基于OBE理念強(qiáng)化網(wǎng)絡(luò)思維的一流課程建設(shè)

孫敏，溫靜

[摘? ? ? ? ? ?要]? 一流課程是高等學(xué)校雙一流建設(shè)的基礎(chǔ)，為解決傳統(tǒng)課程學(xué)生為考試而被動學(xué)習(xí)的弊端，秉承以學(xué)生為中心的教學(xué)理念，提出網(wǎng)絡(luò)思維作為培養(yǎng)學(xué)生思維素養(yǎng)目標(biāo)，采用產(chǎn)出導(dǎo)向的教學(xué)模式改革探索，以打造一流計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系列課程。探討了對網(wǎng)絡(luò)思維的教學(xué)設(shè)計(jì)、基于OBE全流程的理論、實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ綐?gòu)建以及取得的成效，對地方發(fā)展培養(yǎng)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)理論實(shí)踐并舉的應(yīng)用型和研究型人才做出了探討。

[關(guān)? ? 鍵? ?詞]? 網(wǎng)絡(luò)思維;OBE;一流課程

[中圖分類號]? G647? ? ? ? ? ? ? ? ? ? [文獻(xiàn)標(biāo)志碼]? A? ? ? ? ? ? ? ? ? [文章編號]? 2096-0603（2021）49-0168-02

一、引言

建設(shè)中國特色、世界水平的一流本科課程體系，是提高人才培養(yǎng)質(zhì)量的重要舉措[1]。高校應(yīng)全面開展一流本科課程建設(shè)，樹立課程建設(shè)新理念。

曾任耶魯大學(xué)校長20年之久的理查德·萊文曾說過：教育不改變生活環(huán)境，卻改變?nèi)说乃季S方式;教育能讓人幸福，幸福取決于有意識的思維。教育的目的不是學(xué)會知識，而是習(xí)得一種思維方式。網(wǎng)絡(luò)思維能力的培養(yǎng)一直是我們網(wǎng)絡(luò)教學(xué)團(tuán)隊(duì)的目標(biāo)之一。

二、計(jì)算思維中網(wǎng)絡(luò)思維能力的培養(yǎng)

（一）計(jì)算思維的概念

計(jì)算機(jī)科學(xué)是研究計(jì)算過程的科學(xué)，計(jì)算過程是通過操作數(shù)字符號變換信息的過程。中國科學(xué)院大學(xué)教授徐志偉提出最本質(zhì)的解決問題方法是計(jì)算思維，包括邏輯思維、算法思維、網(wǎng)絡(luò)思維和系統(tǒng)思維。現(xiàn)任美國基金會計(jì)算機(jī)與信息科學(xué)與工程部主任周以真教授認(rèn)為：計(jì)算思維是運(yùn)用計(jì)算機(jī)科學(xué)的基礎(chǔ)概念進(jìn)行問題求解、系統(tǒng)設(shè)計(jì)以及人類行為理解等涵蓋計(jì)算機(jī)科學(xué)領(lǐng)域的一系列思維活動[2]。

計(jì)算思維要達(dá)到的目標(biāo)：自動、通用、算法、聯(lián)網(wǎng)、抽象，體現(xiàn)在網(wǎng)絡(luò)思維中就是協(xié)議、服務(wù)、抽象、分解、協(xié)作的思想，因而在網(wǎng)絡(luò)系列課程乃至整個計(jì)算機(jī)專業(yè)課程體系中，應(yīng)樹立協(xié)議棧的協(xié)作、交互、自動的目標(biāo)。

（二）網(wǎng)絡(luò)思維在課程教學(xué)中的實(shí)踐

網(wǎng)絡(luò)思維能力的培養(yǎng)，首先要貫穿計(jì)算思維的特征去認(rèn)識世界、提出問題、解決問題，其次以設(shè)計(jì)和構(gòu)造系統(tǒng)去求解大規(guī)模復(fù)雜問題為目標(biāo)。教學(xué)團(tuán)隊(duì)通過挖掘內(nèi)在邏輯，形成了以協(xié)議思維貫通網(wǎng)絡(luò)的每個層級的理念，打破了現(xiàn)有教材內(nèi)容的組織壁壘，重新梳理并整合出符合學(xué)生認(rèn)知能力的教學(xué)內(nèi)容。

