基于創新人才培養的教學改革與實踐

高凱，賈偉，黃現代，周軍，鄒海榮，達列雄，李娜

摘要：隨著教育現代化的推進，大數據、人工智能、云技術的普及為培養計算機和網絡工程專業學生的創新能力帶來新的機遇。通過對計算機網絡原理課程教學中出現典型問題的分析，從課程內容、教學方法、教學環境和教學評價四個方面展開教學改革創新研究。在課程內容中突出“以學生發展為中心”的理念，進一步將課程思政融入課堂，打造"知識、能力、素質"三位一體的創新課程內容。在教學方法上，將課程資源云平臺、學習通智慧教學系統和“雨課堂”等智慧教學軟件與課程教學相結合，旨在探究智慧教學融入課堂的方法和途徑。通過創設教學情境、規范教學過程性評價，形成具有較強輻射推廣價值的教學新方法、新模式。

關鍵詞：計算機網絡原理；教學改革；創新人才培養

中圖分類號：G642? ? ? ? 文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2022）32-0128-03

人才培養模式的創新是人才培養體制改革的核心環節。創新人才培養模式要做到“三個注重”，即注重“學思結合”“知行統一”“因材施教”。計算機類專業學生要能夠跟蹤計算機科學前沿技術，具備創新能力，能勝任本領域工程項目的分析、設計、開發和管理工作。計算機網絡原理課程是高校計算機科學與技術專業的基礎課程，也是計算機科學與技術、網絡工程專業的核心課程之一。該課程理論知識抽象性強，線上高質量資源少，導致學生在學習過程中對核心概念的理解比較困難，教師在組織理論課程和實驗的難度較大，導致課程教學效果很難達到預期目標[1]。教學團隊探索出基于課程內容的重構與創新、教學方法、教學環境和教學評價創新，體現“以學生發展為中心”的理念，進一步將課程思政融入課堂，不僅注重新興網絡技術問題，還關注企業需求和應用需求導向，著重培養學生的實踐動手能力和創新能力[2]。

1計算機網絡原理課程存在的問題

課程組對目前計算機網絡原理課程從課程內容、教學方法、教學環境和教學評價四個方面進行問題梳理，課程教學中需要解決的主要問題如下：

解決課程內容中的重難點知識讓學生掌握真正掌握的問題：如可靠傳輸、路由交互、異構性網絡互聯等內容，理解當前解決這些問題的網絡技術和原理。解決學生綜合能力和素養培養的難題：如何在教學中解決學生針對現實復雜的網絡工程問題，提高學生的綜合分析和實踐動手解決問題的能力；在其中培養學生鉆研探索、協作交流等方面的綜合素養。解決在應用型地方高校，如何對學生的知識能力和素養進行綜合考核評價過于單一的問題。課程團隊針對以上問題，從課程內容、教學方法、教學環境和教學評價四個方面展開教學改革創新研究，采用線上+線下的混合式教學模式后，學生的學習質量和效率相對于之前傳統式教學模式明顯提升。

2課程內容的重構與創新

學校計算機網絡原理理論課程最早開始開設于2000年計算機科學與技術專業98級學生，當時主要依據謝希仁教授主編教材，講授計算機網絡概述、物理層和數據鏈路層等內容；隨后隨計算機網絡技術的發展和應用，不斷地優化教學內容和體系，2008年開始將教學內容重組優化為概述和五層體系的內容，在2012年、2016年也有部分優化更新；從2019年開始，借鑒國際經典教材《計算機網絡——自頂向下方法》，開始優化教學內容體系講授順序，對課程內容進行重新梳理和整合。

計算機網絡原理實驗教學內容在2005年前主要開設雙絞線制作、局域網組建、發送電子郵件、配置Web服務器等網絡中的實用技術；2006到2010期間實驗在開設網絡命令基本工具的使用和Web服務的配置等項目外，課程組借鑒上海理工大學陳佳琪教授開發的軟件，加入了ARQ協議、距離矢量路由算法的仿真演示等；2010年后開始引入思科網絡學院的Packet Trace工具，讓學生可以搭建仿真網絡，研究網絡內部的信息交互過程，引入了局域網的構建及IP配置、路由協議的配置等項目；2018年后，開始逐步引入Wireshark軟件，開設協議分析等相關實驗。

2.1“知識、能力、素質”為培養目標的創新課程內容

本課程按照知識目標、能力目標和素質目標對課程內容和課程目標達成度進行了重構，主要分為以下主要內容：

（1）知識目標的重構

在教學中重新梳理計算機網絡知識點，打破章節限制，將計算機網絡概述、物理層、數據鏈路層、局域網、廣域網、網絡互連、運輸層和應用層等內容根據邏輯相關性原則，將課程知識點進行重新整合，然后根據章節前序和后續課程的關系，明確學生要掌握的知識點。

在教學中著力培養學生獲得工程知識和理解網絡工程問題的能力。通過知識點的重構，使學生更清晰地了解計算機網絡的發展歷史和未來的發展趨勢；理解計算機網絡體系結構的核心概念及基本原理，熟悉TCP/IP協議體系結構的工作機制；理解主要網絡設備的工作原理，掌握使用網絡的基本技能，熟悉網絡常用工具命令的使用方法；掌握組建、配置簡單網絡的基本技術。

