基于學(xué)科競賽的計算機網(wǎng)絡(luò)課程教學(xué)改革研究

章惠 王凱 王振杰

關(guān)鍵詞：產(chǎn)教融合；西門子競賽；課程改革；真實的工作任務(wù)

1 引言

高職高專院校以培養(yǎng)應(yīng)用型人才為目標(biāo)，產(chǎn)教融合的辦學(xué)模式可以實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)和學(xué)校密切合作，相互支持、共同發(fā)展，將“教學(xué)與生產(chǎn)”進行有效結(jié)合，才能培養(yǎng)出符合社會需求的高水平人才。根據(jù)國務(wù)院辦公廳《關(guān)于深化產(chǎn)教融合的若干意見》，學(xué)校需要大力“推行面向企業(yè)真實生產(chǎn)環(huán)境的任務(wù)式培養(yǎng)模式?！笨v觀典型的產(chǎn)教融合模式，“能力本位教育”和“推行面向企業(yè)真實生產(chǎn)環(huán)境的任務(wù)式培養(yǎng)模式”是它們重要的共同點。能力本位教育強調(diào)的是培養(yǎng)綜合職業(yè)能力，包括專業(yè)知識、職業(yè)技能、工作態(tài)度、職業(yè)素養(yǎng)等方面。對于實踐性較強的專業(yè)而言，“面向企業(yè)真實生產(chǎn)環(huán)境的任務(wù)式培養(yǎng)模式”也是一種行之有效的教學(xué)模式，把職業(yè)資格認證項目寫入人才培養(yǎng)方案，將企業(yè)工作內(nèi)容嵌入課程體系，把行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)融入課程標(biāo)準(zhǔn)，把企業(yè)文化嵌入職業(yè)道德教育，以此來實現(xiàn)人才供給與需求的快速匹配。課程結(jié)構(gòu)體系也是一樣，需要對接產(chǎn)業(yè)鏈的需求，應(yīng)當(dāng)體現(xiàn)能力本位而不是知識本位。以本校信息與智能工程系計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)這門課程為例，利用參加西門子學(xué)科競賽的優(yōu)勢，結(jié)合能力本位和面向企業(yè)真實生產(chǎn)環(huán)境的任務(wù)式培養(yǎng)理念，分別對課程內(nèi)容、教材及資源、教學(xué)設(shè)計等方面進行改革研究。

2 課程的定位和性質(zhì)

計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)是一門專業(yè)基礎(chǔ)課，面向大數(shù)據(jù)技術(shù)、人工智能技術(shù)應(yīng)用、物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用技術(shù)、機電一體化技術(shù)等專業(yè)，目的是培養(yǎng)學(xué)生計算機網(wǎng)絡(luò)互連、服務(wù)器及網(wǎng)絡(luò)設(shè)備配置、組網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計及實現(xiàn)等技能，根據(jù)不同專業(yè)需求，分別開設(shè)64學(xué)時和32學(xué)時。

計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)是一門實踐性很強的課程。學(xué)生需要掌握計算機網(wǎng)絡(luò)的產(chǎn)生、發(fā)展、內(nèi)涵、參考模型、智能網(wǎng)絡(luò)管理等基礎(chǔ)性理論知識，還需要掌握計算機網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃與設(shè)計、配置與測試的基本知識和方法；了解網(wǎng)絡(luò)空間安全相關(guān)技術(shù)；了解工業(yè)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用、物聯(lián)網(wǎng)、云計算、云機器人等一些新的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用服務(wù)；了解網(wǎng)絡(luò)管理的基本概念和基本功能；掌握SNMP協(xié)議、ICMP協(xié)議的基本原理和配置方法；掌握常用網(wǎng)絡(luò)管理工具及命令的基本原理及使用方法。

計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)也是學(xué)生參加“1+X” Web前端職業(yè)技能等級證書、“1+X” Python程序開發(fā)職業(yè)技能等級證書、“1+X”物聯(lián)網(wǎng)場景設(shè)計與開發(fā)職業(yè)技能等級證書考試和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)類學(xué)科競賽的專業(yè)基礎(chǔ)課。

3 改革的基礎(chǔ)

