一流課程建設思考與實踐

鐘伯成 廖薇 陳玨 李冬梅 簡玉梅

摘要：國家啟動一流課程建設的目標是樹立一批示范性課程。課程應適應學情、符合學校定位并支撐專業人才培養目標，體現“兩性一度”特征。文章以上海工程技術大學計算機網絡課程為例，闡述對一流課程建設的思考與實踐。針對上海工程技術大學學生的痛點問題，作者從課程內容到教學設計與教學方法等方面，進行了一系列改革，充分體現了“立德樹人、知識傳授與能力培養”三位一體的一流課程教學目標，得到了學生的認可。

關鍵詞：一流課程;計算機網絡;教學設計

中圖分類號：TP393? ? ? 文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2022）19-0127-03

1 引言

教育部于2019年啟動的一流本科課程建設的目的是，希望形成具有中國特色和世界水平的一流本科課程體系，以培養具有責任感和使命擔當的高水平人才[1]。通過建設適應新時代要求的一流本科課程，讓課程優起來、教師強起來、學生忙起來、管理嚴起來、效果實起來[2]。對此，作者進行了深入思考與探討，以計算機網絡課程為切入點，參照國家一流本科課程建設要求，進行了多方位的教學改革嘗試，并根據產出反饋，不斷修正，形成了一套獨特的課程教學體系，取得了良好的效果。下面詳細描述作者在建設計算機網絡一流課程中的思考與嘗試。

2 教學痛點問題思考

計算機網絡課程是一級學科計算機科學與技術所有專業的核心主干課程之一。從上海工程技術大學計算機專業1978年設立，計算機網絡就作為專業核心課程開設，授課對象為計算機專業本科生。隨著時代的發展，一方面，計算機網絡技術日新月異，另一方面，時代對人才的要求也不斷變化，怎么適應這些變化和要求，是建設一流課程首先需要考慮的問題。

當前，上海工程技術大學的辦學目標是建設現代化工程應用型特色大學，相應的，計算機科學與技術專業的人才培養目標是培養具備綜合工程實踐能力的計算機應用領域高等工程應用型人才，計算機網絡一流課程必須支撐專業人才培養目標，適應學校的辦學定位[3]。另一方面，計算機網絡一流課程建設必須考慮面對的生源狀況與特點，充分體現“以學生發展為中心”的教學理念[4]。該校是一所全日制普通高等院校，生源主要是二本學生。針對上述情況，作者進行了深入調研和思考，確定了計算機網絡一流課程建設需要解決的主要教學痛點問題如下。

2.1 “廣義靜默課堂”問題

一方面原先課程制定的教學目標不十分清晰，教學中缺乏適當的引導，“以學生發展為中心”的理念體現不充分。另一方面，學生本身自信心不足，缺乏敢于質疑的精神，課程學習的主動性與參與度不夠，造成課程學習中師生之間，甚至同學之間，缺乏交流與互動。難以通過思辨的方式，探討問題。

2.2 “分層教育”問題

我國高等教育已經從精英教育發展到如今的大眾教育階段[5]，應當看到，普通高校教學面對的學生情況是具有自制能力的學生不多，面臨的誘惑多樣。因此，如何因材施教，以滿足學生個性化教育需求，是高校不得不重視的一個關鍵問題。

2.3 “解決復雜網絡工程問題實踐能力”問題

由于計算機網絡知識點較多，屬于通信技術和計算機技術交叉學科，學生往往面對復雜網絡工程問題無所適從。因此，需要創新性地重塑課程內容與教學模式，使學生明晰解決復雜網絡工程問題的基本方法——“問題的本質（what）-工程上的解決方案（how）-有待改進之處（why）”，從而激發學生的學習興趣與創新意識。

3課程建設措施

3.1重塑課程教學內容

圍繞“立德樹人、價值引領、能力培養與知識傳授”主線，根據計算機網絡技術的發展、新經濟下的社會對計算機網絡人才的知識、能力和素質的要求和課程的定位，遴選課程的教學內容，確立核心知識、能力和素質要求，引入前沿技術和最新社會需求內容，從理論知識和綜合運用等多方面考慮課程內容和要求。

3.2針對“痛點”問題的教學設計

針對普通高校學生學習中的普遍存在的“專注力較弱、學習主動性不足等”痛點問題，設計靈活多樣的教學形式，構建“以學生為中心”的教學模式，充分利用各種現代化資源與手段，教學形式包括混合式教學、案例式教學等。

1）痛點問題“廣義靜默課堂”解決措施

}課程網站論壇：全體互動（生-師、生-生）;

}雨課堂預習反饋：師-生;

}翻轉課堂：討論，師-生、生-生;

}學生講課：師-生、生-生;

