基于UDL-OBE理念的“計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)”課程教學(xué)創(chuàng)新與實(shí)踐

摘 ?要：“計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)”是計(jì)算機(jī)類專業(yè)重要的專業(yè)基礎(chǔ)課程，也是專業(yè)核心課程之一，在專業(yè)人才培養(yǎng)體系中“計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)”課程有著非常重要的地位。在國家大力推動(dòng)一流本科教育、消滅“水課”、建設(shè)“金課”的大背景下，對(duì)“計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)”課程的教學(xué)改革也勢在必行。經(jīng)過幾年的教改摸索，總結(jié)出了一套基于UDL-OBE理念的線上、線下“三步走逐階段提升”的課程創(chuàng)新教學(xué)模式。通過教學(xué)改革，培養(yǎng)學(xué)生深度學(xué)習(xí)能力。

關(guān)鍵詞：UDL；OBE；三步走逐階段提升；計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)

中圖分類號(hào)：TP39；G434 ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ? 文章編號(hào)：2096-4706（2023）14-0184-05

Teaching Innovation and Practice of “Computer Network” Course Based on UDL-OBE Concept

TIAN Jinghua

（College of Information Engineering， Zhejiang University of Water Resources and Electric Power， Hangzhou ?310018， China）

Abstract：“Computer Network” is not only an important professional basic course of computer major， but also one of the professional core courses. The “Computer Network” course plays a very important role in the professional talent training system. Under the background of promoting first-class undergraduate education， eliminating “water courses” and building “golden courses” vigorously in China， it is imperative to reform the teaching of “Computer Network” course. After several years of teaching reform and exploration， online and offline “three-step-by-step promotion” curriculum innovation teaching mode based on UDL-OBE concept has been summarized. Through the teaching reform， the students' deep learning ability has been cultivated.

Keywords： UDL; OBE; three-step-by-step promotion; Computer Network

0 ?引 ?言

2019年我國教育部頒布的《關(guān)于深化本科教育教學(xué)改革全面提高人才培養(yǎng)質(zhì)量的意見》中，提出“增加學(xué)生投入學(xué)習(xí)的時(shí)間，提高自主學(xué)習(xí)時(shí)間比例，引導(dǎo)學(xué)生多讀書、深思考、善提問、勤實(shí)踐”。現(xiàn)階段教育部提出的“金課”建設(shè)，將學(xué)生的深度學(xué)習(xí)作為了評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)之一。深度學(xué)習(xí)是新時(shí)代教學(xué)的新要求。在計(jì)算機(jī)類專業(yè)中，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)是一門讓很多學(xué)生望而生畏的課程，學(xué)生對(duì)該課程評(píng)價(jià)最多的就是“知識(shí)點(diǎn)多，比較難記”。學(xué)生之所以有此印象，歸因于學(xué)生在學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程時(shí)只是淺層學(xué)習(xí)，而非深度學(xué)習(xí)，他們沒有去深入思考這些知識(shí)點(diǎn)的關(guān)聯(lián)性，缺乏對(duì)知識(shí)體系結(jié)構(gòu)的整體認(rèn)識(shí)。針對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)中遇到的這些問題，在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的教學(xué)過程中，結(jié)合OBE和UDL理念，摸索出了一套基于UDL-OBE的線上、線下“三步走逐階段提升”教學(xué)方法，培養(yǎng)學(xué)生的深度學(xué)習(xí)能力。

1 ?UDL-OBE創(chuàng)新理念的提出

1.1 ?基于OBE理念的目標(biāo)達(dá)成

近年來，各高校在積極加入和推行工程教育專業(yè)認(rèn)證，我校也在其中。工程教育專業(yè)認(rèn)證提出了成果導(dǎo)向教育OBE（Outcome-BasedEducation）的教學(xué)模式，強(qiáng)調(diào)以學(xué)生為中心，并將教學(xué)目標(biāo)制定、教學(xué)過程實(shí)施和教學(xué)質(zhì)量評(píng)價(jià)等都以學(xué)生的學(xué)習(xí)成效為導(dǎo)向，強(qiáng)調(diào)學(xué)生能力的培養(yǎng)和素質(zhì)的提高，并通過持續(xù)改進(jìn)來不斷提升教學(xué)質(zhì)量[1，2]。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)是項(xiàng)復(fù)雜的工程，學(xué)生學(xué)習(xí)的過程就是培養(yǎng)解決復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)工程的能力，這和工程教育認(rèn)證OBE理念契合，因此在教學(xué)過程中引入了OBE理念。

