計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)一流本科課程建設(shè)研究

吳許俊　丁勇　朱長(zhǎng)水　姜楓　賈波

摘? 要： 一流本科課程是一流本科專業(yè)建設(shè)的基礎(chǔ)，剖析了計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程前期存在的主要問題，從內(nèi)涵式理論課程體系建設(shè)、能力導(dǎo)向的實(shí)驗(yàn)課程體系設(shè)計(jì)、線上線下混合式教學(xué)模式實(shí)施和學(xué)生創(chuàng)新實(shí)踐能力綜合培養(yǎng)四個(gè)方面探討了一流本科課程建設(shè)的實(shí)踐研究。

關(guān)鍵詞： 新工科; 一流本科課程; 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò); 實(shí)踐研究

中圖分類號(hào)：G434? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ?文章編號(hào)：1006-8228（2022）04-90-03

Research on the construction of first-class undergraduate courses of computer networks

Wu Xujun， Ding Yong， Zhu Changshui， Jiang Feng， Jia Bo

（Department of Computer Science and Technology， Taizhou Institute of Science and Technology， Nanjing University of Science and Technology， Taizhou， Jiangsu 225300， China）

Abstract： First-class undergraduate courses are the basis for the construction of first-class undergraduate majors. In this paper， the main problems existing in the early stage of computer network courses are analyzed. Then， the practical research on the construction of first-class undergraduate courses is discussed from four aspects： the construction of connotative theoretical curriculum system， the design of ability-oriented experimental curriculum system， the implementation of online and offline hybrid teaching mode， and the comprehensive training of students' innovative and practical ability.

Key words： new engineering; first-class undergraduate course; computer network; practical research

0 引言

近年來，國(guó)內(nèi)高校紛紛順應(yīng)新工科建設(shè)浪潮，深化推進(jìn)工程教育變革[1-3]。新工科可以視為卓越工程師教育的升級(jí)版，為學(xué)科專業(yè)建設(shè)指明了方向、拓展了內(nèi)涵。一流本科課程建設(shè)是一流本科專業(yè)建設(shè)的基礎(chǔ)，也是新工科發(fā)展的重要途徑。一流本科課程建設(shè)的標(biāo)準(zhǔn)是“提升高階性、突破創(chuàng)新性和增加挑戰(zhàn)度”，其要義是教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)模式與方法、教學(xué)工具、教學(xué)評(píng)價(jià)等要素的改革創(chuàng)新，其目標(biāo)是培養(yǎng)具備知識(shí)能力素質(zhì)的創(chuàng)新型、復(fù)合型、應(yīng)用型人才[4]。

我校屬于地方應(yīng)用型本科院校，具有面向區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展適應(yīng)能力強(qiáng)、與產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新合作緊密等優(yōu)勢(shì)。2019年以來，計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)和軟件工程兩個(gè)專業(yè)先后獲批為江蘇省一流本科專業(yè)建設(shè)點(diǎn)，為建設(shè)一流本科課程提供了契機(jī)。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)是計(jì)算機(jī)相關(guān)專業(yè)的基礎(chǔ)課、核心必修課，具有理論豐富、實(shí)踐性強(qiáng)、設(shè)備技術(shù)更新升級(jí)快等特點(diǎn)。隨著下一代互聯(lián)網(wǎng)、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)與軟件定義網(wǎng)絡(luò)等新技術(shù)的快速發(fā)展，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程亟需適應(yīng)時(shí)代發(fā)展，根據(jù)新要求開展新工科背景下的教學(xué)改革。本文剖析了該課程前期存在的主要問題，從內(nèi)涵式理論課程體系建設(shè)、能力導(dǎo)向的實(shí)驗(yàn)課程體系設(shè)計(jì)、線上線下混合式教學(xué)模式實(shí)施和學(xué)生創(chuàng)新實(shí)踐能力綜合培養(yǎng)等方面探討了一流本科課程建設(shè)的實(shí)踐研究。

1 課程前期存在的主要問題

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程前期借鑒CDIO理念開展了教學(xué)改革，在項(xiàng)目化任務(wù)建設(shè)與學(xué)生實(shí)踐能力培養(yǎng)等方面取得了一定的成績(jī)。但是，對(duì)照一流本科課程標(biāo)準(zhǔn)，課程仍然存在諸多不足，可以歸納為以下三個(gè)方面。①課程目標(biāo)設(shè)置偏低，高階性不足。課程目標(biāo)設(shè)置為：了解網(wǎng)絡(luò)基本概念、理解網(wǎng)絡(luò)基本原理、掌握基本組網(wǎng)應(yīng)用，缺乏對(duì)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)知識(shí)的分析、綜合和評(píng)價(jià)。②實(shí)驗(yàn)教學(xué)偏重操作，創(chuàng)新思維訓(xùn)練不足。原來的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)教學(xué)以認(rèn)知性、驗(yàn)證性、操作性實(shí)驗(yàn)為主，以設(shè)計(jì)性和綜合性實(shí)驗(yàn)為輔，實(shí)驗(yàn)過程是教師示范演示、學(xué)生模仿操作，在側(cè)重提高學(xué)生動(dòng)手操作能力的過程中，對(duì)學(xué)生的創(chuàng)新思維訓(xùn)練不夠。③課程大綱修訂遲緩，課程難度深度不足。課程選用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)經(jīng)典性教材，大綱長(zhǎng)期聚焦計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基本概念、基本原理和基本服務(wù)等內(nèi)容，對(duì)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的前沿技術(shù)和最新成果吸納不足。

