以學生為中心的計算機網絡課程教學改革方案實踐探析

聶小燕

（中國礦業大學徐海學院，江蘇徐州 221008)

1 當前教學模式存在的問題與不足

計算機網絡課程一直在嘗試教學內容和教學方法的改革。在改革過程中，雖然取得一些成績，但是教學模式仍存在問題與不足，無法勝任現代信息技術教育目標。問題集中體現在以下幾方面。

1.1 教學內容繁雜，學生積極性不足

計算機網絡課程的概念和知識點比較多，知識面涉及比較廣，而且大部分知識點比較抽象，所涉及的內容都是在日常上網應用層面中無法觸及的低層知識，學生對此缺乏具象認知。傳統的課程內容就按部就班的以計算機網絡體系結構分層順序逐個講解知識點，缺乏將知識點串起來的統領線，造成學生學習積極性不高，只是機械式的接受，缺乏主動學習的動力。學生為了拿學分，考個好成績拿獎學金，學習變成了被動完成任務，久而久之影響了學生的學習效果，造成考前突擊，考后全忘的局面。

1.2 忽視學生的主觀能動性

在教學中以教師為中心，忽視了學生的學習主體性，教師采用滿堂灌的方式上課，采用填鴨式教學法，不符合當今教育界重視學生能力培養的主流觀念。授人以魚不如授人以漁，教育過程中更要注重學生學習能力的培養，過于重視教而輕視了學生的學，教育是激發學生學習的積極性，整個教學過程中起關鍵作用的還是學生自己。傳統的教學模式重視“傳授-接受”的模式，過于強調被動記憶，強調題海戰術，學生的思維處于停滯狀態，學習處于低階學習狀態，應用知識分析問題解決問題的能力不能提升，認知水平不高。

1.3 教學互動質量不高

陳舊的“教學”模式，就是教師在臺上對著PPT講，學生抬頭聽，缺乏互動交流。簡單地提問是不是，對不對之類的問題，問題設置相對簡單，學生回答質量不高，課堂學習氛圍不夠高漲，學生的參與感不強。

1.4 考核方式單一

傳統的考核方式就是以期末考試為主，成績占比較高，過程性考核少，占比低，雖然平時有一部分作業，但作業的占比小，學生重視度不夠，造成了平時學習精力用得少，期末考前臨時抱佛腳成為普遍現象。

2 課程內容重構，教學改革創新方式

2.1 “以學生為中心”思想的發展脈絡

以學生為中心的思想起源于西方，1632 年，捷克教育思想家夸美紐斯在《大教學論》一書中提出，兒童是實現自己成長的主人，而教師只是幫助者。1916年，美國教育家杜威在《民主主義與教育》一書中提出“以兒童為中心”的觀點。1958年,美國心理學家羅杰斯在哈佛教育學院舉辦的一次學術研討會上首次提出“學生中心論”。教師和學生根據實際問題和學生先前的知識、興趣和經驗共同選擇學習目標。教學目標更為側重培養學生學習跨學科的信息和知識，問題解決類的較高級技能以及信息處理技巧。教師的角色為幫助學生做好自主學習的各項準備工作;幫助學生明確他們的學習意圖和獲取資源;幫助學生培養作為學習者的自我意識和掌握學習的策略。

當前西方發達國家普遍重視并一直在踐行“以學生為中心”的教學理念和原則，1998年，聯合國教科文組織倡導“以學生為中心”的教學新理念，2016 年，英國政府試點教育卓越框架，強調以“學生為學習中心”[1]的理念，在英國高校教育界引起了巨大的反響，極大地影響了英國高校教學的生態。2014 年，中國工程院院士李培根在《中國青年報》上發表題為“教育應該真正以學生為中心”的文章，提出我國高等教育應該“以學生為中心”。2018 年教育部出臺了《教育部關于加快建設高水平本科教育全面提高人才培養能力的意見》提出“堅持以學生發展為中心，深化教育教學改革”。

