基于專業認證的計算機網絡混合教學模式研究

張劍飛，趙艷芹，高殿武，聶紅梅，岳新，劉興麗

基于專業認證的計算機網絡混合教學模式研究

張劍飛，趙艷芹，高殿武，聶紅梅，岳新，劉興麗

（黑龍江科技大學 計算機與信息工程學院，黑龍江 哈爾濱 150027）

分析工程教育專業認證的人才培養理念，提出在此背景下“以學生為中心”“以成果為導向”計算機網絡課程的線上、線下混合式教學模式．闡述了該模式下的教學目標、教學活動及考核方式，并在實際教學活動中進行了實踐，取得了良好的教學效果．

計算機網絡；工程教育專業認證；混合式教學模式

在傳統的計算機網絡教學過程中，存在著較嚴重的重理論輕實踐、重知識傳授輕自主學習的問題，這是與工程教育專業認證的核心理念——成果導向背道而馳的[1-2]．與傳統的教學理念不同，成果導向的工程教育理念強調以學生為中心、教師指導而非主導、知識整合、合作學習和達成性評價，具體到計算機網絡教學中，就是要對教學模式進行全新的改革與實踐．

我國的工程教育專業認證工作已經普遍開展，黑龍江科技大學自 2015 年開始籌備工程教育專業認證，目前計算機科學與技術專業是全校8個工程教育專業認證試點專業．而計算機網絡作為計算機類各專業的核心課程，更需要適應工程教育專業認證的需求．因此，針對計算機網絡課程，采用工程教育認證的理念及標準來規范、改革和實施，有助于提升教學質量，完善教學過程，促進學生培養質量持續改進，對推動應用型人才培養改革具有重要的意義[3]．

1 計算機網絡課程的現狀

計算機網絡是計算機技術和通信技術密切結合形成的新的技術領域，也是迅速發展并在信息社會中得到廣泛應用的一門綜合性學科．同時，計算機網絡課程是計算機與科學技術專業開設的一門具有較強應用性的專業基礎必修課程．從教學內容方面而言，該課程所涉及的知識面廣、知識抽象、原理性強；從教學目標和要求方面來看，該課程要求學生具備對理論知識的理解能力和將理論知識結合實踐并應用的技術能力，從而達到解決計算機領域復雜工程問題分析和設計的能力．因此，本門課程一般采用理論課程和實驗課程相結合的教學模式．

在傳統的理論課教學過程中，教師一般采用課堂講授與課后練習相結合的方法，學生被動地接受知識，無法體現“以學生為中心”的工程教育專業認證教學理念，學生以死記硬背為主要學習手段，從而對課程缺乏興趣，缺乏主動學習的能力[4]．在傳統的實踐教學過程中，由于學時有限，學生只能選做幾個驗證型實驗內容，無法通過綜合型實驗真正鍛煉學生實踐過程中的綜合分析和設計能力，從而無法實現“以成果為導向”的工程教育專業認證的理念．因此，在混合式教學模式進行構建時，首先以SPOC的翻轉課堂結合工程教育專業認證的理念，將實踐環節也融入到混合式教學模型的3個階段，充分發揮新型教學方法的優勢，以取得良好的教學效果．

2 混合式教學模式

2.1 教學目標

工程教育認證理念的關鍵為“學生中心，成果導向，持續改進”．因此，本課程的教學目標為：在教學過程中，注重“以學生為中心”，以“解決復雜網絡工程中的管理、維護、設計、建設等方面問題的畢業需求為導向”，使學生能夠了解計算機應用領域的新技術、新理念及發展趨勢；掌握計算機網絡的基本概念、廣域網與局域網的數據鏈路層與物理層、TCP/IP協議簇；掌握網絡層相關協議及關鍵設備與基本原理、基本配置，特別是路由器與交換機，掌握傳輸層的相關協議及原理，掌握應用層的相關協議及原理[5]．通過理論與實踐教學環節，逐步培養學生自主的繼續學習能力，使學生具備計算機網絡領域復雜工程問題的分析與設計能力．