2 一流本科課程建設(shè)的實(shí)踐研究

2.1 內(nèi)涵式理論課程體系建設(shè)

課程目標(biāo)的高階性是知識(shí)、能力、素質(zhì)的有機(jī)融合，就是要培養(yǎng)學(xué)生解決計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)復(fù)雜問題的綜合能力和高級(jí)思維[5]。因此，我們認(rèn)為課程建設(shè)應(yīng)該堅(jiān)持高等教育的內(nèi)涵式發(fā)展，合理增加課程難度、拓展課程深度。

我們將計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程理論分為網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)、網(wǎng)絡(luò)服務(wù)、網(wǎng)絡(luò)安全、IPv6網(wǎng)絡(luò)、網(wǎng)絡(luò)前沿五大知識(shí)模塊。網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)包括網(wǎng)絡(luò)基本概念、信道與傳輸介質(zhì)、交換與路由組網(wǎng)、網(wǎng)絡(luò)擁塞控制等。網(wǎng)絡(luò)服務(wù)包括WWW、DNS、FTP、E-MAIL等網(wǎng)絡(luò)基本服務(wù)與TFTP、TELNET、DHCP、SNMP等網(wǎng)絡(luò)管理服務(wù)。網(wǎng)絡(luò)安全包括常規(guī)密鑰密碼體制、公開密鑰密碼體制、防火墻等。IPv6網(wǎng)絡(luò)包括IPv6基礎(chǔ)、IPv6單播路由和IPv6隧道技術(shù)。網(wǎng)絡(luò)前沿包括移動(dòng)通信和軟件定義網(wǎng)絡(luò)。

理論課程體系建設(shè)如表1所示，針對(duì)各個(gè)核心知識(shí)點(diǎn)分別采用閱讀了解、理解應(yīng)用、分析評(píng)價(jià)等目標(biāo)要求，同時(shí)綜合運(yùn)用在線測(cè)試、作業(yè)、調(diào)研報(bào)告等考核方式來記錄學(xué)生的成績(jī)。理論教學(xué)主要采用過程性考核來評(píng)估學(xué)習(xí)目標(biāo)的達(dá)成度，理論課程學(xué)習(xí)的評(píng)價(jià)結(jié)果占課程總體考核的比重為50%。

2.2 能力導(dǎo)向的實(shí)驗(yàn)課程體系設(shè)計(jì)

基于工程教育認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)中的畢業(yè)要求，建立相應(yīng)的能力指標(biāo)體系與對(duì)應(yīng)的知識(shí)領(lǐng)域，進(jìn)而設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)課程體系[6]。成果導(dǎo)向教育（Outcome Based Education，OBE）亦稱能力導(dǎo)向教育，非常適合設(shè)計(jì)以培養(yǎng)能力為目標(biāo)的實(shí)踐教學(xué)模式。依據(jù)理論課程體系的教學(xué)目標(biāo)與要求，實(shí)驗(yàn)課程體系設(shè)計(jì)了必做實(shí)驗(yàn)和選做實(shí)驗(yàn)兩種類別，以及提交實(shí)驗(yàn)報(bào)告和研究報(bào)告兩種考核方式。每個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目均采用任務(wù)驅(qū)動(dòng)形式，根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)與要求，學(xué)生以小組為單位，自行查閱實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書，自主完成實(shí)驗(yàn)步驟。教師以討論、答疑等方式進(jìn)行指導(dǎo)。如表2所示，實(shí)驗(yàn)課程要求完成八個(gè)必做實(shí)驗(yàn)，可自行選做部分實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。實(shí)驗(yàn)課程學(xué)習(xí)的評(píng)價(jià)結(jié)果占課程總體考核的比重為40%。

2.3 線上線下混合式教學(xué)模式實(shí)施

線上線下混合式教學(xué)模式是運(yùn)用慕課等優(yōu)質(zhì)的在線課程，因地制宜對(duì)校內(nèi)課程的實(shí)施過程進(jìn)行創(chuàng)新性改造，開展線上學(xué)習(xí)與線下面授有機(jī)結(jié)合的混合式教學(xué)，以達(dá)到提升教學(xué)質(zhì)量、因材施教的目的。

