徐 琦 邢 丹

(濟寧醫(yī)學(xué)院醫(yī)學(xué)信息工程學(xué)院 日照 276826)

1 引言

教育部出臺的《關(guān)于加快建設(shè)高水平本科教育全面提高人才培養(yǎng)能力的意見》和《關(guān)于狠抓新時代全國高等教育本科教育工作會議精神落實的通知》明確指出各高校要全面梳理各門課程教學(xué)內(nèi)容, 淘汰“水課”、打造“金課”, 合理提升學(xué)業(yè)挑戰(zhàn)度、增加課程難度、拓展課程深度，切實提高課程教學(xué)質(zhì)量[1]。計算機網(wǎng)絡(luò)是一門理論性和實踐性較強的課程，是醫(yī)學(xué)信息工程專業(yè)的主干課程，也是考研科目之一。計算機網(wǎng)絡(luò)作為計算機技術(shù)與通信技術(shù)密切結(jié)合的交叉學(xué)科，知識范圍廣、原理抽象、有較多的名詞概念和數(shù)據(jù)傳輸推導(dǎo)過程，實踐門檻較高，對實驗室環(huán)境有一定要求。醫(yī)學(xué)院校計算機網(wǎng)絡(luò)課程教學(xué)普遍存在重理論、輕實踐，教學(xué)內(nèi)容與實際應(yīng)用脫離，缺乏與理論教學(xué)配套的實驗教材，教學(xué)模式不適應(yīng)課程特點，教學(xué)評價方式單一化等問題。學(xué)生對網(wǎng)絡(luò)理論學(xué)習(xí)感到抽象、空洞，難以理解和把握，難以在實際中有效使用理論知識[2]。為貫徹國家對高等本科院校的課程要求，提升課堂教學(xué)質(zhì)量和人才培養(yǎng)效果，針對計算機網(wǎng)絡(luò)課程普遍存在的問題，本文對計算機網(wǎng)絡(luò)實驗課堂教學(xué)中如何融入基于問題的學(xué)習(xí)法(Problem-Based Learning, PBL)和BOPPPS教學(xué)模式進行闡述。

2 “金課”標(biāo)準(zhǔn)下的實驗教學(xué)思考

2.1 概述

“金課”應(yīng)體現(xiàn)“兩性一度”，即高階性、創(chuàng)新性和挑戰(zhàn)度。要求課程能有機融合知識、能力和素質(zhì)，培養(yǎng)學(xué)生解決復(fù)雜問題的綜合能力和高階思維；在目標(biāo)、內(nèi)容、過程和評價方式上具備先進性和互動性，達到具有探究性和個性化的學(xué)習(xí)結(jié)果[3]?；诖?，為打造計算機網(wǎng)絡(luò)實驗教學(xué)“金課”，從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)模式和教學(xué)評價3方面對計算機網(wǎng)絡(luò)實驗教學(xué)進行探索。

2.2 教學(xué)內(nèi)容問題情境化

2.2.1 教學(xué)內(nèi)容定位 課程教學(xué)內(nèi)容不以教師要教什么為目標(biāo)，而應(yīng)定位于學(xué)生需要學(xué)什么。首先，計算機網(wǎng)絡(luò)課程實驗教學(xué)內(nèi)容應(yīng)從產(chǎn)業(yè)與教育融合的視角出發(fā)，進行以能力培養(yǎng)輸出為導(dǎo)向的內(nèi)容優(yōu)化。其次，要與理論知識相呼應(yīng)，根據(jù)原理設(shè)計實踐內(nèi)容，通過實驗理解和應(yīng)用理論知識，進而發(fā)展、完善既有認(rèn)知結(jié)構(gòu)，與職業(yè)需求相適應(yīng)，為更深入的創(chuàng)新性、探究性學(xué)習(xí)提供可能。還要根據(jù)實驗室建設(shè)狀況，充分利用設(shè)備資源，最大限度地開發(fā)設(shè)計合適的實驗內(nèi)容。

