETHEREAL完成,目标是帮助学生理解网络各层的协议,如应用层、传输层和数据链路层;协议提供的服务;掌握网络工具软件和网络命令的用法。实验内容包括用ETHEREAL抓取不同层协议的数据包,然后画出这些数据包的格式;解释不同层中地址解析的方法;综合分析WEB数据包传送的全过程。实验的要求非常具体,每一个大问题都包含若干个小问题,学生只有认真做了实验,理解了网络原理,才可能回答这些问题。一般情况下,这个实验完整的实验报告有30多页。网络路由实验也类似,主要是帮助学生深入理解IP寻址、网络路由等。实验也同样是在Linux光盘中的一个虚拟环境中进行的。滑动窗口实验要求学生用Java编写一个能在模拟器中正常运行的实现滑动窗口协议的程序和一个实现停止等待协议的程序,并分析不同协议的效率。通过编程实验,学生可以真正理解可靠的运输层协议。

2.4考核形式

“计算机网络”课程考核形式多样,要求严格,一般分为笔试、学期论文、项目等。和我们国内的课程考核类似,一般一门课程的成绩都由几部分构成,不同课程采用不同的计算方法。如计算机网络I由笔试成绩、作业、实验成绩、研讨课成绩几部分构成;计算机网络Ⅱ的成绩由作业、项目、论文三部分构成,无笔试;而计算机网络Ⅲ则由研讨课成绩、论文成绩、作业三部分构成。笔试考试比较特别,时间特别长,为5个小时,题目形式基本上都是问答题、论述题,一般有10个题目左右,没有选择题、填空题、判断题等标准化试题。有的课程还允许学生将试卷带回家完成,24小时内交卷,但不允许和其他同学讨论。在课程的教学网站中,教师会提供历年的考题,供学生下载参考。笔试考核内容主要是知识应用方面的,直接考察纯知识性的题目很少,所以考试无需学生死记硬背,但学生必须深入理解所学知识并能够灵活应用,才能取得好成绩。

3对我们的启示

3.1丰富的教学方式

该系“计算机网络”课程教学方式丰富多样,教师可根据不同的教学内容采用不同的组合方式。总体上看,教师讲解的方式比国内用得少,即使是讲授课,形式也与国内差别较大,因为这里的学生在课堂上参与的成分大得多。教学方式还特别注重对学生团队能力和表达能力的培养,不管是研讨课、项目课还是论文课,学生都是几个人一组,互相配合,以团队的形式完成任务。课程最后都有一个成果展示时间,学生展示自己的成果,表达能力得到充分锻炼。这些教学方式充分调动了学生的积极性,使学生成为学习的主体。

反观我国的教学,教师是课程的主导者,知识讲解得非常细,学生更多的是被动地接受知识。我在上课时试着采用这种以学生为中心的教学方法,但收效甚微。后分析原因,主要是学生从小就是这样被动学习的,现在其他教师也是这样教学的,少数人没办法改变他们的学习习惯。只有多数教师改变了,学生适应了这种教学方式,这种以学生为中心的教学方式才能取得较好的效果。

3.2积极参与的学生

学生学习时的积极参与状态给我留下了较深印象。课堂上,学生的发言非常积极,有的问没明白的问题;有的评论别人的问题或师生的解答;有的与老师讨论问题。尽管“计算机网络”教学中的很多任务都是分小组完成的,但并不存在投机取巧的现象。一是因为学校有严格的规定,如前面提到的实验报告的申明签字;二是教师也大力鼓励学生为课程作贡献(提问、参与讨论都是对课程的贡献),为小组任务作贡献,所以同学们都以多作贡献为荣,老师也会根据学生对课程贡献的多少评分;另外老师布置的课外阅读文献、研讨课、项目课等,都要求学生主动学习。由于每个阶段只有两个多月,集中学习两门课程,所以学生必须保持经常性的学习,而不是期末突击,这样才能学好该课程。与此对应的是,我们的学生很多都是被动地学习,平时应付,期末突击。我们可以在教学时借鉴调动学生积极性的方法,让学生积极参与教学活动,达到师生互动,取得更好的教学效果。

3.3与时俱进的教学内容

从前面的介绍可以看出,“计算机网络”课程的教学内容都是

非常新的。首先,教师会选择最新出版的优秀教材,保证教学主要参考材料的内容跟上技术发展的步伐;其次,教师在教学过程中会提供很多最新的科研论文,供学生阅读,让学生了解该领域中最新的研究进展,同时也要求学生自主搜索一些新技术、研究新进展的文献;最后,学生在实习或者做毕业论文时,老师所出题目均是与产业实际和生活实际相结合的。在乌普萨拉大学,90%以上的科研经费来源于产业界,学生做的论文题目大多是教师科研项目中的内容。在我国,很多教师教学时过分依赖教材,知识陈旧,对新知识、新技术引入课堂不是很积极。我认为,为了激发学生学习的积极性,教师应该加强学习,给学生介绍该领域的最新技术、科研成果及该领域还存在的问题等,激励学生今后的发展。

3.4深入的学习反思

所谓反思,就是对过去经历的再认识,课程学习中的反思就是对原有学习经历的回顾、重新思考,类似我们写学习体会。在计算机网络Ⅰ、计算机网络Ⅱ的教学过程中,教师建立了一套以建构主义思想为基础的学习反思系统,它提供给学生学习反思的模板,便于学生知道如何反思和反思什么,学生在学习时或学习后,必须完成一次或多次的针对课程某部分的在线课程学习反思。反思后,存在问题就整改,

发现问题则深思,找到经验就升华。因此,学习反思的真谛就在于学生要敢于怀疑自己,敢于和善于突破、超越自我,不断向更高学习层次迈进。而在我国,类似的反思系统较少,还需要进一步完善和加强。实践证明,在学习过程中给学生提供充分多的学习反思机会,关注学生的反思行为,将培养学生反思的习惯,提高学生的自主学习能力,使学生终身受益。我们也可以在有条件的课程中设计类似的系统,让学生进行更多的反思,更好地学习。教师也可以从中获取反馈信息,改进教学,提高教学效果。

4小结

综上所述,瑞典乌普萨拉大学的“计算机网络”教学有独特的优势。他们有多种多样的教学方式和考试形式,学生学习的主动性非常高,也能在课后主动地反思,这些都值得我们借鉴。当然,我们的师生有自己的特殊情况,如受儒家文化的影响较大,学生更内敛一些,所以多数学生参与课堂互动的积极性不高,但并不代表他们没有积极思考、积极学习。所以,我们不应照搬其他教学模式,而应该在充分了解我国学生特点的基础上寻找适应东方文化的教学方法,积极引导学生有效学习和充分反思,创造更完善的教育评价制度,培养出更多具有创新能力的网络人才。

参考文献:

[1] 陈江锋,姚淑珍. 伊利诺伊大学芝加哥分校计算机科学系本科生培养剖析[J]. 计算机教育,2007(1):41-43.

[2] 方娟. 美国印第安纳大学计算机教育的启示[J]. 计算机教育,2007(5):46-48.

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