（2）能力目標的搭建

在教學中著力培養學生解決復雜網絡工程問題的能力。使學生具備把計算機網絡基本原理應用到實際工作領域的初步能力，具有網絡協議分析的初步能力；具有分析、設計和組建簡單網絡的初步能力，并能夠結合生產實際選用和使用網絡設備的能力；具備常見網絡設備的使用及配置方法；具備初步網絡管理和網絡故障處理的能力；使學生具備終身學習的能力，能使用現代工具、分析復雜網絡工程問題，設計網絡項目構建方案的能力。

（3）素質目標的培養

在教學中著力培養學生能夠基于計算機網絡相關背景知識進行合理分析，評價計算機應用工程實踐和復雜工程問題解決方案的素質能力。使學生具有協議規則意識，懂得相互交流和遵守規則的重要性；具備初步唯物主義辯證法與系統觀的思維素養；培養學生科技報國的家國情懷，將自身的發展融入國家建設和發展之中。

2.2 “立德樹人”理念下思政育人的創新和實踐

在教學中深挖教學資源，構造融合課程思政的課程知識體系，通過課程體知識系建設，深挖課程的價值意蘊，把教書育人落到實處，確保社會主義大學培養目標順利實現。

在教學中，將“理解規則、相互協同”的規則引入協議機制的講解，引領學生樹立遵守規則的意識和協作共贏的大局觀；將華為、中興公司等事件融入課堂中，培養學生腳踏實地的大國工匠精神，科技報國的家國情懷和使命擔當[3]。通過學習計算機網絡協議層次及其服務模型，讓學生體會只有遵循了協議，才能更好地進行信息交流。通過IP地址資源的有限及分配的不平衡，讓學生體驗各類資源的寶貴，養成勤儉節約的好習慣。通過了解國家網絡空間安全所面臨的嚴峻形勢，激發學生的愛國熱情和民族自豪感。經過不懈努力，學院獲批陜西省師德建設先進集體，本課程獲批“課程思政”示范課程和典型案例。

2.3 “學生黨建+學科專業”助力教學的創新與實踐

在課程教學中，探索實施“互聯網+學生黨建”“學生黨建+學科專業”兩種模式，促進黨建工作和專業發展雙融合。在課程主講教師擔任網絡工程專業學生黨支部書記的十多年里，打造了計算機網絡原理課程線上互動課程，依托專業教學，把學科專業知識貫穿支部育人的全過程，起到了良好的效果。近年來，組建網絡技術服務團隊，為黨政機關、企事業單位和學校部門提供網站建設、互聯網技術服務，近兩年，累計達到50余次。建成在線學習平臺1個，打造線上互動課程15門，指導開發畢業設計軟件100余個。建成了學校首個微信購物網店，設計制作20余個網站，先后組織參加“計算機設計大賽”“互聯網+大賽”等多項學科競賽，獲得校級以上獎勵60余項。其中“甲骨文杯”全國Java程序設計大賽獲得全國總決賽一等獎。

黨建工作和專業發展雙融合模式的典型經驗，得到學校、陜西省委和教育部的認可和推廣。主講教師所在支部榮獲2018年全省高校“一先兩優” 先進基層黨組織稱號，入選教育部“全國黨建工作樣板支部”培育創建名單，2021年通過教育部驗收。

3課程教學方法創新

計算機網絡原理的教學方法在教學實踐中存在以下問題：（1）課程在線資源較零散且質量不高，學生獲取高質量的線上教學資源難度大。（2）傳統教材中側重理論部分的講解，課程實驗偏重完成部分理論驗證，缺乏與課程相匹配的高質量實驗設計。（3）缺乏有效的學情反饋機制，沒有將“教師的教”和“學生的學”充分高效地結合起來，在因材施教方面還做得不夠[2]。（4）課程考核評價方式單一，傳統教學評價和考核方式通常側重結果性評價，在教學過程中過程性評價缺失，造成考前突擊現象嚴重。

基于以上問題，課程團隊不斷對教學方法進行改進和創新，如圖1所示，具體表現在：（1）整合課程資源平臺，打造“線上+線下”的立體化課程平臺。從2013年開始，課程組開始探索基于網絡平臺的教學模式，依次創建了基于Moodle平臺的虛擬學習空間，自建了網上云平臺的網絡資源平臺；2017年開始引入微助教、雨課堂等教學智能交互工具，借助智能手機，實現課堂的即時互動；2020年，在學校依據超星學習通創建校級教學平臺后，課程組逐步開始將其他網絡平臺資源遷移到該平臺，進行線上線下的混合模式的教學。（2）知行合一，探索提高學生的認知能力和動手能力。將計算機網絡原理分為三個課程目標，在每一個課程目標中，按照課堂教學、混合式教學、討論課和實驗等教學組織形式組織教學。每個課程目標都必須有實驗項目覆蓋，且實驗總學時數必須達到10個學時以上。（3）構建計算機網絡原理課程學情反饋評價體系。探索與實踐因材施教、分層化教學的方法；使“以教師為主導”的傳統教學理念向以“學生為中心”的教學理念轉變。將整個課程的教學內容進行模塊化切分，讓學生自主選擇課堂教學的內容與學習時間，自主選擇網絡資源進行學習，以滿足不同基礎的學生學習的需要。（4）建立課程多元考核評價體系。根據課程目標設計靈活多樣的考核方式，加大學生學習過程考核，通過自評、互評多主體進行課程評定，更加客觀、公正地考核評價學生學業表現。