教育的本質是激發學生學習的積極性，促進學生的全面發展，關鍵環節是使學生變成學習的主體，改變被動式學習，重視能力培養，強調學生的個性化學習，在此基礎上精心組織教學內容和教學方法，提升學生學習的興趣，把“要我學”變成“我要學”，打造學習金課。

2.2 重構教學體系，重視案例項目教學

傳統的教學體系，采用開放系統互聯參考模型和TCP/IP 模型的妥協版，采用5層架構（物理層、數據鏈路層、網絡層、傳輸層、應用層）。知識點浩如繁星，在課堂中羅列一個又一個的概念，等這些概念羅列完成，課時已經所剩無幾。一方面教師和學生費盡了心力，另一方面是很多概念在后續的課程和工作中使用的機會并不多。針對應用型本科生，學生的自學能力和自學意愿都不高，疊加大量內容，師生只能在課堂疲于奔命，沒有更多的時間用于提升學生的學習能力。

重構教學體系的第一步就是重新梳理知識點，原則就是抓住核心知識點詳細講解，在課堂講解中采用PBL 模式[2]，讓學生深度參與課程。本課程的幾個最重要的知識點是交換機轉發和自學習原理、ARP、IP、路由器路由和轉發原理、TCP、UDP、HTTP等。下面說明舉例說明，案例項目采用謝希仁老師的計算機網絡[3]第8 版141 頁的拓撲結構，如圖1 所示，如果教材選用此書，采用教材中案例的好處是學生的學習可以直接貼近教材，增加學生課下看書的可能性，培養學生的自學能力。該拓撲結構中增加了2臺服務器，用于DNS 服務和WWW 服務的講解。改造后的拓撲結構所能包含的知識點有：IP地址、局域網IP地址分配、交換機轉發原理、交換機自學習、路由器IP地址配置、路由器路由表配置、路由器轉發原理，ARP，IP數據報格式、TCP 報文段格式、UDP 數據報格式、WWW 服務器、DNS 服務。知識點講解采用知識膠囊方式，把大知識點分解到非常細小的程度，小到幾分鐘的時間完成講解，知識膠囊的講解采用四步模型：即導入、目標、講解、習題、總結。導入主要是根據當前知識點通過故事、影視、熱門話題引入，目標是確立學習目標，講解過程為陳述知識點，習題是根據知識點進行構建。每個知識膠囊有一定的相對獨立性，當然膠囊之間必然有一定的關聯，整個關聯采用思維導圖的形式呈現。在引入和總結環節中加入課程思政元素[4]，立足學科內涵和傳承脈絡，圍繞社會主義核心價值觀提取思政元素，比如在講到傳輸層時引入做人的八大原則，實現可靠傳輸和誠實可靠一樣的道理，以學生為中心，在傳授知識過程中潛移默化地影響學生形成正確的價值觀。

圖1 項目采用的網絡拓撲圖

整個計算機網絡重構過程中，以OBE[5]理念為原則，以學生為中心，標注知識膠囊的重要程度，可以根據ABCDE 五級進行劃分，級別最高的為A級，依次降低，這樣學生可以根據等級的重要程度進行學習。物理層是最低的一層，主要講解通信原理的一些基本概念，這部分知識點在后續的課程和工作用使用頻率極低，標注知識膠囊等級的時候可以適當采用低級別標識。數據鏈路層中針對點對點信道的一些知識點如檢錯、PPP 協議內容，也可以用低級別標識。如IP 地址知識膠囊，可以采用A級最高級別進行標識。

整個計算機網絡的知識膠囊的講解是基于3-5個項目系統，每個項目系統的所有知識膠囊完成就可以點亮項目樹，項目樹采用思維導圖的模式給學生呈現，這樣做的好處是學生的思維可以在細節和整體框架中來回穿梭而不迷路。

