基于創(chuàng)新人才培養(yǎng)的教學(xué)改革與實(shí)踐

高凱，賈偉，黃現(xiàn)代，周軍，鄒海榮，達(dá)列雄，李娜

摘要：隨著教育現(xiàn)代化的推進(jìn)，大數(shù)據(jù)、人工智能、云技術(shù)的普及為培養(yǎng)計算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)工程專業(yè)學(xué)生的創(chuàng)新能力帶來新的機(jī)遇。通過對計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)原理課程教學(xué)中出現(xiàn)典型問題的分析，從課程內(nèi)容、教學(xué)方法、教學(xué)環(huán)境和教學(xué)評價四個方面展開教學(xué)改革創(chuàng)新研究。在課程內(nèi)容中突出“以學(xué)生發(fā)展為中心”的理念，進(jìn)一步將課程思政融入課堂，打造"知識、能力、素質(zhì)"三位一體的創(chuàng)新課程內(nèi)容。在教學(xué)方法上，將課程資源云平臺、學(xué)習(xí)通智慧教學(xué)系統(tǒng)和“雨課堂”等智慧教學(xué)軟件與課程教學(xué)相結(jié)合，旨在探究智慧教學(xué)融入課堂的方法和途徑。通過創(chuàng)設(shè)教學(xué)情境、規(guī)范教學(xué)過程性評價，形成具有較強(qiáng)輻射推廣價值的教學(xué)新方法、新模式。

關(guān)鍵詞：計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)原理；教學(xué)改革；創(chuàng)新人才培養(yǎng)

中圖分類號：G642? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1009-3044（2022）32-0128-03

人才培養(yǎng)模式的創(chuàng)新是人才培養(yǎng)體制改革的核心環(huán)節(jié)。創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式要做到“三個注重”，即注重“學(xué)思結(jié)合”“知行統(tǒng)一”“因材施教”。計算機(jī)類專業(yè)學(xué)生要能夠跟蹤計算機(jī)科學(xué)前沿技術(shù)，具備創(chuàng)新能力，能勝任本領(lǐng)域工程項目的分析、設(shè)計、開發(fā)和管理工作。計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)原理課程是高校計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的基礎(chǔ)課程，也是計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)工程專業(yè)的核心課程之一。該課程理論知識抽象性強(qiáng)，線上高質(zhì)量資源少，導(dǎo)致學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中對核心概念的理解比較困難，教師在組織理論課程和實(shí)驗(yàn)的難度較大，導(dǎo)致課程教學(xué)效果很難達(dá)到預(yù)期目標(biāo)[1]。教學(xué)團(tuán)隊探索出基于課程內(nèi)容的重構(gòu)與創(chuàng)新、教學(xué)方法、教學(xué)環(huán)境和教學(xué)評價創(chuàng)新，體現(xiàn)“以學(xué)生發(fā)展為中心”的理念，進(jìn)一步將課程思政融入課堂，不僅注重新興網(wǎng)絡(luò)技術(shù)問題，還關(guān)注企業(yè)需求和應(yīng)用需求導(dǎo)向，著重培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐動手能力和創(chuàng)新能力[2]。

1計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)原理課程存在的問題

課程組對目前計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)原理課程從課程內(nèi)容、教學(xué)方法、教學(xué)環(huán)境和教學(xué)評價四個方面進(jìn)行問題梳理，課程教學(xué)中需要解決的主要問題如下：

解決課程內(nèi)容中的重難點(diǎn)知識讓學(xué)生掌握真正掌握的問題：如可靠傳輸、路由交互、異構(gòu)性網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)等內(nèi)容，理解當(dāng)前解決這些問題的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和原理。解決學(xué)生綜合能力和素養(yǎng)培養(yǎng)的難題：如何在教學(xué)中解決學(xué)生針對現(xiàn)實(shí)復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)工程問題，提高學(xué)生的綜合分析和實(shí)踐動手解決問題的能力；在其中培養(yǎng)學(xué)生鉆研探索、協(xié)作交流等方面的綜合素養(yǎng)。解決在應(yīng)用型地方高校，如何對學(xué)生的知識能力和素養(yǎng)進(jìn)行綜合考核評價過于單一的問題。課程團(tuán)隊針對以上問題，從課程內(nèi)容、教學(xué)方法、教學(xué)環(huán)境和教學(xué)評價四個方面展開教學(xué)改革創(chuàng)新研究，采用線上+線下的混合式教學(xué)模式后，學(xué)生的學(xué)習(xí)質(zhì)量和效率相對于之前傳統(tǒng)式教學(xué)模式明顯提升。

