面向新工科的計算機網(wǎng)絡(luò)課程案例庫建設(shè)探索和實踐

耿海軍 王威 張琪棟 王玲

關(guān)鍵詞：計算機網(wǎng)絡(luò)；課程案例庫；教學(xué)改革；新工科；實踐教學(xué)

1 引言

近幾年來，全國高校都在加大新工科建設(shè)的投入，在國家有關(guān)部門的引導(dǎo)與支持下，制定了一系列措施推進(jìn)中國特色的高等教育發(fā)展。案例教學(xué)的改革發(fā)展是在國內(nèi)最近幾年的熱門方向，因其深厚的實踐表現(xiàn)力，被廣泛應(yīng)用于工科的教學(xué)中。將傳統(tǒng)的基礎(chǔ)知識與前沿的技術(shù)案例或者典型科研整合成為案例資源，在教學(xué)過程中，這種案例教學(xué)，幫助學(xué)生鞏固了基礎(chǔ)知識，提高了學(xué)生的實踐能力，并顯著地提升了教學(xué)效果，案例教學(xué)實現(xiàn)了理論與實踐深度結(jié)合，是培養(yǎng)現(xiàn)代化國家戰(zhàn)略人才的強力手段。目前，全國各高校都在大力發(fā)展新工科建設(shè)，對現(xiàn)有工科專業(yè)的相關(guān)實驗課程進(jìn)行教學(xué)改革。計算機網(wǎng)絡(luò)是典型的工科課程，培養(yǎng)的人才主要面向工程技術(shù)領(lǐng)域，尤其是網(wǎng)絡(luò)工程領(lǐng)域。傳統(tǒng)的計算機網(wǎng)絡(luò)課程教學(xué)注重知識的傳授與理解，并通過仿真實驗平臺進(jìn)行實驗。但是計算機技術(shù)的高速發(fā)展要求計算機相關(guān)專業(yè)及時了解掌握前沿的技術(shù)，傳統(tǒng)的教學(xué)模式中，教材更新慢，仿真實驗平臺的實驗課程更新慢，內(nèi)容陳舊。因此在當(dāng)前信息技術(shù)發(fā)展的大環(huán)境下，傳統(tǒng)的教學(xué)方式不能滿足學(xué)生的實踐培養(yǎng)要求[1]。當(dāng)前在新工科建設(shè)的背景下，應(yīng)當(dāng)以實踐為主，加以理論課程的鋪墊，進(jìn)行對現(xiàn)有的教學(xué)模式進(jìn)行改革創(chuàng)新，并引入思政教育[2]，對學(xué)生的價值觀等進(jìn)行教育引導(dǎo)，改變當(dāng)前計算機網(wǎng)絡(luò)課程的教學(xué)現(xiàn)狀。

