宋晶晶 竇慧莉 錢萍 劉慶華

摘 要

為貫徹學(xué)習(xí)產(chǎn)出（OBE）的教育理念，針對物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)中計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的各項(xiàng)能力培養(yǎng)及提升學(xué)生學(xué)習(xí)效果的問題，提出基于OBE的教學(xué)改革實(shí)踐。從學(xué)習(xí)效果出發(fā)反向推導(dǎo)教學(xué)目標(biāo)，進(jìn)而確定教學(xué)活動及考核體系的設(shè)計(jì)過程。結(jié)合課堂內(nèi)容設(shè)計(jì)和課堂模式改革，提升OBE在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)改革中的作用。

關(guān)鍵詞

反向設(shè)計(jì); 教學(xué)改革; 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò);物聯(lián)網(wǎng)工程

中圖分類號： TP368.1-4;G642 ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2020.16.024

教育部在2010年3月，發(fā)布了《關(guān)于戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)相關(guān)專業(yè)申報(bào)和審批工作的通知》，各高校積極申報(bào)物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)專業(yè)，并于當(dāng)年獲批了33所不同層次高校的物聯(lián)網(wǎng)工程相關(guān)專業(yè)。江蘇科技大學(xué)作為首批開設(shè)物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)的高校之一，于2011年開始招生，如今已經(jīng)培養(yǎng)了5批優(yōu)秀的物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)畢業(yè)生[1]。物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)是被各高校申請最多的專業(yè)，反映出國家對物聯(lián)網(wǎng)經(jīng)濟(jì)的重視和人才培養(yǎng)的迫切性。物聯(lián)網(wǎng)工程是新一代信息技術(shù)的重要組成部分，其核心和基礎(chǔ)仍是互聯(lián)網(wǎng)，其用戶端延伸到了物品與物品之間，可以實(shí)現(xiàn)物理系統(tǒng)的實(shí)時(shí)跟蹤[2]。

物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)不同于其他專業(yè)的特點(diǎn)有如下3個(gè)[3]：

（1）物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)是一門交叉學(xué)科，涉及計(jì)算機(jī)、通信技術(shù)、電子技術(shù)等專業(yè)基礎(chǔ)知識，以及管理學(xué)、軟件開發(fā)等多方面知識。

（2）物聯(lián)網(wǎng)是一個(gè)專業(yè)，而非學(xué)科。如果專業(yè)定位不清，課程設(shè)置不合理，或針對性不強(qiáng)，則培養(yǎng)出的學(xué)生可能懂得多但不精。

（3）物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)鏈長，涉及多個(gè)產(chǎn)業(yè)群，其應(yīng)用范圍幾乎涵蓋了各個(gè)行業(yè)。因此，物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)的學(xué)生可以從事不同崗位的工作。

成果導(dǎo)向教育（Outcome-Based Education，OBE）是一種以學(xué)生的學(xué)習(xí)成果為導(dǎo)向的教育理念，該理念認(rèn)為教學(xué)設(shè)計(jì)和教學(xué)實(shí)施的目標(biāo)是學(xué)生在整個(gè)教育過程中取得的學(xué)習(xí)成果。它由Spady等人于1981年首次提出[4]，迅速得到了人們的認(rèn)可與重視。OBE教育模式是工程教育的核心理念，也是工程教育專業(yè)認(rèn)證的重要標(biāo)準(zhǔn)。OBE以“實(shí)現(xiàn)學(xué)生特定學(xué)習(xí)產(chǎn)出的教育過程”推動了傳統(tǒng)的內(nèi)容驅(qū)動、學(xué)科導(dǎo)向的教育模式改革。為了適應(yīng)OBE理念達(dá)到工程教育的認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)，許多高校積極開展了計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)應(yīng)用理論教學(xué)改革，但僅僅依靠課堂教學(xué)改革的方法來促進(jìn)學(xué)生理解計(jì)算思維并解決工程問題的能力，效果有限。因此，基于OBE理念梳理計(jì)算機(jī)課程的教學(xué)重難點(diǎn)，借助多種手段重構(gòu)課堂教學(xué)環(huán)節(jié)，成為目前公認(rèn)的較為成功的教學(xué)改革方案之一[5，6]。