2.2.2 課程培養(yǎng)目標(biāo) 醫(yī)學(xué)信息工程專業(yè)主要面向醫(yī)學(xué)信息化人才的社會需求，培養(yǎng)醫(yī)學(xué)與工程學(xué)交叉融合的應(yīng)用型專門人才。作為主干專業(yè)課程之一的計算機網(wǎng)絡(luò)課程，其培養(yǎng)目標(biāo)除了要求掌握基本計算機網(wǎng)絡(luò)原理知識，還應(yīng)強化在醫(yī)療領(lǐng)域的網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃、分析、設(shè)計、實施、運行與維護及安全管理的工程技能培養(yǎng)。

2.2.3 課程設(shè)計 結(jié)合網(wǎng)絡(luò)人才社會需求、網(wǎng)絡(luò)原理知識以及實驗室具體硬件環(huán)境，課程組將實驗內(nèi)容進行優(yōu)化，以項目教學(xué)法為指導(dǎo)，將傳統(tǒng)課程體系中的知識內(nèi)容轉(zhuǎn)化為若干個項目，共提煉出基礎(chǔ)訓(xùn)練、交換機、路由器、服務(wù)器配置、網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包監(jiān)聽與分析、進階項目訓(xùn)練等篇章，包含驗證性、設(shè)計性和綜合性實驗等26個實驗項目。每個項目都通過PBL創(chuàng)設(shè)問題情境。PBL以現(xiàn)代建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論為指導(dǎo)，在一種有意義的問題情境中，通過合作解決真實性問題，學(xué)習(xí)隱含于問題背后的理論知識，提高實踐能力，培養(yǎng)工程設(shè)計思維，形成自主學(xué)習(xí)的能力以便進行創(chuàng)新性研究。目前課程組已經(jīng)編寫并正式出版計算機網(wǎng)絡(luò)配套實驗教材《實戰(zhàn)計算機網(wǎng)絡(luò)》第2版以滿足日常教學(xué)使用。每個實驗項目的問題情境設(shè)置均基于現(xiàn)實應(yīng)用場景，通過精選內(nèi)容和精細設(shè)計達到教學(xué)目標(biāo)的精準(zhǔn)實現(xiàn)。

2.3 教學(xué)模式有效性

2.3.1 “金課” “金課”課堂包括高階課堂、對話課堂、開放課堂，具有知行合一和學(xué)思結(jié)合的特點，充分體現(xiàn)“以學(xué)習(xí)者為中心”理念，強調(diào)學(xué)習(xí)過程中學(xué)生的主動性、實踐性和創(chuàng)新性。因此打造“金課”要實現(xiàn)教學(xué)方法從“怎么教”到“怎么學(xué)”的轉(zhuǎn)變。

2.3.2 BOPPPS教學(xué)模式 以建構(gòu)主義和交際法為理論依據(jù)，以有效教學(xué)設(shè)計著稱，是一個強調(diào)學(xué)生參與和反饋的閉環(huán)教學(xué)過程模型，是北美國家諸多名校比較推崇的教學(xué)過程模型[4]。BOPPPS教學(xué)模式由導(dǎo)入(bridge-in)、學(xué)習(xí)目標(biāo) (objective)、前測 (pre-assessment)、參與式學(xué)習(xí)(participatory learning)、后測 (post-assessment)及總結(jié)(summary)6個基本環(huán)節(jié)組成[5]。其典型特點是以學(xué)生為中心，突出教學(xué)互動和學(xué)生全方位參與，實現(xiàn)以教師為中心的傳統(tǒng)課堂教學(xué)向以學(xué)生為中心的互動參與式教學(xué)的轉(zhuǎn)變[6]。這與計算機網(wǎng)絡(luò)實驗課堂教學(xué)互動性強、操作性強、延展性強的需求相吻合，與“金課”強調(diào)知識、能力和思想境界對人才成長發(fā)展的重要性理念相符，是適用于計算機網(wǎng)絡(luò)實驗課堂教學(xué)的有效工具。