2 計算機網(wǎng)絡(luò)課程案例庫建設(shè)的必要性

19 世紀(jì)70 年代，最早的案例教學(xué)法應(yīng)用于高校教育為哈佛大學(xué)法學(xué)院，借鑒其成功經(jīng)驗，案例教學(xué)也被哈佛商學(xué)院于1921 年正式采用。至今為止，西方的案例教學(xué)已經(jīng)發(fā)展成熟，廣泛應(yīng)用于西方發(fā)達(dá)國家的高校教育中，經(jīng)過調(diào)查研究，西方的教師認(rèn)為案例教學(xué)能夠幫助學(xué)生在很大程度上提高學(xué)習(xí)的效果，提高其學(xué)習(xí)成績和實踐動手能力。我國于20世紀(jì)80年代將案例教學(xué)引入國內(nèi)，最初的案例教學(xué)應(yīng)用于管理科學(xué)[3]，1999年大連理工大學(xué)建立了國內(nèi)的第一個案例庫網(wǎng)站。以“新工科”為依托的創(chuàng)新人才培養(yǎng)的教育改革方案是在大力發(fā)展“新工科”的大環(huán)境下，國家實施新時代人才強國戰(zhàn)略，為了培養(yǎng)新工科人才，實現(xiàn)社會主義現(xiàn)代化強國。國內(nèi)在工科教學(xué)案例創(chuàng)新中也有著不少具有代表性的實例，比如天津大學(xué)理學(xué)院在2019年從培養(yǎng)“新工科”人才的教育目標(biāo)出發(fā)，提出了新工科背景下多學(xué)科交叉創(chuàng)新性物理實驗改革方案[4]，對案例教學(xué)如何應(yīng)用及國內(nèi)外高校的案例教學(xué)的發(fā)展現(xiàn)狀，多學(xué)科交叉創(chuàng)新性物理實驗課程的改革方案的具體思路和舉措等方面做了詳細(xì)闡述。該改革方案將傳統(tǒng)的物理實驗與多個學(xué)科的知識結(jié)合推動產(chǎn)學(xué)研的發(fā)展，增加設(shè)計多種學(xué)科交叉的新型實驗，將為“貫通人才培養(yǎng)”奠定基礎(chǔ)。河南理工大學(xué)電工電子實驗中心在2012年提出了依托實驗教學(xué)示范中心[5]，構(gòu)建工程教育實踐平臺，對學(xué)生實施工程訓(xùn)練教育，培養(yǎng)工程技術(shù)人才。通過多年的實踐，培養(yǎng)了工科類學(xué)生的實踐能力、工程意識和創(chuàng)新精神，增強了的就業(yè)競爭力和就業(yè)質(zhì)量，取得了較好的教學(xué)效果。計算機網(wǎng)絡(luò)課程是一門工科代表性學(xué)科，其體現(xiàn)了工科實驗實踐的共性，在提高學(xué)生實踐創(chuàng)新能力，培養(yǎng)學(xué)生邏輯思維具有突出作用，培養(yǎng)大數(shù)據(jù)時代下“新工科”人才必須依附于計算機網(wǎng)絡(luò)實踐教學(xué)這一新興課程及其教學(xué)案例庫。

3 計算機網(wǎng)絡(luò)課程案例庫建設(shè)教學(xué)模式的構(gòu)建

如圖1所示，傳統(tǒng)的計算機網(wǎng)絡(luò)課程的教授，主要以理論教學(xué)為主、實踐操作為輔[6]。學(xué)生在對基礎(chǔ)知識學(xué)習(xí)的同時，并沒有對知識是如何應(yīng)用進(jìn)行深度解讀，理論知識變成了應(yīng)試知識，在僅有的仿真實驗進(jìn)行實驗時，也只能完成相對陳舊的實驗[7]，教師對于實驗的指導(dǎo)也是機械式教學(xué)，缺乏對企業(yè)應(yīng)用以及前沿的技術(shù)了解，不能很好地聯(lián)系實際生活，不利于培養(yǎng)學(xué)生的興趣，也不能發(fā)掘?qū)W生的潛力，更不利于學(xué)生的邏輯思維的發(fā)展。然而，隨著計算機類人才填鴨式的傳統(tǒng)教學(xué)，無法引導(dǎo)學(xué)生擁有堅實的基礎(chǔ)，也無法幫助學(xué)生確立積極的職業(yè)觀，故無法與計算機類人才培養(yǎng)目標(biāo)相適應(yīng)。為了增強理論與實踐的結(jié)合，近年來廣泛提出混合式教學(xué)，建立虛擬仿真實驗平臺[8]，加大學(xué)生的實踐能力培養(yǎng)，但是實驗平臺的資源是否貼合社會實踐并且能否及時更新主流技術(shù)框架項目成為一個不小的挑戰(zhàn)。本文提出的案例庫教學(xué)模式，對于案例庫的建設(shè)有很高的要求，對于案例庫中的教學(xué)案例，要求其具有前沿性、代表性、創(chuàng)新性、普適性。案例庫中的教學(xué)案例，必須做到及時更新，并聽取學(xué)生的意見以及教師之間的研討及時調(diào)整案例庫資源。案例庫的案例資源也必須具有代表性，要求其必須包含企業(yè)或者科研中普遍應(yīng)用的技術(shù)。對于學(xué)生來說要層次分明地幫助其從入門到精通，幫助其提高對問題進(jìn)行邏輯分析和解決問題的能力。教師可通過案例教學(xué)平臺分析學(xué)生的共性問題，幫助學(xué)生構(gòu)建知識框架，掌握實踐技術(shù)的要點，解決學(xué)生普遍存在的問題。圖2所示為案例教學(xué)模式結(jié)構(gòu)圖，案例教學(xué)更注重教師與學(xué)生之間的交流，教師與教師的交流，應(yīng)積極推動案例教學(xué)模式的發(fā)展與進(jìn)步，使其真真正正地成為學(xué)生成長的墊腳石。