該課程目標分解支撐工程教育專業認證的12個指標點的以下子目標，其中指標點1-2，6-2為強相關的指標點，指標點12-1為弱相關的指標點．指標點1-2為能夠將工程基礎知識和計算機科學基礎知識用于計算機領域復雜工程問題的分析與設計；指標點6-2為能夠了解計算機應用領域的新技術、新理念及發展趨勢，客觀評價計算機科學與技術的發展及應用對社會、健康、安全、法律以及文化的影響；指標點12-1為具有自主學習和終身學習的意識，能夠通過繼續教育或其它學習渠道更新知識．

2.2 教學模式

混合式教學模型的特點主要體現在翻轉課堂的效果上，該課程的混合式教學模式主要依托于智慧樹教學平臺進行構建（見圖1）．其改變了傳統的學生課上學習、課下休息的學習模式，突出“以學生為中心”，將學習活動貫穿于課前、課堂、課后3個階段．不但充實了教學內容，而且增加了學生學習的積極主動性，大大提高了學生的學習效率，最終實現“以成果為導向的”工程教育專業認證的理念．

2.3 教學活動

混合教學模式下的教學活動從課前階段、課堂階段和課后階段3個階段展開．

圖1 計算機網絡課程混合式教學模式

2.3.1 課前階段 在混合式教學模式中，相對于傳統的教學模式而言，對教師的工作量和能力要求更高．為了提高教學效果，在課前階段，教師要根據授課內容，按照模塊化原則，由淺入深地分解并設計教學內容，將每個知識點錄制成SPOC視頻課程（10~20 min左右）[6-9]．例如：在講解OSPF路由協議（開放式最短路徑優先）的知識點時，對于視頻的設計，首先給出路由協議的背景知識，路由域、最短路徑算法等．然后結合具體的OSPF路由協議案例，分析講解該知識點的路由協議生成過程，最終將SPOC視頻資源發布到智慧樹教學平臺的學習資源中，并根據該學習內容為學生布置在給定時間內需要學生完成的相應學習任務，教師可以在線上平臺檢查學生自主學習任務的完成情況．學生在平臺在線觀看各類學習資源（視頻、音頻、PPT、各種鏈接），完成教師布置的學習任務，還可以根據自己學習上存在的問題在論壇互動討論，拓展學習廣度．這樣突顯了“以學生為中心”的工程教育理念，提高了學生的學習興趣和主動性，同時提高了學習效率．

2.3.2 課堂階段 在混合式教學模式中，課堂教學環節至關重要．首先，教師可以對教學內容中重點、難點進行解析，并適當對知識點進行拓展和延伸．其次，在線學習內容一般較為零散，教師在課堂教學過程中可以穿針引線，將各個知識點連貫起來，由點成線、擴展為面，對線上SPOC視頻課程進行總結，建立完整的知識體系，使學生的學習效果得到螺旋式的提升．與此同時，教師也可以通過課堂小組討論、互動、答疑，檢查學生的學習質量，從而幫助學生更好地理解所學知識．

2.3.3 課后階段 在混合式教學模式中，該階段也起到鞏固和監督的作用．教師通過在線上平臺布置作業及階段性測試，幫助學生鞏固所學的知識，實現考核移動化、答題多樣化、批閱智能化、分析數據化．教師可以根據學生作業和測試的數據分析，監控到學生整體及個體的學習狀況，從而進一步反饋到課堂教學．更重要的是，在此階段，首次引入了“以成果為導向”的工程教育專業認證的理念，將思科、華為網絡工程師認證的內容及試題引入到課后任務中，為參加素質教育競賽及考取網絡工程師認證的學生做準備．同時，鼓勵學生參加思科、華為的網絡工程師認證，從而真正提高學生工程實踐應用能力，達到工程教育專業認證的畢業要求．持續關注學生的學習效果，并開展貫徹整個教學過程的形成性評價．評價包括對教師的教學水平、工程認證教學過程的展開情況及學生對教師的評價等方面，從評價結果中進行教學反思，揚長避短，進一步調整教學方法，形成閉環，最終實現課程的持續改進．

