以計算思維為導向的“網(wǎng)絡(luò)綜合布線”課程教學探索

關(guān)鍵詞：計算思維；網(wǎng)絡(luò)綜合布線；中職

中圖法分類號：TP393 文獻標識碼：A

1計算思維

美國卡內(nèi)基·梅隆大學周以真教授于2006年正式提出了計算思維并指出其核心思想。她指出，計算思維是涵蓋計算機科學之廣度的一系列思維活動，其應(yīng)用計算機科學的基礎(chǔ)概念進行問題求解、系統(tǒng)設(shè)計，以及人類行為理解等。它的本質(zhì)是將現(xiàn)實世界問題經(jīng)過分解約簡，模式識別，抽象建模，具體算法實現(xiàn)等過程后應(yīng)用計算工具找到復雜工程問題的最佳解決方案。其中體現(xiàn)了計算思維約簡、建模、遞歸、推理、尋優(yōu)等核心思想，并且認為“每個人都應(yīng)學習像計算機科學家一樣的思考方式”，使得計算思維被近似等同于計算機學科的編程思維，在開拓計算思維研究的同時，也受到計算機學科框架的限制。

學者意識到計算思維最早產(chǎn)生于學習計算機編程的過程中，是由“計算機的思維習慣”遷移到人類的“習得性計算習慣”。因此，簡單地將計算思維等同于算法思維已經(jīng)不適用了。近年來更多的研究表明，計算思維的內(nèi)涵在不斷演變，其在不同的學科中也表現(xiàn)出不同的內(nèi)容。2017年，我國教育部頒布的《普通中職綜合布線程標準（2017年版）》將計算思維確定為核心素養(yǎng)之一，明確指出，計算思維包括界定問題、抽象特征、建立結(jié)構(gòu)模型、合理組織數(shù)據(jù)等要素以及應(yīng)用算法形成解決問題的方案并能將其遷移到與之相關(guān)的其他問題中。隨著《義務(wù)教育信息科技課程標準（2022年版）》的出臺，在核心素養(yǎng)視域下，新課標的實施對于中職學生計算思維的總體情況具有一定的現(xiàn)實意義。

以上關(guān)于計算思維的這些認識從不同角度反映了計算思維的特征和內(nèi)涵。綜上所述，本文將計算思維定義為問題邏輯分析、問題分解、給出詳細的解決方案、設(shè)計相應(yīng)的算法并實施以及反思與優(yōu)化的思維過程，其中，涉及分解、抽象、概況、算法及評估五個核心要素。

2“網(wǎng)絡(luò)綜合布線”課程的教學背景

2.1學習者的個性化需求

“網(wǎng)絡(luò)綜合布線”課程教學不僅強調(diào)對中職學生理論知識的傳授，更注重對學生實踐能力的培養(yǎng)。就目前階段而言，中職學生雖然動手操作實踐能力強，能夠很快地掌握實訓內(nèi)容，但由于對理論部分的基礎(chǔ)知識儲備不夠，自學過程中遇到的阻力大，自我效能感低，進而影響學習成效。因此，針對“網(wǎng)絡(luò)綜合布線”課程教學的開展，只有堅持理論結(jié)合實踐，才能真正培養(yǎng)學生的專業(yè)能力。

2.2課程教學存在的問題

（1）課程內(nèi)容限制。

“網(wǎng)絡(luò)綜合布線”是一門理論和工程相結(jié)合的課程。由于教學內(nèi)容中的理論基礎(chǔ)知識對于中職生來說偏抽象不易理解，大部分中職學生對文化課知識的掌握較為薄弱，傳統(tǒng)教學模式已經(jīng)不能滿足學生的學習需求。在“網(wǎng)絡(luò)綜合布線”課程實踐教學過程中，缺少讓學生自主思考的環(huán)節(jié)，便無法激發(fā)學生主動分析解決問題的積極性。

