以学生为中心的计算机网络课程教学改革方案实践探析

时间：2024-05-04

聂小燕

（中国矿业大学徐海学院，江苏徐州 221008)

1 当前教学模式存在的问题与不足

计算机网络课程一直在尝试教学内容和教学方法的改革。在改革过程中，虽然取得一些成绩，但是教学模式仍存在问题与不足，无法胜任现代信息技术教育目标。问题集中体现在以下几方面。

1.1 教学内容繁杂，学生积极性不足

计算机网络课程的概念和知识点比较多，知识面涉及比较广，而且大部分知识点比较抽象，所涉及的内容都是在日常上网应用层面中无法触及的低层知识，学生对此缺乏具象认知。传统的课程内容就按部就班的以计算机网络体系结构分层顺序逐个讲解知识点，缺乏将知识点串起来的统领线，造成学生学习积极性不高，只是机械式的接受，缺乏主动学习的动力。学生为了拿学分，考个好成绩拿奖学金，学习变成了被动完成任务，久而久之影响了学生的学习效果，造成考前突击，考后全忘的局面。

1.2 忽视学生的主观能动性

在教学中以教师为中心，忽视了学生的学习主体性，教师采用满堂灌的方式上课，采用填鸭式教学法，不符合当今教育界重视学生能力培养的主流观念。授人以鱼不如授人以渔，教育过程中更要注重学生学习能力的培养，过于重视教而轻视了学生的学，教育是激发学生学习的积极性，整个教学过程中起关键作用的还是学生自己。传统的教学模式重视“传授-接受”的模式，过于强调被动记忆，强调题海战术，学生的思维处于停滞状态，学习处于低阶学习状态，应用知识分析问题解决问题的能力不能提升，认知水平不高。

1.3 教学互动质量不高

陈旧的“教学”模式，就是教师在台上对着PPT讲，学生抬头听，缺乏互动交流。简单地提问是不是，对不对之类的问题，问题设置相对简单，学生回答质量不高，课堂学习氛围不够高涨，学生的参与感不强。

1.4 考核方式单一

传统的考核方式就是以期末考试为主，成绩占比较高，过程性考核少，占比低，虽然平时有一部分作业，但作业的占比小，学生重视度不够，造成了平时学习精力用得少，期末考前临时抱佛脚成为普遍现象。

2 课程内容重构，教学改革创新方式

2.1 “以学生为中心”思想的发展脉络

以学生为中心的思想起源于西方，1632 年，捷克教育思想家夸美纽斯在《大教学论》一书中提出，儿童是实现自己成长的主人，而教师只是帮助者。1916年，美国教育家杜威在《民主主义与教育》一书中提出“以儿童为中心”的观点。1958年,美国心理学家罗杰斯在哈佛教育学院举办的一次学术研讨会上首次提出“学生中心论”。教师和学生根据实际问题和学生先前的知识、兴趣和经验共同选择学习目标。教学目标更为侧重培养学生学习跨学科的信息和知识，问题解决类的较高级技能以及信息处理技巧。教师的角色为帮助学生做好自主学习的各项准备工作;帮助学生明确他们的学习意图和获取资源;帮助学生培养作为学习者的自我意识和掌握学习的策略。

当前西方发达国家普遍重视并一直在践行“以学生为中心”的教学理念和原则，1998年，联合国教科文组织倡导“以学生为中心”的教学新理念，2016 年，英国政府试点教育卓越框架，强调以“学生为学习中心”[1]的理念，在英国高校教育界引起了巨大的反响，极大地影响了英国高校教学的生态。2014 年，中国工程院院士李培根在《中国青年报》上发表题为“教育应该真正以学生为中心”的文章，提出我国高等教育应该“以学生为中心”。2018 年教育部出台了《教育部关于加快建设高水平本科教育全面提高人才培养能力的意见》提出“坚持以学生发展为中心，深化教育教学改革”。

教育的本质是激发学生学习的积极性，促进学生的全面发展，关键环节是使学生变成学习的主体，改变被动式学习，重视能力培养，强调学生的个性化学习，在此基础上精心组织教学内容和教学方法，提升学生学习的兴趣，把“要我学”变成“我要学”，打造学习金课。

2.2 重构教学体系，重视案例项目教学

传统的教学体系，采用开放系统互联参考模型和TCP/IP 模型的妥协版，采用5层架构（物理层、数据链路层、网络层、传输层、应用层）。知识点浩如繁星，在课堂中罗列一个又一个的概念，等这些概念罗列完成，课时已经所剩无几。一方面教师和学生费尽了心力，另一方面是很多概念在后续的课程和工作中使用的机会并不多。针对应用型本科生，学生的自学能力和自学意愿都不高，叠加大量内容，师生只能在课堂疲于奔命，没有更多的时间用于提升学生的学习能力。