學(xué)校從2018年開始組織并指導(dǎo)學(xué)生參加“西門子杯”中國智能制造挑戰(zhàn)賽的信息化網(wǎng)絡(luò)化賽項。該挑戰(zhàn)賽是在教育部與西門子公司戰(zhàn)略合作框架下的一項國家級 A 類賽事。2019年，成為中國高等教育學(xué)會“全國普通高校學(xué)科競賽排行榜”競賽。信息化網(wǎng)絡(luò)化賽項基于工業(yè)4.0數(shù)字化工廠網(wǎng)絡(luò)，參賽選手需要根據(jù)所提供的工廠描述和具體通信技術(shù)需求完成廠區(qū)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)實施、 網(wǎng)絡(luò)功能實現(xiàn)、通信驗證等一系列任務(wù)，目的是培養(yǎng)一流的具備工業(yè)網(wǎng)絡(luò)及工業(yè)信息安全系統(tǒng)實施以及網(wǎng)絡(luò)異常處理等綜合能力的應(yīng)用實施人才。比賽內(nèi)容和計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)課程直接相關(guān)。截至2023年，共參加了五屆競賽，學(xué)生不僅在學(xué)習(xí)積極性和成績方面有了很大程度的提高，也總結(jié)了一條以賽促教課程改革的思路，并且開展了基于課程內(nèi)容、教材及資源、教學(xué)設(shè)計的實證研究。

4 學(xué)情分析

課程的授課對象為高職大二學(xué)生，動手意愿強，但學(xué)習(xí)主動性不強，思維不夠活躍，缺乏耐心和恒心；不愿意預(yù)習(xí)復(fù)習(xí)，不愿學(xué)理論，不愿思考，缺乏將所學(xué)知識和技能融會貫通、實際應(yīng)用的能力，缺乏遇到問題解決問題的能力。

知識儲備方面學(xué)生已經(jīng)學(xué)習(xí)了信息技術(shù)基礎(chǔ)，具有初步的計算機網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)、IP 地址、局域網(wǎng)等相關(guān)理論知識。操作技能方面學(xué)生已具備基本的設(shè)計及繪制網(wǎng)絡(luò)拓撲圖、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備選型及配置、思維導(dǎo)圖和 Visio 繪圖的操作技能等。

通過暑期實訓(xùn)和課程實驗，學(xué)生了解 CiscoPacket Tracer 仿真模擬軟件、思維導(dǎo)圖軟件和 Visio 繪圖軟件；學(xué)生已經(jīng)能在仿真軟件中完成了VLAN、環(huán)網(wǎng)冗余等獨立知識點的操作。

參賽學(xué)生已經(jīng)在工業(yè)網(wǎng)絡(luò)實驗臺上完成了IP配置、VLAN等的實踐操作，因此部分同學(xué)有了一定的切身體會和感受。

總的來說，學(xué)生理論知識不扎實，分析問題和解決問題的能力不足，對于國家規(guī)范的具體要求不明確，尚未養(yǎng)成遵守國家規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)的職業(yè)習(xí)慣。由于參與競賽的學(xué)生只有少數(shù)，大部分同學(xué)不參加工業(yè)網(wǎng)絡(luò)實踐，較難實現(xiàn)以賽促教的效果。

5 課程改革

參加西門子競賽以來，從一開始側(cè)重面向參賽學(xué)生的輔導(dǎo)，到現(xiàn)在將競賽內(nèi)容轉(zhuǎn)化成真實工作任務(wù)融于課程的轉(zhuǎn)變，切實將以賽促教、產(chǎn)教融合的理念落到實處，從點到面帶動更多的學(xué)生實施任務(wù)式培養(yǎng)。下面將分別從課程內(nèi)容、教材及資源、教學(xué)設(shè)計、課程考核等方面展開討論。

5.1 課程內(nèi)容

計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)這門課程既需要掌握扎實的理論知識，學(xué)生需要學(xué)習(xí)計算機網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)、IP 地址、VLAN邏輯局域網(wǎng)、環(huán)網(wǎng)冗余及生成樹協(xié)議等相關(guān)理論知識，同時需要熟練地掌握仿真模擬軟件、思維導(dǎo)圖軟件和Visio繪圖軟件，在仿真軟件中完成VLAN、環(huán)網(wǎng)冗余等獨立知識點的操作，但是操作主要在仿真軟件中完成。

結(jié)合西門子競賽內(nèi)容，著眼基本的操作技能，更新教學(xué)實踐內(nèi)容。首先通過計算機仿真軟件進行同步練習(xí)，在掌握一定的操作技能的基礎(chǔ)上，合理選擇競賽中的部分內(nèi)容，結(jié)合工業(yè)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用項目，將完整的項目根據(jù)知識點和技能點拆分成一個個獨立的工作任務(wù)，組成一系列邏輯完整的工作任務(wù)單，開展任務(wù)式教學(xué)實踐。比如開設(shè)工業(yè)信息化網(wǎng)絡(luò)基本配置、工業(yè)無線網(wǎng)絡(luò)設(shè)置、配置環(huán)網(wǎng)冗余等實踐環(huán)節(jié)。