2課程內(nèi)容的重構(gòu)與創(chuàng)新

學(xué)校計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)原理理論課程最早開始開設(shè)于2000年計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)98級學(xué)生，當(dāng)時主要依據(jù)謝希仁教授主編教材，講授計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)概述、物理層和數(shù)據(jù)鏈路層等內(nèi)容；隨后隨計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，不斷地優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容和體系，2008年開始將教學(xué)內(nèi)容重組優(yōu)化為概述和五層體系的內(nèi)容，在2012年、2016年也有部分優(yōu)化更新；從2019年開始，借鑒國際經(jīng)典教材《計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)——自頂向下方法》，開始優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容體系講授順序，對課程內(nèi)容進(jìn)行重新梳理和整合。

計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)原理實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容在2005年前主要開設(shè)雙絞線制作、局域網(wǎng)組建、發(fā)送電子郵件、配置Web服務(wù)器等網(wǎng)絡(luò)中的實(shí)用技術(shù)；2006到2010期間實(shí)驗(yàn)在開設(shè)網(wǎng)絡(luò)命令基本工具的使用和Web服務(wù)的配置等項目外，課程組借鑒上海理工大學(xué)陳佳琪教授開發(fā)的軟件，加入了ARQ協(xié)議、距離矢量路由算法的仿真演示等；2010年后開始引入思科網(wǎng)絡(luò)學(xué)院的Packet Trace工具，讓學(xué)生可以搭建仿真網(wǎng)絡(luò)，研究網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部的信息交互過程，引入了局域網(wǎng)的構(gòu)建及IP配置、路由協(xié)議的配置等項目；2018年后，開始逐步引入Wireshark軟件，開設(shè)協(xié)議分析等相關(guān)實(shí)驗(yàn)。

2.1“知識、能力、素質(zhì)”為培養(yǎng)目標(biāo)的創(chuàng)新課程內(nèi)容

本課程按照知識目標(biāo)、能力目標(biāo)和素質(zhì)目標(biāo)對課程內(nèi)容和課程目標(biāo)達(dá)成度進(jìn)行了重構(gòu)，主要分為以下主要內(nèi)容：

（1）知識目標(biāo)的重構(gòu)

在教學(xué)中重新梳理計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)知識點(diǎn)，打破章節(jié)限制，將計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)概述、物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、局域網(wǎng)、廣域網(wǎng)、網(wǎng)絡(luò)互連、運(yùn)輸層和應(yīng)用層等內(nèi)容根據(jù)邏輯相關(guān)性原則，將課程知識點(diǎn)進(jìn)行重新整合，然后根據(jù)章節(jié)前序和后續(xù)課程的關(guān)系，明確學(xué)生要掌握的知識點(diǎn)。

在教學(xué)中著力培養(yǎng)學(xué)生獲得工程知識和理解網(wǎng)絡(luò)工程問題的能力。通過知識點(diǎn)的重構(gòu)，使學(xué)生更清晰地了解計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展歷史和未來的發(fā)展趨勢；理解計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的核心概念及基本原理，熟悉TCP/IP協(xié)議體系結(jié)構(gòu)的工作機(jī)制；理解主要網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的工作原理，掌握使用網(wǎng)絡(luò)的基本技能，熟悉網(wǎng)絡(luò)常用工具命令的使用方法；掌握組建、配置簡單網(wǎng)絡(luò)的基本技術(shù)。

（2）能力目標(biāo)的搭建

在教學(xué)中著力培養(yǎng)學(xué)生解決復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)工程問題的能力。使學(xué)生具備把計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基本原理應(yīng)用到實(shí)際工作領(lǐng)域的初步能力，具有網(wǎng)絡(luò)協(xié)議分析的初步能力；具有分析、設(shè)計和組建簡單網(wǎng)絡(luò)的初步能力，并能夠結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際選用和使用網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的能力；具備常見網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的使用及配置方法；具備初步網(wǎng)絡(luò)管理和網(wǎng)絡(luò)故障處理的能力；使學(xué)生具備終身學(xué)習(xí)的能力，能使用現(xiàn)代工具、分析復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)工程問題，設(shè)計網(wǎng)絡(luò)項目構(gòu)建方案的能力。