根據(jù)社會(huì)人才需求調(diào)研以及和企業(yè)的交流，結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)的人才培養(yǎng)方案，制定了計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程的總體目標(biāo)。學(xué)生學(xué)完課程之后能夠?yàn)槲锫?lián)網(wǎng)系統(tǒng)搭建網(wǎng)絡(luò)；能夠分析、解決復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)工程問題；有自主學(xué)習(xí)能力，能夠關(guān)注網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展；有良好的職業(yè)素養(yǎng)，能夠自主維護(hù)網(wǎng)絡(luò)安全。根據(jù)課程的總目標(biāo)，分別制定了知識(shí)目標(biāo)、能力目標(biāo)和情感目標(biāo)。

知識(shí)目標(biāo)使學(xué)生能夠結(jié)合日常生活中的例子（如網(wǎng)上購物物流等）來解釋網(wǎng)絡(luò)分層思想；能夠列舉出常見局域網(wǎng)類型。掌握以太網(wǎng)組網(wǎng)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)的基本方法。掌握TCP/IP網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)。能夠理解各層協(xié)議的功能及封裝信息。

能力目標(biāo)讓學(xué)生認(rèn)識(shí)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，能夠使用真實(shí)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備搭建網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洌⑼ㄟ^基本的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備配置實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)互通；能夠通過常用網(wǎng)絡(luò)命令和抓包工具分析數(shù)據(jù)包及網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)象，分析判斷或評(píng)估網(wǎng)絡(luò)狀況；學(xué)會(huì)查閱文獻(xiàn)，關(guān)注網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展。

情感目標(biāo)旨在培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的能力、實(shí)事求是的學(xué)風(fēng)和創(chuàng)新精神；培養(yǎng)學(xué)生解決復(fù)雜工程問題的能力；有良好的團(tuán)隊(duì)意識(shí)和良好的職業(yè)素養(yǎng)，自主的維護(hù)網(wǎng)絡(luò)安全。

1.2 ?基于UDL的分類培養(yǎng)模式

物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程開設(shè)在第四學(xué)期，作為大二的學(xué)生，已經(jīng)開始考慮畢業(yè)后的人生方向了，是就業(yè)還是考研，絕大部分同學(xué)已經(jīng)有了明確目標(biāo)，因此在學(xué)習(xí)方面也開始根據(jù)自己的方向或者喜好做選擇。同時(shí)，經(jīng)過一年半的大學(xué)學(xué)習(xí)，學(xué)生已經(jīng)具備了一定的編程能力和專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)，一些優(yōu)秀的學(xué)生有能力去參加各類的學(xué)科競賽。

為了滿足學(xué)生的個(gè)性化需求，引入了UDL（Universal Design for Leaning）的教學(xué)理念。UD（Universal Design），全方位設(shè)計(jì)，最初用于建筑領(lǐng)域，要求設(shè)計(jì)產(chǎn)品和環(huán)境時(shí)要盡可能的去適用于所有人，尤其考慮到障礙人士的需求，后來該理論引入到教育中，根據(jù)學(xué)習(xí)者的不同認(rèn)知進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)，盡量滿足不同學(xué)生的個(gè)性化學(xué)習(xí)需求，就形成了UDL理論[3-5]。