首先，要明確目標(biāo)做什么，即功能;其次，為了完成相應(yīng)的功能，就需要確定如何做，即策略，針對每一種功能，要采取不同的策略;再次，相應(yīng)的協(xié)議就是制定語法格式，定義語義含義，設(shè)計(jì)同步規(guī)則，進(jìn)而通過時空圖，給出協(xié)議的具體實(shí)現(xiàn)實(shí)例;最后，通過源代碼，得到協(xié)議落地的軟件包。如圖1所示。

計(jì)算思維要達(dá)到的目標(biāo)就是自動、通用、算法、聯(lián)網(wǎng)、抽象，體現(xiàn)在網(wǎng)絡(luò)思維中就是協(xié)議、服務(wù)、抽象、分解、協(xié)作的思想。

讓學(xué)生明白，所謂網(wǎng)絡(luò)協(xié)議思維，是可以擴(kuò)展應(yīng)用到所有實(shí)體間通信的思維方法，不僅僅可以應(yīng)用在網(wǎng)絡(luò)當(dāng)中，還是發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的思維方法，可以解決各個領(lǐng)域的問題，讓網(wǎng)絡(luò)課程教育不僅僅局限在知識、能力的傳授，更是獲得不斷自我學(xué)習(xí)、獨(dú)立思考的能力及科學(xué)思維，能夠勝任任何學(xué)科和職業(yè)。

三、OBE在網(wǎng)絡(luò)系列課程中的應(yīng)用

為適應(yīng)科技創(chuàng)新強(qiáng)國以及國家網(wǎng)絡(luò)空間戰(zhàn)略發(fā)展對計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)人才的需要，在計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)開展了基于OBE（產(chǎn)出導(dǎo)向）的教學(xué)模式改革探索。以培養(yǎng)學(xué)生網(wǎng)絡(luò)思維和網(wǎng)絡(luò)工程能力為主線，設(shè)計(jì)并建成了一種多產(chǎn)出導(dǎo)向線上線下課程融合的教學(xué)模式，體現(xiàn)大局觀（服務(wù)國家和區(qū)域的新發(fā)展格局）、整體觀（教學(xué)內(nèi)容在深度和廣度上的有機(jī)結(jié)合）以及奉獻(xiàn)精神（培養(yǎng)學(xué)生肯鉆研、能吃苦、不怕困難的團(tuán)結(jié)協(xié)作精神）。

改革的內(nèi)涵主要概括為：課堂知識有寬度，以知識講授為主;工程實(shí)踐有深度，以工程能力培養(yǎng)為重;網(wǎng)絡(luò)思維有高度，以專業(yè)素養(yǎng)提高為要。強(qiáng)調(diào)知識、能力、思維三者協(xié)調(diào)發(fā)展，以對接國家發(fā)展建設(shè)對人才的要求。

（一）四個導(dǎo)向

教學(xué)團(tuán)隊(duì)將學(xué)生學(xué)習(xí)后的產(chǎn)出分為：（1）面向網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃集成運(yùn)營從業(yè);（2）面向網(wǎng)絡(luò)安全和編程從業(yè);（3）面向考研、軟考、認(rèn)證;（4）面向更高層次的科學(xué)研究[3]。通過該課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生在建立網(wǎng)絡(luò)知識架構(gòu)的基礎(chǔ)上，靈活運(yùn)用基本理論和基本方法，獲得網(wǎng)絡(luò)工程中的問題求解能力、工程實(shí)踐能力、網(wǎng)絡(luò)編程應(yīng)用能力和團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力，提升網(wǎng)絡(luò)思維能力，達(dá)到素養(yǎng)增強(qiáng)的效果，與職業(yè)規(guī)劃相結(jié)合，創(chuàng)造更大創(chuàng)新和發(fā)展價(jià)值。

（二）兩個課堂

團(tuán)隊(duì)長期以來持續(xù)積累了以課程內(nèi)容為主線的一系列線上、線下教學(xué)資源。教學(xué)團(tuán)隊(duì)整合中國大學(xué)慕課、亞馬遜云課程、edX等國內(nèi)外優(yōu)秀教學(xué)資源，使用雨課堂平臺、思科網(wǎng)絡(luò)技術(shù)學(xué)院平臺組織課程內(nèi)容進(jìn)行理論、實(shí)驗(yàn)的線上、線下教學(xué)活動。

