翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式在“計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)原理”課程中的應(yīng)用

王 巖，李照奎

(沈陽航空航天大學(xué) 計(jì)算機(jī)學(xué)院，沈陽 110136)

一、傳統(tǒng)教學(xué)方式存在的問題

傳統(tǒng)的教學(xué)方式是教師講授知識(shí)，學(xué)生被動(dòng)接受知識(shí)，教師和學(xué)生交流互動(dòng)很少。學(xué)生在聽完課程后只能掌握一些基本的理論知識(shí)，課后僅會(huì)記住一些離散的知識(shí)點(diǎn)，對(duì)各個(gè)知識(shí)點(diǎn)之間的聯(lián)系不會(huì)深入思考，對(duì)復(fù)雜和隱性的知識(shí)也很少會(huì)主動(dòng)思考。教師和學(xué)生的交流時(shí)間很少，教師也很難及時(shí)掌握學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，導(dǎo)致學(xué)習(xí)效果較差。

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)原理課程教學(xué)內(nèi)容覆蓋計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的各個(gè)層次，包括物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、網(wǎng)絡(luò)層、運(yùn)輸層和應(yīng)用層，主要講授各層的協(xié)議和技術(shù)，具有較強(qiáng)的理論性。知識(shí)點(diǎn)分散到各個(gè)層次，由于教學(xué)內(nèi)容抽象，學(xué)生不易理解和掌握。學(xué)生只知道各層有哪些協(xié)議，但是各層協(xié)議之間有什么關(guān)系、協(xié)議之間如何協(xié)同工作學(xué)生卻不清楚。導(dǎo)致學(xué)生漸漸失去了學(xué)習(xí)的積極性和主動(dòng)性，最終獲得的學(xué)習(xí)效果也不佳。

本文采用翻轉(zhuǎn)課堂的教學(xué)模式，課前學(xué)生自主完成知識(shí)的學(xué)習(xí)，課堂上答疑解惑，討論深入的問題，完成知識(shí)內(nèi)化。課堂變成了教師與學(xué)生之間及學(xué)生與學(xué)生之間交流互動(dòng)的場(chǎng)所，從而達(dá)到更好的教學(xué)效果。

二、翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式的應(yīng)用

翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式主要調(diào)整課堂內(nèi)外的時(shí)間安排，將學(xué)習(xí)的決定權(quán)從教師轉(zhuǎn)移給學(xué)生。教師不再占用課堂的時(shí)間來講授基本知識(shí)，這些知識(shí)需要學(xué)生在課前自主學(xué)習(xí)完成。學(xué)生能夠自主規(guī)劃學(xué)習(xí)內(nèi)容和靈活安排學(xué)習(xí)時(shí)間，教師則在課堂上進(jìn)行指導(dǎo)[1]。

1.課前階段

課前階段是信息傳遞階段。這一階段教師完成三項(xiàng)工作，發(fā)布教學(xué)視頻、布置課前練習(xí)題和安排延伸學(xué)習(xí)任務(wù)。這一階段的工作都是在課程的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)上完成的[2]。

教師在課程的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)上發(fā)布教學(xué)視頻和PPT，要求學(xué)生每次在課程之前自主學(xué)習(xí)相關(guān)的教學(xué)視頻和PPT,每個(gè)教學(xué)視頻不易過長(zhǎng)，要有較強(qiáng)的針對(duì)性，集中在一個(gè)知識(shí)點(diǎn)的講解上，主要講述一個(gè)特定問題。

針對(duì)每次課程的教學(xué)內(nèi)容布置課前練習(xí)題，練習(xí)題是對(duì)學(xué)生自學(xué)課程基礎(chǔ)知識(shí)的檢測(cè)，要求學(xué)生在網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)上完成，教師記錄學(xué)生的完成情況，對(duì)學(xué)生存在的疑問則在課堂上進(jìn)行講解。

安排延伸學(xué)習(xí)任務(wù)，這是建立在學(xué)生掌握一定基礎(chǔ)知識(shí)之上的，是對(duì)知識(shí)的深入理解和運(yùn)用。它要求學(xué)生以小組為單位，利用課下業(yè)余時(shí)間完成，并在課堂上展示各組的成果。通過延伸學(xué)習(xí)任務(wù)，可以把當(dāng)前的知識(shí)點(diǎn)和學(xué)習(xí)過的知識(shí)點(diǎn)聯(lián)系起來，達(dá)到融匯貫通。