在教學(xué)實(shí)踐中，將UDL理念和OBE理念相結(jié)合，應(yīng)用在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程中，提出了基于UDL-OBE理念的創(chuàng)新教學(xué)模式。根據(jù)學(xué)情分析，在課程教學(xué)中將學(xué)生分成了三種類型：就業(yè)者、考研者和競賽者。無論是考研還是參加競賽，學(xué)生的最終走向還是要走上社會(huì)參加工作，成為就業(yè)者，所以在制定課程目標(biāo)時(shí)，就業(yè)者的目標(biāo)就是課程的目標(biāo)，而考研者和競賽者的目標(biāo)是學(xué)生在不同方向的高階提升目標(biāo)。通過企業(yè)調(diào)研和校企合作，對(duì)就業(yè)者提出了學(xué)習(xí)目標(biāo)，即課程概述中提到的課程總目標(biāo)。考研者的目標(biāo)是按照全國研究生招生考試計(jì)算機(jī)學(xué)科專業(yè)基礎(chǔ)考試大綱中的要求給出。競賽者的目標(biāo)是培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維和網(wǎng)絡(luò)與信息安全分析、解決問題的實(shí)際能力；讓學(xué)生了解網(wǎng)絡(luò)安全法、個(gè)人隱私保護(hù)、數(shù)據(jù)安全等基礎(chǔ)性知識(shí)，能夠防范網(wǎng)絡(luò)詐騙。在教學(xué)設(shè)計(jì)中，盡量滿足這三類學(xué)生的個(gè)性化學(xué)習(xí)需求，以便達(dá)成他們的學(xué)習(xí)目標(biāo)。

2 ?基于UDL-OBE的教學(xué)實(shí)踐

2.1 ?重構(gòu)教學(xué)內(nèi)容形成“1-27-6”教學(xué)知識(shí)體系

根據(jù)課程的培養(yǎng)目標(biāo)，課程選用了謝希仁教授主編的《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)》經(jīng)典教材，但教材涉及的內(nèi)容比較多，考慮到我校物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)開設(shè)的學(xué)時(shí)只有48學(xué)時(shí)，對(duì)教材內(nèi)容進(jìn)行了刪減，在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)五層結(jié)構(gòu)和TCP/IP協(xié)議的一條主線上，對(duì)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行了重構(gòu)，最終保留了27個(gè)理論知識(shí)模塊和6個(gè)實(shí)驗(yàn)，形成了“1-27-6”教學(xué)知識(shí)體系（如圖1所示）。理論知識(shí)涵蓋了計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)兩臺(tái)主機(jī)之間“數(shù)據(jù)產(chǎn)生——數(shù)據(jù)發(fā)送——數(shù)據(jù)接收”所涉及到的關(guān)鍵理論知識(shí)部分；6個(gè)實(shí)驗(yàn)包括了從網(wǎng)絡(luò)組建到網(wǎng)絡(luò)管理，同時(shí)包含了網(wǎng)絡(luò)分析的內(nèi)容，學(xué)生利用虛擬仿真完成實(shí)驗(yàn)，在實(shí)驗(yàn)中理解網(wǎng)絡(luò)的理論知識(shí)，實(shí)現(xiàn)理論與實(shí)踐的結(jié)合。

2.2 ?基于線上、線下“三步走逐階段提升”的教學(xué)實(shí)施

在教學(xué)設(shè)計(jì)過程中，根據(jù)布魯姆對(duì)認(rèn)知的不同級(jí)別分類，將學(xué)生的學(xué)習(xí)過程分成了初階、中階和高階（如表1所示）。

初階是對(duì)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)知識(shí)概念的理解和記憶。中階是在初階的基礎(chǔ)上進(jìn)一步應(yīng)用知識(shí)，能夠?qū)τ龅降膯栴}進(jìn)行分析。高階是要求能夠?qū)χR(shí)的綜合應(yīng)用和評(píng)價(jià)，能夠關(guān)注網(wǎng)絡(luò)技術(shù)新發(fā)展。由此提出了線上、線下“三步走逐階段提升”的教學(xué)方法，同時(shí)根據(jù)OBE理念，對(duì)不同階段提出了不同的教學(xué)目標(biāo)（如表2所示）[6]。

課前預(yù)習(xí)是學(xué)習(xí)的第一步，也就是初階。在這個(gè)階段中，為學(xué)生提供教學(xué)視頻、課件和測試題等線上資源，每周通過公告給學(xué)生布置預(yù)習(xí)任務(wù)，學(xué)生通過線上視頻進(jìn)行預(yù)習(xí)學(xué)習(xí)并初步理解需要掌握的基本概念，視頻學(xué)習(xí)之后利用預(yù)習(xí)測試題檢驗(yàn)學(xué)習(xí)效果（如圖2和圖3所示），預(yù)習(xí)測試題重在考核學(xué)生對(duì)預(yù)習(xí)內(nèi)容的理解和記憶。

