鐘伯成 廖薇 陳玨 李冬梅 簡玉梅

摘要：國家啟動一流課程建設(shè)的目標是樹立一批示范性課程。課程應(yīng)適應(yīng)學(xué)情、符合學(xué)校定位并支撐專業(yè)人才培養(yǎng)目標，體現(xiàn)“兩性一度”特征。文章以上海工程技術(shù)大學(xué)計算機網(wǎng)絡(luò)課程為例，闡述對一流課程建設(shè)的思考與實踐。針對上海工程技術(shù)大學(xué)學(xué)生的痛點問題，作者從課程內(nèi)容到教學(xué)設(shè)計與教學(xué)方法等方面，進行了一系列改革，充分體現(xiàn)了“立德樹人、知識傳授與能力培養(yǎng)”三位一體的一流課程教學(xué)目標，得到了學(xué)生的認可。

關(guān)鍵詞：一流課程;計算機網(wǎng)絡(luò);教學(xué)設(shè)計

中圖分類號：TP393? ? ? 文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2022）19-0127-03

1 引言

教育部于2019年啟動的一流本科課程建設(shè)的目的是，希望形成具有中國特色和世界水平的一流本科課程體系，以培養(yǎng)具有責任感和使命擔當?shù)母咚饺瞬臶1]。通過建設(shè)適應(yīng)新時代要求的一流本科課程，讓課程優(yōu)起來、教師強起來、學(xué)生忙起來、管理嚴起來、效果實起來[2]。對此，作者進行了深入思考與探討，以計算機網(wǎng)絡(luò)課程為切入點，參照國家一流本科課程建設(shè)要求，進行了多方位的教學(xué)改革嘗試，并根據(jù)產(chǎn)出反饋，不斷修正，形成了一套獨特的課程教學(xué)體系，取得了良好的效果。下面詳細描述作者在建設(shè)計算機網(wǎng)絡(luò)一流課程中的思考與嘗試。

2 教學(xué)痛點問題思考

計算機網(wǎng)絡(luò)課程是一級學(xué)科計算機科學(xué)與技術(shù)所有專業(yè)的核心主干課程之一。從上海工程技術(shù)大學(xué)計算機專業(yè)1978年設(shè)立，計算機網(wǎng)絡(luò)就作為專業(yè)核心課程開設(shè)，授課對象為計算機專業(yè)本科生。隨著時代的發(fā)展，一方面，計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)日新月異，另一方面，時代對人才的要求也不斷變化，怎么適應(yīng)這些變化和要求，是建設(shè)一流課程首先需要考慮的問題。

當前，上海工程技術(shù)大學(xué)的辦學(xué)目標是建設(shè)現(xiàn)代化工程應(yīng)用型特色大學(xué)，相應(yīng)的，計算機科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的人才培養(yǎng)目標是培養(yǎng)具備綜合工程實踐能力的計算機應(yīng)用領(lǐng)域高等工程應(yīng)用型人才，計算機網(wǎng)絡(luò)一流課程必須支撐專業(yè)人才培養(yǎng)目標，適應(yīng)學(xué)校的辦學(xué)定位[3]。另一方面，計算機網(wǎng)絡(luò)一流課程建設(shè)必須考慮面對的生源狀況與特點，充分體現(xiàn)“以學(xué)生發(fā)展為中心”的教學(xué)理念[4]。該校是一所全日制普通高等院校，生源主要是二本學(xué)生。針對上述情況，作者進行了深入調(diào)研和思考，確定了計算機網(wǎng)絡(luò)一流課程建設(shè)需要解決的主要教學(xué)痛點問題如下。

2.1 “廣義靜默課堂”問題

一方面原先課程制定的教學(xué)目標不十分清晰，教學(xué)中缺乏適當?shù)囊龑?dǎo)，“以學(xué)生發(fā)展為中心”的理念體現(xiàn)不充分。另一方面，學(xué)生本身自信心不足，缺乏敢于質(zhì)疑的精神，課程學(xué)習(xí)的主動性與參與度不夠，造成課程學(xué)習(xí)中師生之間，甚至同學(xué)之間，缺乏交流與互動。難以通過思辨的方式，探討問題。

2.2 “分層教育”問題

我國高等教育已經(jīng)從精英教育發(fā)展到如今的大眾教育階段[5]，應(yīng)當看到，普通高校教學(xué)面對的學(xué)生情況是具有自制能力的學(xué)生不多，面臨的誘惑多樣。因此，如何因材施教，以滿足學(xué)生個性化教育需求，是高校不得不重視的一個關(guān)鍵問題。

