“計算機網絡實驗”課程線上混合式教學模式的研究和實踐

常紅艷，伍保紅，田咪咪

(1.武漢工商學院 教務部實驗教學中心，湖北 武漢 430065；2.武漢工商學院 人工智能學院，湖北 武漢 430065)

0 引言

“計算機網絡實驗”作為計算機相關專業的一門重要基礎課程，是學生鞏固理論知識、鍛煉動手能力、啟迪創造思維的主要實踐課程及平臺。本課程的主要教學目標是培養學生靈活運用網絡基本原理，掌握組網技術，具備系統思維、科學創新和解決實際問題的能力[1]。

在有限的實驗課時內，讓學生將理論內容融會貫通地運用到實驗，通過實驗熟練掌握局域網組網技術，按傳統的教學方式難以高效地達成教學目標，因為傳統的實驗教學存在以下方面的弊端[2]：(1)實驗設備數量有限，不能滿足所有學生同時操作實驗的需求，影響對學生動手能力的培養。(2)網絡技術快速更迭，實驗室的設備往往滯后于時代，且型號單一，教學內容形式單一，知識陳舊，無法與時俱進，學生不能將所學知識很好地運用到現代化的實際中。(3)課堂教學以教師為中心，學生被動接受信息，按照老師的步驟完成任務，思維被限制，無法充分調動積極主動性和自主創新能力。(4)課堂是實驗教學的主場，在有限的教學空間和時間內，教師對學生的指導時間難以平衡分配。(5)實驗報告反饋不及時，實驗考核方式不能充分、真實地反映學生知識掌握情況和綜合素養。

針對計算機網絡實驗教學中存在的上述問題，教師團隊從教學手段、教學方法、教學內容等方面展開了一系列的改革探索與實踐。結合“互聯網+教育”理念，在2020年春季新冠疫情期間“停課不停學”的背景下，教師們嘗試將傳統的基于硬件設備的“計算機網絡實驗”課程轉化為在線混合教學方式，并依托虛擬仿真軟件和在線網絡教學進行課程建設和教學設計，以期提高課程質量，促進學習成效的提升[3]。

1 線上混合式實驗教學及虛擬仿真

1.1 線上混合式實驗教學

線上混合教學是將所有的教學活動都轉移在線上開展，對比傳統課堂教學，其最大的區別在于無法與學生面對面地進行溝通與交流。為了在線實驗教學實施的順利開展并提升教學質量，筆者在學習通平臺發布教學資源、預習課前資料、提交實驗報告、批改反饋結果，使用QQ群直播平臺替代傳統的面對面課堂，開展實時討論、在線答疑、作品展示、答辯演練[4-5]。

在課程建設與教學過程中，注重以問題為基礎，以學生為中心，以教師為引導，增強學生自主學習，倡導啟發式、探究式教學，將傳統模式下的知識灌輸、機械驗證轉換為對學生能力培養，提升學生獨立思考、自由探索、勇于創新的能力。基于“超星學習通和QQ群直播平臺”的線上混合式實驗教學流程環環相扣，形成一個閉環的線上學習模式，具體如圖1所示。

圖1 線上混合式實驗教學流程

1.2 虛擬仿真軟件教學環境

Cisco Packet Tracer是思科打造的一款網絡模擬工具，為學習者提供了設計、配置、排除網絡故障等虛擬操作環境，軟件中的仿真設備如圖2所示。學生使用時，在用戶界面拖拽圖形任意構建簡單或復制的網絡拓撲圖，Cisco Packet Tracer有效補充了傳統課堂上物理硬件設備技術滯后和數量有限的問題。此外，教師可以通過仿真軟件制作實驗演示視頻，剪輯制作完成后，上傳至學習通平臺供學生自主學習，將有限的課堂時間延伸到課外，擴展課時量。

圖2 Cisco Packet Tracer軟件中的設備模型示例

2 計算機網絡實驗線上混合式教學模式實踐

計算機網絡實驗線上混合教學活動主要從教學資源庫構建庫、課前預習、直播課堂互動教學、課后評估反饋4個方面展開。

2.1 分析學情——構建教學資源庫

在課前開發準備工作中，教師需結合學習者的專業培養方案，了解學生前導課程學習情況，準確把握學情，確定實驗教學目標，根據教學目標制作形式多樣、內容豐富的數字教學資源，包括基于Cisco Packet Tracer的案例演示視頻、其他音頻、圖文課件、自測練習、在線實驗報告等，并上傳至學習通平臺。按照知識點的邏輯結構確定任務清單順序，構造系統化的教學資源庫。

2.2 創設情境——開展課前預習

根據教學目標、結合實際生活中的應用場景進行情境創設，能夠引發學生學習興趣的教學情境。將情境下的教學微視頻、學習課件以及預習測驗上傳至課程平臺，設置成任務點，明確預習內容推送至學生端。學生根據任務清單，結合線上視頻在仿真軟件中展開實踐，完成課前知識儲備環節，為互動課堂做好充分的準備。

2.3 互動教學——創建以學生為中心的直播課堂

互動課堂強調學生作為學習活動的主體，教師引導學生協作與探究意識的構成。教師根據學生對實驗預設任務和預習測驗的完成情況，了解預習效果，進而明確在QQ直播課堂互動的活動主題。學生作為課堂的主體，在教師引導下可以將疑難問題推送至平臺討論區，采取師生答疑、互動、分組討論的方式對問題進行探討，引發學習者的深入思考，調動學習情緒。教師把控整體課堂進度，組織答疑、作品展示、角色翻轉等活動，形成活躍高效互動的課堂氣氛。

2.4 實時反饋——為學生提供個性化輔導

傳統的實驗報告提交方式是學生課后完成報告，學生得到反饋的時間嚴重滯后。另外，由于課堂時間有限，教師也只能針對共性問題進行講解。在線上混合課堂中，學生在學習通平臺上提交實驗報告，客觀題平臺自動批改反饋，主觀題由教師采取實時在線語音或錄制微視頻推送給指定的學生，實現及時的個性化輔導。

3 實踐教學效果分析

線上混合教學模式在2019—2020年下學期“計算機網絡實驗”課程中運用，實踐結果表明應用成效顯著。調查問卷的統計結果顯示，69%～77%的學習者認為該模式在促進知識內化、激發學習興趣、加深對知識的理解、自主學習便于探索等方面非常有幫助。如圖3所示。

圖3 學習效果統計結果

考核方式以系統過程評分與實驗成果相結合進行綜合評價。著眼于“學以致用”，教師在平臺中制定考核任務清單時，要求學生運用所學知識在有限的時間內提交實驗成果。教師根據學習者的完成速度、正確率、完整性、創造性、個性化等指標予以評價，最終通過分析系統所統計的結果，了解學生差異性和能力系數。以便后期教學措施的調整，促進教學質量的提高。

4 結語

基于虛擬仿真軟件和在線教學平臺的線上混合教學模式能消除硬件實驗環境的弊端，彌補課程的課前預習環節，從而擴展課時量，同時，打造課堂互動氛圍，提升課下自主學習效率，促進了優質的教與學。雖然線上混合教學模式在過程化教學中效果顯著，但學生在虛擬環境中操作實驗時缺乏真實體驗感。因此，在疫情后的教學中，應科學對待工科實驗，合理地虛實結合，靈活運用教學手段進一步完善實驗教學模式。