（三）知行合一

課程中知識點(diǎn)均有密切對應(yīng)的真機(jī)和模擬環(huán)境下的實(shí)踐內(nèi)容。經(jīng)過多輪實(shí)驗(yàn)教學(xué)，跟蹤學(xué)生實(shí)驗(yàn)過程和反饋意見，編寫多版不斷升級的多階實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)、實(shí)驗(yàn)問題庫、實(shí)驗(yàn)案例。

（四）三個結(jié)合

三個結(jié)合為：理論與實(shí)踐結(jié)合、課內(nèi)與課外結(jié)合、線下課堂教學(xué)與線上泛在學(xué)習(xí)結(jié)合。（1）以知識邏輯關(guān)系重構(gòu)教學(xué)內(nèi)容：打破了現(xiàn)有教材內(nèi)容的組織壁壘，重新梳理并整合出符合學(xué)生認(rèn)知能力的教學(xué)內(nèi)容。教學(xué)團(tuán)隊(duì)通過挖掘內(nèi)在邏輯，形成了以協(xié)議思維貫通網(wǎng)絡(luò)的每個層級的理念。（2）以多重閉環(huán)反饋設(shè)計(jì)教學(xué)方案：突破了理論聯(lián)系實(shí)踐的單一實(shí)施，精心設(shè)計(jì)了符合學(xué)生認(rèn)知過程的實(shí)施方案。閉環(huán)一：線上自主學(xué)習(xí)概念—線下課堂再思考，夯實(shí)知識體系—線上章節(jié)自測;閉環(huán)二：線下課堂理論學(xué)習(xí)—線上實(shí)驗(yàn)自探索—線下真機(jī)再檢驗(yàn);閉環(huán)三：真機(jī)遇到的問題—投影到理論知識—解決實(shí)驗(yàn)中遇到的問題—完善理論理解。（3）以新理念和新工具為依托，延伸教學(xué)空間，打破了單一的課堂教學(xué)和設(shè)備限制，通過線上、線下相融合，以O(shè)BE的教學(xué)理念，結(jié)合線上課堂、PT模擬器等新型的教學(xué)理念和教學(xué)工具將課堂教學(xué)延伸到線上以及學(xué)生的課余。

（五）差異化教學(xué)方法

不同的教學(xué)內(nèi)容采用相應(yīng)有效的教學(xué)手段使學(xué)生“學(xué)會”“會學(xué)”“學(xué)樂”“樂學(xué)”。（1）啟發(fā)式研討式教學(xué)方法，針對研究課題前沿知識融入教學(xué)討論。（2）演示型教學(xué)方法，網(wǎng)絡(luò)原理在實(shí)踐中的體現(xiàn)由教師演示。任務(wù)探討由學(xué)生演示、教師點(diǎn)評。采用多媒體網(wǎng)絡(luò)教學(xué)系統(tǒng)廣播學(xué)生屏幕，網(wǎng)絡(luò)會議方式的屏幕共享，師生可以共同提出建議和評論。（3）探究式教學(xué)方法，串聯(lián)每個邏輯主線，針對理論內(nèi)容深入探究，層次遞進(jìn)。（4）采用體驗(yàn)式教學(xué)，針對實(shí)驗(yàn)室硬件，教師實(shí)際操作示范，學(xué)生體驗(yàn)。（5）協(xié)作教學(xué)法，針對復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)內(nèi)容，小組討論出合理方案，協(xié)同完成。（6）任務(wù)驅(qū)動法，針對綜合任務(wù)，由學(xué)生規(guī)劃設(shè)計(jì)。（7）采取多種形式的翻轉(zhuǎn)課堂理論翻轉(zhuǎn)課堂，線上搜索各種學(xué)習(xí)資源，線下進(jìn)行思路的串聯(lián)，前沿討論辯論。實(shí)驗(yàn)翻轉(zhuǎn)課堂，線上在模擬器上進(jìn)行驗(yàn)證、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，線下在真機(jī)環(huán)境中進(jìn)行綜合性實(shí)驗(yàn)的規(guī)劃實(shí)施。