2.4 教學(xué)評價多元性

教學(xué)評價改革應(yīng)由“教得怎么樣”向“學(xué)得怎么樣”視角轉(zhuǎn)變。在計算機網(wǎng)絡(luò)實驗教學(xué)活動的具體開展過程中，通常將學(xué)生4～8人分為一組，形成學(xué)習(xí)共同體。注重營造小組競爭、團隊合作的氛圍，突出學(xué)生參與式學(xué)習(xí)的主體地位，以促進學(xué)生的思維碰撞和探討深思。因此教學(xué)評價更要突出過程性評價和多元化評價。不僅是考量最終實驗結(jié)果、具體問題的解決情況，還要考慮小組分工、組內(nèi)貢獻及自我評價。尊重學(xué)生個體差異性，注重學(xué)生個性化發(fā)展。通過多元化評價體系激勵學(xué)生主動學(xué)習(xí)、創(chuàng)新探究、深化團隊意識、培養(yǎng)協(xié)作能力、轉(zhuǎn)化高階思維。

3 PBL與BOPPPS融合的教學(xué)設(shè)計

3.1 概述

PBL教學(xué)法強調(diào)以問題為學(xué)習(xí)起點，以問題情境為載體實現(xiàn)學(xué)習(xí)任務(wù)和目標(biāo)[7]。BOPPPS模式強調(diào)教學(xué)設(shè)計和實施過程。兩種模式均具有共同要求和目標(biāo)，強調(diào)教師的設(shè)計引導(dǎo)及學(xué)生的主體參與[8]?；凇敖鹫n”建設(shè)內(nèi)涵與導(dǎo)向，結(jié)合實際需求將兩種教學(xué)模式有效結(jié)合，以激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)原生動力與興趣，提升課堂品質(zhì)，養(yǎng)成學(xué)生多元能力。以計算機網(wǎng)絡(luò)實驗內(nèi)容為例，提出兩種模式融合下課程的具體內(nèi)容、方法路徑、注意事項和策略等，為全面打造實驗課堂“金課”提供方法引導(dǎo)。

3.2 實驗項目概述

3.2.1 實驗教學(xué)內(nèi)容 計算機網(wǎng)絡(luò)課程作為醫(yī)學(xué)信息工程專業(yè)核心課程，一共70個學(xué)時，其中20個實驗學(xué)時。實驗教學(xué)在本院網(wǎng)絡(luò)工程實訓(xùn)基地進行，該基地是由網(wǎng)絡(luò)設(shè)備及解決方案供應(yīng)商負責(zé)組建的網(wǎng)絡(luò)工程實驗室。在實驗課程初始階段，向?qū)W生呈現(xiàn)一個公司真實案例中的某醫(yī)院拓撲結(jié)構(gòu)圖，見圖1。然后依據(jù)醫(yī)院具體實際需求分析，提出相應(yīng)真實情景問題，通過“化整為零”將知識點拆解，引導(dǎo)學(xué)生逐一解決問題并學(xué)習(xí)掌握拓撲圖中每個重點部署的原理、技術(shù)應(yīng)用與知識轉(zhuǎn)化。

圖1 某醫(yī)院拓撲結(jié)構(gòu)

3.2.2 實驗教學(xué)設(shè)計 虛擬局域網(wǎng)(Virtual Local Area Network，VLAN)在一個物理網(wǎng)段內(nèi)按照需求進行靈活的邏輯劃分，不受主機物理位置限制。相同VLAN內(nèi)的主機可以互相直接訪問，不同VLAN主機之間互相訪問必須經(jīng)由路由設(shè)備進行轉(zhuǎn)發(fā)。劃分VLAN是交換機的重要配置操作，可以有效進行數(shù)據(jù)隔離，提高安全性能。以劃分VLAN知識點為例進行PBL與BOPPPS融合的教學(xué)設(shè)計，見表1。

表1 PBL和BOPPPS融合的實驗教學(xué)設(shè)計方案

3.3 導(dǎo)入(B)