3.1 理論學(xué)習(xí)與實踐應(yīng)用緊密結(jié)合的教學(xué)模式

計算機類人才培養(yǎng)的出發(fā)點是幫助其全面系統(tǒng)地掌握專業(yè)基礎(chǔ)知識與理論框架，在實踐中踐行知識體系的全面覆蓋并培養(yǎng)學(xué)生的獨立解決問題的能力。因此，對于實踐應(yīng)該視其為重中之重。計算機網(wǎng)絡(luò)課程教學(xué)案例庫的建設(shè)既要貼合知識理論，又不能落伍前沿的技術(shù)發(fā)展，要讓學(xué)以致用深刻體現(xiàn)在案例庫的建設(shè)中，促進(jìn)學(xué)生理論結(jié)合實踐，才能更好地培養(yǎng)專業(yè)化的人才。通過案例庫教學(xué)充分發(fā)掘?qū)W生的主觀能動性，讓學(xué)生主動去學(xué)、愿意去學(xué)、趕著去學(xué)，顛覆以往被動接受的教學(xué)模式。案例庫教學(xué)的使用，也將促使學(xué)生與教師雙方的交流更為密切，推動著案例教學(xué)模式更好的發(fā)展，教師從交流中發(fā)現(xiàn)學(xué)生普遍存在的問題，學(xué)生也能夠在交流中全方面地吃透知識。當(dāng)前面對人才缺口大的市場，培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)該借助信息時代的技術(shù)手段，增加學(xué)生的課堂參與感。教學(xué)案例庫的建設(shè)好壞直接關(guān)系到人才的培養(yǎng)質(zhì)量，案例庫建設(shè)應(yīng)該立足于實際社會生產(chǎn)與科研方向，全面帶動高校人才培養(yǎng)、專業(yè)建設(shè)、課程建設(shè)，進(jìn)而從根本上提升教學(xué)質(zhì)量和學(xué)科建設(shè)水平的飛躍。計算機類教育，需要循序漸進(jìn)地進(jìn)行引導(dǎo)，一定要先明白理論，再去實踐摸索，從基礎(chǔ)項目入手到提高再到創(chuàng)新，是一個量變引起質(zhì)變的過程，案例庫不是攔路虎，不能從開始就是重難點案例，案例庫的建設(shè)絕非知識理論的輔助，而是學(xué)習(xí)成果的展現(xiàn)，因此需要科學(xué)建設(shè)。在教學(xué)中，教師要善于發(fā)現(xiàn)問題，及時解決共性問題，提供平等的交流機會與自我分享的機會，引導(dǎo)學(xué)生理解理論知識的落腳點在于實踐，實踐的落腳點在于技術(shù)的掌握，技術(shù)的掌握反映案例庫建設(shè)的優(yōu)越性。在學(xué)生對于知識的掌握的同時，也要在實踐中培養(yǎng)其創(chuàng)新精神，并非所有的案例只有一個最優(yōu)解，鼓勵學(xué)生發(fā)現(xiàn)實踐中的多樣性與復(fù)雜性。案例開發(fā)、案例教學(xué)與教學(xué)案例庫建設(shè)是緊密結(jié)合在一起的。

