MOOC理念下“計算機網絡原理”精品課程的立體化建設

云紅艷　李琳　趙志剛　李建波　李強

摘要：MOOC的發展為高等教育課程改革帶來了一場革命，翻轉課堂作為一種新的課堂教學模式沖擊著傳統的課堂教學方式。文章分析MOOC和翻轉課堂帶來的教學模式的轉變，探討如何將MOOC和翻轉課堂教學模式的理念融入“計算機網絡原理”精品課程的建設，梳理課程知識體系，進行多樣化的課程設計，制作課程視頻和微課，開發課程輔助教學系統，等等；提出以教師重點知識引導與學生自主學習相結合的教學模式，旨在培養學生創新能力以適應互聯網時代大學教育轉型改革的趨勢。

關鍵詞：計算機網絡原理；精品課程立體化建設；MOOC；翻轉課程教學模式；微課設計

1.概述

MOOC（massive open online courses）即“大規模開放在線課程”或“慕課”。2011年美國斯坦福大學Sebastian Thrtm教授開設的免費課程“人工智能導論”（introduction to artificial intelligence）吸引了190個國家16萬學生網上注冊學習，從而使得大學課程及課程資料通過網絡免費開放，真正帶來了大規模的在線課程學習。可汗學院（Kahn Academy）推出的在線視頻課程涉及數學、歷史、金融、物理、化學、生物、天文學、計算機科學等科目的內容，吸引了全世界數以千萬的學習者注冊學習。伴隨著MOOC的發展，“nippedclassroom”即“翻轉課堂”教學模式開始流行。所謂翻轉課堂是指教師提供課程視頻等教學資源，學生課前觀看視頻等教學資料完成課程知識學習，教師在課堂上組織學生對視頻課程內容進行深入交流討論并完成作業習題和答疑解惑的教學形態。這種教學模式顛覆了教師課堂講授、學生課后作業的教學模式，將傳統課堂中知識講授放在課外完成，知識的內化吸收轉移至課堂時間完成。

MOOC和翻轉課堂是借助于互聯網而產生的新興教育模式，吸引了全球教育工作者和學習者的關注，大規模互動參與、開放共享教學資源的在線課程教育模式，給高校教育帶來了沖擊和挑戰。基于MOOC理念，以山東省精品課程“計算機網絡原理”建設和改革為契機，提升課程開發、教學設計和實施能力，促進“計算機網絡原理”課程教學模式的改進，激發學生學習興趣和主動探索性，培養學生創新能力，提高課程教學質量和教學效果。

2.MOOC和翻轉課堂帶來的教學模式改變

相比傳統的教學模式，翻轉課堂教學模式有如下3個方面的不同。師生角色的變化：教師不再是傳統的課堂知識傳授者，而是作為課堂的組織者，引導學生在課堂上進行交流討論完成知識消化和吸收。學生從傳統課堂上被動的聽課者變成課堂交流討論的主體。教師通過學生課堂交流討論和習題解答的具體情況，進行課程重點難點知識再梳理或安排答疑解惑來組織課堂教學。②課程教學資源建設的不同：傳統課程教學的主要資源是教材和課程課件，而翻轉課堂教學的基礎是課程教學視頻、課程網站和相關課程輔助教學材料的建設。教師根據課程教學大綱和專業學生的具體情況錄制教學視頻用于學生課前學習，并為學生制作與教學視頻相關的多媒體教學課件、習題測試和輔助教學資源。課堂時間的安排：翻轉課堂教學模式是通過減少教師課堂教授時間，增加學生課堂參與討論交流的時間，在課堂上通過學生之間、師生之間的交流與協作來完成教學任務。即將傳統教學模式中教師課堂教授變為學生課前觀看視頻學習；教師通過精心設計課堂討論內容和話題，讓課堂時間真正最大化和有效化。

翻轉課堂的教學理念來源于建構主義理論（constructivism）。建構主義理論強調教學應以學生為中心，教學建立在學生對知識的主動探索、主動發現和對所學知識的主動建構，學生在一定的情境中借助教師或同伴的幫助，利用必要的學習資料，主動學習獲得知識。翻轉課堂理念混合了教師重點講解和建構主義學習，使教師成為學生身邊的“指導者”而不是講臺上的“圣人”；學生可以靈活選擇觀看課程視頻的時間和地點，激發其課前主動學習和課堂討論積極性；增加課堂上學生和教師之間的互動和個性化交流時間，讓學生得到個性化教育。這種翻轉課堂的教學模式體現了“以學生為學習主體”的思想。結合傳統教學中易于課程知識體系化和具體化的優勢以及翻轉教學易于增強學生創新性、主動性和個性化培養的優勢，在“計算機網絡原理”教學中融入MOOC理念和翻轉課堂教學模式，確立“教師重點知識引導和學生自主學習”相結合的課程教學模式。

