MOOC理念下“計算機網(wǎng)絡(luò)原理”精品課程的立體化建設(shè)

云紅艷　李琳　趙志剛　李建波　李強

摘要：MOOC的發(fā)展為高等教育課程改革帶來了一場革命，翻轉(zhuǎn)課堂作為一種新的課堂教學(xué)模式?jīng)_擊著傳統(tǒng)的課堂教學(xué)方式。文章分析MOOC和翻轉(zhuǎn)課堂帶來的教學(xué)模式的轉(zhuǎn)變，探討如何將MOOC和翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式的理念融入“計算機網(wǎng)絡(luò)原理”精品課程的建設(shè)，梳理課程知識體系，進(jìn)行多樣化的課程設(shè)計，制作課程視頻和微課，開發(fā)課程輔助教學(xué)系統(tǒng)，等等；提出以教師重點知識引導(dǎo)與學(xué)生自主學(xué)習(xí)相結(jié)合的教學(xué)模式，旨在培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力以適應(yīng)互聯(lián)網(wǎng)時代大學(xué)教育轉(zhuǎn)型改革的趨勢。

關(guān)鍵詞：計算機網(wǎng)絡(luò)原理；精品課程立體化建設(shè)；MOOC；翻轉(zhuǎn)課程教學(xué)模式；微課設(shè)計

1.概述

MOOC（massive open online courses）即“大規(guī)模開放在線課程”或“慕課”。2011年美國斯坦福大學(xué)Sebastian Thrtm教授開設(shè)的免費課程“人工智能導(dǎo)論”（introduction to artificial intelligence）吸引了190個國家16萬學(xué)生網(wǎng)上注冊學(xué)習(xí)，從而使得大學(xué)課程及課程資料通過網(wǎng)絡(luò)免費開放，真正帶來了大規(guī)模的在線課程學(xué)習(xí)?？珊箤W(xué)院（Kahn Academy）推出的在線視頻課程涉及數(shù)學(xué)、歷史、金融、物理、化學(xué)、生物、天文學(xué)、計算機科學(xué)等科目的內(nèi)容，吸引了全世界數(shù)以千萬的學(xué)習(xí)者注冊學(xué)習(xí)。伴隨著MOOC的發(fā)展，“nippedclassroom”即“翻轉(zhuǎn)課堂”教學(xué)模式開始流行。所謂翻轉(zhuǎn)課堂是指教師提供課程視頻等教學(xué)資源，學(xué)生課前觀看視頻等教學(xué)資料完成課程知識學(xué)習(xí)，教師在課堂上組織學(xué)生對視頻課程內(nèi)容進(jìn)行深入交流討論并完成作業(yè)習(xí)題和答疑解惑的教學(xué)形態(tài)。這種教學(xué)模式顛覆了教師課堂講授、學(xué)生課后作業(yè)的教學(xué)模式，將傳統(tǒng)課堂中知識講授放在課外完成，知識的內(nèi)化吸收轉(zhuǎn)移至課堂時間完成。

MOOC和翻轉(zhuǎn)課堂是借助于互聯(lián)網(wǎng)而產(chǎn)生的新興教育模式，吸引了全球教育工作者和學(xué)習(xí)者的關(guān)注，大規(guī)?；訁⑴c、開放共享教學(xué)資源的在線課程教育模式，給高校教育帶來了沖擊和挑戰(zhàn)?；贛OOC理念，以山東省精品課程“計算機網(wǎng)絡(luò)原理”建設(shè)和改革為契機，提升課程開發(fā)、教學(xué)設(shè)計和實施能力，促進(jìn)“計算機網(wǎng)絡(luò)原理”課程教學(xué)模式的改進(jìn)，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣和主動探索性，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力，提高課程教學(xué)質(zhì)量和教學(xué)效果。

2.MOOC和翻轉(zhuǎn)課堂帶來的教學(xué)模式改變

相比傳統(tǒng)的教學(xué)模式，翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式有如下3個方面的不同。師生角色的變化：教師不再是傳統(tǒng)的課堂知識傳授者，而是作為課堂的組織者，引導(dǎo)學(xué)生在課堂上進(jìn)行交流討論完成知識消化和吸收。學(xué)生從傳統(tǒng)課堂上被動的聽課者變成課堂交流討論的主體。教師通過學(xué)生課堂交流討論和習(xí)題解答的具體情況，進(jìn)行課程重點難點知識再梳理或安排答疑解惑來組織課堂教學(xué)。②課程教學(xué)資源建設(shè)的不同：傳統(tǒng)課程教學(xué)的主要資源是教材和課程課件，而翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)的基礎(chǔ)是課程教學(xué)視頻、課程網(wǎng)站和相關(guān)課程輔助教學(xué)材料的建設(shè)。教師根據(jù)課程教學(xué)大綱和專業(yè)學(xué)生的具體情況錄制教學(xué)視頻用于學(xué)生課前學(xué)習(xí)，并為學(xué)生制作與教學(xué)視頻相關(guān)的多媒體教學(xué)課件、習(xí)題測試和輔助教學(xué)資源。課堂時間的安排：翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式是通過減少教師課堂教授時間，增加學(xué)生課堂參與討論交流的時間，在課堂上通過學(xué)生之間、師生之間的交流與協(xié)作來完成教學(xué)任務(wù)。即將傳統(tǒng)教學(xué)模式中教師課堂教授變?yōu)閷W(xué)生課前觀看視頻學(xué)習(xí)；教師通過精心設(shè)計課堂討論內(nèi)容和話題，讓課堂時間真正最大化和有效化。