2.4 考核方式

恰當的考核方式可以真實地反映學生的學習整體情況，激發學生的學習興趣和積極性．混合式教學模式是通過SPOC翻轉教學，強調“以學生為中心”的學習過程，因此該課程總的考核方式為過程性評價（40%）、實驗評價（20%）與總結性評價（40%）相結合．過程性評價主要是把學生自學的學習過程中所產生的學習效果作為重要的評價指標，實驗考核是指學生實驗的完成情況，總結性評價是指期末考試的成績（見圖2）．

圖2 課程考核方式

3 教學改革的成果

基于工程教育專業認證背景的計算機網絡課程混合式教學模式的實施，將計算機科學與技術專業2015和2016級8個班級作為實驗對象，同時，將物聯網工程專業2015級和2016級的班級作為對照，采用傳統教學模式進行教學．經過2個學期的教學改革實施，實驗班中參加計算機網絡技能大賽及參加思科、華為、中興等網絡工程師認證的人數逐年提高，學生對該門課程的學習熱情大幅度提高，學習成績整體上升．其中12名畢業生畢業后憑借獲得的計算機網絡技能大賽及華為、中興網絡工程師證書直接進入了網絡維護與管理的工作崗位，真正實現了“以成果為導向”的工程教育專業認證的理念．

教學實踐表明，基于工程教育專業認證背景的計算機網絡課程教學改革，實現了課程教學模式的整體轉變，突出了“以學生為中心”“以成果為導向”的工程教育專業認證的理念．依托了線上與線下相結合，優化了教學資源，提高了學生自主學習的學習能力，增加了學生的學習興趣和積極性，完善了教學過程，提升了教學質量，對推動應用型人才培養改革具有重要意義．

[1] 高相勝，昝濤，王民．工程教育認證畢業要求達成度評價方法和步驟[J]．教育教學論壇，2016（51）：206-208

[2] 曹偉，李峰，周書仁，等．基于專業認證的計算機科學與技術專業持續改進研究[J]．高等教育研究學報，2016，39（2）：114-120

[3] 張劍飛，王國權，趙艷芹，等．面向工程教育認證的計算機網絡課程改革[J]．高師理科學刊，2019，39（9）：86-88

[4] 李琳，趙志剛，云紅艷．傳統教學與翻轉課堂教學相結合的計算機網絡原理教學模型研究[J]．計算機教育，2015（22）：3l-36

[5] 吳功宜．計算機網絡[M]．3版．北京：清華大學出版社，2016

[6] 雷偉軍，韓利凱．SPOC教學模式實施問題解決研究[J]．中國教育信息化，2016（20）：25-29

[7] 胡靜，陳立潮．基于MOOC+SPOC混合教學的翻轉課堂教學實踐[J]．計算機教育，2017（4）：129-133

[8] 李燕君．翻轉課堂模式下的計算機網絡課程教學[J]．計算機教育，2014（20）：18-22

[9] 汪曉東，張晨婧仔．“翻轉課堂”在大學教學中的應用研究——以教育技術學專業英語課程為例[J]．現代教育技術，2013，23（8）：11-16

Study on the mixed-mode teaching for computer network based on the engineering education professional certification

ZHANG Jianfei，ZHAO Yanqin，GAO Dianwu，NIE Hongmei，YUE Xin，LIU Xingli

（School of Computer and Information Engineering，Heilongjiang University of Science and Technology，Harbin 150027，China）

Analyzes the training concept of engineering education professional certification，and puts forward the mixed teaching mode of computer network course by online and offline，which is mainly to highlight student-centered and results oriented．Explained the teaching objectives，teaching activities and assessment methods under the mode， and carries out the practice in the actual teaching activities．Good teaching effect is achieved．

computer network；engineering education professional certification；mixed teaching mode

TP393∶G642.0

A

10.3969/j.issn.1007-9831.2020.09.016

1007-9831（2020）09-0063-04

2020-02-25

黑龍江教育科學“十三五”重點課題（GJB1319128）；黑龍江省高等教育教學改革研究項目（SJGY20170341）；黑龍江省教育科學規劃課題（GBC1317144）

張劍飛（1978-），女，黑龍江哈爾濱人，副教授，博士，從事計算機網絡研究．E-mail：zjfnefu2008@163.com