2.3 “解決復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)工程問題實踐能力”問題

由于計算機網(wǎng)絡(luò)知識點較多，屬于通信技術(shù)和計算機技術(shù)交叉學(xué)科，學(xué)生往往面對復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)工程問題無所適從。因此，需要創(chuàng)新性地重塑課程內(nèi)容與教學(xué)模式，使學(xué)生明晰解決復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)工程問題的基本方法——“問題的本質(zhì)（what）-工程上的解決方案（how）-有待改進之處（why）”，從而激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣與創(chuàng)新意識。

3課程建設(shè)措施

3.1重塑課程教學(xué)內(nèi)容

圍繞“立德樹人、價值引領(lǐng)、能力培養(yǎng)與知識傳授”主線，根據(jù)計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展、新經(jīng)濟下的社會對計算機網(wǎng)絡(luò)人才的知識、能力和素質(zhì)的要求和課程的定位，遴選課程的教學(xué)內(nèi)容，確立核心知識、能力和素質(zhì)要求，引入前沿技術(shù)和最新社會需求內(nèi)容，從理論知識和綜合運用等多方面考慮課程內(nèi)容和要求。

3.2針對“痛點”問題的教學(xué)設(shè)計

針對普通高校學(xué)生學(xué)習(xí)中的普遍存在的“專注力較弱、學(xué)習(xí)主動性不足等”痛點問題，設(shè)計靈活多樣的教學(xué)形式，構(gòu)建“以學(xué)生為中心”的教學(xué)模式，充分利用各種現(xiàn)代化資源與手段，教學(xué)形式包括混合式教學(xué)、案例式教學(xué)等。

1）痛點問題“廣義靜默課堂”解決措施

}課程網(wǎng)站論壇：全體互動（生-師、生-生）;

}雨課堂預(yù)習(xí)反饋：師-生;

}翻轉(zhuǎn)課堂：討論，師-生、生-生;

}學(xué)生講課：師-生、生-生;

}學(xué)生小組學(xué)習(xí)：生-生（學(xué)霸幫助能力不夠的同學(xué)理解講課內(nèi)容）;

}學(xué)生實驗小組：師-生、生-生（課前預(yù)習(xí)網(wǎng)絡(luò)模擬器實驗仿真實現(xiàn)，課中實現(xiàn)的任務(wù)分工、遇到問題處理，集思廣益，實驗完成后的答辯，集體幫助學(xué)習(xí)能力不足的學(xué)生完成答辯）

2）痛點問題“分層教育”解決措施

}能力不足的學(xué)生基本達到課程目標算成功：

評價標準，完成課程基本要求（平時+實驗+期末考試等），在實際操作中，通過合理搭配分組成員，互幫互助，共同進步（完成講課、實驗、答辯等任務(wù)）;

}能力強的學(xué)生給予更高的要求（展翅的領(lǐng)域）：

除了完成課程基本要求與任務(wù)，發(fā)布課外任務(wù)：如參加全國高校計算機網(wǎng)絡(luò)大賽，開發(fā)各種網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用系統(tǒng)等，完成提交后，以獲得課程附加分的形式體現(xiàn)。

3）痛點問題“解決復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)工程問題實踐能力”解決措施

利用智慧網(wǎng)絡(luò)平臺“雨課堂”課前發(fā)布預(yù)習(xí)材料，明確需要解決的問題（what），思考可能的解決途徑。課中，翻轉(zhuǎn)課堂，引導(dǎo)討論工程上的解決辦法，解析經(jīng)典解決方案（how），引導(dǎo)進一步思考存在的不足，簡析前沿進展與可能的方向（why）。將團隊教師網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域的最新研究成果引入課堂，開闊創(chuàng)新視野。

3.3教學(xué)資源

對現(xiàn)有課程教學(xué)資源，根據(jù)新教學(xué)內(nèi)容要求進行整合與補充，其中主要包括計算機網(wǎng)絡(luò)慕課資源建設(shè)、課程實踐教學(xué)條件增強等。

3.4課程任務(wù)設(shè)計

為了體現(xiàn)“兩性一度”，設(shè)計了若干具有一定難度和創(chuàng)新性的階段性課程任務(wù)和目標，要求學(xué)生在老師的指導(dǎo)下，以團隊的形式，自學(xué)完成。

3.5課程評價機制設(shè)計

設(shè)計了新的多階段、多目標的課程過程考核評價機制，從知識、能力和素質(zhì)等全方位考核學(xué)生對本課程的目標達成度。

4 課程教學(xué)設(shè)計與實施

為了提高課堂教學(xué)效果與效率，有的放矢，作者將計算機網(wǎng)絡(luò)課程知識點重新梳理，按難易程度分成三個等級：較易、中等、較難，采用不同的教學(xué)方法，提高課堂效率，增加學(xué)生參與教學(xué)的程度，課堂時間重點解決學(xué)生的如何理論運用于實踐及如何解決復(fù)雜工程問題。知識點分級后，混合式教學(xué)簡圖如圖1所示。