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)是進(jìn)一步學(xué)習(xí)各類有線網(wǎng)絡(luò)和無線網(wǎng)絡(luò)協(xié)議、技術(shù)、模型和算法的基礎(chǔ)，是計(jì)算機(jī)專業(yè)的基礎(chǔ)理論課[7]。因此，對于把計(jì)算機(jī)技術(shù)作為核心技術(shù)之一的物聯(lián)網(wǎng)工程來說，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)也是物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)的重要專業(yè)基礎(chǔ)課程[6]，在課程體系中占據(jù)著非常重要的地位。使用OBE理念對計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程進(jìn)行改革，也有利于促進(jìn)物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)教學(xué)的正常穩(wěn)定進(jìn)行。

1 基于OBE的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程大綱修訂

OBE理念強(qiáng)調(diào)反向設(shè)計(jì)，首先要綜合分析國家、社會和職場等對人才的需求，然后確定培養(yǎng)目標(biāo)，再根據(jù)培養(yǎng)目標(biāo)確定畢業(yè)要求，并將畢業(yè)要求逐一分解為可測量的指標(biāo)點(diǎn)，最后根據(jù)指標(biāo)點(diǎn)確定課程體系。要把培養(yǎng)方案的制（修）訂與專業(yè)認(rèn)證結(jié)合起來，就要在專業(yè)培養(yǎng)與畢業(yè)要求的基礎(chǔ)上，根據(jù)課程知識結(jié)構(gòu)與先后修課程知識體系的關(guān)聯(lián)，對基于OBE的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程教學(xué)大綱進(jìn)行修訂。對計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程大綱的修訂，對于促進(jìn)教師深入理解“以學(xué)生為中心的教與學(xué)”的OBE核心內(nèi)涵，起到非常積極的作用。

1.1 課程目標(biāo)對畢業(yè)要求的支撐

教學(xué)目標(biāo)是學(xué)生想要達(dá)到的水平，確定好了教學(xué)目標(biāo)之后，可以反向設(shè)計(jì)出實(shí)現(xiàn)教學(xué)目標(biāo)所需要的教學(xué)活動。OBE強(qiáng)調(diào)以學(xué)生為中心，教師不是課程的主宰者，而是課程的指導(dǎo)者。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)對學(xué)生能力培養(yǎng)的具體要求是在掌握計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基本內(nèi)容的基礎(chǔ)上，結(jié)合實(shí)際問題選擇合理的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。根據(jù)該能力培養(yǎng)的要求，物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)中的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程目標(biāo)設(shè)計(jì)如下。

課程目標(biāo)1：掌握計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的基本概念， 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的形成和協(xié)議分層方法，理解OSI/RM七層模型和TCP/IP體系結(jié)構(gòu);掌握物理層數(shù)字鏈路層的功能及特性，掌握網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)的基本概念，掌握IP協(xié)議、子網(wǎng)劃分和無分類編址CIDR，掌握路由選擇協(xié)議的基本概念、內(nèi)部網(wǎng)關(guān)協(xié)議和外部網(wǎng)關(guān)協(xié)議的原理和方法;掌握運(yùn)輸層主要功能和運(yùn)輸層的兩個(gè)主要協(xié)議，掌握可靠傳輸?shù)墓ぷ髟砑癟CP的可靠數(shù)據(jù)傳輸與流量控制機(jī)制，通過計(jì)算思維的培養(yǎng)，使學(xué)生能夠在計(jì)算機(jī)領(lǐng)域分析相關(guān)工程問題的能力，為本專業(yè)后續(xù)課程學(xué)習(xí)奠定良好的理論基礎(chǔ)。

該課程目標(biāo)支撐畢業(yè)要求“問題分析”：能夠應(yīng)用數(shù)學(xué)、自然科學(xué)和工程理論的基本原理，識別、表達(dá)、并通過文獻(xiàn)研究分析物聯(lián)網(wǎng)工程及相關(guān)領(lǐng)域內(nèi)的復(fù)雜工程問題，以獲得有效結(jié)論。