}學生小組學習：生-生（學霸幫助能力不夠的同學理解講課內容）;

}學生實驗小組：師-生、生-生（課前預習網絡模擬器實驗仿真實現，課中實現的任務分工、遇到問題處理，集思廣益，實驗完成后的答辯，集體幫助學習能力不足的學生完成答辯）

2）痛點問題“分層教育”解決措施

}能力不足的學生基本達到課程目標算成功：

評價標準，完成課程基本要求（平時+實驗+期末考試等），在實際操作中，通過合理搭配分組成員，互幫互助，共同進步（完成講課、實驗、答辯等任務）;

}能力強的學生給予更高的要求（展翅的領域）：

除了完成課程基本要求與任務，發布課外任務：如參加全國高校計算機網絡大賽，開發各種網絡應用系統等，完成提交后，以獲得課程附加分的形式體現。

3）痛點問題“解決復雜網絡工程問題實踐能力”解決措施

利用智慧網絡平臺“雨課堂”課前發布預習材料，明確需要解決的問題（what），思考可能的解決途徑。課中，翻轉課堂，引導討論工程上的解決辦法，解析經典解決方案（how），引導進一步思考存在的不足，簡析前沿進展與可能的方向（why）。將團隊教師網絡領域的最新研究成果引入課堂，開闊創新視野。

3.3教學資源

對現有課程教學資源，根據新教學內容要求進行整合與補充，其中主要包括計算機網絡慕課資源建設、課程實踐教學條件增強等。

3.4課程任務設計

為了體現“兩性一度”，設計了若干具有一定難度和創新性的階段性課程任務和目標，要求學生在老師的指導下，以團隊的形式，自學完成。

3.5課程評價機制設計

設計了新的多階段、多目標的課程過程考核評價機制，從知識、能力和素質等全方位考核學生對本課程的目標達成度。

4 課程教學設計與實施

為了提高課堂教學效果與效率，有的放矢，作者將計算機網絡課程知識點重新梳理，按難易程度分成三個等級：較易、中等、較難，采用不同的教學方法，提高課堂效率，增加學生參與教學的程度，課堂時間重點解決學生的如何理論運用于實踐及如何解決復雜工程問題。知識點分級后，混合式教學簡圖如圖1所示。

一般來說，一門課程中較易的知識點大致占10%～15%，這部分知識點，主要包括一些專業術語的來源與基本定義及解釋等，對學生的要求達到識記程度即可。對此部分內容，完全可以由學生自學完成，當然教師必須提供相應的學習資源，包括但不限于課件、視頻等，同時發布學習任務與網上自測題，并提供網上答疑輔導。為了檢驗學習效果，可以在課堂教學開始前，做一個隨堂測驗（前測），學生通過手機獨立完成提交。教師可以根據網絡后臺的統計結果，決定需要重點解決解析的知識點，或開始新的知識點講解。這樣一方面可以提高學生的自學能力，養成終身學習的良好習慣，另一方面，可以減少課堂學習內容，提高課堂學習效率與學生參與度。

對于通常占課程70%～80%的難度中等的知識點，采用線上線下混合的翻轉課堂教學方式進行課程教學。首先，將學生按學習能力強弱均衡搭配的原則，分成學習小組，指定一位組長。課程的第一次課上，將學生分組情況及小組需要承擔相應知識點的學習與講課任務安排發布給全班同學。其次，提前一周，發布下一組需要講課的相關學習材料包括但不限于課件、視頻等，由小組長分配每位組員承擔的講課任務，每人分頭學習自己的任務點，查找資料，制作講課PPT，撰寫講課預習報告。小組在老師的指導下，提前學習理解相關知識點。小組共同討論學習中遇到的問題，老師進行輔導答疑。其他同學則需要利用教師發布的學習材料，提前預習下次課的內容，思考教師發布的課堂討論問題。第三，課堂上，由該學習小組同學輪流上講臺，講述相關知識點，并在老師的引導下，就相關問題展開較為深入的課堂討論，思考問題的本質及解決問題的思路與方法，發散思考目前的解決方案是否存在有待改善之處，可能的方向在哪等等。最后，教師給出本次課的分析與總結，臺下學生與老師共同現場給講課同學打分，然后老師發布隨堂測試（后測），檢驗學習效果。通過上述課堂教學方式，旨在培養學生的團隊協作精神和敢于質疑的科學素養，提高學生的課堂教學參與度，打破“沉默課堂”。對于講課小組的學生來說，收獲更大，因為按照人類記憶規律，教會別人比聽講而獲取知識的留存度高得多，同時自己的理解與表達能力也得到鍛煉。

