以計(jì)算思維為導(dǎo)向的“網(wǎng)絡(luò)綜合布線”課程教學(xué)探索

關(guān)鍵詞：計(jì)算思維；網(wǎng)絡(luò)綜合布線；中職

中圖法分類(lèi)號(hào)：TP393 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

1計(jì)算思維

美國(guó)卡內(nèi)基·梅隆大學(xué)周以真教授于2006年正式提出了計(jì)算思維并指出其核心思想。她指出，計(jì)算思維是涵蓋計(jì)算機(jī)科學(xué)之廣度的一系列思維活動(dòng)，其應(yīng)用計(jì)算機(jī)科學(xué)的基礎(chǔ)概念進(jìn)行問(wèn)題求解、系統(tǒng)設(shè)計(jì)，以及人類(lèi)行為理解等。它的本質(zhì)是將現(xiàn)實(shí)世界問(wèn)題經(jīng)過(guò)分解約簡(jiǎn)，模式識(shí)別，抽象建模，具體算法實(shí)現(xiàn)等過(guò)程后應(yīng)用計(jì)算工具找到復(fù)雜工程問(wèn)題的最佳解決方案。其中體現(xiàn)了計(jì)算思維約簡(jiǎn)、建模、遞歸、推理、尋優(yōu)等核心思想，并且認(rèn)為“每個(gè)人都應(yīng)學(xué)習(xí)像計(jì)算機(jī)科學(xué)家一樣的思考方式”，使得計(jì)算思維被近似等同于計(jì)算機(jī)學(xué)科的編程思維，在開(kāi)拓計(jì)算思維研究的同時(shí)，也受到計(jì)算機(jī)學(xué)科框架的限制。

學(xué)者意識(shí)到計(jì)算思維最早產(chǎn)生于學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)編程的過(guò)程中，是由“計(jì)算機(jī)的思維習(xí)慣”遷移到人類(lèi)的“習(xí)得性計(jì)算習(xí)慣”。因此，簡(jiǎn)單地將計(jì)算思維等同于算法思維已經(jīng)不適用了。近年來(lái)更多的研究表明，計(jì)算思維的內(nèi)涵在不斷演變，其在不同的學(xué)科中也表現(xiàn)出不同的內(nèi)容。2017年，我國(guó)教育部頒布的《普通中職綜合布線程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）》將計(jì)算思維確定為核心素養(yǎng)之一，明確指出，計(jì)算思維包括界定問(wèn)題、抽象特征、建立結(jié)構(gòu)模型、合理組織數(shù)據(jù)等要素以及應(yīng)用算法形成解決問(wèn)題的方案并能將其遷移到與之相關(guān)的其他問(wèn)題中。隨著《義務(wù)教育信息科技課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》的出臺(tái)，在核心素養(yǎng)視域下，新課標(biāo)的實(shí)施對(duì)于中職學(xué)生計(jì)算思維的總體情況具有一定的現(xiàn)實(shí)意義。

以上關(guān)于計(jì)算思維的這些認(rèn)識(shí)從不同角度反映了計(jì)算思維的特征和內(nèi)涵。綜上所述，本文將計(jì)算思維定義為問(wèn)題邏輯分析、問(wèn)題分解、給出詳細(xì)的解決方案、設(shè)計(jì)相應(yīng)的算法并實(shí)施以及反思與優(yōu)化的思維過(guò)程，其中，涉及分解、抽象、概況、算法及評(píng)估五個(gè)核心要素。

2“網(wǎng)絡(luò)綜合布線”課程的教學(xué)背景

2.1學(xué)習(xí)者的個(gè)性化需求

“網(wǎng)絡(luò)綜合布線”課程教學(xué)不僅強(qiáng)調(diào)對(duì)中職學(xué)生理論知識(shí)的傳授，更注重對(duì)學(xué)生實(shí)踐能力的培養(yǎng)。就目前階段而言，中職學(xué)生雖然動(dòng)手操作實(shí)踐能力強(qiáng)，能夠很快地掌握實(shí)訓(xùn)內(nèi)容，但由于對(duì)理論部分的基礎(chǔ)知識(shí)儲(chǔ)備不夠，自學(xué)過(guò)程中遇到的阻力大，自我效能感低，進(jìn)而影響學(xué)習(xí)成效。因此，針對(duì)“網(wǎng)絡(luò)綜合布線”課程教學(xué)的開(kāi)展，只有堅(jiān)持理論結(jié)合實(shí)踐，才能真正培養(yǎng)學(xué)生的專(zhuān)業(yè)能力。