課程目標(biāo)2：了解傳輸媒體的特點(diǎn)、寬帶接入技術(shù)、高速以太網(wǎng)技術(shù);了解IPv6協(xié)議及其數(shù)據(jù)包格式和編址方案;理解常用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)（無線局域網(wǎng)、無線傳感網(wǎng)、移動通信網(wǎng)、衛(wèi)星通信網(wǎng)等）的基本原理以及其組網(wǎng)基本方法和工作過程。

該課程目標(biāo)支撐畢業(yè)要求“設(shè)計(jì)/開發(fā)解決方案”：能夠設(shè)計(jì)針對物聯(lián)網(wǎng)工程及相關(guān)領(lǐng)域復(fù)雜工程問題的解決方法，設(shè)計(jì)滿足特定需求的系統(tǒng)、單元（部件）或工藝流程，并能夠在設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)中體現(xiàn)創(chuàng)新意識，考慮法律、社會、文化、安全、健康以及環(huán)境等因素。

課程目標(biāo)3：理解常用網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的實(shí)現(xiàn)方案，掌握常用網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用服務(wù)的配置與管理方法，能夠基于科學(xué)原理研究和設(shè)計(jì)各類網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的復(fù)雜工程問題，分析和設(shè)計(jì)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用系統(tǒng)，制定合適的實(shí)驗(yàn)方案，構(gòu)建實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)并開展實(shí)驗(yàn)研究。

該課程目標(biāo)支撐畢業(yè)要求“研究”：能夠基于科學(xué)原理并采用科學(xué)方法對物聯(lián)網(wǎng)工程及相關(guān)領(lǐng)域內(nèi)的復(fù)雜工程問題進(jìn)行研究，包括設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、分析與解釋數(shù)據(jù)，并通過信息綜合得到合理有效的結(jié)論。

1.2 課程重難點(diǎn)及解決方案

在修訂教學(xué)大綱的過程中，必須明確計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程的重難點(diǎn)。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)作為一門理論課，重點(diǎn)是理解和掌握計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的基本概念、基本原理和基本方法，熟悉計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)，理解各層的功能、工作原理和相關(guān)協(xié)議。難點(diǎn)在于分析網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的語法語義和時(shí)序，對網(wǎng)絡(luò)協(xié)議有一個(gè)透徹的理解。由于計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程重點(diǎn)難點(diǎn)較多，很多學(xué)生難以理解和掌握，因此提出幾個(gè)解決方案具體方式如下：

（1）為了加深學(xué)生的理解，在課堂教學(xué)要以學(xué)生為主，注重對于基礎(chǔ)知識的講解，讓學(xué)生掌握各種計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)。

（2）通過編程實(shí)踐加強(qiáng)學(xué)生對計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的安裝、配置、調(diào)試、開發(fā)與應(yīng)用，提高利用計(jì)算機(jī)解決網(wǎng)絡(luò)通信問題的實(shí)踐能力。

（3）為了讓學(xué)生能夠隨時(shí)隨地地進(jìn)行相關(guān)方面的學(xué)習(xí)，可以通過網(wǎng)絡(luò)教學(xué)的途徑，學(xué)生可以通過網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行各方面的學(xué)習(xí)，并且獲取相應(yīng)的資源，學(xué)生也可以通過網(wǎng)絡(luò)向老師提問，這樣教學(xué)方式更加便捷。將網(wǎng)絡(luò)資源互動作為課堂教學(xué)的有效補(bǔ)充，通過課程QQ群或者微信群的建設(shè)，與學(xué)生在線答疑。

（4）在課本的基礎(chǔ)內(nèi)容上編制與課本相配套的課件等學(xué)習(xí)資料，學(xué)生可以通過這些學(xué)習(xí)資料來加深對于課本內(nèi)容的理解與學(xué)習(xí)，也可以在課后的時(shí)間里進(jìn)行自我檢測，使學(xué)生提高自主學(xué)習(xí)能力。