為醫(yī)院網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)劃分VLAN是提高安全性的重要措施。許多醫(yī)院并未利用交換機的VLAN劃分功能，可能造成安全隱患。為激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)積極性和成就感，基于PBL問題導(dǎo)向設(shè)計的教學(xué)策略，首先給出一個聯(lián)系實際的問題：假如你是醫(yī)院的網(wǎng)絡(luò)管理員，為保障數(shù)據(jù)安全，如何實現(xiàn)醫(yī)院門診部和住院部計算機的相互隔離？早期布線規(guī)劃中，網(wǎng)絡(luò)中有1臺交換機，即同時連接門診部和住院部的計算機?，F(xiàn)要在交換機上做適當(dāng)配置以實現(xiàn)門診部和住院部的數(shù)據(jù)隔離。為解決這一實際問題，學(xué)生需要學(xué)習(xí)VLAN相關(guān)內(nèi)容及實際操作方法。具有真實性、可行性、應(yīng)用性和挑戰(zhàn)性的具體問題情境能夠極大地激發(fā)學(xué)生實踐熱情，活躍課堂氛圍。

3.4 學(xué)習(xí)目標(biāo)(O)

在這一環(huán)節(jié)，需要教師給出明確的學(xué)習(xí)目標(biāo)，即學(xué)習(xí)結(jié)束后學(xué)生能夠有什么收獲，達到什么水平。學(xué)習(xí)目標(biāo)的制定應(yīng)當(dāng)和教學(xué)內(nèi)容相契合，使學(xué)生能夠“跳一跳，夠得到”。結(jié)合項目問題情境，即要在交換機上實現(xiàn)門診部和住院部的數(shù)據(jù)隔離，學(xué)生展開分析討論，回顧理論課上學(xué)習(xí)的VLAN概念及工作原理，進而意識到需要利用VLAN解決問題。這一部分內(nèi)容的學(xué)習(xí)目標(biāo)包括3個方面：一是知識目標(biāo)。理解局域網(wǎng)和VLAN的原理與應(yīng)用；掌握2層交換機VLAN的劃分方法和配置命令；掌握驗證VLAN劃分方法。二是能力目標(biāo)。培養(yǎng)學(xué)生靈活運用理論知識解決實際問題的工程設(shè)計思想和高階思維能力。三是情感目標(biāo)。培養(yǎng)學(xué)生自主自律、團隊合作、積極解決問題的精神品質(zhì)。

3.5 先測(P)

這一環(huán)節(jié)主要是測評學(xué)生的專業(yè)基礎(chǔ)和能力，即前導(dǎo)知識的掌握情況，進而作為調(diào)整授課內(nèi)容深度與進度的依據(jù)。一般可以采用課堂提問、師生討論、隨堂測驗、實驗報告等形式達到預(yù)測評的目的。配置交換機虛擬局域網(wǎng)需要熟悉交換機的基本配置，因此先要測試學(xué)生是否已經(jīng)熟練掌握所學(xué)交換機命令行各種操作模式及各模式間的切換，見圖2?？梢栽O(shè)計幾個預(yù)評價問題了解學(xué)生基礎(chǔ)，如交換機的“命令行模式有哪幾種”“各模式如何進入和退出”“如何查看交換機端口配置”“利用交換機如何構(gòu)建局域網(wǎng)”等。

圖2 交換機命令行操作模式

3.6 參與式學(xué)習(xí)(P)

