以计算思维为导向的“网络综合布线”课程教学探索

关键词：计算思维；网络综合布线；中职

中图法分类号：TP393 文献标识码：A

1计算思维

美国卡内基·梅隆大学周以真教授于2006年正式提出了计算思维并指出其核心思想。她指出，计算思维是涵盖计算机科学之广度的一系列思维活动，其应用计算机科学的基础概念进行问题求解、系统设计，以及人类行为理解等。它的本质是将现实世界问题经过分解约简，模式识别，抽象建模，具体算法实现等过程后应用计算工具找到复杂工程问题的最佳解决方案。其中体现了计算思维约简、建模、递归、推理、寻优等核心思想，并且认为“每个人都应学习像计算机科学家一样的思考方式”，使得计算思维被近似等同于计算机学科的编程思维，在开拓计算思维研究的同时，也受到计算机学科框架的限制。

学者意识到计算思维最早产生于学习计算机编程的过程中，是由“计算机的思维习惯”迁移到人类的“习得性计算习惯”。因此，简单地将计算思维等同于算法思维已经不适用了。近年来更多的研究表明，计算思维的内涵在不断演变，其在不同的学科中也表现出不同的内容。2017年，我国教育部颁布的《普通中职综合布线程标准（2017年版）》将计算思维确定为核心素养之一，明确指出，计算思维包括界定问题、抽象特征、建立结构模型、合理组织数据等要素以及应用算法形成解决问题的方案并能将其迁移到与之相关的其他问题中。随着《义务教育信息科技课程标准（2022年版）》的出台，在核心素养视域下，新课标的实施对于中职学生计算思维的总体情况具有一定的现实意义。

以上關于计算思维的这些认识从不同角度反映了计算思维的特征和内涵。综上所述，本文将计算思维定义为问题逻辑分析、问题分解、给出详细的解决方案、设计相应的算法并实施以及反思与优化的思维过程，其中，涉及分解、抽象、概况、算法及评估五个核心要素。

2“网络综合布线”课程的教学背景

2.1学习者的个性化需求

“网络综合布线”课程教学不仅强调对中职学生理论知识的传授，更注重对学生实践能力的培养。就目前阶段而言，中职学生虽然动手操作实践能力强，能够很快地掌握实训内容，但由于对理论部分的基础知识储备不够，自学过程中遇到的阻力大，自我效能感低，进而影响学习成效。因此，针对“网络综合布线”课程教学的开展，只有坚持理论结合实践，才能真正培养学生的专业能力。

2.2课程教学存在的问题

（1）课程内容限制。

“网络综合布线”是一门理论和工程相结合的课程。由于教学内容中的理论基础知识对于中职生来说偏抽象不易理解，大部分中职学生对文化课知识的掌握较为薄弱，传统教学模式已经不能满足学生的学习需求。在“网络综合布线”课程实践教学过程中，缺少让学生自主思考的环节，便无法激发学生主动分析解决问题的积极性。

（2）实训条件限制。

在学校资源管理处，为“网络综合布线”课程提供的设备有限。对于一些造价不高，耗材量不大的设备会配备多一些，如水晶头的制作，我们可以让学生两两一组来制作双绞线。但一些造价昂贵而精密的仪器只会配备1～2台。而光纤熔接机等造价昂贵的设备，学校只有1～2台.也就意味着光纤熔接这类操作，同一时间只能有两个学生进行操作，其他学生只能在旁观察，无法参与其中。

3计算思维在“网络综合布线”课程教学中的探索

3.1在“网络综合布线”课程教学中培养学生的计算思维

传统的教学模式主要是教师讲解教材中的知识点，要求学生牢固掌握丰富的学科知识。计算思维教学主要是培养学生利用计算思维思考的能力。比如，在“网络综合布线”课程教学中利用某一知识点，着重讲解在实践操作过程中解决问题的计算思维方法。在教学中应融入计算思维的理念，引导学生寻求问题的解决方法。