3“計算機網絡原理”精品課程立體化建設

“計算機網絡原理”是計算機類專業的核心必修課，是一門理論與實踐并重、跨學科、知識面廣的專業課程。課程教學中確立教師教學的主導地位和學生學習的主體地位，教師不再只是傳統意義上的知識傳授者，而是知識學習的指引者和引路人，給予學生更多自主學習和探索的空間，引導學生課前觀看課程視頻、課上進行小組討論和協作探究、課后思考拓展。

“計算機網絡原理”精品課程立體化建設包含：課程知識體系和教學課件優化調整、課程網站平臺構建、微課教學設計、教學輔助系統開發等。通過“計算機網絡原理”精品課程的立體化建設，可以有效保障學生做好課前預習、參與課堂交流討論、增強課后實踐反饋3個教學環節。

3.1課程知識體系優化調整

為適應計算機類學生的培養目標，“計算機網絡原理”課程要求學生掌握計算機網絡的基本概念、基本原理和基本方法；掌握計算機網絡的體系結構和典型網絡協議；了解典型網絡設備的組成和特點，理解典型網絡設備的工作原理；能夠運用計算機網絡的基本概念、基本原理和基本方法進行網絡系統的分析、設計和應用。以謝希仁的《計算機網絡（第六版）》作為教材，基于傳統教學與翻轉課堂教學相結合的理念，重新梳理課程知識體系。按照計算機網絡層次參考模型學習各層的功能、原理、算法和協議，圍繞網絡各層協議數據封裝和各層典型設備組成結構原理這兩條主線對課程核心知識點進行組織，確立傳統教學與翻轉課堂教學知識點比例大致為3：2，課程核心教學知識點劃分如表1所示。在教學內容組織方面，強調計算機網絡原理是根本，Intemet技術是實例。

3.2課程網站平臺建設

課程平臺建設是精品課程建設的主要內容。“計算機網絡原理”精品課程網站提供了課程主講教師介紹、課程描述、教學大綱、授課教案、多媒體課件、主講教師教學錄像、實驗指導、作業解答、課程參考資料、常見問題解答、研究型教學文檔等教學資源，并鏈接課程檢測習題供學生自我測試。主講教師課程視頻（如圖1所示）是保障學生課前預習、參與課堂討論交流的基礎。學生通過課程平臺可以下載課程課件和參考資料，在線觀看教學視頻，開展網上討論，課后通過課程網站平臺提交作業或學習總結報告。

3.3微課教學設計

針對課程的難點和重點設計微課教學案例（包含背景、教學目標、教學內容、教學方法、教學總結等），錄制微課，便于學生利用碎片時間通過微課學習鞏固課程的重點難點內容。

廣域網分組轉發機制的微課教學案例設計如表2所示。

3.4課程教學輔助系統

掌握計算機網絡分層參考模型的各層功能、協議和算法，是學好計算機網絡原理課程的關鍵。由于網絡原理協議眾多且抽象難懂，設計一個簡單實用、直觀形象、交互性好的課程教學輔助系統可以幫助學生直觀地學習課程內容。利用Authorwarer的交互圖標、計算圖標和編程接口，通過程序片段的有效嵌入，可以模擬仿真網絡原理和協議的復雜工作過程。基于Authorware開發設計了3個功能模塊：①課程學習模塊用于滿足課程學習任務；②習題檢測模塊用于檢測學生對知識點的掌握；③課堂助手模塊提供學生考勤、教學公告、輕松驛站等輔助信息。

課程學習模塊設計實現了3種信息交換、數據鏈路層停止等待協議、網絡層帶有子網劃分的分組轉發過程、地址解析協議ARP、傳輸層三次握手的連接過程、應用層STP生成樹協議、DHCP動態主機配置協議等計算機網絡的典型網絡協議和過程原理。使用子網掩碼的分組轉發模擬過程如圖4所示嘲，當用戶手動輸入主機H1（IP地址為128.30.33.13）要發送分組的目的IP地址為128.30.36.62后，可以仿真模擬分組數據的轉發過程，使學生更加直觀地掌握分組轉發過程的工作原理。

教學實踐證明，學生使用這套課程教學輔助系統更易于學習掌握抽象的網絡協議、工作過程和算法原理，更好地培養分析問題能力和研究實踐能力。

4.結語

基于MOOC和翻轉課堂的理念，確立以教師重點知識講授和學生自主學習相結合的教學模式，重新梳理優化課程知識體系，精心設計課程內容制作微課、錄制教學視頻、構建課程網站、開發課程教學輔助系統。通過“計算機網絡原理”精品課程的立體化建設，改革課程教學模式，充分發揮教師的主導作用和學生的主體作用，激發學生的學習興趣、調動學生學習的自主性和積極性，從而更好地培養學生的創新能力。