因此對于考核的設(shè)計(jì)十分重要，考核要具有綜合性，要能夠?qū)W(xué)生的各方面都考察得到。學(xué)生通過考核可以認(rèn)識到自己的不足，同時(shí)也能夠?qū)ψ约旱膶W(xué)習(xí)成果以及學(xué)習(xí)能力有一定的判斷。同學(xué)之間也可以進(jìn)行比較，來不斷地拉小彼此之間的距離。老師在考核的過程中也要對同學(xué)起到一個(gè)引導(dǎo)作用，幫助同學(xué)們不斷地成長，走向成功，讓成功的學(xué)習(xí)體驗(yàn)激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情。

課堂的每個(gè)部分都要對學(xué)生進(jìn)行考核。首先是對于課程的預(yù)習(xí)部分，在學(xué)生進(jìn)行預(yù)習(xí)以后，需要登錄網(wǎng)絡(luò)平臺進(jìn)行相應(yīng)的預(yù)習(xí)問題的解答。在課程預(yù)習(xí)完成以后，學(xué)生依舊要對本節(jié)課學(xué)過的內(nèi)容進(jìn)行測試，然后網(wǎng)絡(luò)平臺會對學(xué)生的解答結(jié)果做一個(gè)評測，給出正確答案，學(xué)生可以根據(jù)答案來認(rèn)識到自己學(xué)習(xí)中的不足。在學(xué)期末的時(shí)候，將平時(shí)的測試成績?nèi)∑骄謹(jǐn)?shù)作為最后成績。在教學(xué)開始之前，應(yīng)當(dāng)讓學(xué)生通過自主原則進(jìn)行分組，老師起一個(gè)引導(dǎo)作用，為學(xué)生提供指導(dǎo)性的幫助，學(xué)生按小組完成相應(yīng)的考核內(nèi)容。

終極考核就是對學(xué)生所有成果的最終檢測，是對所有學(xué)習(xí)目標(biāo)的完成情況的測評?？己四Ｊ街饕捎迷嚲矸绞剑虼嗽嚲韮?nèi)容的制定很重要，首先在知識方面考察到的知識點(diǎn)需要涵蓋所有內(nèi)容的90%，對于知識點(diǎn)中的重點(diǎn)以及難點(diǎn)是要完全的考察到的。對于章節(jié)的不同難易程度以及重要程度，分?jǐn)?shù)的占比劃分也不同。規(guī)定考題類型以及不同知識點(diǎn)的可用考核題型。多名教師出多套試卷，期末考試將隨機(jī)抽取一套試卷作為終結(jié)性考核試卷。

2 課堂教學(xué)實(shí)施改革

翻轉(zhuǎn)課堂是一種新興的教學(xué)方式，該教學(xué)方式主要由課堂教學(xué)以及學(xué)生自學(xué)共同完成，兩個(gè)方式的所用學(xué)時(shí)是一樣的。學(xué)生的自學(xué)任務(wù)主要包括自己觀看教學(xué)視頻完成學(xué)習(xí)內(nèi)容，課后作業(yè)的完成，以及學(xué)習(xí)內(nèi)容的檢測。在學(xué)生自學(xué)過程完成的基礎(chǔ)上，老師根據(jù)學(xué)生檢測的情況，再針對性地進(jìn)行教學(xué)內(nèi)容的設(shè)計(jì)。

2.1 課堂教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)

在教學(xué)內(nèi)容上，不應(yīng)該僅僅滿足于基礎(chǔ)知識的講解，而是要在此基礎(chǔ)上，將重心放在攻克重點(diǎn)難點(diǎn)上，要擴(kuò)寬學(xué)生的知識面，使學(xué)生的理解能力得到提升。課程教學(xué)環(huán)節(jié)主要有包括以下幾個(gè)方面：

