李雙梅，黃承寧

（南京工業(yè)大學(xué)浦江學(xué)院計(jì)算機(jī)與通信工程學(xué)院，南京 211222）

0 引言

自2017年“復(fù)旦共識(shí)”與“天大行動(dòng)”以來(lái)，新工科教育理念作為全面創(chuàng)新教育工程的新理念、新模式已經(jīng)引起各界的廣泛重視?！皬?fù)旦共識(shí)”指出我國(guó)高校要加快建設(shè)和發(fā)展新工科，新工科建設(shè)需要加強(qiáng)研究和實(shí)踐。新工科專業(yè)是相對(duì)于傳統(tǒng)工業(yè)專業(yè)而言，主要是指新興產(chǎn)業(yè)的專業(yè)，以互聯(lián)網(wǎng)和工業(yè)智能為核心，包括大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、人工智能、物聯(lián)網(wǎng)、虛擬現(xiàn)實(shí)等相關(guān)工科專業(yè)，這些新興的科技技術(shù)深刻改變這人們的生產(chǎn)和生活方式，新工科教育理念是發(fā)展工程教育發(fā)展的新思維、新方式。相對(duì)于傳統(tǒng)的工科人才，新興產(chǎn)業(yè)和新經(jīng)濟(jì)需要的是實(shí)踐和創(chuàng)新能力強(qiáng)，具備國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力的高素質(zhì)復(fù)合型新工科人才。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)是物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能、智能制造等的基石，為滿足“互聯(lián)網(wǎng)+”環(huán)境下社會(huì)對(duì)于新工科人才的迫切需求，這就要求各高校要高度重視《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)》這門計(jì)算機(jī)類本科專業(yè)基礎(chǔ)課程的教學(xué)，以服務(wù)于新工科的思想，高度重視并不斷優(yōu)化和調(diào)整《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)》課程教學(xué)[1]。

1 《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)》課程特點(diǎn)及現(xiàn)狀

《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)》是通信技術(shù)與計(jì)算機(jī)技術(shù)交叉融合的一門學(xué)科，其內(nèi)容涉及到很多復(fù)雜的相關(guān)網(wǎng)絡(luò)概念、協(xié)議原理和技術(shù)理論等，要掌握這些知識(shí)需要學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中做到前后貫通并綜合理解，這就給學(xué)生學(xué)習(xí)帶來(lái)了挑戰(zhàn)。為了讓學(xué)生掌握這些理論知識(shí)，教學(xué)活動(dòng)往往以教師授課為主，形式相對(duì)單一，不能充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，教學(xué)效果不甚理想[2]。另外，《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)》是一門應(yīng)用性很強(qiáng)的課程，它的實(shí)踐知識(shí)和理論知識(shí)同等重要，因此在本科教學(xué)中各高校制定該課程的教學(xué)計(jì)劃時(shí)一般設(shè)置較多的學(xué)時(shí)，例如我校設(shè)置總學(xué)時(shí)數(shù)為64學(xué)時(shí)，其中理論48學(xué)時(shí)，實(shí)踐16學(xué)時(shí)。但是網(wǎng)絡(luò)課程不僅知識(shí)龐雜，應(yīng)用廣泛，而且新技術(shù)不斷涌現(xiàn)。以往的以教師為中心的教學(xué)方法和以課堂為主的教學(xué)形式不能很好地適應(yīng)新工科理念中“以學(xué)生為中心、成果導(dǎo)向、質(zhì)量持續(xù)改進(jìn)”的工程教育認(rèn)證理念[3]。因此，需要進(jìn)一步的改革。

2 教學(xué)改革

新工科理念下的教學(xué)目標(biāo)應(yīng)該是要培養(yǎng)能夠適應(yīng)社會(huì)發(fā)展和未來(lái)的卓越工程人才，在教學(xué)過(guò)程中應(yīng)該將終身學(xué)習(xí)、個(gè)性化學(xué)習(xí)融入課程中[3]。為此，筆者對(duì)本課程進(jìn)行了教學(xué)改革，主要從以下三個(gè)方面著手：教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)模式和方法、考核方式。

2.1 教學(xué)內(nèi)容優(yōu)化

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的理論知識(shí)龐雜，而且應(yīng)用廣泛。在新工科理念指引下，應(yīng)用型本科應(yīng)該更注重學(xué)生的實(shí)踐應(yīng)用能力，以培養(yǎng)卓越工程師為目標(biāo)。這意味著計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的教學(xué)或者說(shuō)學(xué)習(xí)，不應(yīng)是單純的理論知識(shí)或者應(yīng)用知識(shí)，應(yīng)該做到理論先行，實(shí)踐并進(jìn)，兩者有機(jī)融合，相輔相成。