一般來說，一門課程中較易的知識點大致占10%～15%，這部分知識點，主要包括一些專業(yè)術(shù)語的來源與基本定義及解釋等，對學(xué)生的要求達到識記程度即可。對此部分內(nèi)容，完全可以由學(xué)生自學(xué)完成，當然教師必須提供相應(yīng)的學(xué)習(xí)資源，包括但不限于課件、視頻等，同時發(fā)布學(xué)習(xí)任務(wù)與網(wǎng)上自測題，并提供網(wǎng)上答疑輔導(dǎo)。為了檢驗學(xué)習(xí)效果，可以在課堂教學(xué)開始前，做一個隨堂測驗（前測），學(xué)生通過手機獨立完成提交。教師可以根據(jù)網(wǎng)絡(luò)后臺的統(tǒng)計結(jié)果，決定需要重點解決解析的知識點，或開始新的知識點講解。這樣一方面可以提高學(xué)生的自學(xué)能力，養(yǎng)成終身學(xué)習(xí)的良好習(xí)慣，另一方面，可以減少課堂學(xué)習(xí)內(nèi)容，提高課堂學(xué)習(xí)效率與學(xué)生參與度。

對于通常占課程70%～80%的難度中等的知識點，采用線上線下混合的翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)方式進行課程教學(xué)。首先，將學(xué)生按學(xué)習(xí)能力強弱均衡搭配的原則，分成學(xué)習(xí)小組，指定一位組長。課程的第一次課上，將學(xué)生分組情況及小組需要承擔相應(yīng)知識點的學(xué)習(xí)與講課任務(wù)安排發(fā)布給全班同學(xué)。其次，提前一周，發(fā)布下一組需要講課的相關(guān)學(xué)習(xí)材料包括但不限于課件、視頻等，由小組長分配每位組員承擔的講課任務(wù)，每人分頭學(xué)習(xí)自己的任務(wù)點，查找資料，制作講課PPT，撰寫講課預(yù)習(xí)報告。小組在老師的指導(dǎo)下，提前學(xué)習(xí)理解相關(guān)知識點。小組共同討論學(xué)習(xí)中遇到的問題，老師進行輔導(dǎo)答疑。其他同學(xué)則需要利用教師發(fā)布的學(xué)習(xí)材料，提前預(yù)習(xí)下次課的內(nèi)容，思考教師發(fā)布的課堂討論問題。第三，課堂上，由該學(xué)習(xí)小組同學(xué)輪流上講臺，講述相關(guān)知識點，并在老師的引導(dǎo)下，就相關(guān)問題展開較為深入的課堂討論，思考問題的本質(zhì)及解決問題的思路與方法，發(fā)散思考目前的解決方案是否存在有待改善之處，可能的方向在哪等等。最后，教師給出本次課的分析與總結(jié)，臺下學(xué)生與老師共同現(xiàn)場給講課同學(xué)打分，然后老師發(fā)布隨堂測試（后測），檢驗學(xué)習(xí)效果。通過上述課堂教學(xué)方式，旨在培養(yǎng)學(xué)生的團隊協(xié)作精神和敢于質(zhì)疑的科學(xué)素養(yǎng)，提高學(xué)生的課堂教學(xué)參與度，打破“沉默課堂”。對于講課小組的學(xué)生來說，收獲更大，因為按照人類記憶規(guī)律，教會別人比聽講而獲取知識的留存度高得多，同時自己的理解與表達能力也得到鍛煉。

通常一門課程中較難的知識點僅占5%～10%，對于此類知識點，主要采用“what-how-why”教學(xué)法，由教師分析講解完成。一般課前，發(fā)布相關(guān)知識點材料如課件、視頻等，讓學(xué)生預(yù)習(xí)，思考問題的本質(zhì)是什么，從而帶著問題進課堂。課堂上，教師首先引導(dǎo)學(xué)生思考與討論問題的本質(zhì)是什么（what），讓學(xué)生設(shè)身處地地思考，如果自己面臨該問題，應(yīng)該怎么辦（how）。教師對學(xué)生給出的解決問題的辦法給出分析評價，指出復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)工程問題解決需要考慮的諸多可能相互沖突要求。然后，教師通過動畫、圖表和案例等手段，解析工程上經(jīng)典的解決方案，重點關(guān)注解決問題的思路（how）。接著，教師引導(dǎo)學(xué)生思考與討論，經(jīng)典解決方案是否存在有待改進之處，如何獲取評價，可能的改進方向（why）。通過“what-how-why”教學(xué)法，不僅讓學(xué)生更輕松地克服難點問題，更重要的是，使學(xué)生學(xué)會了面對復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)工程問題，應(yīng)該如何面對，真正做到授人以漁。