（3）素質(zhì)目標(biāo)的培養(yǎng)

在教學(xué)中著力培養(yǎng)學(xué)生能夠基于計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)相關(guān)背景知識進(jìn)行合理分析，評價計算機(jī)應(yīng)用工程實(shí)踐和復(fù)雜工程問題解決方案的素質(zhì)能力。使學(xué)生具有協(xié)議規(guī)則意識，懂得相互交流和遵守規(guī)則的重要性；具備初步唯物主義辯證法與系統(tǒng)觀的思維素養(yǎng)；培養(yǎng)學(xué)生科技報國的家國情懷，將自身的發(fā)展融入國家建設(shè)和發(fā)展之中。

2.2 “立德樹人”理念下思政育人的創(chuàng)新和實(shí)踐

在教學(xué)中深挖教學(xué)資源，構(gòu)造融合課程思政的課程知識體系，通過課程體知識系建設(shè)，深挖課程的價值意蘊(yùn)，把教書育人落到實(shí)處，確保社會主義大學(xué)培養(yǎng)目標(biāo)順利實(shí)現(xiàn)。

在教學(xué)中，將“理解規(guī)則、相互協(xié)同”的規(guī)則引入?yún)f(xié)議機(jī)制的講解，引領(lǐng)學(xué)生樹立遵守規(guī)則的意識和協(xié)作共贏的大局觀；將華為、中興公司等事件融入課堂中，培養(yǎng)學(xué)生腳踏實(shí)地的大國工匠精神，科技報國的家國情懷和使命擔(dān)當(dāng)[3]。通過學(xué)習(xí)計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議層次及其服務(wù)模型，讓學(xué)生體會只有遵循了協(xié)議，才能更好地進(jìn)行信息交流。通過IP地址資源的有限及分配的不平衡，讓學(xué)生體驗(yàn)各類資源的寶貴，養(yǎng)成勤儉節(jié)約的好習(xí)慣。通過了解國家網(wǎng)絡(luò)空間安全所面臨的嚴(yán)峻形勢，激發(fā)學(xué)生的愛國熱情和民族自豪感。經(jīng)過不懈努力，學(xué)院獲批陜西省師德建設(shè)先進(jìn)集體，本課程獲批“課程思政”示范課程和典型案例。

2.3 “學(xué)生黨建+學(xué)科專業(yè)”助力教學(xué)的創(chuàng)新與實(shí)踐

在課程教學(xué)中，探索實(shí)施“互聯(lián)網(wǎng)+學(xué)生黨建”“學(xué)生黨建+學(xué)科專業(yè)”兩種模式，促進(jìn)黨建工作和專業(yè)發(fā)展雙融合。在課程主講教師擔(dān)任網(wǎng)絡(luò)工程專業(yè)學(xué)生黨支部書記的十多年里，打造了計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)原理課程線上互動課程，依托專業(yè)教學(xué)，把學(xué)科專業(yè)知識貫穿支部育人的全過程，起到了良好的效果。近年來，組建網(wǎng)絡(luò)技術(shù)服務(wù)團(tuán)隊，為黨政機(jī)關(guān)、企事業(yè)單位和學(xué)校部門提供網(wǎng)站建設(shè)、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)服務(wù)，近兩年，累計達(dá)到50余次。建成在線學(xué)習(xí)平臺1個，打造線上互動課程15門，指導(dǎo)開發(fā)畢業(yè)設(shè)計軟件100余個。建成了學(xué)校首個微信購物網(wǎng)店，設(shè)計制作20余個網(wǎng)站，先后組織參加“計算機(jī)設(shè)計大賽”“互聯(lián)網(wǎng)+大賽”等多項學(xué)科競賽，獲得校級以上獎勵60余項。其中“甲骨文杯”全國Java程序設(shè)計大賽獲得全國總決賽一等獎。