參與式學(xué)習(xí)是BOPPPS教學(xué)模型中最重要的環(huán)節(jié)。強調(diào)在教學(xué)過程中“教師主導(dǎo)、學(xué)生主體”的雙主理念，即教師發(fā)揮組織和引導(dǎo)作用，而學(xué)生是具體實驗操作的探究者和執(zhí)行者。在教師講授VLAN的工作原理、同一交換機上VLAN的劃分方法和驗證VLAN劃分方法后，學(xué)生結(jié)合具體項目問題情境進行參與式學(xué)習(xí)探究。學(xué)生需要充分發(fā)揮主觀能動性，按照團隊分組，進行合理分工、討論方案步驟、排解問題疑惑，直至完成實驗預(yù)設(shè)結(jié)果，見圖3。以學(xué)生為主體的參與式學(xué)習(xí)過程中存在的問題包括學(xué)生不適應(yīng)主動學(xué)習(xí)方式、自主學(xué)習(xí)能力有待提高、團隊合作參與度較低、疑難問題排查雜亂無章、產(chǎn)生畏難情緒等。因此作為引導(dǎo)者的教師要巡回式觀察每組學(xué)生的操作，注意調(diào)動課堂討論氛圍、整體把控時間，引導(dǎo)學(xué)生自主討論、解決問題，適度予以指導(dǎo)，進行師生情感對話以及實驗報告的科學(xué)書寫指導(dǎo)。引導(dǎo)和幫助學(xué)生由被動學(xué)習(xí)向主動學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)變。本次實驗的預(yù)設(shè)結(jié)果是同為VLAN10的PC1和PC2可以互相通信，同為VLAN20的PC3和PC4可以互相通信，而跨VLAN的各PC之間不能通信。如果操作不合理可能導(dǎo)致實驗結(jié)果和預(yù)設(shè)結(jié)果不一致，在學(xué)生自查無果的情況下需要教師引導(dǎo)其探討實驗現(xiàn)象并從設(shè)備連線、交換機配置、測試機配置等角度排查問題根源，激勵學(xué)生不斷發(fā)現(xiàn)、解決問題。

圖3 同一交換機上VLAN的配置項目拓撲結(jié)構(gòu)

3.7 后測(P)

教師通過后測環(huán)節(jié)檢驗學(xué)生學(xué)習(xí)效果，掌握學(xué)生對實驗內(nèi)容的理解應(yīng)用和內(nèi)化程度。不僅要考察學(xué)生基本實驗知識和技能以及實驗報告撰寫能力，更要注重考查實驗素養(yǎng)和能力養(yǎng)成情況，重視能力和情感目標(biāo)的實現(xiàn)[9]。具體形式包括隨機提問、課堂測試、小組匯報等。小組匯報內(nèi)容包括學(xué)習(xí)小組實驗過程、實驗結(jié)果、實驗過程中遇到的問題及應(yīng)對情況、團隊分工合作情況、心得感悟等。引導(dǎo)學(xué)生舉一反三，活學(xué)活用，例如提出實際情境中的問題：假設(shè)某企業(yè)有兩個主要部門，財務(wù)部和技術(shù)部，網(wǎng)絡(luò)中有1臺交換機同時連接財務(wù)部和技術(shù)部的計算機。為保障數(shù)據(jù)安全需要隔離兩個部門的計算機，現(xiàn)要在交換機上做適當(dāng)配置以實現(xiàn)這一目標(biāo)。學(xué)生通過思考自主設(shè)計方案與實施步驟，培養(yǎng)其創(chuàng)新能力和工程設(shè)計高階思維。通過不斷創(chuàng)設(shè)問題情境，穿插入課堂教學(xué)各個環(huán)節(jié)中，時刻激發(fā)學(xué)生求知欲、探索欲和理論聯(lián)系實際的應(yīng)用操作能力。同時在這一環(huán)節(jié)要注意收集多元評價信息，通過小組評比、組內(nèi)評價、教師評價等形式對學(xué)習(xí)團隊和個體做出有效評價。重點依據(jù)實驗結(jié)果、團隊整體表現(xiàn)、成員在實驗過程中的貢獻度等多維指標(biāo)落實精細化每名學(xué)生的評價。教師要細心觀察課堂情況，做到心中有數(shù)。

3.8 總結(jié)(S)