盡管網(wǎng)絡(luò)的新技術(shù)不斷涌現(xiàn)，但是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的基本理論，包括體系結(jié)構(gòu)和相關(guān)基本協(xié)議仍然是學(xué)習(xí)的重點(diǎn)，有了基本理論的支撐才能更迅速的學(xué)習(xí)新技術(shù)[4]。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的教材一般按照網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)自上而下或自下而上進(jìn)行組織，例如謝希仁老師的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)教材采用的是自下而上結(jié)合了OSI七層參考模型和TCP/IP協(xié)議體系結(jié)構(gòu)而形成的五層理想模型，便于讀者掌握網(wǎng)絡(luò)的基本理論。自下而上分別是：物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、網(wǎng)絡(luò)層、傳輸層、應(yīng)用層[5]。在這部分基礎(chǔ)理論的教學(xué)設(shè)計(jì)中將應(yīng)用與理論進(jìn)行結(jié)合，根據(jù)教學(xué)內(nèi)容的不同采用不同的教學(xué)方法，例如學(xué)習(xí)物理層、鏈路層、網(wǎng)絡(luò)層時(shí)需要介紹這幾層通常使用的物理設(shè)備：雙絞線、水晶頭、交換機(jī)、路由器等，可以采用實(shí)物教學(xué)法，讓學(xué)生有感官的認(rèn)識(shí)。在學(xué)習(xí)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議（例如TCP/UDP）時(shí)，可借助網(wǎng)絡(luò)軟件 Wireshark，模擬器 Cisco Packet Tracer等進(jìn)行協(xié)議的分析等。在具體學(xué)習(xí)各部分內(nèi)容時(shí)，通過(guò)豐富的多媒體軟件制作形象的PPT動(dòng)畫幫助學(xué)生理解抽象的概念。為了達(dá)到培養(yǎng)卓越工程人才的目標(biāo)，設(shè)計(jì)了以下實(shí)驗(yàn)幫助學(xué)生理解所學(xué)理論知識(shí)在實(shí)際場(chǎng)景中的應(yīng)用。通過(guò)理論指導(dǎo)實(shí)踐，在實(shí)踐中引導(dǎo)學(xué)生們反過(guò)來(lái)理解理論。具體實(shí)驗(yàn)如表1所示，在各章節(jié)理論教學(xué)時(shí)穿插實(shí)驗(yàn)教學(xué)。

2.2 教學(xué)模式和方法

為貫徹以學(xué)生為中心、成果導(dǎo)向、質(zhì)量持續(xù)改進(jìn)的工程教育認(rèn)證理念，需要對(duì)以往以教師為中心，課堂為主的教學(xué)模式進(jìn)行改革，以調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性。根據(jù)我院實(shí)際教學(xué)情況，探索了以課堂教學(xué)和慕課相結(jié)合的線上線下混合式教學(xué)、項(xiàng)目化實(shí)踐教學(xué)以及與網(wǎng)絡(luò)認(rèn)證相結(jié)合的三位一體的教學(xué)模式。

表1 實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容

“與網(wǎng)絡(luò)認(rèn)證相結(jié)合”是指鼓勵(lì)學(xué)生參加網(wǎng)絡(luò)技術(shù)認(rèn)證考試，以考促學(xué)。例如NCRE網(wǎng)絡(luò)技術(shù)三級(jí)考試；Cisco和華為的網(wǎng)絡(luò)工程師認(rèn)證等。這類證書有比較高的社會(huì)認(rèn)可度和含金量。通過(guò)這些考試可以提高學(xué)生的綜合素質(zhì)和增強(qiáng)其就業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力，但是取得證書并不是最終目標(biāo)，更重要的是通過(guò)在考取證書的學(xué)習(xí)過(guò)程中學(xué)生可以將理論基礎(chǔ)和實(shí)踐水平提升到一個(gè)新的高度。

“項(xiàng)目化實(shí)踐教學(xué)”是指：課程綜合實(shí)踐教學(xué)部分，依托校企合作企業(yè)制定與實(shí)際工程項(xiàng)目相關(guān)的內(nèi)容，提供學(xué)生拓展學(xué)習(xí)，了解網(wǎng)絡(luò)知識(shí)的工程化應(yīng)用。