黨建工作和專業(yè)發(fā)展雙融合模式的典型經(jīng)驗(yàn)，得到學(xué)校、陜西省委和教育部的認(rèn)可和推廣。主講教師所在支部榮獲2018年全省高?！耙幌葍蓛?yōu)” 先進(jìn)基層黨組織稱號，入選教育部“全國黨建工作樣板支部”培育創(chuàng)建名單，2021年通過教育部驗(yàn)收。

3課程教學(xué)方法創(chuàng)新

計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)原理的教學(xué)方法在教學(xué)實(shí)踐中存在以下問題：（1）課程在線資源較零散且質(zhì)量不高，學(xué)生獲取高質(zhì)量的線上教學(xué)資源難度大。（2）傳統(tǒng)教材中側(cè)重理論部分的講解，課程實(shí)驗(yàn)偏重完成部分理論驗(yàn)證，缺乏與課程相匹配的高質(zhì)量實(shí)驗(yàn)設(shè)計。（3）缺乏有效的學(xué)情反饋機(jī)制，沒有將“教師的教”和“學(xué)生的學(xué)”充分高效地結(jié)合起來，在因材施教方面還做得不夠[2]。（4）課程考核評價方式單一，傳統(tǒng)教學(xué)評價和考核方式通常側(cè)重結(jié)果性評價，在教學(xué)過程中過程性評價缺失，造成考前突擊現(xiàn)象嚴(yán)重。

基于以上問題，課程團(tuán)隊不斷對教學(xué)方法進(jìn)行改進(jìn)和創(chuàng)新，如圖1所示，具體表現(xiàn)在：（1）整合課程資源平臺，打造“線上+線下”的立體化課程平臺。從2013年開始，課程組開始探索基于網(wǎng)絡(luò)平臺的教學(xué)模式，依次創(chuàng)建了基于Moodle平臺的虛擬學(xué)習(xí)空間，自建了網(wǎng)上云平臺的網(wǎng)絡(luò)資源平臺；2017年開始引入微助教、雨課堂等教學(xué)智能交互工具，借助智能手機(jī)，實(shí)現(xiàn)課堂的即時互動；2020年，在學(xué)校依據(jù)超星學(xué)習(xí)通創(chuàng)建校級教學(xué)平臺后，課程組逐步開始將其他網(wǎng)絡(luò)平臺資源遷移到該平臺，進(jìn)行線上線下的混合模式的教學(xué)。（2）知行合一，探索提高學(xué)生的認(rèn)知能力和動手能力。將計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)原理分為三個課程目標(biāo)，在每一個課程目標(biāo)中，按照課堂教學(xué)、混合式教學(xué)、討論課和實(shí)驗(yàn)等教學(xué)組織形式組織教學(xué)。每個課程目標(biāo)都必須有實(shí)驗(yàn)項目覆蓋，且實(shí)驗(yàn)總學(xué)時數(shù)必須達(dá)到10個學(xué)時以上。（3）構(gòu)建計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)原理課程學(xué)情反饋評價體系。探索與實(shí)踐因材施教、分層化教學(xué)的方法；使“以教師為主導(dǎo)”的傳統(tǒng)教學(xué)理念向以“學(xué)生為中心”的教學(xué)理念轉(zhuǎn)變。將整個課程的教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行模塊化切分，讓學(xué)生自主選擇課堂教學(xué)的內(nèi)容與學(xué)習(xí)時間，自主選擇網(wǎng)絡(luò)資源進(jìn)行學(xué)習(xí)，以滿足不同基礎(chǔ)的學(xué)生學(xué)習(xí)的需要。（4）建立課程多元考核評價體系。根據(jù)課程目標(biāo)設(shè)計靈活多樣的考核方式，加大學(xué)生學(xué)習(xí)過程考核，通過自評、互評多主體進(jìn)行課程評定，更加客觀、公正地考核評價學(xué)生學(xué)業(yè)表現(xiàn)。

4課程教學(xué)環(huán)境創(chuàng)新

本課程結(jié)合智慧課堂的特征，在當(dāng)前智慧教學(xué)研究的基礎(chǔ)上，將課程資源云平臺、智慧教學(xué)系統(tǒng)Moodle、思科網(wǎng)絡(luò)教學(xué)模擬器、“雨課堂”智慧教學(xué)軟件和“微助教”智慧教學(xué)軟件將結(jié)合，設(shè)計出符合時代發(fā)展的智慧課堂教學(xué)模式，旨在激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，并用以指導(dǎo)具體教學(xué)實(shí)踐，提高學(xué)生的滿意度和學(xué)習(xí)效果[4-5]。