2.2課程教學(xué)存在的問(wèn)題

（1）課程內(nèi)容限制。

“網(wǎng)絡(luò)綜合布線”是一門(mén)理論和工程相結(jié)合的課程。由于教學(xué)內(nèi)容中的理論基礎(chǔ)知識(shí)對(duì)于中職生來(lái)說(shuō)偏抽象不易理解，大部分中職學(xué)生對(duì)文化課知識(shí)的掌握較為薄弱，傳統(tǒng)教學(xué)模式已經(jīng)不能滿足學(xué)生的學(xué)習(xí)需求。在“網(wǎng)絡(luò)綜合布線”課程實(shí)踐教學(xué)過(guò)程中，缺少讓學(xué)生自主思考的環(huán)節(jié)，便無(wú)法激發(fā)學(xué)生主動(dòng)分析解決問(wèn)題的積極性。

（2）實(shí)訓(xùn)條件限制。

在學(xué)校資源管理處，為“網(wǎng)絡(luò)綜合布線”課程提供的設(shè)備有限。對(duì)于一些造價(jià)不高，耗材量不大的設(shè)備會(huì)配備多一些，如水晶頭的制作，我們可以讓學(xué)生兩兩一組來(lái)制作雙絞線。但一些造價(jià)昂貴而精密的儀器只會(huì)配備1～2臺(tái)。而光纖熔接機(jī)等造價(jià)昂貴的設(shè)備，學(xué)校只有1～2臺(tái).也就意味著光纖熔接這類(lèi)操作，同一時(shí)間只能有兩個(gè)學(xué)生進(jìn)行操作，其他學(xué)生只能在旁觀察，無(wú)法參與其中。

3計(jì)算思維在“網(wǎng)絡(luò)綜合布線”課程教學(xué)中的探索

3.1在“網(wǎng)絡(luò)綜合布線”課程教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維

傳統(tǒng)的教學(xué)模式主要是教師講解教材中的知識(shí)點(diǎn)，要求學(xué)生牢固掌握豐富的學(xué)科知識(shí)。計(jì)算思維教學(xué)主要是培養(yǎng)學(xué)生利用計(jì)算思維思考的能力。比如，在“網(wǎng)絡(luò)綜合布線”課程教學(xué)中利用某一知識(shí)點(diǎn)，著重講解在實(shí)踐操作過(guò)程中解決問(wèn)題的計(jì)算思維方法。在教學(xué)中應(yīng)融入計(jì)算思維的理念，引導(dǎo)學(xué)生尋求問(wèn)題的解決方法。

結(jié)合“網(wǎng)絡(luò)綜合布線”課程的教學(xué)特點(diǎn)與計(jì)算思維要素進(jìn)行分析，計(jì)算思維的五個(gè)要素可以作為較為完整的教學(xué)過(guò)程[5]：分解可用于分解問(wèn)題，通過(guò)分解思維將復(fù)雜問(wèn)題分解為子問(wèn)題集，使復(fù)雜問(wèn)題邏輯化；抽象思維可用于表征問(wèn)題，利用抽象思維對(duì)問(wèn)題進(jìn)行轉(zhuǎn)化，將問(wèn)題從事實(shí)描述轉(zhuǎn)變?yōu)榉?hào)表達(dá)；概括可用于尋找問(wèn)題的解決方法，首先通過(guò)概括思維歸納概括問(wèn)題涉及的相關(guān)知識(shí)內(nèi)容，其次，基于所分解的問(wèn)題，查找相關(guān)資料，學(xué)習(xí)歸納已存在的相似問(wèn)題的解決方法；算法可用于設(shè)計(jì)并執(zhí)行問(wèn)題的解決方案，在所歸納的相似問(wèn)題方法的基礎(chǔ)上，通過(guò)調(diào)整、修改、補(bǔ)充，使其適用于新問(wèn)題的解決，接著，通過(guò)算法思維定義問(wèn)題解決的有序步驟，形成問(wèn)題解決方案，并執(zhí)行完整有序的問(wèn)題解決方案以解決問(wèn)題：評(píng)估可用于評(píng)估優(yōu)化問(wèn)題的解決方案，通過(guò)評(píng)估思維對(duì)問(wèn)題解決方案的各個(gè)方面進(jìn)行綜合衡量和判斷，以使方案最優(yōu)化。