（2）實訓條件限制。

在學校資源管理處，為“網(wǎng)絡(luò)綜合布線”課程提供的設(shè)備有限。對于一些造價不高，耗材量不大的設(shè)備會配備多一些，如水晶頭的制作，我們可以讓學生兩兩一組來制作雙絞線。但一些造價昂貴而精密的儀器只會配備1～2臺。而光纖熔接機等造價昂貴的設(shè)備，學校只有1～2臺.也就意味著光纖熔接這類操作，同一時間只能有兩個學生進行操作，其他學生只能在旁觀察，無法參與其中。

3計算思維在“網(wǎng)絡(luò)綜合布線”課程教學中的探索

3.1在“網(wǎng)絡(luò)綜合布線”課程教學中培養(yǎng)學生的計算思維

傳統(tǒng)的教學模式主要是教師講解教材中的知識點，要求學生牢固掌握豐富的學科知識。計算思維教學主要是培養(yǎng)學生利用計算思維思考的能力。比如，在“網(wǎng)絡(luò)綜合布線”課程教學中利用某一知識點，著重講解在實踐操作過程中解決問題的計算思維方法。在教學中應(yīng)融入計算思維的理念，引導學生尋求問題的解決方法。

結(jié)合“網(wǎng)絡(luò)綜合布線”課程的教學特點與計算思維要素進行分析，計算思維的五個要素可以作為較為完整的教學過程[5]：分解可用于分解問題，通過分解思維將復雜問題分解為子問題集，使復雜問題邏輯化；抽象思維可用于表征問題，利用抽象思維對問題進行轉(zhuǎn)化，將問題從事實描述轉(zhuǎn)變?yōu)榉柋磉_；概括可用于尋找問題的解決方法，首先通過概括思維歸納概括問題涉及的相關(guān)知識內(nèi)容，其次，基于所分解的問題，查找相關(guān)資料，學習歸納已存在的相似問題的解決方法；算法可用于設(shè)計并執(zhí)行問題的解決方案，在所歸納的相似問題方法的基礎(chǔ)上，通過調(diào)整、修改、補充，使其適用于新問題的解決，接著，通過算法思維定義問題解決的有序步驟，形成問題解決方案，并執(zhí)行完整有序的問題解決方案以解決問題：評估可用于評估優(yōu)化問題的解決方案，通過評估思維對問題解決方案的各個方面進行綜合衡量和判斷，以使方案最優(yōu)化。

3.2以計算思維為導向的教學實踐

通過設(shè)計以計算思維為導向的“網(wǎng)絡(luò)綜合布線”教學案例，在平常的教與學中，潛移默化地鍛煉與培養(yǎng)學生的學習與動手能力，使其形成計算思維，進而提升學生解決網(wǎng)絡(luò)工程問題的意識與能力，下面通過水晶頭端接這個案例的原理和方法來闡述課堂教學思路。

3.2.1確定水晶頭端接的工程情境，初步將問題抽象分解

（1）新課導人。

“網(wǎng)絡(luò)綜合布線”課程中的配線端接技術(shù)是非常重要的施工技術(shù)，需要學生重點掌握，每一個信息點的網(wǎng)絡(luò)線從設(shè)備跳線到交換機級聯(lián)線需要平均端接10～12次，因此熟練掌握配線端接技術(shù)非常重要。端接的方式也是多種多樣的。如水晶頭端接，網(wǎng)絡(luò)模塊端接，語音模塊端接，配線架端接等。下面我們就來學習水晶頭端接。

（2）新課教學。

內(nèi)容一：配線端接技術(shù)原理

網(wǎng)絡(luò)綜合布線系統(tǒng)配線端接的原理是：將線芯用壓線鉗壓入水晶頭里的2個刀片中，在壓人過程中刀片將網(wǎng)線的絕緣護套劃破，并且與銅線芯緊密接觸，同時利用金屬刀片的彈性將銅線芯長期夾緊，從而實現(xiàn)長期穩(wěn)定的電氣連接。