翻轉(zhuǎn)課堂的教學(xué)理念來源于建構(gòu)主義理論（constructivism）。建構(gòu)主義理論強調(diào)教學(xué)應(yīng)以學(xué)生為中心，教學(xué)建立在學(xué)生對知識的主動探索、主動發(fā)現(xiàn)和對所學(xué)知識的主動建構(gòu)，學(xué)生在一定的情境中借助教師或同伴的幫助，利用必要的學(xué)習(xí)資料，主動學(xué)習(xí)獲得知識。翻轉(zhuǎn)課堂理念混合了教師重點講解和建構(gòu)主義學(xué)習(xí)，使教師成為學(xué)生身邊的“指導(dǎo)者”而不是講臺上的“圣人”；學(xué)生可以靈活選擇觀看課程視頻的時間和地點，激發(fā)其課前主動學(xué)習(xí)和課堂討論積極性；增加課堂上學(xué)生和教師之間的互動和個性化交流時間，讓學(xué)生得到個性化教育。這種翻轉(zhuǎn)課堂的教學(xué)模式體現(xiàn)了“以學(xué)生為學(xué)習(xí)主體”的思想。結(jié)合傳統(tǒng)教學(xué)中易于課程知識體系化和具體化的優(yōu)勢以及翻轉(zhuǎn)教學(xué)易于增強學(xué)生創(chuàng)新性、主動性和個性化培養(yǎng)的優(yōu)勢，在“計算機網(wǎng)絡(luò)原理”教學(xué)中融入MOOC理念和翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式，確立“教師重點知識引導(dǎo)和學(xué)生自主學(xué)習(xí)”相結(jié)合的課程教學(xué)模式。

3“計算機網(wǎng)絡(luò)原理”精品課程立體化建設(shè)

“計算機網(wǎng)絡(luò)原理”是計算機類專業(yè)的核心必修課，是一門理論與實踐并重、跨學(xué)科、知識面廣的專業(yè)課程。課程教學(xué)中確立教師教學(xué)的主導(dǎo)地位和學(xué)生學(xué)習(xí)的主體地位，教師不再只是傳統(tǒng)意義上的知識傳授者，而是知識學(xué)習(xí)的指引者和引路人，給予學(xué)生更多自主學(xué)習(xí)和探索的空間，引導(dǎo)學(xué)生課前觀看課程視頻、課上進(jìn)行小組討論和協(xié)作探究、課后思考拓展。

“計算機網(wǎng)絡(luò)原理”精品課程立體化建設(shè)包含：課程知識體系和教學(xué)課件優(yōu)化調(diào)整、課程網(wǎng)站平臺構(gòu)建、微課教學(xué)設(shè)計、教學(xué)輔助系統(tǒng)開發(fā)等。通過“計算機網(wǎng)絡(luò)原理”精品課程的立體化建設(shè)，可以有效保障學(xué)生做好課前預(yù)習(xí)、參與課堂交流討論、增強課后實踐反饋3個教學(xué)環(huán)節(jié)。

3.1課程知識體系優(yōu)化調(diào)整

為適應(yīng)計算機類學(xué)生的培養(yǎng)目標(biāo)，“計算機網(wǎng)絡(luò)原理”課程要求學(xué)生掌握計算機網(wǎng)絡(luò)的基本概念、基本原理和基本方法；掌握計算機網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)和典型網(wǎng)絡(luò)協(xié)議；了解典型網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的組成和特點，理解典型網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的工作原理；能夠運用計算機網(wǎng)絡(luò)的基本概念、基本原理和基本方法進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的分析、設(shè)計和應(yīng)用。以謝希仁的《計算機網(wǎng)絡(luò)（第六版）》作為教材，基于傳統(tǒng)教學(xué)與翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)相結(jié)合的理念，重新梳理課程知識體系。按照計算機網(wǎng)絡(luò)層次參考模型學(xué)習(xí)各層的功能、原理、算法和協(xié)議，圍繞網(wǎng)絡(luò)各層協(xié)議數(shù)據(jù)封裝和各層典型設(shè)備組成結(jié)構(gòu)原理這兩條主線對課程核心知識點進(jìn)行組織，確立傳統(tǒng)教學(xué)與翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)知識點比例大致為3：2，課程核心教學(xué)知識點劃分如表1所示。在教學(xué)內(nèi)容組織方面，強調(diào)計算機網(wǎng)絡(luò)原理是根本，Intemet技術(shù)是實例。