（1）基礎(chǔ)知識一定要抓牢。基礎(chǔ)知識是課程教學(xué)的基礎(chǔ)，在教學(xué)過程中屬于前期階段。物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)的學(xué)生在大三時(shí)進(jìn)行計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程的學(xué)習(xí)，由于這是學(xué)生第一次接觸翻轉(zhuǎn)課堂，而且學(xué)習(xí)的內(nèi)容比較難以理解，所以學(xué)生可以有一個(gè)較短的適應(yīng)期。學(xué)生可以通過自學(xué)的方式，對計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)有一個(gè)簡單的了解。慢慢地培養(yǎng)自己的網(wǎng)絡(luò)邏輯思維能力。

（2）在學(xué)生自學(xué)之后，可以對未理解的問題進(jìn)行標(biāo)注，將所有學(xué)生的問題進(jìn)行集合，反饋給老師，這樣老師就會對學(xué)生的學(xué)習(xí)情況有一定的了解，并在上課的時(shí)候針對性地對這些問題進(jìn)行講解，在講解之后通過互動考察學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，還可以活躍課堂氣氛，促進(jìn)思考的效果。

（3）課堂練習(xí)。利用“學(xué)習(xí)通”軟件，在課堂上布置練習(xí)題，并對學(xué)生進(jìn)行現(xiàn)場指導(dǎo)。練習(xí)可以加深學(xué)生對知識點(diǎn)的掌握，同時(shí)通過小組的交流活動可以使學(xué)生增進(jìn)對自身不足的認(rèn)識，同時(shí)學(xué)習(xí)到其他人身上的優(yōu)點(diǎn)，使小組成員共同成長。

2.2 課堂教學(xué)模式改革

教學(xué)過程不是老師的獨(dú)角戲，學(xué)生是教學(xué)的主體，老師只是引導(dǎo)者，老師跟學(xué)生是合作關(guān)系，所以在課堂教學(xué)的過程中，學(xué)生應(yīng)該積極地與老師進(jìn)行配合，建立良好的課堂學(xué)習(xí)氛圍。因?yàn)槎嗝襟w教學(xué)的簡潔方便等優(yōu)點(diǎn)，教師要學(xué)會使用多媒體教學(xué)，提高課堂教學(xué)效率。課堂教學(xué)內(nèi)容要配合一定的教學(xué)方法可以達(dá)到事半功倍的效果[9]，一般來說，可以通過啟發(fā)式教學(xué)引導(dǎo)學(xué)生思考，講授法講授課堂重難點(diǎn)，實(shí)驗(yàn)法加深學(xué)生對計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程的學(xué)習(xí)和理解，練習(xí)法可以鞏固學(xué)生學(xué)習(xí)到的知識。

教師注重教學(xué)內(nèi)容與實(shí)際運(yùn)用相結(jié)合，除了對知識內(nèi)容的講解，老師應(yīng)當(dāng)鼓勵(lì)學(xué)生對知識內(nèi)容進(jìn)行操作驗(yàn)證，實(shí)踐是檢驗(yàn)真理的唯一標(biāo)準(zhǔn)，學(xué)生在通過動手實(shí)驗(yàn)以后，不僅會加深對知識的印象，同時(shí)也會使自己的學(xué)習(xí)能力得到提升。在學(xué)生進(jìn)行動手實(shí)驗(yàn)的時(shí)候，老師要能夠及時(shí)地幫助學(xué)生解決出現(xiàn)的問題。將教學(xué)內(nèi)容與實(shí)際相結(jié)合，不僅提高了學(xué)生對學(xué)習(xí)的積極性，也使整個(gè)教學(xué)氛圍得到提升，學(xué)生的知識面也得到增加。

3 結(jié)語

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程是物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)的重要基礎(chǔ)課程，因此對該課程的持續(xù)教學(xué)改革具有重大意義。本文將OBE的思想引入到計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的課程設(shè)計(jì)中，從課程的大綱修訂和課堂教學(xué)改革兩個(gè)方面進(jìn)行了探討。由于教學(xué)知識的不斷改變，教學(xué)方式也要不斷地改變。因此進(jìn)行教學(xué)改革是十分必要的，教學(xué)改革既可以提高學(xué)生的學(xué)習(xí)能力，也可以提高教學(xué)的效率，對老師的成長也大有裨益。

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