內(nèi)容二：基礎(chǔ)知識準備

（1）網(wǎng)線標準。

網(wǎng)線的制作標準是由EIA和TIA共同制定的，其用于確定RJ45水晶頭中的導線排列次序。該標準分為568A和568B兩種線序，通常習慣采用568B線序，其線序為白橙、橙、白綠、藍、白藍、綠、白棕、棕。

（2）網(wǎng)線的連接類型。

網(wǎng)線的連接類型有2種，第一種是交叉線，它是指網(wǎng)線兩端的線序排列不相同，即網(wǎng)線的一端采用T568A線序，另一端采用T568B線序。第二種是直連線，它是指網(wǎng)線兩端的線序排列完全相同。比如，兩端都為T568B線序。現(xiàn)在大部分設(shè)備都采用直連線連接。

（3）材料準備。

網(wǎng)線制作需要用到的材料和工具。

網(wǎng)線類型：超五類網(wǎng)線。作用：用于數(shù)據(jù)傳輸。

水晶頭類型：RJ-45水晶頭。作用：網(wǎng)線端接。

壓線鉗功能：剝線刀口可以剝除網(wǎng)線外護套，剪線刀口可以剪斷網(wǎng)線，壓線刀口可以使水晶頭和網(wǎng)線緊密咬合。

網(wǎng)線測試儀功能：測試網(wǎng)線通斷。

本階段主要著重培養(yǎng)學生對事物的分解、抽象能力，能夠?qū)⑸顔栴}抽象成邏輯問題，要求學生能把某個生活中的問題分解，再進行抽象。而教師引導學生進入真實情境，將有利于激發(fā)學生的積極性和興趣，進而確定項目任務(wù)。在這一階段中，要求教師及時反饋、及時引導，使學生能夠?qū)⑸顔栴}及時抽象成邏輯問題，再抽象成能夠用算法解決的問題。

3.2.2習得基礎(chǔ)知識，提出解決方案，將問題進行概括與設(shè)計算法

內(nèi)容三：網(wǎng)絡(luò)雙絞線配線端接的正確方法和程序

（1）教師播放水晶頭的端接視頻，學生總結(jié)端接步驟。

（2）教師演示水晶頭的端接過程，同時講解注意事項。

剝線：將網(wǎng)線插入剝線刀口，握壓壓線鉗，并轉(zhuǎn)動壓線鉗（2～3圈），取下護套外皮。

排線：逐一解開4對線，根據(jù)標準進行排序，雙手拉扯整齊。記憶技巧：將線按照橙藍綠棕來排序，標上相應(yīng)的序號，然后把3和5對調(diào)。

剪線：將網(wǎng)線插入剪線刀口，預留1.5cm，用力握壓壓線鉗。

插入：將雙絞線插入RJ45水晶頭中，自行檢查網(wǎng)線的8根線芯是否已經(jīng)全部整齊地排列在水晶頭里，可以從水晶頭另一端觀察。

壓線：將水晶頭插入RJ45網(wǎng)線口，用力握壓壓線鉗，取出水晶頭。

測試：插入測試儀RJ-45端口，打開開關(guān)觀察亮燈順序。

本階段主要是學生整理資料，觀察視頻并輸出解決方案，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新思維、信息意識以及算法邏輯思維。學生通過信息化的學習環(huán)境來搜集整理信息資料，不僅培養(yǎng)了信息意識，也培養(yǎng)了邏輯思維。本階段需要引導學生建立流程圖和算法的結(jié)構(gòu)，也就是要求學生對各個部分要有自己清晰的認知，同時培養(yǎng)學生的抽象以及算法設(shè)計能力。教師通過組織學生探究，總結(jié)操作步驟。在這一過程中，要求學生親自動手、動腦地對項目進行思考，培養(yǎng)其邏輯思維能力。學生通過實施方案，輸出成果，并在這一階段中學習歸納總結(jié)相似問題的規(guī)律。在這一過程中不僅要學會技能與知識，更重要的是將這種技能應(yīng)用到實際問題中，能夠?qū)⒄n上所用到的對問題的分解、抽象能力進行遷移。