總結(jié)環(huán)節(jié)是對整個課堂涉及內(nèi)容的理論梳理和重點提煉?？梢酝ㄟ^知識串講、概念圖或者思維導(dǎo)圖等形式將問題背后的知識脈絡(luò)呈現(xiàn)給學(xué)生，將實踐內(nèi)容與知識點緊密結(jié)合，引導(dǎo)學(xué)生及時查漏補缺，鞏固和深化對網(wǎng)絡(luò)原理的理解和應(yīng)用。對于學(xué)生掌握較薄弱的內(nèi)容和知識點，教師可以有的放矢地安排課后復(fù)習(xí)和練習(xí)題[10]。除了總結(jié)相關(guān)內(nèi)容外還可以進一步延伸，例如提出一個基于實際情境的問題待學(xué)生課后思考：如果門診部和住院部的電腦零散地連接在若干個不同交換機上，該如何進行虛擬局域網(wǎng)的配置劃分以實現(xiàn)數(shù)據(jù)隔離？從而為之后實驗課“跨交換機實現(xiàn)VLAN通信”的學(xué)習(xí)做好鋪墊。

3.9 教學(xué)效果

對標(biāo)“金課”要求，計算機網(wǎng)絡(luò)實驗教學(xué)實施過程充分體現(xiàn)了“以學(xué)習(xí)者為中心”的理念，考慮了醫(yī)學(xué)院校專業(yè)背景下教學(xué)內(nèi)容的適切性、問題情境創(chuàng)設(shè)的合理性、教學(xué)模式的科學(xué)性和有效性、教學(xué)評價的多元性和精準(zhǔn)化。近年來PBL和BOPPPS融合的“從問題出發(fā)，再回到解決問題上來”這樣以學(xué)生為主體的教學(xué)模式在實驗教學(xué)中不斷得到運用，從課堂表現(xiàn)來看，學(xué)生對計算機網(wǎng)絡(luò)課程學(xué)習(xí)興趣明顯增強，參與性更高；從課程成績分析，教學(xué)效果有效提高，專業(yè)素養(yǎng)得以提升。從近兩年教學(xué)評議數(shù)據(jù)來看，評價選項“教學(xué)方法靈活，能合理將新的教育教學(xué)方法融入到教學(xué)中”平均分為4.84(滿分為5)，“通過教師教學(xué)，能增加專業(yè)興趣，提升專業(yè)理論與技能”平均分為9.74(滿分為10)，“通過教師教學(xué)，用所學(xué)知識解決一定實際問題的能力有所提升”平均分為4.85(滿分為5)。學(xué)生反饋在自主、開放、綜合的計算機網(wǎng)絡(luò)實驗學(xué)習(xí)中獲得的多元能力鍛煉對后續(xù)專業(yè)課程的學(xué)習(xí)、參與學(xué)科競賽和項目研發(fā)具有重要促進作用。在今后教學(xué)實踐中，還需更加注重教師在課程中的推動作用，督促學(xué)生提高課堂效率，結(jié)合適當(dāng)?shù)莫剟畲胧┮哉{(diào)動學(xué)生積極性和參與度。

4 結(jié)語

PBL和BOPPPS融合的教學(xué)模式實踐對打造有教學(xué)難度、有教學(xué)深度、有教學(xué)廣度、有教學(xué)溫度的計算機網(wǎng)絡(luò)“金課”具有積極促進作用，為培養(yǎng)具有深入分析醫(yī)療領(lǐng)域網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)和實際需求處理能力的應(yīng)用型專業(yè)技術(shù)人才提供保障。打造課程“金課”，立足“以生為本”進行教學(xué)設(shè)計，切實發(fā)揮學(xué)生的學(xué)習(xí)內(nèi)驅(qū)力和主觀能動性，將理論與實際結(jié)合，提高學(xué)生工程設(shè)計能力與高階思維，同時注重培養(yǎng)學(xué)生的團隊協(xié)作意識和科學(xué)精神。針對具體實施過程中遇到的問題，適時調(diào)研社會需求和收集學(xué)生反饋，促進課程內(nèi)容調(diào)整和教學(xué)方法完善。不論是計算機網(wǎng)絡(luò)課程還是其他工程實踐類課程，都應(yīng)結(jié)合課程本身特點和學(xué)科特色，在長期實踐中不斷摸索合適的教學(xué)模式，改善教學(xué)成效。