我們的課堂教學(xué)采用BOPPPS教學(xué)模式進(jìn)行設(shè)計(jì)，教學(xué)環(huán)節(jié)由導(dǎo)言（Bridge-in）、學(xué)習(xí)目標(biāo)（Objective/Outcome）、前測(cè)（Pre-assessment）、參與式學(xué)習(xí)（ParticipatoryLearning）、后測(cè)（Post-assessment）和總結(jié)（Summary）六個(gè)階段構(gòu)成[7]。課前，教師布置預(yù)習(xí)任務(wù)（導(dǎo)言和目標(biāo)），要求學(xué)生學(xué)習(xí)線上視頻教程以及閱讀相應(yīng)的章節(jié)內(nèi)容，完成線上測(cè)試（前測(cè)）。課中，教師組織學(xué)生討論交流章節(jié)內(nèi)容的重點(diǎn)與難點(diǎn)（參與式學(xué)習(xí)），并使用超星學(xué)習(xí)通進(jìn)行隨堂測(cè)試（后測(cè)），最后梳理章節(jié)的重要概念（總結(jié)）。課后，要求學(xué)生完成作業(yè)或線上測(cè)驗(yàn)（考核）。師生通過在線課程學(xué)習(xí)平臺(tái)或社交工具進(jìn)行互動(dòng)交流。

我們的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)在線課程采用超星泛雅教學(xué)平臺(tái)設(shè)計(jì)。線上資源包括閱讀材料、視頻動(dòng)畫、多媒體課件、試題庫(kù)、前測(cè)、隨堂測(cè)試、單元測(cè)試、作業(yè)、討論話題等。前測(cè)主要是填空題，引導(dǎo)學(xué)生閱讀了解計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基本概念和常識(shí)。隨堂測(cè)試主要是選擇題，考察學(xué)生對(duì)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基本原理的理解應(yīng)用。單元測(cè)試主要是簡(jiǎn)答題、計(jì)算題和綜合題，考察學(xué)生對(duì)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)重要知識(shí)點(diǎn)的綜合運(yùn)用、分析評(píng)價(jià)。實(shí)踐證明，線上線下混合式教學(xué)模式可以幫助學(xué)生有效提高自主學(xué)習(xí)能力、課堂參與度與學(xué)習(xí)目標(biāo)達(dá)成度。

2.4 學(xué)生創(chuàng)新實(shí)踐能力綜合培養(yǎng)

創(chuàng)新實(shí)踐能力是指大學(xué)生開展創(chuàng)造性實(shí)踐活動(dòng)的能力，包括創(chuàng)新意識(shí)和實(shí)踐能力，是高水平人才的核心能力。按照“教學(xué)—實(shí)踐—研究”的路線，我們提出了由“課程設(shè)計(jì)、創(chuàng)新訓(xùn)練項(xiàng)目、科技競(jìng)賽”組成的學(xué)生創(chuàng)新實(shí)踐能力培養(yǎng)途徑[8]。

課程設(shè)計(jì)是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的綜合實(shí)踐課，采用項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)教學(xué)模式，培養(yǎng)面向?qū)嶋H的綜合組網(wǎng)能力。學(xué)生以小組為單位，分工協(xié)作，應(yīng)用三層交換、路由、NAT和DHCP等技術(shù)，設(shè)計(jì)企業(yè)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)方案，使用H3C網(wǎng)絡(luò)設(shè)備或思科模擬器完成組網(wǎng)測(cè)試，撰寫報(bào)告。創(chuàng)新訓(xùn)練項(xiàng)目包括校級(jí)和省級(jí)大學(xué)生創(chuàng)新訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目，項(xiàng)目帶有一定的學(xué)術(shù)研究?jī)r(jià)值，培養(yǎng)應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計(jì)開發(fā)能力。教師指導(dǎo)學(xué)生團(tuán)隊(duì)選題，學(xué)生團(tuán)隊(duì)查閱背景資料，制定任務(wù)、技術(shù)路線與實(shí)施計(jì)劃。中國(guó)高校計(jì)算機(jī)大賽—網(wǎng)絡(luò)技術(shù)挑戰(zhàn)賽是一項(xiàng)頗具挑戰(zhàn)性的創(chuàng)新實(shí)踐活動(dòng)，我們通過以賽促學(xué)，培養(yǎng)了部分學(xué)生在網(wǎng)絡(luò)技術(shù)研究與設(shè)計(jì)、開發(fā)與應(yīng)用方面的創(chuàng)新能力。近兩年，我們指導(dǎo)的學(xué)生創(chuàng)新實(shí)踐能力培養(yǎng)也取得了可喜的成果，如表3所示。

3 結(jié)束語

在發(fā)展新工科的背景下，圍繞一流本科課程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)，經(jīng)過兩輪實(shí)踐研究，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)線上線下混合式一流課程建設(shè)已經(jīng)取得了階段性的重要成果。線上自主學(xué)習(xí)的頻次與線下課堂學(xué)習(xí)的投入度都明顯提高了，采用綜合性評(píng)價(jià)后學(xué)生的平均成績(jī)比以前提高了近十個(gè)百分點(diǎn)。今后，我們將繼續(xù)優(yōu)化課程教學(xué)設(shè)計(jì)，改進(jìn)教學(xué)實(shí)施流程，加強(qiáng)智慧教學(xué)工具的運(yùn)用，使得學(xué)生對(duì)線上學(xué)習(xí)更加積極主動(dòng)，下線課堂學(xué)習(xí)更加生動(dòng)活潑。同時(shí)，我們也要建立健全課程思政案例庫(kù)，全面落實(shí)立德樹人的根本任務(wù)。

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