通常一門課程中較難的知識點僅占5%～10%，對于此類知識點，主要采用“what-how-why”教學法，由教師分析講解完成。一般課前，發布相關知識點材料如課件、視頻等，讓學生預習，思考問題的本質是什么，從而帶著問題進課堂。課堂上，教師首先引導學生思考與討論問題的本質是什么（what），讓學生設身處地地思考，如果自己面臨該問題，應該怎么辦（how）。教師對學生給出的解決問題的辦法給出分析評價，指出復雜網絡工程問題解決需要考慮的諸多可能相互沖突要求。然后，教師通過動畫、圖表和案例等手段，解析工程上經典的解決方案，重點關注解決問題的思路（how）。接著，教師引導學生思考與討論，經典解決方案是否存在有待改進之處，如何獲取評價，可能的改進方向（why）。通過“what-how-why”教學法，不僅讓學生更輕松地克服難點問題，更重要的是，使學生學會了面對復雜網絡工程問題，應該如何面對，真正做到授人以漁。

5 課程教學設計示例

下面以計算機網絡課程中的難點問題之一，TCP擁塞控制為例，說明作者的教學設計思想，TCP擁塞控制教學設計如表1。

課程教學實施流程設計目標，希望從三個維度：內容、認知和時間上設計教學與實施，循序漸進，由淺入深，遵循認知規律，體現分層教育，融知識、能力、素質于一體。

內容：經典內容、最新進展與實踐應用;

認知：what， how， why;

時間：課前、課中、課后。

課程實施流程如圖2所示，通過課前預習、課中討論與解析以及課后的鞏固與拓展。使學生明晰如何面對復雜網絡工程問題，同時將課程思政內容有機融入其中，潤物細無聲地達成立德樹人、知識傳授與能力培養三位一體的教學目標。

課堂教學實施流程如圖3所示，課堂教學從分組討論TCP擁塞控制問題的本方案是什么，可能的解決途徑有哪些開始，在教師引導下，逐步探索問題解決之道，然后教師解析經典TCP擁塞控制方案，設問其是否存在待完善之處，通過實驗分析經典TCP擁塞控制算法的性能，給出目前TCP擁塞控制研究的方向與進展，最后，隨堂測驗鞏固與本次課程總結。

6 課程改革成效

通過增強課前、課中與課后的交互，及時了解學生的學習投入時間、學習的學習成效，給學生整個學期一定的持續性的課程任務與適當的壓力，增強了學生的自主學習能力，使學生能持續保持課程學習的關注度。真正實現了以學生發展為中心的工程教育理念，達到了良好的教學效果。 從學生學習成績看，通過率與優良率顯著提高。從學生的創新成果看，學生在大學生創新競賽獲獎、學生獲得發明專利和參加大學生創新項目等均大幅上升。學生反饋“上課方式很新穎，學生為主自我思考再給其他同學講課進行知識點鞏固，老師再以提問的方式加深印象，全新的方式帶來完全不同的學習效果。”，可以看出課程改革得到了學生的認可。

7 結語

一流課程的目的，希望將知識、能力、素質有機融合，培養學生解決復雜工程問題的綜合能力和高級思維，這是一項艱巨的任務。對此，作者在建設計算機網絡一流課程中進行了深入思考和有益的嘗試，取得了良好的效果。但應當認識到，“十年育樹，百年育人”非一朝一夕之功，一流課程建設永遠在路上。

參考文獻：

[1] 教育部高教司.教育部關于一流本科課程建設的實施意見[S].教高[2019]8號.

[2] 吳巖.建設中國“金課”[J].中國大學教學，2018（12）：4-9.

[3] 李敏之，王陽萍，李海軍.新工科建設指引下的西部高校一流本科課程建設——以大學計算機基礎課程為例[J].計算機教育，2020（11）：89-93.

[4] 孫云山，張立毅，費騰.通信原理“金課”建設背景下思政元素融入策略的研究[J].大學教育，2020，9（9）：127-129.

[5] 崔佳，宋耀武.“金課”的教學設計原則探究[J].中國高等教育，2019（5）：46-48.

收稿日期：2022-02-25

基金項目：上海工程技術大學金課建設項目;上海工程技術大學電子電氣工程學院一流課程建設項目

作者簡介：鐘伯成（1964—），男，安徽合肥人，教授，博士，研究方向為計算機網絡，網絡信息安全等;廖薇（1982—），女，江西宜春人，副教授，博士，研究方向為無線通信，體域網等;陳玨（1989—），男，四川綿陽人，講師，博士，研究方向軟件定義網絡;李冬梅，女，山東昌邑人，講師，博士，研究方向人工智能安全、大數據安全和區塊鏈安全等;簡玉梅（1987—），女，四川成都人，實驗師，研究方向計算機網絡，移動互聯網等。