計算機網絡課程混合式教學探索與實踐

朱 潔，李 瀅，王江平，趙 紅，張 冉

（1.南京曉莊學院 信息工程學院，江蘇 南京 210017；2.思科（中國）有限公司 公共事務部，浙江 杭州 310000）

0 引 言

在新工科建設背景下，培養具有創新創業能力與跨界整合能力的工程科技人才成為高校工科的培養目標[1]。“學生中心、成果導向”等工程教育專業認證理念也在對工科專業課程改革方向作出引導。成果導向（OBE）教育模式將課程視為學習產出的手段，需要為培養學生的特定能力作貢獻[2]。這就需要對課程教學進行思考，學生在課程結束后，能獲得何種能力？能對接工程項目全生命周期的哪些環節？思考網絡工程專業計算機網絡課程的教學目標與過程。根據服務地方的應用型專業定位，網絡課程的目標確定為掌握規劃和設計計算機網絡的知識和初步技能，思考出現的網絡問題并分析的能力，學習網絡新技術的理解能力。這些能力是網絡工程項目所有環節（需求分析、設備選型、規劃設計、實施、排錯、維護等）實現的基礎。然而這一專業核心課程的概念與原理多，協議工作過程抽象，學生往往學習到網絡層，就因難以理解而降低興趣。如何提高學生課程學習的主動性和參與度，成為當前教學思考的主要問題。

很多教師進行了有益的嘗試，如基于CDIO的教學設計[3]、通過問題引導思考的教學模式[4]、引入SPOC[5]、翻轉課堂[6]等。在這些已有經驗的基礎上，筆者也不斷探索和實踐適合應用型本科的教學內容與方式。在探索過程中發現：采用SPOC模式，線上資源很豐富，但教學過程中的交互并不及時，配合微信等即時通訊應用會更好；翻轉課堂并不適合人數多的班級，且翻轉的內容不宜過多，否則不僅占用學生更多的課外時間，還降低課堂有效性。經過逐步應用和總結后，采用了一種混合式教學模式。該模式教學內容采用線上線下結合的方式，通過產教合作引入企業在線課程，作為理論與實驗教學的補充。結合多種教學方法設計課堂節奏，通過設問、討論、翻轉、反饋、課程擴展等多種方式加強課內外與學生的互動。

1 教學內容線上線下結合

1.1 理論教學內容

教材選用謝希仁教授所著《計算機網絡》（第7版），可滿足學生的考研需求，且這一版習題豐富，可選擇部分配合概念講解。南京曉莊學院于2006年加入思科網絡技術學院，課程組教師陸續通過CCNA、CCNP講師資格認證。2015年起在計算機網絡課程中引入CCNA 5.0版ITN（網絡簡介）課程作為補充。在線課程面向學生免費，內容貼合產業需求，更新及時，2018年更新到6.0版。教程中的視頻、動畫、例題、交互練習可以作為教材內容的有益補充，吸引學生的注意力。

1.2 實驗教學內容

根據課程目標，實驗教學重點為各層協議的分析與應用上。通過由簡入繁的網絡構建，使學生進一步理解交換、路由、端通信、主要應用協議的原理，并完成設備的基礎配置。將概念從抽象的原理圖轉換為捕獲的數據包、可理解的數據。借助嗅探、設備模擬器、服務器構建、虛擬機、終端模擬器等工具軟件，完成實驗內容，其中的設備配置采用了思科的Packet Tracer模擬器。CCNA6.0-ITN課程中進行理論與實驗教學補充的內容見表1。

1.3 教學資源

計算機網絡課程資源豐富，很多慕課、公開課、院校、培訓機構的網站與應用提供在線課程。課堂教學受限于學時，無法呈現豐富的內容，選擇適合學生的資源，可以幫助他們更好地掌握課程目標定義的能力，了解課程在專業能力構建中的作用，引導形成專業領域中感興趣的方向。課外擴展學習的內容通過翻轉課堂的預習與作業的形式布置，通過課堂討論、師生講授的方式開展，內容包括：①課后習題。選擇部分習題深入地分析，有助于學生對原理的思考。②思科網院課程學習系統。系統中有完整的課程資源，每章有作業與測驗，完成后有解答與分析，學生可以很方便地查看自己的學習進度和掌握程度。③慕課。應用型本科的課程目標會限制部分優秀學生對課程的掌握深度和廣度，推薦研究型大學計算機網絡國家精品在線開放課程，讓學生了解國內教學的高度。

2 教學方法多點互動

計算機網絡課程開設已有30多年，如何調動移動互聯網時代學生的積極性？教師需要幫助他們在海量課程資源中選擇，還需要在教學中，運用各種互動教學方法，吸引他們的注意力，引導學生主動思考。

2.1 傳統教學

網絡課程的概念與原理眾多，部分知識點通過課堂講授掌握程度更好。結合演繹、歸納、案例、問題引導、討論等教學方法，充分利用選取的課程資源，控制教學節奏，做到張弛有度。以無分類域間路由選擇（CIDR）地址塊分配的講解為例。首先，通過板書演算常用CIDR地址塊表中的數值，使學生理解地址塊的聚合含義。其次，解析地址塊劃分舉例中校園網地址塊的劃分結果，啟發借用主機號位來確定子網號位的思路。這是從結果倒推方法。接著，帶領學生解決問題。從網絡工程項目的需求出發，介紹劃分子網的方法。充分利用習題的作用，從易到難，板書依次分析在自治系統內與在公司內應用CIDR劃分子網的兩道習題。在緊張的方法演繹后，讓學生放松，看一看ITN課程中方法的動畫，順帶介紹其在工程項目中的階段與作用。最后，需要讓學生再次集中精神，完成ITN課程中的CIDR題目，并在實驗時通過模擬器驗證。