學(xué)習(xí)的第二步是課中學(xué)習(xí)，即中階。這個(gè)階段以線下課堂學(xué)習(xí)進(jìn)行，學(xué)生可以帶著問題進(jìn)課堂，通過研討或者翻轉(zhuǎn)的方式進(jìn)行學(xué)習(xí)，教師通過各種課堂活動(dòng)（頭腦風(fēng)暴、隨機(jī)選人、課堂測試、小組匯報(bào)等）來評(píng)價(jià)學(xué)習(xí)成果，此時(shí)的評(píng)價(jià)方式重點(diǎn)考核學(xué)生是否對(duì)所學(xué)知識(shí)能夠進(jìn)一步應(yīng)用和分析，是否能夠做到舉一反三。比如在“IP地址”知識(shí)點(diǎn)的學(xué)習(xí)中，學(xué)生在預(yù)習(xí)視頻中學(xué)習(xí)了IP地址的組成和子網(wǎng)的劃分方法，那么在課中學(xué)習(xí)時(shí)，就要能夠結(jié)合實(shí)際的網(wǎng)絡(luò)工程進(jìn)行IP地址的規(guī)劃，將理論學(xué)習(xí)落實(shí)到實(shí)踐應(yīng)用中。

課后提升作為高階，是學(xué)習(xí)的最后一步。該階段的教學(xué)重點(diǎn)放在對(duì)學(xué)生后續(xù)進(jìn)一步學(xué)習(xí)的引導(dǎo)層面，學(xué)生可以根據(jù)自己的興趣愛好選擇不同的學(xué)習(xí)方向。課后提出討論話題，利用多種途徑讓學(xué)生參與到討論中，同時(shí)為學(xué)生提供不同的選做項(xiàng)目和題庫，包括考研真題、面試題庫和競賽題庫在內(nèi)，供不同學(xué)生選擇學(xué)習(xí)，滿足不同學(xué)生的個(gè)性化學(xué)習(xí)需求（如圖4和圖5所示）。

2.3 ?“知識(shí)、技能+態(tài)度”的三位一體考核方式

教學(xué)評(píng)價(jià)采用的是“知識(shí)、技能+態(tài)度”的三位一體考核方式（如表3所示）。知識(shí)考核屬于終結(jié)性評(píng)價(jià)，主要是考核學(xué)生的對(duì)理論知識(shí)的掌握情況。在期末試卷進(jìn)行知識(shí)考核時(shí)，部分考核內(nèi)容借鑒考研真題和校園招聘面試題，考核學(xué)生對(duì)知識(shí)目標(biāo)達(dá)成度情況。技能和態(tài)度是過程性考核，其中技能考核以實(shí)驗(yàn)操作考核為主，態(tài)度考核從線上到線下全方位的考核學(xué)生的學(xué)習(xí)態(tài)度。考慮到學(xué)生學(xué)習(xí)側(cè)重點(diǎn)不同，在實(shí)驗(yàn)和在線資源中提供不同類型的選擇項(xiàng)目，從不同角度對(duì)不同類型學(xué)生進(jìn)行考核。

3 ?教學(xué)痛點(diǎn)及解決方法

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)是項(xiàng)復(fù)雜性的工程，支撐它運(yùn)轉(zhuǎn)的理論體系龐大，知識(shí)概念抽象，學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中對(duì)理論知識(shí)的學(xué)習(xí)望而卻步，覺得枯燥難懂。但理論知識(shí)不講又不行，否則在遇到實(shí)際的網(wǎng)絡(luò)問題時(shí)會(huì)無從下手，無法解決，這樣無法達(dá)成解決復(fù)雜工程問題的目標(biāo)。如何讓學(xué)生對(duì)枯燥的理論知識(shí)有興趣，這一直以來是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程教學(xué)中的痛點(diǎn)問題。在解決這一痛點(diǎn)問題上，在教學(xué)中也在進(jìn)行著一些嘗試，也取得了一定的效果。