3.2以計(jì)算思維為導(dǎo)向的教學(xué)實(shí)踐

通過(guò)設(shè)計(jì)以計(jì)算思維為導(dǎo)向的“網(wǎng)絡(luò)綜合布線”教學(xué)案例，在平常的教與學(xué)中，潛移默化地鍛煉與培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)與動(dòng)手能力，使其形成計(jì)算思維，進(jìn)而提升學(xué)生解決網(wǎng)絡(luò)工程問(wèn)題的意識(shí)與能力，下面通過(guò)水晶頭端接這個(gè)案例的原理和方法來(lái)闡述課堂教學(xué)思路。

3.2.1確定水晶頭端接的工程情境，初步將問(wèn)題抽象分解

（1）新課導(dǎo)人。

“網(wǎng)絡(luò)綜合布線”課程中的配線端接技術(shù)是非常重要的施工技術(shù)，需要學(xué)生重點(diǎn)掌握，每一個(gè)信息點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)線從設(shè)備跳線到交換機(jī)級(jí)聯(lián)線需要平均端接10～12次，因此熟練掌握配線端接技術(shù)非常重要。端接的方式也是多種多樣的。如水晶頭端接，網(wǎng)絡(luò)模塊端接，語(yǔ)音模塊端接，配線架端接等。下面我們就來(lái)學(xué)習(xí)水晶頭端接。

（2）新課教學(xué)。

內(nèi)容一：配線端接技術(shù)原理

網(wǎng)絡(luò)綜合布線系統(tǒng)配線端接的原理是：將線芯用壓線鉗壓入水晶頭里的2個(gè)刀片中，在壓人過(guò)程中刀片將網(wǎng)線的絕緣護(hù)套劃破，并且與銅線芯緊密接觸，同時(shí)利用金屬刀片的彈性將銅線芯長(zhǎng)期夾緊，從而實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)期穩(wěn)定的電氣連接。

內(nèi)容二：基礎(chǔ)知識(shí)準(zhǔn)備

（1）網(wǎng)線標(biāo)準(zhǔn)。

網(wǎng)線的制作標(biāo)準(zhǔn)是由EIA和TIA共同制定的，其用于確定RJ45水晶頭中的導(dǎo)線排列次序。該標(biāo)準(zhǔn)分為568A和568B兩種線序，通常習(xí)慣采用568B線序，其線序?yàn)榘壮?、橙、白綠、藍(lán)、白藍(lán)、綠、白棕、棕。

（2）網(wǎng)線的連接類(lèi)型。

網(wǎng)線的連接類(lèi)型有2種，第一種是交叉線，它是指網(wǎng)線兩端的線序排列不相同，即網(wǎng)線的一端采用T568A線序，另一端采用T568B線序。第二種是直連線，它是指網(wǎng)線兩端的線序排列完全相同。比如，兩端都為T(mén)568B線序?，F(xiàn)在大部分設(shè)備都采用直連線連接。

（3）材料準(zhǔn)備。

網(wǎng)線制作需要用到的材料和工具。

網(wǎng)線類(lèi)型：超五類(lèi)網(wǎng)線。作用：用于數(shù)據(jù)傳輸。

水晶頭類(lèi)型：RJ-45水晶頭。作用：網(wǎng)線端接。

壓線鉗功能：剝線刀口可以剝除網(wǎng)線外護(hù)套，剪線刀口可以剪斷網(wǎng)線，壓線刀口可以使水晶頭和網(wǎng)線緊密咬合。

網(wǎng)線測(cè)試儀功能：測(cè)試網(wǎng)線通斷。

本階段主要著重培養(yǎng)學(xué)生對(duì)事物的分解、抽象能力，能夠?qū)⑸顔?wèn)題抽象成邏輯問(wèn)題，要求學(xué)生能把某個(gè)生活中的問(wèn)題分解，再進(jìn)行抽象。而教師引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)入真實(shí)情境，將有利于激發(fā)學(xué)生的積極性和興趣，進(jìn)而確定項(xiàng)目任務(wù)。在這一階段中，要求教師及時(shí)反饋、及時(shí)引導(dǎo)，使學(xué)生能夠?qū)⑸顔?wèn)題及時(shí)抽象成邏輯問(wèn)題，再抽象成能夠用算法解決的問(wèn)題。