2.課堂階段

課堂時(shí)間是知識(shí)吸收內(nèi)化階段[3]。教師不再講解基礎(chǔ)知識(shí),而是總結(jié)學(xué)生課前練習(xí)中存在的問題，對(duì)普遍問題要進(jìn)行詳細(xì)講解。

對(duì)安排的延伸學(xué)習(xí)任務(wù)，學(xué)生以小組為單位進(jìn)行展示，對(duì)學(xué)生的展示，其他學(xué)生也可以提出問題，學(xué)生暢所欲言，教師與學(xué)生之間也可以討論交流，教師點(diǎn)評(píng)題目的完成情況，加強(qiáng)了互動(dòng)性。在經(jīng)歷了任務(wù)展示和師生討論過程后，學(xué)生從知識(shí)的初步了解進(jìn)展到一定程度的吸收內(nèi)化。

傳統(tǒng)教學(xué)的答疑環(huán)節(jié)是在課后，師生交流時(shí)間很短。在翻轉(zhuǎn)課堂模式下，在課堂上答疑[4]，學(xué)生有問題可以立即提出，教師解答，其他學(xué)生也可以提出不同意見。答疑使學(xué)生能夠獲得更多的啟發(fā)，加深對(duì)知識(shí)的吸收和理解。 翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式示意圖如圖1所示。

3.“IP數(shù)據(jù)包格式”翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)實(shí)踐

在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)原理課程中，IP協(xié)議是重點(diǎn)教學(xué)內(nèi)容之一，IP數(shù)據(jù)包格式講解的IP包首部各個(gè)字段的含義，IP包的分片是一個(gè)難點(diǎn)。應(yīng)用翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式，課前教師發(fā)布IP數(shù)據(jù)包格式的教學(xué)視頻，結(jié)合課程內(nèi)容布置課前練習(xí)題，安排延伸學(xué)習(xí)任務(wù)，具體任務(wù)為舉例說明IP數(shù)據(jù)包為什么要分片？應(yīng)該如何分片？要求學(xué)生以小組為單位在課堂上講解。對(duì)于分片的方法需要理解IP首部標(biāo)識(shí)字段、標(biāo)志字段和片偏移量字段的含義。對(duì)于分片的原因，需要綜合應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)層IP數(shù)據(jù)包和數(shù)據(jù)鏈路層MAC幀的知識(shí)才能解答，在傳統(tǒng)教學(xué)中這個(gè)知識(shí)點(diǎn)學(xué)生掌握不好。采用翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式，把分片的方法和分片的原因作為延伸學(xué)習(xí)任務(wù)提出，學(xué)生需要認(rèn)真深入地思考才能解答。在課堂上，各組展示答案，學(xué)生與教師交流互動(dòng)，教師在答疑環(huán)節(jié)為學(xué)生答疑解惑。

采用這種教學(xué)方式，學(xué)生成為學(xué)習(xí)的主動(dòng)者，不僅掌握了IP數(shù)據(jù)包格式的基本知識(shí)，而且對(duì)分片的原因和如何分片以及網(wǎng)絡(luò)層和數(shù)據(jù)鏈路層之間數(shù)據(jù)封裝的內(nèi)容有了更直觀的認(rèn)識(shí)，完成了知識(shí)吸收內(nèi)化的過程。

4.“http協(xié)議”翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)實(shí)踐

在講解應(yīng)用層協(xié)議時(shí)，http協(xié)議是重點(diǎn)內(nèi)容之一，傳統(tǒng)教學(xué)方式在課堂上教師會(huì)講解http協(xié)議的報(bào)文結(jié)構(gòu)，學(xué)生會(huì)對(duì)報(bào)文結(jié)構(gòu)有一定了解，但是對(duì)http的報(bào)文在傳輸層和網(wǎng)絡(luò)層如何封裝、傳輸層和網(wǎng)絡(luò)層的報(bào)文具體什么樣子沒有直觀認(rèn)識(shí)。采用翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式后，課前教師發(fā)布http協(xié)議的教學(xué)視頻，結(jié)合課程內(nèi)容布置課前練習(xí)題，安排延伸學(xué)習(xí)任務(wù)，具體任務(wù)為“用思科模擬器設(shè)計(jì)案例，捕獲http請(qǐng)求報(bào)文傳輸中的TCP包和IP包”，并要求學(xué)生以小組為單位設(shè)計(jì)案例在課堂上展示成果。