3.2 健全案例庫資源條件，提高實踐能力培養(yǎng)的有效性

案例庫的建設(shè)是案例教學(xué)模式的重中之重，案例庫建設(shè)得好與壞關(guān)乎學(xué)生的實踐能力能否提高。作為工科的教學(xué)方式，實踐的背后是學(xué)生思維能力的培養(yǎng)，是對理論知識的鞏固與檢驗，案例庫的資源建設(shè)關(guān)乎著案例教學(xué)模式能否成功，也關(guān)乎著是否能培養(yǎng)新時代下的人才需求，因此案例教學(xué)庫的開發(fā)必須由一線工程師或教師進(jìn)行主導(dǎo)，企業(yè)（行業(yè)）的典型實踐為基礎(chǔ)，從學(xué)生的理論基礎(chǔ)出發(fā)，根據(jù)不同階段，適度提高案例的難度，以此來提高培養(yǎng)學(xué)生的問題解決能力。案例庫的資源也需要根據(jù)當(dāng)前前沿的技術(shù)進(jìn)行調(diào)整，這就要求所有的開發(fā)與建設(shè)的人員必須了解科研的前進(jìn)方向與現(xiàn)狀。案例庫的素材資源必須是從理論知識，將科研項目、企業(yè)項目、網(wǎng)絡(luò)的改良引入教學(xué)案例庫中，相比于傳統(tǒng)教學(xué)模式，案例教學(xué)模式需要以學(xué)生為核心，將理論知識從傳統(tǒng)教學(xué)模式中的主要任務(wù)轉(zhuǎn)變?yōu)榘咐虒W(xué)模式中的承載者，并以案例為媒介，密切聯(lián)系學(xué)生，注重學(xué)生能力的培養(yǎng)，與學(xué)生研討時，發(fā)現(xiàn)學(xué)生中的共性問題集中解決，并以解決問題為起點，提供學(xué)生分享解決問題的機會，促進(jìn)學(xué)生對分析問題解決問題的邏輯思維培養(yǎng)，借助案例教學(xué)模式更重要的是推動師生間從過去的主被動關(guān)系轉(zhuǎn)變?yōu)閰f(xié)同的合作關(guān)系，共同推動案例庫的發(fā)展與建設(shè)，教師通過案例庫教學(xué)幫助學(xué)生更為系統(tǒng)地進(jìn)行知識構(gòu)建，通過實踐不斷夯實理論基礎(chǔ)，培養(yǎng)解決問題的能力，從而有效地增強學(xué)生的專業(yè)綜合能力和整體的知識素養(yǎng)。隨著人工智能等新一代信息技術(shù)的快速發(fā)展，教學(xué)案例庫的載體也會隨之發(fā)生變化。當(dāng)前5G時代的到來，案例教學(xué)的資源可以更加多樣化，通過數(shù)字化技術(shù)幫助計算機網(wǎng)絡(luò)課程實現(xiàn)更形象立體的呈現(xiàn)，利用人工智能的數(shù)據(jù)分析方法，將學(xué)生的實踐表現(xiàn)進(jìn)行分析，針對性進(jìn)行幫助提高從而達(dá)到新一代數(shù)字媒體教學(xué)應(yīng)有的效果。通過開發(fā)與建設(shè)系統(tǒng)的案例庫資源，將知識與優(yōu)質(zhì)的實踐案例進(jìn)行結(jié)合，不僅有效地將理論知識進(jìn)行復(fù)現(xiàn)，而且通過案教學(xué)資源平臺為學(xué)生實踐教學(xué)進(jìn)行有力支撐，將優(yōu)質(zhì)教育資源進(jìn)行共享并可以保障教育公平，提高實踐能力的有效性提高，更好地為學(xué)生職業(yè)規(guī)劃提供思路。計算機網(wǎng)絡(luò)本身是一門從理論知識出發(fā)，以實際的案例去闡述計算機網(wǎng)絡(luò)的基本原理的課程，因此，案例庫建設(shè)完全符合課程的大綱要求。