结合“网络综合布线”课程的教学特点与计算思维要素进行分析，计算思维的五个要素可以作为较为完整的教学过程[5]：分解可用于分解问题，通过分解思维将复杂问题分解为子问题集，使复杂问题逻辑化；抽象思维可用于表征问题，利用抽象思维对问题进行转化，将问题从事实描述转变为符号表达；概括可用于寻找问题的解决方法，首先通过概括思维归纳概括问题涉及的相关知识内容，其次，基于所分解的问题，查找相关资料，学习归纳已存在的相似问题的解决方法；算法可用于设计并执行问题的解决方案，在所归纳的相似问题方法的基础上，通过调整、修改、补充，使其适用于新问题的解决，接着，通过算法思维定义问题解决的有序步骤，形成问题解决方案，并执行完整有序的问题解决方案以解决问题：评估可用于评估优化问题的解决方案，通过评估思维对问题解决方案的各个方面进行综合衡量和判断，以使方案最优化。

3.2以计算思维为导向的教学实践

通过设计以计算思维为导向的“网络综合布线”教学案例，在平常的教与学中，潜移默化地锻炼与培养学生的学习与动手能力，使其形成计算思维，进而提升学生解决网络工程问题的意识与能力，下面通过水晶头端接这个案例的原理和方法来阐述课堂教学思路。

3.2.1确定水晶头端接的工程情境，初步将问题抽象分解

（1）新课导人。

“网络综合布线”课程中的配线端接技术是非常重要的施工技术，需要学生重点掌握，每一个信息点的网络线从设备跳线到交换机级联线需要平均端接10～12次，因此熟练掌握配线端接技术非常重要。端接的方式也是多种多样的。如水晶头端接，网络模块端接，语音模块端接，配线架端接等。下面我们就来学习水晶头端接。

（2）新课教学。

内容一：配线端接技术原理

网络综合布线系统配线端接的原理是：将线芯用压线钳压入水晶头里的2个刀片中，在压人过程中刀片将网线的绝缘护套划破，并且与铜线芯紧密接触，同时利用金属刀片的弹性将铜线芯长期夹紧，从而实现长期稳定的电气连接。

内容二：基础知识准备

（1）网线标准。

网线的制作标准是由EIA和TIA共同制定的，其用于确定RJ45水晶头中的导线排列次序。该标准分为568A和568B两种线序，通常习惯采用568B线序，其线序为白橙、橙、白绿、蓝、白蓝、绿、白棕、棕。

（2）网线的连接类型。

网线的连接类型有2种，第一种是交叉线，它是指网线两端的线序排列不相同，即网线的一端采用T568A线序，另一端采用T568B线序。第二种是直连线，它是指网线两端的线序排列完全相同。比如，两端都为T568B线序。现在大部分设备都采用直连线连接。

（3）材料准备。

网线制作需要用到的材料和工具。

网线类型：超五类网线。作用：用于数据传输。

水晶头类型：RJ-45水晶头。作用：网线端接。

压线钳功能：剥线刀口可以剥除网线外护套，剪线刀口可以剪断网线，压线刀口可以使水晶头和网线紧密咬合。

网线测试仪功能：测试网线通断。

本阶段主要着重培养学生对事物的分解、抽象能力，能够将生活问题抽象成逻辑问题，要求学生能把某个生活中的问题分解，再进行抽象。而教师引导学生进入真实情境，将有利于激发学生的积极性和兴趣，进而确定项目任务。在这一阶段中，要求教师及时反馈、及时引导，使学生能够将生活问题及时抽象成逻辑问题，再抽象成能够用算法解决的问题。