混合式教學(xué)線上部分主要依托“超星”在線教學(xué)平臺(tái)，課程開(kāi)始前教師提供教學(xué)大綱、教學(xué)計(jì)劃、參考資料、課件等等上傳平臺(tái)供學(xué)生了解課程概況。課程開(kāi)始后的混合式教學(xué)模式將整個(gè)教學(xué)分為三個(gè)階段：課前、課中和課后。課前，教師提前一周上傳課程導(dǎo)學(xué)、布置學(xué)習(xí)任務(wù)、重點(diǎn)知識(shí)講解、自測(cè)習(xí)題等供學(xué)生預(yù)習(xí)；課中組織學(xué)生集中學(xué)習(xí)、討論。這部分依據(jù)教學(xué)內(nèi)容不同可以是重點(diǎn)知識(shí)再講解、組織討論、習(xí)題答疑等。課后，學(xué)生完成相應(yīng)練習(xí)或?qū)嶒?yàn)報(bào)告，對(duì)所學(xué)知識(shí)進(jìn)行復(fù)習(xí)總結(jié)。

圖1所示為以實(shí)驗(yàn)課為例的混合式教學(xué)流程。對(duì)于實(shí)踐課，通過(guò)引入Packet Tracer等模擬器軟件，解決了學(xué)生實(shí)驗(yàn)受環(huán)境限制的缺陷。學(xué)生只需要擁有一臺(tái)電腦即可進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，因此可以使用線上線下混合式教學(xué)方式。課前，教師通過(guò)“超星”平臺(tái)布置實(shí)驗(yàn)任務(wù)，并上傳基本的操作演示；學(xué)生自主學(xué)習(xí)。課中也就是線下課堂，教師組織學(xué)生討論、答疑、點(diǎn)評(píng)學(xué)習(xí)情況；對(duì)于學(xué)生而言，由于已經(jīng)進(jìn)行過(guò)課前有效的預(yù)習(xí)，可以有針對(duì)性的提問(wèn)或展開(kāi)討論，進(jìn)而高效地完成實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。課后，要求學(xué)生完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告，歸納總結(jié)本次實(shí)驗(yàn)中所用的工程及理論知識(shí)，以思維導(dǎo)圖的形式展示。將實(shí)驗(yàn)報(bào)告和歸納知識(shí)在線上提交，并進(jìn)行互評(píng)；教師再給予點(diǎn)評(píng)。

圖1 線上線下混合式教學(xué)模式

通過(guò)這種混合式教學(xué)模式，可以提高學(xué)生自主學(xué)習(xí)和獨(dú)立解決問(wèn)題的能力，引導(dǎo)激發(fā)學(xué)生會(huì)思考、善學(xué)習(xí)的特質(zhì)。

2.3 考核方法

為激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性和積極性，避免考前臨時(shí)抱佛腳的學(xué)習(xí)方式。本課程采用重過(guò)程的多維度考核方法，分為三個(gè)部分：平時(shí)成績(jī)、期末成績(jī)和附加成績(jī)。平時(shí)成績(jī)包括：出勤、實(shí)驗(yàn)和作業(yè)、課堂表現(xiàn)、階段性測(cè)試。附加成績(jī)包括：網(wǎng)絡(luò)技術(shù)認(rèn)證考試證書、網(wǎng)絡(luò)相關(guān)競(jìng)賽獎(jiǎng)項(xiàng)以及網(wǎng)絡(luò)相關(guān)MOOC學(xué)習(xí)證書等。制定詳細(xì)的評(píng)價(jià)分值，其中期末成績(jī)最高占60%。通過(guò)這種考核方式有效地杜絕學(xué)生平時(shí)學(xué)習(xí)懶散，期末突擊的行為。

3 教學(xué)改革成果

本教學(xué)改革從2019年開(kāi)始，歷時(shí)兩個(gè)學(xué)期，改革前后通過(guò)對(duì)比學(xué)生的期末考核成績(jī)，發(fā)現(xiàn)改革后學(xué)生（84人）的通過(guò)率提高了3%。另外，學(xué)生考核為優(yōu)良的比例得到了提高。

4 結(jié)語(yǔ)

本教學(xué)改革立足于新工科教育理念，以培養(yǎng)卓越工程人才為目標(biāo)。通過(guò)對(duì)教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)模式、考核方式進(jìn)行優(yōu)化改革，學(xué)生學(xué)習(xí)網(wǎng)絡(luò)的積極得到了普遍的提高，并取得了一定的成績(jī)。但是教育教學(xué)是一個(gè)持續(xù)改進(jìn)的過(guò)程，后面仍將持續(xù)關(guān)注，以學(xué)生為中心，提升課程品質(zhì)，提高新工科人才培養(yǎng)質(zhì)量。