3.3 融入思政元素，進(jìn)一步提升教師教學(xué)能力

2020 年6 月，教育部印發(fā)《高等學(xué)校課程思政建設(shè)指導(dǎo)綱要》，強調(diào)課程思政建設(shè)要在所有高校、所有學(xué)科專業(yè)全面推進(jìn)。課程思政主要以培養(yǎng)高水平、高素質(zhì)的人才核心，在高校各個學(xué)科，各個課程，做好課程思政的建設(shè)，圍繞國家和區(qū)域的發(fā)展部目標(biāo)，結(jié)合學(xué)校發(fā)展和培養(yǎng)的目標(biāo)，通過各門課程，讓學(xué)生觀察事物的發(fā)展規(guī)律，遵循事物的發(fā)展走向，圍繞專業(yè)素養(yǎng)，豐富個人的學(xué)識，提高思想道德水平，鍛煉思想覺悟。本著立德樹人的綜合教育理念，將思想政治工作融入專業(yè)學(xué)科建設(shè)、專業(yè)教學(xué)建設(shè)、專業(yè)知識建設(shè)、專業(yè)發(fā)展建設(shè)，教材體系、管理機制體系之中[9]，教師不僅要在知識上進(jìn)行授業(yè)解惑，更要在思想政治上進(jìn)行引導(dǎo)與答疑，教師不僅要注重學(xué)生的專業(yè)素養(yǎng)的發(fā)展，更要注重學(xué)生的個人發(fā)展與社會發(fā)展相結(jié)合與國家的、學(xué)校的人才培養(yǎng)目標(biāo)相結(jié)合，幫助其樹立正確的價值觀[10]，在個人發(fā)展中明確人生目標(biāo)。教師的教學(xué)能力不僅體現(xiàn)在教授專業(yè)知識，所謂聞道有先后，術(shù)業(yè)有專攻，哲學(xué)的思想在各個專業(yè)課的教授中也有體現(xiàn)，比如：計算機網(wǎng)絡(luò)中的無向圖，一個無向連通圖中的點可以到達(dá)圖中任意一個點，然而對于有向圖而言則不一定了，這也無形中帶給我們一則人生的道理，凡事需要懂得創(chuàng)新與進(jìn)退，有時候無法直接到達(dá)我們想要的終點，但或許變通一下，可以達(dá)到我們心中的目標(biāo)。計算機網(wǎng)絡(luò)課程思政的實施需要授課的專業(yè)教師結(jié)合思政教育的優(yōu)勢，充分挖掘?qū)I(yè)課程的特點，才能進(jìn)一步提高專業(yè)課的教學(xué)能力。在計算機網(wǎng)絡(luò)課程中引入思政元素，這一創(chuàng)新舉動，也可適用于計算機專業(yè)的其他課程。所謂育德育才，為此教師需要注重課程思政的引入，落實課程思政的實現(xiàn)，才能達(dá)到課程思政的目的。將思政元素融入課程案例庫有利于推動課程思政進(jìn)一步實施。在計算機網(wǎng)絡(luò)教學(xué)案例庫中，可以講述我國計算機網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展史，也可以邀請學(xué)生作關(guān)于前沿技術(shù)的報道，也可以對我國堅持創(chuàng)新的IT企業(yè)的奮斗史進(jìn)行介紹，這些都是新時代的“工匠精神體現(xiàn)”，可以激勵學(xué)生為自己的人生目標(biāo)進(jìn)行奮斗。

4 計算機網(wǎng)絡(luò)課程案例庫建設(shè)效果評價

學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中的各個階段都需要考核，考核結(jié)果直接反映了課程案例庫建設(shè)的完善性、優(yōu)劣性。及時地通過考核結(jié)果了解學(xué)生的實踐掌握狀況，解決學(xué)生遇到的實際問題，對學(xué)生存在的理論上或者技術(shù)上的難題進(jìn)行點撥和指引。教師提供分享解決技術(shù)難題的機會，解決共性問題，加深學(xué)生的實踐記憶，也能對課程案例庫的建設(shè)的不足作出改進(jìn)。通過理論+實踐+思政教育的教學(xué)模式，教師對其分別對應(yīng)的考核的成績結(jié)果進(jìn)行綜合分析，測評學(xué)生的學(xué)習(xí)效果。根據(jù)學(xué)生的實踐完成情況、實踐時長、回答問題次數(shù)、調(diào)查問卷等指標(biāo)，研討分析學(xué)生掌握情況及時對進(jìn)度進(jìn)行調(diào)整。將未實施計算機網(wǎng)絡(luò)課程案例庫教學(xué)的班級與實施班級進(jìn)行對比，對期末考試成績、實踐項目成績各項指標(biāo)進(jìn)行評價，高效地進(jìn)行教學(xué)質(zhì)量分析。

5 結(jié)論

面向新工科的計算機網(wǎng)絡(luò)課程案例庫建設(shè)，在理論知識學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)上加入案例教學(xué)，不僅滿足了學(xué)生的實踐需求，更幫助學(xué)生將理論聯(lián)系實際，通過案例庫的不斷完善，幫助學(xué)生在實踐中掌握理論知識與前沿的關(guān)鍵技術(shù)；思政教育的引入可以幫助學(xué)生更好地塑造人生觀、價值觀、職業(yè)觀。為學(xué)生的職業(yè)生涯規(guī)劃提供更多的想法與建議，讓學(xué)生在學(xué)習(xí)實踐的過程中明白專業(yè)建設(shè)的社會意義，未來工作的社會價值，肩負(fù)起青年一代的重任，爭做時代的新青年，為社會主現(xiàn)代化建設(shè)努力奮斗。