5 課程教學(xué)設(shè)計示例

下面以計算機網(wǎng)絡(luò)課程中的難點問題之一，TCP擁塞控制為例，說明作者的教學(xué)設(shè)計思想，TCP擁塞控制教學(xué)設(shè)計如表1。

課程教學(xué)實施流程設(shè)計目標，希望從三個維度：內(nèi)容、認知和時間上設(shè)計教學(xué)與實施，循序漸進，由淺入深，遵循認知規(guī)律，體現(xiàn)分層教育，融知識、能力、素質(zhì)于一體。

內(nèi)容：經(jīng)典內(nèi)容、最新進展與實踐應(yīng)用;

認知：what， how， why;

時間：課前、課中、課后。

課程實施流程如圖2所示，通過課前預(yù)習(xí)、課中討論與解析以及課后的鞏固與拓展。使學(xué)生明晰如何面對復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)工程問題，同時將課程思政內(nèi)容有機融入其中，潤物細無聲地達成立德樹人、知識傳授與能力培養(yǎng)三位一體的教學(xué)目標。

課堂教學(xué)實施流程如圖3所示，課堂教學(xué)從分組討論TCP擁塞控制問題的本方案是什么，可能的解決途徑有哪些開始，在教師引導(dǎo)下，逐步探索問題解決之道，然后教師解析經(jīng)典TCP擁塞控制方案，設(shè)問其是否存在待完善之處，通過實驗分析經(jīng)典TCP擁塞控制算法的性能，給出目前TCP擁塞控制研究的方向與進展，最后，隨堂測驗鞏固與本次課程總結(jié)。

6 課程改革成效

通過增強課前、課中與課后的交互，及時了解學(xué)生的學(xué)習(xí)投入時間、學(xué)習(xí)的學(xué)習(xí)成效，給學(xué)生整個學(xué)期一定的持續(xù)性的課程任務(wù)與適當?shù)膲毫Γ鰪娏藢W(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力，使學(xué)生能持續(xù)保持課程學(xué)習(xí)的關(guān)注度。真正實現(xiàn)了以學(xué)生發(fā)展為中心的工程教育理念，達到了良好的教學(xué)效果。 從學(xué)生學(xué)習(xí)成績看，通過率與優(yōu)良率顯著提高。從學(xué)生的創(chuàng)新成果看，學(xué)生在大學(xué)生創(chuàng)新競賽獲獎、學(xué)生獲得發(fā)明專利和參加大學(xué)生創(chuàng)新項目等均大幅上升。學(xué)生反饋“上課方式很新穎，學(xué)生為主自我思考再給其他同學(xué)講課進行知識點鞏固，老師再以提問的方式加深印象，全新的方式帶來完全不同的學(xué)習(xí)效果?！保梢钥闯稣n程改革得到了學(xué)生的認可。

7 結(jié)語

一流課程的目的，希望將知識、能力、素質(zhì)有機融合，培養(yǎng)學(xué)生解決復(fù)雜工程問題的綜合能力和高級思維，這是一項艱巨的任務(wù)。對此，作者在建設(shè)計算機網(wǎng)絡(luò)一流課程中進行了深入思考和有益的嘗試，取得了良好的效果。但應(yīng)當認識到，“十年育樹，百年育人”非一朝一夕之功，一流課程建設(shè)永遠在路上。

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收稿日期：2022-02-25

基金項目：上海工程技術(shù)大學(xué)金課建設(shè)項目;上海工程技術(shù)大學(xué)電子電氣工程學(xué)院一流課程建設(shè)項目

作者簡介：鐘伯成（1964—），男，安徽合肥人，教授，博士，研究方向為計算機網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)絡(luò)信息安全等;廖薇（1982—），女，江西宜春人，副教授，博士，研究方向為無線通信，體域網(wǎng)等;陳玨（1989—），男，四川綿陽人，講師，博士，研究方向軟件定義網(wǎng)絡(luò);李冬梅，女，山東昌邑人，講師，博士，研究方向人工智能安全、大數(shù)據(jù)安全和區(qū)塊鏈安全等;簡玉梅（1987—），女，四川成都人，實驗師，研究方向計算機網(wǎng)絡(luò)，移動互聯(lián)網(wǎng)等。