4課程教學環境創新

本課程結合智慧課堂的特征，在當前智慧教學研究的基礎上，將課程資源云平臺、智慧教學系統Moodle、思科網絡教學模擬器、“雨課堂”智慧教學軟件和“微助教”智慧教學軟件將結合，設計出符合時代發展的智慧課堂教學模式，旨在激發學生的學習興趣，并用以指導具體教學實踐，提高學生的滿意度和學習效果[4-5]。

計算機網絡原理課程教學團隊建立了：網上智慧教學云平臺（訪問地址：http：//www.sxhzbyz.com/yunkt/），網上課程資源云平臺包含首頁、網絡原理課程、網站開發課程、綜合實踐課程、云端資源共享和交流互動欄目[6]；開發使用的開源智慧教學系統Moodle（校園網內訪問地址：http：//218.195.110.11），累計開課超過10學期，課程超過30門次，累計用戶超過1600人；使用的思科網絡教學模擬器Packet Tracer，構建了計算機網絡、路由交換等課程的實驗動手練習作業；探索基于翻轉課堂的教學模式的應用，借助“學習通”“雨課堂”和“微助教”等智慧教學軟件，開展計算機網絡原理課程智慧課堂教學實踐活動[7]；使用的“微助教”智慧教學軟件，課前五分鐘學生進行簽到，課堂上相關的知識內容講授后，開啟相關的習題，要求學生5分鐘之內作答提交，及時了解學生的掌握情況，從2017年開始，在該平臺上，使用學生超500人，題目超100題，66份組卷[8]。學院獲批教育廳2018年大學生校外創新創業教育實踐基地、課程所在實驗室獲批2019年省級實驗教學示范中心和虛擬仿真實驗教學中心。

5課程教學評價創新

課程教學評價創新的主要特點在傳統考勤、作業、實驗和期末考試成績的考評基礎上，建立以過程性考核評價體系為基礎的，以混合式教學方式為手段，以學生競賽、科研項目等實踐能力培養為目標的多元評價體系。

本課程加大過程性考核比重，考查學生綜合能力，與以往考核方式相比，增加了課堂表現成績，雖然占比不太大，但已經可以在一定程度上反映出學生的綜合能力。通過建設學習平臺，混合式教學的改革，學生們一致反映這種混合式教學方式，符合學生的學習需求，得到了學生的良好反饋。以結果為導向，重視學生實踐輸出能力的培養。基于計算機網絡原理課程學習團隊的組建，學生在各類學科競賽中獲得省級以上獎勵50余項。主講教師2021年獲課堂教學創新大賽一等獎，2019、2021兩年獲得教學成果獎。

6結束語

經過不懈努力，計算機科學與技術專業獲批國家級“一流本科專業”建設點，計算機網絡原理獲批陜西省教育廳2021年省級一流本科課程，在計算機網絡原理課程全國高等院校計算機類專業教學能力大賽中獲得二等獎。主講教師自主開發的智慧教學資源云課堂平臺本課程的創新成果建設經驗已在學校計算機科學與技術和網絡工程兩個專業的專業課程教學中實施推廣。在今后的教學實踐中，重點總結凝練好課程特色、亮點和創新點，形成可供借鑒推廣的經驗做法。

參考文獻：

[1] 王娜娜.SPOCs模式下計算機網絡課程教學方法改革策略[J].高師理科學刊，2022，42（6）：99-102.

[2] 龐笑笑，張昆，張皓.以需求為導向的《計算機網絡》課程創新融合教學改革與研究[J].軟件，2021，42（8）：66-68.

[3] 許艷旗，陳碩平.冶金反應工程學的課程思政教學初探[J].廣東化工，2022，49（2）：178-179.

[4] 陳婷.“互聯網+教育”背景下智慧課堂教學模式設計與應用研究[D].徐州：江蘇師范大學，2017.

[5] 雍媛媛.高職智慧課堂教學模式研究[J].中國管理信息化，2018，21（19）：217-218.

[6] 高凱.基于翻轉課堂的課程教學模式研究——以《網站建設》課程為例[J].高教學刊，2018（15）：97-98，101.

[7] 劉向堯，賈赟.“互聯網+”時代下的新建高校任課教師的挑戰[J].貴州農機化，2019（3）：47-51.

[8] 熊歡.基于互聯網+《計算機網絡原理》線上線下混合教學的課程改革與研究[J].電腦知識與技術，2021，17（13）：159-160.

【通聯編輯：王力】