重构教学体系的第一步就是重新梳理知识点，原则就是抓住核心知识点详细讲解，在课堂讲解中采用PBL 模式[2]，让学生深度参与课程。本课程的几个最重要的知识点是交换机转发和自学习原理、ARP、IP、路由器路由和转发原理、TCP、UDP、HTTP等。下面说明举例说明，案例项目采用谢希仁老师的计算机网络[3]第8 版141 页的拓扑结构，如图1 所示，如果教材选用此书，采用教材中案例的好处是学生的学习可以直接贴近教材，增加学生课下看书的可能性，培养学生的自学能力。该拓扑结构中增加了2台服务器，用于DNS 服务和WWW 服务的讲解。改造后的拓扑结构所能包含的知识点有：IP地址、局域网IP地址分配、交换机转发原理、交换机自学习、路由器IP地址配置、路由器路由表配置、路由器转发原理，ARP，IP数据报格式、TCP 报文段格式、UDP 数据报格式、WWW 服务器、DNS 服务。知识点讲解采用知识胶囊方式，把大知识点分解到非常细小的程度，小到几分钟的时间完成讲解，知识胶囊的讲解采用四步模型：即导入、目标、讲解、习题、总结。导入主要是根据当前知识点通过故事、影视、热门话题引入，目标是确立学习目标，讲解过程为陈述知识点，习题是根据知识点进行构建。每个知识胶囊有一定的相对独立性，当然胶囊之间必然有一定的关联，整个关联采用思维导图的形式呈现。在引入和总结环节中加入课程思政元素[4]，立足学科内涵和传承脉络，围绕社会主义核心价值观提取思政元素，比如在讲到传输层时引入做人的八大原则，实现可靠传输和诚实可靠一样的道理，以学生为中心，在传授知识过程中潜移默化地影响学生形成正确的价值观。

图1 项目采用的网络拓扑图

整个计算机网络重构过程中，以OBE[5]理念为原则，以学生为中心，标注知识胶囊的重要程度，可以根据ABCDE 五级进行划分，级别最高的为A级，依次降低，这样学生可以根据等级的重要程度进行学习。物理层是最低的一层，主要讲解通信原理的一些基本概念，这部分知识点在后续的课程和工作用使用频率极低，标注知识胶囊等级的时候可以适当采用低级别标识。数据链路层中针对点对点信道的一些知识点如检错、PPP 协议内容，也可以用低级别标识。如IP 地址知识胶囊，可以采用A级最高级别进行标识。

整个计算机网络的知识胶囊的讲解是基于3-5个项目系统，每个项目系统的所有知识胶囊完成就可以点亮项目树，项目树采用思维导图的模式给学生呈现，这样做的好处是学生的思维可以在细节和整体框架中来回穿梭而不迷路。

2.3 灵活“教学方式”，提升学生综合素质水平

新冠疫情以来，为配合国家疫情防控，响应教育部“停课不停学”的要求，学院开展了线上教学，线上教学和线下教学有诸多不同点，线上教学最大的特点就是教师在物理空间远离学生，教师和学生的沟通交流的便利性降低，很多线下互动模式受到限制，如果不加以改进就变回了传统的教学模式。表1是传统教学模式和新型的网络教学模式的对比。

表1 传统教学模式和新型的网络教学模式的对比

当前时点，国内已经下线了行程码小程序，病毒的危害性在降低，后疫情时代的学校教育必然是线上和线下的高度融合而形成的混合式教学形式。

根据教学阶段的时间顺序，教学过程分为课前、课中、课后三个阶段。课前阶段教师的主要任务是提供知识胶囊、提供教学平台、布置学习任务、布置前测题目以了解学生的学习状况，而学生的主要任务是进行学习知识胶囊、完成作业。在课中阶段，教师的任务主要是根据了解的学生的学习状况，对学生没有掌握的知识点进行详细展开，在讲解过程中尽量让学生有参与感，主要方式有提问法，分组讨论法，费曼学习法等形式，在计算机网络学习中有非常多的名词概念，让学生能用关键词梳理学习到的概念是非常重要的。本杰明·富兰克林曾经说过：“告诉我，我会忘记；教给我，我可能记住；让我参与，我才能学会。”强调的就是学习中的参与和实践，而不是知识性的灌输。除了参与感外，探究式教学法也非常重要，在学习的过程中提出问题，让学生进行思考，在思考的过程中提升思维水平和培养能力，在分组讨论中培养团队精神、沟通能力、领导力等。只有让学生自己去完成相应的问题，学生的综合素质才能真正提高，一味地知识点的传递只能削弱学生的创新力。教育学家陶行知先生说过“:吾人认为教育青年,应着重于养成其创造之精神,与开天辟地推进时代之生命力,而不应养成书痴,或旧时代之继承者。”

2.4 多元的评价体系

传统的评价方式往往比较重视期末考试，忽视了平时的学习过程，这种评价方式的缺点是助长了部分学生轻视中间学习过程，考试前突击复习，学生容易死记硬背，不利于培养学生的创新性思维，不利于培养学生正确的学习方法，也不利于正确价值观的养成。多元的评价体系分为两部分，一部分是形成性评估，还有一部分是终结性评估；前者包括平时的出勤率、随堂测验、课堂讨论、课后作业、学习在线视频时长、学习在线视频的频次、参加线上讨论的频次等，后者主要包括：项目设计、期末考试、小论文等。通过调整各项的比例，形成对学生全面综合的评价。

3 教学成效及其推广价值

3.1 教学成效

通过教育改革实践，学生对计算机网络课程学习的热情有明显提升。通过问卷调查表明，课程改革前和改革后学生自愿学习本门课程的比率有所提升，另外学生是否愿意参加课外拓展学习，是否愿意参加课外竞赛的比率大幅提升。任课老师在教学过程中明显感觉到学生学习的热情高涨，具体表现为课下问问题的同学明显增多，与老师互动的频率有所增加。学生的最终成绩在改革后有明显提升，表明教学目标达成，学生问卷调查也发现，学生获得感明显增强。通过课程改革，增强了学生分析问题、解决问题的能力，同时培养了学生的团队精神。