2.3 靈活“教學方式”，提升學生綜合素質水平

新冠疫情以來，為配合國家疫情防控，響應教育部“停課不停學”的要求，學院開展了線上教學，線上教學和線下教學有諸多不同點，線上教學最大的特點就是教師在物理空間遠離學生，教師和學生的溝通交流的便利性降低，很多線下互動模式受到限制，如果不加以改進就變回了傳統的教學模式。表1是傳統教學模式和新型的網絡教學模式的對比。

表1 傳統教學模式和新型的網絡教學模式的對比

當前時點，國內已經下線了行程碼小程序，病毒的危害性在降低，后疫情時代的學校教育必然是線上和線下的高度融合而形成的混合式教學形式。

根據教學階段的時間順序，教學過程分為課前、課中、課后三個階段。課前階段教師的主要任務是提供知識膠囊、提供教學平臺、布置學習任務、布置前測題目以了解學生的學習狀況，而學生的主要任務是進行學習知識膠囊、完成作業。在課中階段，教師的任務主要是根據了解的學生的學習狀況，對學生沒有掌握的知識點進行詳細展開，在講解過程中盡量讓學生有參與感，主要方式有提問法，分組討論法，費曼學習法等形式，在計算機網絡學習中有非常多的名詞概念，讓學生能用關鍵詞梳理學習到的概念是非常重要的。本杰明·富蘭克林曾經說過：“告訴我，我會忘記；教給我，我可能記住；讓我參與，我才能學會。”強調的就是學習中的參與和實踐，而不是知識性的灌輸。除了參與感外，探究式教學法也非常重要，在學習的過程中提出問題，讓學生進行思考，在思考的過程中提升思維水平和培養能力，在分組討論中培養團隊精神、溝通能力、領導力等。只有讓學生自己去完成相應的問題，學生的綜合素質才能真正提高，一味地知識點的傳遞只能削弱學生的創新力。教育學家陶行知先生說過“:吾人認為教育青年,應著重于養成其創造之精神,與開天辟地推進時代之生命力,而不應養成書癡,或舊時代之繼承者。”

2.4 多元的評價體系

傳統的評價方式往往比較重視期末考試，忽視了平時的學習過程，這種評價方式的缺點是助長了部分學生輕視中間學習過程，考試前突擊復習，學生容易死記硬背，不利于培養學生的創新性思維，不利于培養學生正確的學習方法，也不利于正確價值觀的養成。多元的評價體系分為兩部分，一部分是形成性評估，還有一部分是終結性評估；前者包括平時的出勤率、隨堂測驗、課堂討論、課后作業、學習在線視頻時長、學習在線視頻的頻次、參加線上討論的頻次等，后者主要包括：項目設計、期末考試、小論文等。通過調整各項的比例，形成對學生全面綜合的評價。

3 教學成效及其推廣價值

3.1 教學成效

通過教育改革實踐，學生對計算機網絡課程學習的熱情有明顯提升。通過問卷調查表明，課程改革前和改革后學生自愿學習本門課程的比率有所提升，另外學生是否愿意參加課外拓展學習，是否愿意參加課外競賽的比率大幅提升。任課老師在教學過程中明顯感覺到學生學習的熱情高漲，具體表現為課下問問題的同學明顯增多，與老師互動的頻率有所增加。學生的最終成績在改革后有明顯提升，表明教學目標達成，學生問卷調查也發現，學生獲得感明顯增強。通過課程改革，增強了學生分析問題、解決問題的能力，同時培養了學生的團隊精神。

3.2 推廣價值

“以學生為中心”的教學改革，提出了計算機網絡知識體系結構的重建，使用知識膠囊的新形式，順應了學生碎片化學習時代、個性化學習時代和網絡化學習時代的內在要求。采用思維導圖工具彌補了知識點不成體系的缺點，輔以PBL 模式教學方法革新，使學生學習效果提升明顯，具有較好的推廣價值。

4 結束語

新型的教學模式可以讓我們更加靈活地掌握教學過程，提升教學效果，讓學生能加生動地理解計算機網絡進行數據處理的整個動態的過程，真正地圍繞“學生為中心”來展開教學。