3.2.2习得基础知识，提出解决方案，将问题进行概括与设计算法

内容三：网络双绞线配线端接的正确方法和程序

（1）教师播放水晶頭的端接视频，学生总结端接步骤。

（2）教师演示水晶头的端接过程，同时讲解注意事项。

剥线：将网线插入剥线刀口，握压压线钳，并转动压线钳（2～3圈），取下护套外皮。

排线：逐一解开4对线，根据标准进行排序，双手拉扯整齐。记忆技巧：将线按照橙蓝绿棕来排序，标上相应的序号，然后把3和5对调。

剪线：将网线插入剪线刀口，预留1.5cm，用力握压压线钳。

插入：将双绞线插入RJ45水晶头中，自行检查网线的8根线芯是否已经全部整齐地排列在水晶头里，可以从水晶头另一端观察。

压线：将水晶头插入RJ45网线口，用力握压压线钳，取出水晶头。

测试：插入测试仪RJ-45端口，打开开关观察亮灯顺序。

本阶段主要是学生整理资料，观察视频并输出解决方案，培养学生的创新思维、信息意识以及算法逻辑思维。学生通过信息化的学习环境来搜集整理信息资料，不仅培养了信息意识，也培养了逻辑思维。本阶段需要引导学生建立流程图和算法的结构，也就是要求学生对各个部分要有自己清晰的认知，同时培养学生的抽象以及算法设计能力。教师通过组织学生探究，总结操作步骤。在这一过程中，要求学生亲自动手、动脑地对项目进行思考，培养其逻辑思维能力。学生通过实施方案，输出成果，并在这一阶段中学习归纳总结相似问题的规律。在这一过程中不仅要学会技能与知识，更重要的是将这种技能应用到实际问题中，能够将课上所用到的对问题的分解、抽象能力进行迁移。

3.3分享研讨，评估操作过程并优化

内容四：班级小组竞赛

（1）在班级内按照“组内异质，组间同质”来分组，进行制作双绞线跳线的比赛。

（2）在课件上展示比赛要求和限定时间。

（3）对完成得快又好的小组给予奖励。

内容五：实操总结

（1）故障总结。

测试仪的指示灯不亮。

测试仪的亮灯顺序表错误。

（2）常见问题。

线芯长度不合理，线芯没有减齐，线序错误。

（3）解决办法。

排线正确，插入正确。

内容六：课堂小结

引导学生回顾本节课的学习并进行自我总结和反思。

（1）端接原理。

（2）制作过程：剥，排，减，插，压，测。

内容七：课后作业

（1）小组课后查阅资料，学做交叉线。

（2）直通线和交叉线可以用来端接什么设备？

本阶段为评估阶段，评估阶段不仅是一个评分打分的过程，而是由展示作品、讨论评价以及自我反思三部分组成。由于时间原因，展示作品的时间不宜过长，因此不能将每一组或者每一位学生的作品都进行展示，可以采用随机抽取的方式或者班内推举的方式选择要进行展示的小组作品。讨论评价则包括师评、组间互评以及自我评价，师评是教师通过学生的课上表现以及作品的完成情况等进行综合打分，最终给出本次项目学生的评分。组间互评则主要针对作品进行评价，包括多个维度。自我评价的维度与师评类似，包括对自己课上的表现进行评分，对作品整体完成情况打分，对知识掌握情况打分等。通过评价这个阶段，学生可以对自己有一个更清晰的认知，同时培养学生客观认识事物的能力。以学生的视角理解他人作品的优秀之处以及不足，主要从收集整理信息、方案设计、流程图、算法以及展示等方面进行改善提高。

4结束语

计算思维的培养需要循序渐进，需要学生能够结合自己日常生活中的学习时机，应用专业相关知识解决问题。因此，在“网络综合布线”课程教学中，设计教学案例的难度和广度要适中，适当安排阶段性任务案例和综合案例，并结合行业的最新发展，将计算思维和教学内容有机结合，使学生在学习新知识的同时培养学生应用计算思维解决网络工程问题的意识与能力，激发其创新精神与创新能力。通过教学实践探索，相比传统教学，以计算思维为导向的教学能够帮助学生完成“网络综合布线”课程的实操并促进其深度学习，从而显著提升学生的计算思维水平，为中职教师开展促进计算思维的教学实践和深度学习提供了借鉴。然而，目前计算思维还没有严谨有效的评价工具，本研究还存在一定的局限性。因此，在强调通过计算思维实现解决课程学习问题的基础上，期待在后续实践过程中不断优化评价标准来加以完善。“网络综合布线”课程的改革探索要立足于创新精神，建立新的教学模式，满足新时期的计算机人才培养要求，进而实现人才培养的目的。

作者简介：

靳超越（1997—），硕士，研究方向：职业技术教育（信息技术方向）。