3.2課程網(wǎng)站平臺建設(shè)

課程平臺建設(shè)是精品課程建設(shè)的主要內(nèi)容?！坝嬎銠C網(wǎng)絡(luò)原理”精品課程網(wǎng)站提供了課程主講教師介紹、課程描述、教學(xué)大綱、授課教案、多媒體課件、主講教師教學(xué)錄像、實驗指導(dǎo)、作業(yè)解答、課程參考資料、常見問題解答、研究型教學(xué)文檔等教學(xué)資源，并鏈接課程檢測習(xí)題供學(xué)生自我測試。主講教師課程視頻（如圖1所示）是保障學(xué)生課前預(yù)習(xí)、參與課堂討論交流的基礎(chǔ)。學(xué)生通過課程平臺可以下載課程課件和參考資料，在線觀看教學(xué)視頻，開展網(wǎng)上討論，課后通過課程網(wǎng)站平臺提交作業(yè)或?qū)W習(xí)總結(jié)報告。

3.3微課教學(xué)設(shè)計

針對課程的難點和重點設(shè)計微課教學(xué)案例（包含背景、教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、教學(xué)總結(jié)等），錄制微課，便于學(xué)生利用碎片時間通過微課學(xué)習(xí)鞏固課程的重點難點內(nèi)容。

廣域網(wǎng)分組轉(zhuǎn)發(fā)機制的微課教學(xué)案例設(shè)計如表2所示。

3.4課程教學(xué)輔助系統(tǒng)

掌握計算機網(wǎng)絡(luò)分層參考模型的各層功能、協(xié)議和算法，是學(xué)好計算機網(wǎng)絡(luò)原理課程的關(guān)鍵。由于網(wǎng)絡(luò)原理協(xié)議眾多且抽象難懂，設(shè)計一個簡單實用、直觀形象、交互性好的課程教學(xué)輔助系統(tǒng)可以幫助學(xué)生直觀地學(xué)習(xí)課程內(nèi)容。利用Authorwarer的交互圖標(biāo)、計算圖標(biāo)和編程接口，通過程序片段的有效嵌入，可以模擬仿真網(wǎng)絡(luò)原理和協(xié)議的復(fù)雜工作過程。基于Authorware開發(fā)設(shè)計了3個功能模塊：①課程學(xué)習(xí)模塊用于滿足課程學(xué)習(xí)任務(wù)；②習(xí)題檢測模塊用于檢測學(xué)生對知識點的掌握；③課堂助手模塊提供學(xué)生考勤、教學(xué)公告、輕松驛站等輔助信息。

課程學(xué)習(xí)模塊設(shè)計實現(xiàn)了3種信息交換、數(shù)據(jù)鏈路層停止等待協(xié)議、網(wǎng)絡(luò)層帶有子網(wǎng)劃分的分組轉(zhuǎn)發(fā)過程、地址解析協(xié)議ARP、傳輸層三次握手的連接過程、應(yīng)用層STP生成樹協(xié)議、DHCP動態(tài)主機配置協(xié)議等計算機網(wǎng)絡(luò)的典型網(wǎng)絡(luò)協(xié)議和過程原理。使用子網(wǎng)掩碼的分組轉(zhuǎn)發(fā)模擬過程如圖4所示嘲，當(dāng)用戶手動輸入主機H1（IP地址為128.30.33.13）要發(fā)送分組的目的IP地址為128.30.36.62后，可以仿真模擬分組數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)發(fā)過程，使學(xué)生更加直觀地掌握分組轉(zhuǎn)發(fā)過程的工作原理。

教學(xué)實踐證明，學(xué)生使用這套課程教學(xué)輔助系統(tǒng)更易于學(xué)習(xí)掌握抽象的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議、工作過程和算法原理，更好地培養(yǎng)分析問題能力和研究實踐能力。

4.結(jié)語

基于MOOC和翻轉(zhuǎn)課堂的理念，確立以教師重點知識講授和學(xué)生自主學(xué)習(xí)相結(jié)合的教學(xué)模式，重新梳理優(yōu)化課程知識體系，精心設(shè)計課程內(nèi)容制作微課、錄制教學(xué)視頻、構(gòu)建課程網(wǎng)站、開發(fā)課程教學(xué)輔助系統(tǒng)。通過“計算機網(wǎng)絡(luò)原理”精品課程的立體化建設(shè)，改革課程教學(xué)模式，充分發(fā)揮教師的主導(dǎo)作用和學(xué)生的主體作用，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的自主性和積極性，從而更好地培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。