在延伸學(xué)習(xí)階段，學(xué)生用思科模擬器中的網(wǎng)絡(luò)模式搭建具體的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，用模擬模式捕獲數(shù)據(jù)包，查看數(shù)據(jù)包在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中實(shí)時(shí)的運(yùn)作情況和處理的詳細(xì)過程。在整個(gè)過程中，學(xué)生自己構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洵h(huán)境，發(fā)送數(shù)據(jù)包，捕獲數(shù)據(jù)包，分析各個(gè)字段的含義。課堂上再展示本小組設(shè)計(jì)的案例。

通過設(shè)計(jì)案例，學(xué)生不僅掌握了思科模擬器的使用，而且對(duì)HTTP協(xié)議、TCP協(xié)議和IP協(xié)議格式有了更加深刻的印象，并對(duì)TCP協(xié)議建立連接和釋放連接過程中實(shí)際使用的報(bào)文有了直觀的認(rèn)識(shí)，掌握了TCP協(xié)議首部SYN、ACK及FIN標(biāo)志位的含義和使用。同時(shí)把應(yīng)用層、傳輸層和網(wǎng)絡(luò)層三層聯(lián)系起來思考，對(duì)協(xié)議的分層和封裝知識(shí)有了更深刻的體會(huì)。學(xué)生能夠主動(dòng)思考問題，獲得了較好的學(xué)習(xí)效果，達(dá)到了教學(xué)目的。

三、課程考核方式的改進(jìn)

在傳統(tǒng)的教學(xué)中，課程考核主要依靠期末考試，僅憑一張?jiān)嚲泶_定學(xué)生的成績(jī)，考核方式單一，無法真實(shí)反映學(xué)生的整體學(xué)習(xí)情況。采用翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式后，課程的總評(píng)成績(jī)由課前自主學(xué)習(xí)情況、課堂中學(xué)習(xí)態(tài)度、期末考試和實(shí)驗(yàn)四部分組成[5—6]。課前自主學(xué)習(xí)情況根據(jù)課前練習(xí)題的完成情況給分，課中學(xué)習(xí)態(tài)度是教師根據(jù)學(xué)生在課堂上的整體表現(xiàn)給出評(píng)分，具體依據(jù)為各組展示延伸學(xué)習(xí)任務(wù)的情況、師生討論交流、答疑環(huán)節(jié)學(xué)生的提問情況。

表1 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)原理課程各部分考核分值分配

期末考試成績(jī)以試卷成績(jī)?yōu)橹鳌?shí)驗(yàn)成績(jī)結(jié)合學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中的表現(xiàn)給出成績(jī)。具體分值如表1所示。應(yīng)從多方面對(duì)學(xué)生進(jìn)行考核，力求通過總評(píng)成績(jī)反映出學(xué)生在整個(gè)課程學(xué)習(xí)階段的表現(xiàn)。

四、持續(xù)改進(jìn)的課程評(píng)價(jià)

持續(xù)改進(jìn)是工程認(rèn)證的核心思想，在課程教學(xué)中需要根據(jù)學(xué)生的反饋改進(jìn)教學(xué)環(huán)節(jié)，以期達(dá)到教學(xué)目標(biāo)。在課程進(jìn)入尾聲時(shí)，在課程教學(xué)網(wǎng)站上發(fā)布調(diào)查問卷，對(duì)網(wǎng)絡(luò)工程專業(yè)的65名同學(xué)進(jìn)行了問卷調(diào)查。問卷內(nèi)容如下(表2，表3)：

問題l：翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式和傳統(tǒng)教學(xué)模式相比，是否有助于知識(shí)的掌握？

問題2：后續(xù)課程希望采用翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式還是傳統(tǒng)教學(xué)模式？

表2 問題1的反饋情況

表3 問題2的反饋情況

從調(diào)查問卷結(jié)果可以看出，大多數(shù)學(xué)生認(rèn)為采用翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式對(duì)知識(shí)學(xué)習(xí)的幫助很大，并希望其他的后續(xù)課程也采用這種教學(xué)模式。

五、總結(jié)

在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)原理課程教學(xué)中采用翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式，學(xué)生可以主動(dòng)學(xué)習(xí)知識(shí)，并能夠深入思考。這種教學(xué)方式更好地激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和對(duì)新知識(shí)的渴望，使得學(xué)生獲得了學(xué)習(xí)的快樂和成就感，為學(xué)生創(chuàng)新精神和科研能力的培養(yǎng)打下了良好的基礎(chǔ)。