在開展任務(wù)式教學(xué)的時候，還需要注重從細節(jié)之處，培養(yǎng)學(xué)生的價值觀、工作態(tài)度、團隊精神、工匠精神。例如在教學(xué)過程中培養(yǎng)學(xué)生精益求精、耐心嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膽B(tài)度，告訴學(xué)生遇到問題不要急躁，要樹立自信，要認真做好每一件事情，不能好高騖遠。

5.2 教材及教學(xué)資源

計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)課程面向的是大數(shù)據(jù)技術(shù)專業(yè)、人工智能技術(shù)應(yīng)用、物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用技術(shù)、機電一體化技術(shù)等非網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的工科專業(yè)，雖然計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)教材很多，但很難找到在課程設(shè)置以及專業(yè)背景方面完全吻合的。因此，在多年教學(xué)經(jīng)驗和指導(dǎo)學(xué)生參加比賽經(jīng)驗的基礎(chǔ)上，教師編寫了計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)這本教材，并且開發(fā)了相關(guān)線上教學(xué)資源。

對于非網(wǎng)絡(luò)技術(shù)專業(yè)而言，計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)是專業(yè)基礎(chǔ)課，需要為各專業(yè)提供與網(wǎng)絡(luò)相關(guān)的理論知識以及培養(yǎng)必要的動手實踐能力。在內(nèi)容的編排上，首先需要了解計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)梗概，然后重要的分支再進行具體闡述。教材編寫團隊成員專業(yè)背景不同，專業(yè)發(fā)展方向也各有千秋，包括計算機網(wǎng)絡(luò)方向、通信工程方向、自動化方向等，對于計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，專業(yè)上既有關(guān)聯(lián)也存在偏重。因此，在編寫教材的過程中，能夠集眾家之所長。同時團隊成員具有豐富的教授計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)這門課程的教學(xué)經(jīng)驗，在教材內(nèi)容上既能確立網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的核心位置，又能發(fā)現(xiàn)與專業(yè)發(fā)展吻合的特色和創(chuàng)新內(nèi)容。例如，融合工業(yè)網(wǎng)絡(luò)、云機器人等新興技術(shù)是該教材的創(chuàng)新，也和系部專業(yè)基礎(chǔ)及發(fā)展方向一致。

該教材主要針對高職院校和應(yīng)用型本科院校，內(nèi)容側(cè)重實踐，因此針對傳統(tǒng)教學(xué)內(nèi)容，適當(dāng)減少了理論部分，增加了實踐課時，每一章都設(shè)置了實訓(xùn)環(huán)節(jié)，在設(shè)計實踐任務(wù)時，采用任務(wù)驅(qū)動式設(shè)計方式，共精煉出18個獨立的學(xué)習(xí)任務(wù)。教材編寫新穎，推廣應(yīng)用和社會評價良好。根據(jù)出版社反饋，目前北京、廣州、遼寧、桂林等多所院校采用了這本教材，兩年之內(nèi)已經(jīng)進行了二次印刷。

同時，為了豐富教材資源和教學(xué)方式，還開發(fā)了線上教學(xué)資源庫，包括相關(guān)教學(xué)文檔、多媒體PPT、課堂教學(xué)視頻、操作指導(dǎo)視頻、微課、課后習(xí)題、企業(yè)資源等豐富的多媒體資源。

5.3 教學(xué)設(shè)計

以往的教學(xué)過程中，多側(cè)重單個知識點的講授和練習(xí)操作，學(xué)生學(xué)習(xí)之后，很難將知識點應(yīng)用到實際問題中，遇到問題不能獨立思考并解決問題。因此，我們在教學(xué)設(shè)計上采用32字原則，即任務(wù)疊加、用學(xué)結(jié)合；鼓勵引導(dǎo)、檢查糾錯；點評互動、反饋督促；總結(jié)過程、分析思路。教學(xué)內(nèi)容設(shè)置環(huán)環(huán)相扣，采用任務(wù)疊加的方式，包括前階段學(xué)習(xí)和現(xiàn)階段學(xué)習(xí)的知識點。教學(xué)的目標(biāo)是把知識點融入應(yīng)用中，要“用”起來，而不是僅僅“學(xué)”。教學(xué)設(shè)計中的任務(wù)式內(nèi)容，學(xué)生通過仿真和工業(yè)網(wǎng)絡(luò)實驗臺完成。課程還提高了學(xué)生獨立完成任務(wù)及練習(xí)的比重，實踐性教學(xué)課時累計超過總課時的50%。