3.1 ?通過畫思維導(dǎo)圖提取計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的主線

大部分學(xué)生覺得計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的學(xué)習(xí)不像工科的學(xué)習(xí)，而像文科的學(xué)習(xí)，需要記憶。針對(duì)這個(gè)問題，在教學(xué)中一直在扭轉(zhuǎn)學(xué)生對(duì)課程的誤解，網(wǎng)絡(luò)的學(xué)習(xí)只憑記憶是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，必須要理解，在理解的基礎(chǔ)上去學(xué)習(xí)，才能去分析網(wǎng)絡(luò)問題。學(xué)生之所以覺得知識(shí)點(diǎn)瑣碎，只是他們?cè)趯W(xué)習(xí)過程中，沒有把這些知識(shí)點(diǎn)給聯(lián)系起來，網(wǎng)絡(luò)的所有知識(shí)點(diǎn)都是在一條主線上，只要能找到這條主線，就能串起所有的知識(shí)點(diǎn)。上課的過程中老師也一直在強(qiáng)調(diào)這條線，但是老師說百遍，不如學(xué)生動(dòng)手一次，因此在每章節(jié)結(jié)束后，給學(xué)生布置的作業(yè)之一就是畫思維導(dǎo)圖，讓學(xué)生通過畫思維導(dǎo)圖，自己對(duì)知識(shí)體系進(jìn)行提煉，理清計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系脈絡(luò)，理解各知識(shí)點(diǎn)的關(guān)系，從而可以更好的分析和解決實(shí)際的網(wǎng)絡(luò)工程問題。

表4是學(xué)生的問卷調(diào)查結(jié)果，從問卷中可以看出學(xué)生對(duì)畫思維導(dǎo)圖還是認(rèn)可的，沒有一個(gè)同學(xué)覺得對(duì)自己的學(xué)習(xí)沒有幫助。

3.2 ?利用虛擬仿真軟件進(jìn)行實(shí)踐教學(xué)

由于計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)所涉及到的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備比較多，受環(huán)境限制，不可能讓初學(xué)者在真實(shí)的網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)行實(shí)踐操作，所以在實(shí)踐教學(xué)中，利用思科和華為模擬器進(jìn)行虛擬仿真教學(xué)（如圖6所示），讓學(xué)生能夠?qū)τ?jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的架構(gòu)有個(gè)整體直觀的認(rèn)識(shí)。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中數(shù)據(jù)的傳輸過程是看不見摸不著的，協(xié)議的概念比較抽象，在介紹協(xié)議時(shí)，使用Wireshark抓包工具對(duì)抓取的數(shù)據(jù)進(jìn)行協(xié)議分析，讓學(xué)生能夠理解協(xié)議工作時(shí)的交互過程和協(xié)議規(guī)范。在課后提高階段，給學(xué)生推薦NS2等仿真工具，讓學(xué)習(xí)能力強(qiáng)的學(xué)生自己嘗試著修改網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，從而對(duì)協(xié)議有更進(jìn)一步的認(rèn)識(shí)。仿真工具的熟練使用，也是讓學(xué)生對(duì)能力目標(biāo)的達(dá)成度實(shí)現(xiàn)。

4 ?結(jié) ?論

通過課程改革，教學(xué)上取得了一定的成效。學(xué)生的成績逐步在提高，教師的評(píng)教成績也在90分以上，學(xué)生對(duì)教師的課堂評(píng)價(jià)上也給予了好評(píng)。學(xué)生也多次在大學(xué)生網(wǎng)絡(luò)與信息安全競賽等各類學(xué)科競賽中取得了優(yōu)異成績。

OBE理念將教學(xué)和成果相結(jié)合，三步走逐階段提升的教學(xué)方法引領(lǐng)著學(xué)生從淺層學(xué)習(xí)走向深度學(xué)習(xí)，在教學(xué)過程中從UDL視角出發(fā)為不同學(xué)生提供不同的學(xué)習(xí)需求，知識(shí)、技能+態(tài)度的三位一體考核方式貫穿整個(gè)課程的實(shí)施過程。教學(xué)模式的轉(zhuǎn)變，大大提高了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和參與度，但依然還存在著不足之處，教學(xué)資源庫還需要進(jìn)一步的擴(kuò)充。學(xué)生群體動(dòng)態(tài)在變，面對(duì)不同的學(xué)生，也要適當(dāng)?shù)奈⒄{(diào)教學(xué)方式和內(nèi)容。

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作者簡介：田靜華（1977—），女，漢族，河南溫縣

人，講師，碩士，主要研究方向：教育技術(shù)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)。