表1 CCNA6.0-ITN選用內容

并不是所有的概念都從講授開始。如RIP協議的距離向量算法，在講解時，從觀看開始。先節奏輕松，借助動畫，觀察教材交換路由信息例題中一臺路由器的路由表更新過程。再通過觀看一段CCNA-路由與交換基礎課程中三臺路由器交換并更新路由表的視頻，引導學生思考并討論不同情況的更新結果。最后，總結距離向量算法，補充水平分割原則。通過有節奏的教學設計，綜合運用多種教學方法，增加學生思考的時間。

2.2 翻轉課堂

翻轉課堂重新調整課堂內外的時間，將學習的決定權從教師轉移給學生，交互效果好。計算機網絡課程不是所有內容都適合翻轉，選擇部分便于學生自學的重難點進行翻轉。前一次課將設計好的問題下發，說明求解方法與資源。問題分為固定答案的確定問題和擴展思路的開放問題。學生通過學習教材與在線課程、查找文獻、詢問教師、相互討論做好課前準備。上課組織討論，隨機點名，當堂評分，本次未答，下次必點。學生在課前準備的過程中，經常會發現新問題，不管有無討論價值，對提出問題的學生加分，鼓勵尋找問題的積極性。以IPv6知識點為例，通過兩節課時完成翻轉。在學習IPv4后，學生可以通過自學掌握IPv6的基礎概念。設計問題：①為何要使用IPv6地址？②IPv6地址如何表示？請舉例。③有哪些地址類型？請說明作用。④畫出全局單播地址的結構。⑤畫出本地鏈路地址的結構。⑥什么是EUI-64流程？請說明作用。⑦IPv6的多播地址有哪些類型？⑧如何劃分IPv6子網？⑨說明IPv6遷移技術。其中，①—⑦為確定問題，⑧—⑨為開放問題，④—⑧在教材基礎上進行了擴展。上課時，在學生講述的基礎上討論，教師準備傳統教學的素材，適時補充，以確保翻轉的質量。

實驗的部分內容翻轉。如數據包分析實驗，課前對前一實驗捕獲的數據包文件對照包結構進行分析。實驗課隨機點名，學生講述分析結果，教師提問并組織討論。對主動分析的學生加分鼓勵。可采用翻轉課堂的內容見表2，理論部分的概述和網絡安全兩章沒有設計翻轉內容；實驗部分學生講述和討論時，多以自錄視頻輔以屏幕廣播演示的方式進行。實際教學時，根據班級掌握情況和課時靈活選擇表中內容翻轉。

表2 翻轉課堂內容

2.3 加強互動

能夠實現教學目標的教學方法都可以采用，目的是要讓學生少“低頭”玩手機、提高參與度、調動積極性，這就需要加強互動環節。

2.3.1 問題引導思考

結合內容設計教學節奏。無論是傳統講授還是翻轉課堂都準備一定量的問題。隨時通過對問題的探討，促進學生主動或被動思考。

2.3.2 討論加強主動

翻轉內容需要學生預先學習，完成討論的內容準備。開放問題的討論內容集中在思維方向與分析方法上。在網絡層與理論內容結束時，各設一次討論課。網絡層是學生能否繼續保持課程興趣的重要一章，需要對出現的問題集中解決。理論內容結束時，由學生介紹本學期擴展學習的情況，激發持續學習的興趣。討論可以充分調動學生的主動性，但人數太多會降低整體參與率，提高進度控制難度。

2.3.3 反饋及時

除課堂上及時回答學生問題外，課外還可借助QQ、微信群答疑。思科網院課程教師端對學生的參與情況記錄得非常詳細，學習進度、時長、每章作業與測驗的分數實時反應，學習數據分析直觀。通過以上反饋，教師能及時了解學生掌握的情況，做出教案調整。

2.3.4 課外擴展

網絡工程專業的學生修完計算機網絡課程，便可開始準備認證考試、參加網絡競賽、參與專業課題。因此，在課程教學中，可通過交流群進行專業方向的引導、認證介紹、競賽與項目信息的發布、學習資源的分享，并及時回答學生感興趣的問題。隨著課程的推進，部分學生對網絡體系結構的理解更深入，在解決網絡問題的能力不斷提高的自我鼓勵下，產生主動學習意愿，甚至開始留意想從事的職業、崗位的技術需求。教師經常適時地互動，可以擴大這部分學生的比例，以點帶面，提升整體教學效果。

3 結 語

“互聯網+”時代來臨，慕課、SPOC、翻轉課堂、微課、云課堂、雨課堂等多種教學形式出現。借鑒各種教學模式，將其部分引入計算機網絡課程，在實踐過程中不斷修改與總結，尋找并增加互動的教學方式。混合式教學模式通過明確工程教育專業認證理念下的課程教學目標，選取合適的線上課程互動素材豐富教學內容，在課內外應用多種互動方式，力求充分調動學生的積極性。在應用該模式的過程中，能感受到學生學習的主動性逐漸提升，好問、愛做實驗的學生多了，學生的滿足來自于知識的掌握、能力的提升，而不全是分數。這種教學模式可為服務地方的應用型網絡工程專業計算機網絡課程提供教學思路。隨著網絡技術更新，人工智能與教育的融合是大勢所趨，課程的教學內容與教學方式仍需要適時調整，使學生符合產業需求與職業能力要求，讓學生學有所得。