5.4 課程考核

課程教學(xué)任務(wù)采用課前導(dǎo)學(xué)，課中討論、教師示范、虛擬仿真操作等形式，使學(xué)生的參與度有了顯著提高，學(xué)生對知識、技能的掌握有了提升，從一開始拿到任務(wù)的茫然到最后完成了任務(wù)中的每個環(huán)節(jié)。根據(jù)線上大數(shù)據(jù)統(tǒng)計（學(xué)習(xí)記錄+提交的仿真作業(yè)），反饋 85%學(xué)生完成了學(xué)習(xí)任務(wù)。單元教學(xué)的特色創(chuàng)新在于任務(wù)環(huán)節(jié)設(shè)置層層遞進，注重任務(wù)的完整性。整個課程采用分類評價、多元考核（出勤、作業(yè)、實訓(xùn)、理論）、書證融通（獲獎證書加分）來考核。

6 總結(jié)

通過將西門子競賽和課程內(nèi)容的有效融合，學(xué)生的積極性有了很大程度的提高，解決問題的能力也提升很多，學(xué)生對于實訓(xùn)安排的認可度很高，紛紛表示愿意并且希望能更多參與，也能看出他們在解決問題之后所獲得的成就感。在西門子競賽方面，連續(xù)五年獲得國家獎項。更多的同學(xué)報名參加競賽，由于大賽報名名額的限制，往往需要進行校內(nèi)篩選。各方面的反饋說明改革行之有效，收到較好的效果。結(jié)合現(xiàn)在的基礎(chǔ)和不斷深入的產(chǎn)教融合，我們展開了進一步的設(shè)想，擬從以下四個方面進行探索和延伸。

6.1 工作場地教學(xué)

在上海及周邊區(qū)域范圍內(nèi)，深入調(diào)研專業(yè)對口企業(yè)發(fā)展情況，篩選滿足場地、師資、設(shè)備、管理和安全等要素的企業(yè)，開展工作室教學(xué)模式，借鑒企業(yè)工作流程和管理方式，進行任務(wù)式教學(xué)。每組可以安排1-2個教師，和企業(yè)工作人員在工作場地內(nèi)共同完成。學(xué)生可以沉浸式地在真實環(huán)境中學(xué)習(xí)和操作，提前感受真實的工作環(huán)境與工作氛圍。

6.2 承辦西門子競賽

西門子杯”中國智能制造挑戰(zhàn)賽，具有豐富的參賽及指導(dǎo)經(jīng)驗。隨著西門子競賽的參賽學(xué)校不斷壯大，主辦方也有意增加新的比賽場地?，F(xiàn)有的實訓(xùn)室已經(jīng)具備了場地和設(shè)備的條件，專業(yè)教師通過參加西門子師資及競賽培訓(xùn)，獲得相應(yīng)資質(zhì)后，即可申請承辦信息化賽項的比賽，既可以為競賽作出一點努力，又可以增加兄弟院校間的交流和合作。

6.3 開展社會培訓(xùn)

學(xué)校和專業(yè)教師在獲得資質(zhì)之后，還可以面向社會開展相關(guān)的培訓(xùn)，提供西門子工業(yè)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的場地和輔導(dǎo)，專業(yè)教師也可以參加其他技術(shù)培訓(xùn)的教學(xué)和輔導(dǎo)工作，加深和行業(yè)及社會的合作。

6.4 增加實習(xí)鍛煉的機會

隨著與企業(yè)的合作深入，還可以為學(xué)生增加一些參與企業(yè)活動的機會，例如在實習(xí)階段可以去企業(yè)頂崗工作、利用專業(yè)優(yōu)勢幫助企業(yè)開展問卷調(diào)查及數(shù)據(jù)分析的工作、嘗試開發(fā)小程序幫助企業(yè)提高管理效率等。

通過學(xué)校和企業(yè)的結(jié)合，充分發(fā)揮學(xué)校資源和企業(yè)資源，走出校門求合作，面向生產(chǎn)來教學(xué)。本研究為深化產(chǎn)教融合、基于競賽實施課程改革提供了實例與參考，今后將繼續(xù)在課程改革方面展開進一步的研究和創(chuàng)新。