計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)原理課程教學(xué)團(tuán)隊建立了：網(wǎng)上智慧教學(xué)云平臺（訪問地址：http：//www.sxhzbyz.com/yunkt/），網(wǎng)上課程資源云平臺包含首頁、網(wǎng)絡(luò)原理課程、網(wǎng)站開發(fā)課程、綜合實(shí)踐課程、云端資源共享和交流互動欄目[6]；開發(fā)使用的開源智慧教學(xué)系統(tǒng)Moodle（校園網(wǎng)內(nèi)訪問地址：http：//218.195.110.11），累計開課超過10學(xué)期，課程超過30門次，累計用戶超過1600人；使用的思科網(wǎng)絡(luò)教學(xué)模擬器Packet Tracer，構(gòu)建了計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、路由交換等課程的實(shí)驗(yàn)動手練習(xí)作業(yè)；探索基于翻轉(zhuǎn)課堂的教學(xué)模式的應(yīng)用，借助“學(xué)習(xí)通”“雨課堂”和“微助教”等智慧教學(xué)軟件，開展計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)原理課程智慧課堂教學(xué)實(shí)踐活動[7]；使用的“微助教”智慧教學(xué)軟件，課前五分鐘學(xué)生進(jìn)行簽到，課堂上相關(guān)的知識內(nèi)容講授后，開啟相關(guān)的習(xí)題，要求學(xué)生5分鐘之內(nèi)作答提交，及時了解學(xué)生的掌握情況，從2017年開始，在該平臺上，使用學(xué)生超500人，題目超100題，66份組卷[8]。學(xué)院獲批教育廳2018年大學(xué)生校外創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育實(shí)踐基地、課程所在實(shí)驗(yàn)室獲批2019年省級實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心和虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心。

5課程教學(xué)評價創(chuàng)新

課程教學(xué)評價創(chuàng)新的主要特點(diǎn)在傳統(tǒng)考勤、作業(yè)、實(shí)驗(yàn)和期末考試成績的考評基礎(chǔ)上，建立以過程性考核評價體系為基礎(chǔ)的，以混合式教學(xué)方式為手段，以學(xué)生競賽、科研項目等實(shí)踐能力培養(yǎng)為目標(biāo)的多元評價體系。

本課程加大過程性考核比重，考查學(xué)生綜合能力，與以往考核方式相比，增加了課堂表現(xiàn)成績，雖然占比不太大，但已經(jīng)可以在一定程度上反映出學(xué)生的綜合能力。通過建設(shè)學(xué)習(xí)平臺，混合式教學(xué)的改革，學(xué)生們一致反映這種混合式教學(xué)方式，符合學(xué)生的學(xué)習(xí)需求，得到了學(xué)生的良好反饋。以結(jié)果為導(dǎo)向，重視學(xué)生實(shí)踐輸出能力的培養(yǎng)。基于計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)原理課程學(xué)習(xí)團(tuán)隊的組建，學(xué)生在各類學(xué)科競賽中獲得省級以上獎勵50余項。主講教師2021年獲課堂教學(xué)創(chuàng)新大賽一等獎，2019、2021兩年獲得教學(xué)成果獎。

6結(jié)束語

經(jīng)過不懈努力，計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)獲批國家級“一流本科專業(yè)”建設(shè)點(diǎn)，計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)原理獲批陜西省教育廳2021年省級一流本科課程，在計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)原理課程全國高等院校計算機(jī)類專業(yè)教學(xué)能力大賽中獲得二等獎。主講教師自主開發(fā)的智慧教學(xué)資源云課堂平臺本課程的創(chuàng)新成果建設(shè)經(jīng)驗(yàn)已在學(xué)校計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)工程兩個專業(yè)的專業(yè)課程教學(xué)中實(shí)施推廣。在今后的教學(xué)實(shí)踐中，重點(diǎn)總結(jié)凝練好課程特色、亮點(diǎn)和創(chuàng)新點(diǎn)，形成可供借鑒推廣的經(jīng)驗(yàn)做法。

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【通聯(lián)編輯：王力】