3.2.2習(xí)得基礎(chǔ)知識(shí)，提出解決方案，將問(wèn)題進(jìn)行概括與設(shè)計(jì)算法

內(nèi)容三：網(wǎng)絡(luò)雙絞線配線端接的正確方法和程序

（1）教師播放水晶頭的端接視頻，學(xué)生總結(jié)端接步驟。

（2）教師演示水晶頭的端接過(guò)程，同時(shí)講解注意事項(xiàng)。

剝線：將網(wǎng)線插入剝線刀口，握壓壓線鉗，并轉(zhuǎn)動(dòng)壓線鉗（2～3圈），取下護(hù)套外皮。

排線：逐一解開(kāi)4對(duì)線，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行排序，雙手拉扯整齊。記憶技巧：將線按照橙藍(lán)綠棕來(lái)排序，標(biāo)上相應(yīng)的序號(hào)，然后把3和5對(duì)調(diào)。

剪線：將網(wǎng)線插入剪線刀口，預(yù)留1.5cm，用力握壓壓線鉗。

插入：將雙絞線插入RJ45水晶頭中，自行檢查網(wǎng)線的8根線芯是否已經(jīng)全部整齊地排列在水晶頭里，可以從水晶頭另一端觀察。

壓線：將水晶頭插入RJ45網(wǎng)線口，用力握壓壓線鉗，取出水晶頭。

測(cè)試：插入測(cè)試儀RJ-45端口，打開(kāi)開(kāi)關(guān)觀察亮燈順序。

本階段主要是學(xué)生整理資料，觀察視頻并輸出解決方案，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維、信息意識(shí)以及算法邏輯思維。學(xué)生通過(guò)信息化的學(xué)習(xí)環(huán)境來(lái)搜集整理信息資料，不僅培養(yǎng)了信息意識(shí)，也培養(yǎng)了邏輯思維。本階段需要引導(dǎo)學(xué)生建立流程圖和算法的結(jié)構(gòu)，也就是要求學(xué)生對(duì)各個(gè)部分要有自己清晰的認(rèn)知，同時(shí)培養(yǎng)學(xué)生的抽象以及算法設(shè)計(jì)能力。教師通過(guò)組織學(xué)生探究，總結(jié)操作步驟。在這一過(guò)程中，要求學(xué)生親自動(dòng)手、動(dòng)腦地對(duì)項(xiàng)目進(jìn)行思考，培養(yǎng)其邏輯思維能力。學(xué)生通過(guò)實(shí)施方案，輸出成果，并在這一階段中學(xué)習(xí)歸納總結(jié)相似問(wèn)題的規(guī)律。在這一過(guò)程中不僅要學(xué)會(huì)技能與知識(shí)，更重要的是將這種技能應(yīng)用到實(shí)際問(wèn)題中，能夠?qū)⒄n上所用到的對(duì)問(wèn)題的分解、抽象能力進(jìn)行遷移。

3.3分享研討，評(píng)估操作過(guò)程并優(yōu)化

內(nèi)容四：班級(jí)小組競(jìng)賽

（1）在班級(jí)內(nèi)按照“組內(nèi)異質(zhì)，組間同質(zhì)”來(lái)分組，進(jìn)行制作雙絞線跳線的比賽。

（2）在課件上展示比賽要求和限定時(shí)間。

（3）對(duì)完成得快又好的小組給予獎(jiǎng)勵(lì)。

內(nèi)容五：實(shí)操總結(jié)

（1）故障總結(jié)。

測(cè)試儀的指示燈不亮。

測(cè)試儀的亮燈順序表錯(cuò)誤。

（2）常見(jiàn)問(wèn)題。

線芯長(zhǎng)度不合理，線芯沒(méi)有減齊，線序錯(cuò)誤。

（3）解決辦法。

排線正確，插入正確。

內(nèi)容六：課堂小結(jié)

引導(dǎo)學(xué)生回顧本節(jié)課的學(xué)習(xí)并進(jìn)行自我總結(jié)和反思。

（1）端接原理。

（2）制作過(guò)程：剝，排，減，插，壓，測(cè)。

內(nèi)容七：課后作業(yè)