（六）過程評價(jià)和反饋

強(qiáng)調(diào)學(xué)生網(wǎng)絡(luò)思維培養(yǎng)的循序漸進(jìn)，過程式跟蹤評價(jià)學(xué)生的學(xué)情，調(diào)整教學(xué)難度和進(jìn)度。針對四個產(chǎn)出導(dǎo)向細(xì)化學(xué)生所應(yīng)具備的能力圖譜比重，綜合能力圖譜中包括自學(xué)能力、邏輯思維能力、網(wǎng)絡(luò)思維、工程設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)以及團(tuán)隊(duì)協(xié)作。對應(yīng)于能力構(gòu)成矩陣各要素，評價(jià)分成能力達(dá)成度評價(jià)和能力提升評價(jià)。能力達(dá)成度評價(jià)即每個學(xué)生都需要達(dá)成的能力。能力達(dá)成度通過線上考核方式，允許學(xué)生多次考核，通過考核失誤反饋的知識點(diǎn)再學(xué)習(xí)，重復(fù)進(jìn)行同樣知識點(diǎn)不同題目的考試，直至達(dá)標(biāo)。能力提升評價(jià)是一次性考核，評價(jià)學(xué)生綜合應(yīng)用能力，主要是進(jìn)行學(xué)生差異化能力評價(jià)。自行開發(fā)理論達(dá)標(biāo)測試系統(tǒng)，可以依據(jù)公式、圖形原理等信息進(jìn)行自動出題、評判。開發(fā)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)環(huán)境下的實(shí)驗(yàn)考試系統(tǒng)，最終達(dá)到評價(jià)的多元化、經(jīng)?；⒎答伝?、客觀化、半自動化。

（七）三種能力

三種能力為網(wǎng)絡(luò)思維能力、工程實(shí)踐能力、團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力。網(wǎng)絡(luò)思維能力：解決各種領(lǐng)域信息交換通信問題。工程實(shí)踐能力：結(jié)合實(shí)際的應(yīng)用案例進(jìn)行各種類型網(wǎng)絡(luò)項(xiàng)目實(shí)驗(yàn)，最終達(dá)成網(wǎng)絡(luò)工程的完整實(shí)施。團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力：以小組為單位，查閱資料，討論、解決各種理論和實(shí)驗(yàn)任務(wù)，分工協(xié)作達(dá)到目標(biāo)。

概括起來就是，以“四個導(dǎo)向”為指導(dǎo)，集成“兩個課堂”的全部教學(xué)資源，融合“三個結(jié)合”和“差異化教學(xué)方法”，使學(xué)生在“知行合一”的過程中培養(yǎng)“三種能力”，并通過“過程評價(jià)和反饋”追蹤學(xué)情，指導(dǎo)老師及時調(diào)整教學(xué)內(nèi)容和手段。

四、實(shí)踐效果與展望

新理念、新工具的引入，提升了理論教學(xué)與實(shí)踐操作的深度和廣度;新平臺新方法的使用，提高了知識能力考核與教學(xué)評價(jià)的準(zhǔn)確度、客觀性和時效性;教學(xué)改革的深入，反哺了教師的科學(xué)研究，科學(xué)研究成果又引入課堂，獲得了多項(xiàng)國家級項(xiàng)目，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)榮獲國家首批一流課程。

希望我們的一流課程持續(xù)建設(shè)，可以真正實(shí)現(xiàn)高等教育的目標(biāo)：是自由的精神、公民的責(zé)任、遠(yuǎn)大的志向，是批判性的獨(dú)立思考、時時刻刻的自我覺知、終身學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)、獲得幸福的能力。

參考文獻(xiàn)：

[1]教育部關(guān)于一流本科課程建設(shè)的實(shí)施意見（教高〔2019〕8號）[Z].2019.

[2]Jeannette M W. Computational Thinking [J].Com-munications of the ACM，2006，49（3）：33-35.

[3]溫靜，孫敏.計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程多導(dǎo)向多落點(diǎn)本科教學(xué)模式的設(shè)計(jì)和建設(shè)[J].計(jì)算機(jī)教育，2019（6）：23-26.

◎編輯 郭小琴