3.3分享研討，評估操作過程并優(yōu)化

內(nèi)容四：班級小組競賽

（1）在班級內(nèi)按照“組內(nèi)異質(zhì)，組間同質(zhì)”來分組，進行制作雙絞線跳線的比賽。

（2）在課件上展示比賽要求和限定時間。

（3）對完成得快又好的小組給予獎勵。

內(nèi)容五：實操總結(jié)

（1）故障總結(jié)。

測試儀的指示燈不亮。

測試儀的亮燈順序表錯誤。

（2）常見問題。

線芯長度不合理，線芯沒有減齊，線序錯誤。

（3）解決辦法。

排線正確，插入正確。

內(nèi)容六：課堂小結(jié)

引導學生回顧本節(jié)課的學習并進行自我總結(jié)和反思。

（1）端接原理。

（2）制作過程：剝，排，減，插，壓，測。

內(nèi)容七：課后作業(yè)

（1）小組課后查閱資料，學做交叉線。

（2）直通線和交叉線可以用來端接什么設(shè)備？

本階段為評估階段，評估階段不僅是一個評分打分的過程，而是由展示作品、討論評價以及自我反思三部分組成。由于時間原因，展示作品的時間不宜過長，因此不能將每一組或者每一位學生的作品都進行展示，可以采用隨機抽取的方式或者班內(nèi)推舉的方式選擇要進行展示的小組作品。討論評價則包括師評、組間互評以及自我評價，師評是教師通過學生的課上表現(xiàn)以及作品的完成情況等進行綜合打分，最終給出本次項目學生的評分。組間互評則主要針對作品進行評價，包括多個維度。自我評價的維度與師評類似，包括對自己課上的表現(xiàn)進行評分，對作品整體完成情況打分，對知識掌握情況打分等。通過評價這個階段，學生可以對自己有一個更清晰的認知，同時培養(yǎng)學生客觀認識事物的能力。以學生的視角理解他人作品的優(yōu)秀之處以及不足，主要從收集整理信息、方案設(shè)計、流程圖、算法以及展示等方面進行改善提高。

4結(jié)束語

計算思維的培養(yǎng)需要循序漸進，需要學生能夠結(jié)合自己日常生活中的學習時機，應(yīng)用專業(yè)相關(guān)知識解決問題。因此，在“網(wǎng)絡(luò)綜合布線”課程教學中，設(shè)計教學案例的難度和廣度要適中，適當安排階段性任務(wù)案例和綜合案例，并結(jié)合行業(yè)的最新發(fā)展，將計算思維和教學內(nèi)容有機結(jié)合，使學生在學習新知識的同時培養(yǎng)學生應(yīng)用計算思維解決網(wǎng)絡(luò)工程問題的意識與能力，激發(fā)其創(chuàng)新精神與創(chuàng)新能力。通過教學實踐探索，相比傳統(tǒng)教學，以計算思維為導向的教學能夠幫助學生完成“網(wǎng)絡(luò)綜合布線”課程的實操并促進其深度學習，從而顯著提升學生的計算思維水平，為中職教師開展促進計算思維的教學實踐和深度學習提供了借鑒。然而，目前計算思維還沒有嚴謹有效的評價工具，本研究還存在一定的局限性。因此，在強調(diào)通過計算思維實現(xiàn)解決課程學習問題的基礎(chǔ)上，期待在后續(xù)實踐過程中不斷優(yōu)化評價標準來加以完善。“網(wǎng)絡(luò)綜合布線”課程的改革探索要立足于創(chuàng)新精神，建立新的教學模式，滿足新時期的計算機人才培養(yǎng)要求，進而實現(xiàn)人才培養(yǎng)的目的。

作者簡介：

靳超越（1997—），碩士，研究方向：職業(yè)技術(shù)教育（信息技術(shù)方向）。