（1）小組課后查閱資料，學(xué)做交叉線。

（2）直通線和交叉線可以用來(lái)端接什么設(shè)備？

本階段為評(píng)估階段，評(píng)估階段不僅是一個(gè)評(píng)分打分的過(guò)程，而是由展示作品、討論評(píng)價(jià)以及自我反思三部分組成。由于時(shí)間原因，展示作品的時(shí)間不宜過(guò)長(zhǎng)，因此不能將每一組或者每一位學(xué)生的作品都進(jìn)行展示，可以采用隨機(jī)抽取的方式或者班內(nèi)推舉的方式選擇要進(jìn)行展示的小組作品。討論評(píng)價(jià)則包括師評(píng)、組間互評(píng)以及自我評(píng)價(jià)，師評(píng)是教師通過(guò)學(xué)生的課上表現(xiàn)以及作品的完成情況等進(jìn)行綜合打分，最終給出本次項(xiàng)目學(xué)生的評(píng)分。組間互評(píng)則主要針對(duì)作品進(jìn)行評(píng)價(jià)，包括多個(gè)維度。自我評(píng)價(jià)的維度與師評(píng)類(lèi)似，包括對(duì)自己課上的表現(xiàn)進(jìn)行評(píng)分，對(duì)作品整體完成情況打分，對(duì)知識(shí)掌握情況打分等。通過(guò)評(píng)價(jià)這個(gè)階段，學(xué)生可以對(duì)自己有一個(gè)更清晰的認(rèn)知，同時(shí)培養(yǎng)學(xué)生客觀認(rèn)識(shí)事物的能力。以學(xué)生的視角理解他人作品的優(yōu)秀之處以及不足，主要從收集整理信息、方案設(shè)計(jì)、流程圖、算法以及展示等方面進(jìn)行改善提高。

4結(jié)束語(yǔ)

計(jì)算思維的培養(yǎng)需要循序漸進(jìn)，需要學(xué)生能夠結(jié)合自己日常生活中的學(xué)習(xí)時(shí)機(jī)，應(yīng)用專(zhuān)業(yè)相關(guān)知識(shí)解決問(wèn)題。因此，在“網(wǎng)絡(luò)綜合布線”課程教學(xué)中，設(shè)計(jì)教學(xué)案例的難度和廣度要適中，適當(dāng)安排階段性任務(wù)案例和綜合案例，并結(jié)合行業(yè)的最新發(fā)展，將計(jì)算思維和教學(xué)內(nèi)容有機(jī)結(jié)合，使學(xué)生在學(xué)習(xí)新知識(shí)的同時(shí)培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用計(jì)算思維解決網(wǎng)絡(luò)工程問(wèn)題的意識(shí)與能力，激發(fā)其創(chuàng)新精神與創(chuàng)新能力。通過(guò)教學(xué)實(shí)踐探索，相比傳統(tǒng)教學(xué)，以計(jì)算思維為導(dǎo)向的教學(xué)能夠幫助學(xué)生完成“網(wǎng)絡(luò)綜合布線”課程的實(shí)操并促進(jìn)其深度學(xué)習(xí)，從而顯著提升學(xué)生的計(jì)算思維水平，為中職教師開(kāi)展促進(jìn)計(jì)算思維的教學(xué)實(shí)踐和深度學(xué)習(xí)提供了借鑒。然而，目前計(jì)算思維還沒(méi)有嚴(yán)謹(jǐn)有效的評(píng)價(jià)工具，本研究還存在一定的局限性。因此，在強(qiáng)調(diào)通過(guò)計(jì)算思維實(shí)現(xiàn)解決課程學(xué)習(xí)問(wèn)題的基礎(chǔ)上，期待在后續(xù)實(shí)踐過(guò)程中不斷優(yōu)化評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)來(lái)加以完善。“網(wǎng)絡(luò)綜合布線”課程的改革探索要立足于創(chuàng)新精神，建立新的教學(xué)模式，滿足新時(shí)期的計(jì)算機(jī)人才培養(yǎng)要求，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)人才培養(yǎng)的目的。

作者簡(jiǎn)介：

靳超越（1997—），碩士，研究方向：職業(yè)技術(shù)教育（信息技術(shù)方向）。