基于OBE視角的新工科專業計算機網絡課程實踐教學改革探究

宋濤，王志強，張靜

(吉利學院，四川簡陽641400)

根據我國高等教育教學質量提升內涵式發展要求，在智能制造、云計算、人工智能、機器人等新工科人才培養背景下，高校應用型人才既要具備良好的個人綜合素養，又要滿足區域行業和企業崗位契合度高的工程實踐能力和創新能力，并在其崗位具有前瞻性和發展性。計算機網絡是國家新工科專業學生工程實踐能力培養的核心課程，但高校在計算機網絡課程實踐教學中重原理性，對實驗教學內容過于關注實驗最終結果，對學生的“解決復雜問題的能力”和“應用和設計能力”培養成效并不顯著，這對于新工科背景下行業人才需求是有偏差的。這種實踐教學模式并不符合社會和企業對應用型人才的崗位需求。

OBE(OutcomeBasedEducation)理念旨在鍛造學生的創造性思維能力、組織溝通能力、團隊協作能力等方面的能力[1]。為了進一步提高計算機網絡實驗教學質量，培養提升學生的創新意識和工程能力，本文以工程教育專業認證為契機，開展基于OBE成果導向的計算機網絡實踐教學改革，創新本科網絡實踐教學環節，對學生課程教學質量提升具有重要的借鑒意義。

1 基于成果導向的實踐教學目標設計

《2020的工程師:新世紀工程的愿景》中明確指出未來工程師應具備的關鍵素質，其中包含實踐經驗、創造力、溝通和管理能力、倫理道德和終身學習能力等綜合素養的培養[2]。通過OBE 理念反向設計課程實踐教學體系，制訂12 個教學目標觀測點，建立課程目標與畢業預期成果，如表1所示。

表1 課程目標與畢業預期成果

2 基于OBE 視角優化實踐教學內容，增設創新、探究型實驗

新工科背景下網絡通信技術的類型、技術定位、作用和應用均發生了改變[3]。在應用型本科網絡實驗課程教學中，實驗多數以驗證、設計、綜合類設計為主，以仿真軟件進行模擬環境和設備構建復雜網絡拓撲結構，學生的探究和創新思維沒能得到充分挖掘?；贠BE 視角，改變傳統以演示性、驗證性實驗為主的實驗教學體系，新增創新型、探究型實驗。按照IT龍頭企業華為、思科等網絡公司的IT培訓課程、實訓項目及其虛擬仿真平臺進行調研，選取路由交換、WLAN、安全、云計算機、服務器、存儲等其核心部分融合到實驗教學項目設計中，使得學生通過職業認證方式掌握IT公司的網絡應用系統開發流程和技術規范,實現較復雜的網絡應用系統，從而有效提高學生的網絡開發、團隊合作與交流等綜合能力。引入企業IT認證培訓的網絡工程實踐項目，整合傳統實驗內容，分別按初級、中級、高級及開放創新四個等級設置遞進式實驗項目，在每個過程階段，分別設置必修、選修和拓展實驗，適應不同的學生情況，如表2所示。

表2 嵌入企業IT認證培訓的遞進式實驗項目

3 面向O2O(Online To Offline)網絡實踐教學設計

計算機網絡課程內容抽象，課堂教學過程大多采用大班授課制下的師生一對多管理方式，面向學生的單向、一對多管理顯然存在教學問題反饋的滯后性。

1)課前

O2O 線上混合式學習支持系統設計，即通過慕課(MOOC)建立線上學習支持系統，開發課程微課資源(大綱、PPT、教案、實驗報告)。教師為學生推送線上自主學習任務單，配套布置網絡工程案例相關資料的收集、查閱、設計計算等任務，學生通過任務驅動法進行研討，從而實現精準學情分析。

2)課中

首先對網絡工程項目一體化設計，分析案例，以單位的組網為例，在進行組建網絡前期，完成網絡結構的總體設計和可用IP地址的分配規劃方案，旨在考查學生是否掌握網絡基礎知識、網絡協議體系結構、IP 地址分類、子網掩碼劃分子網等理論；然后，組建各單位部門之間的內部高速網絡，包括以太網、VLAN、STP、VRRP等技術；組建內網后將各單位和部門進行互聯，旨考查廣域網(PPP、FR) 和IP 路由技術(直連、靜態、動態RIP/OSPF 等)；最后，進行配置網絡安全和網絡管理、網絡應用和相關服務。經實踐強化，提升學生分析與解決復雜工程問題的能力。網絡工程項目研討式教學方法設計包含網絡工程系統知識的啟蒙、規范性系統原理、課程設計與實踐、工程設計答辯等4 個環節[4]，學生結合課堂教學實踐中的問題進行專題報告、總結和探索撰寫報告，展示或示范過程成果等多視角內化知識結構。在研討式教學中除了專業素質培養外，更加側重訓練學生的團隊合作和交流表達能力等非專業素質的培養，營造活躍輕松的課堂氣氛，提高學生學習的積極性和學習興趣，保證教學過程實施的規范性和有效性。

3)課后

課后，結合線上課程資源與作業，教師通過在線學習支持系統進行實時答疑，并針對個體差異進行重點輔導，檢測學生課程習得效果。通過網絡平臺設定合理的雙方教學控制權機制，建立以學生為主導的過程管理辦法，極大擴大實驗教學的空間和時間，全面展示學生的個性化和創新意識，有效激發學生的主動性和創造性。

4 建立多元可量化教學質量考核與監測機制

OBE理念遵循的是學生的個性化培養方式，以學生能力量化評價為導向，建立多元迭代質量考核的檢測，注重“學生過程評價”。將課外科技競賽、O2O 線上混合式學情記錄等納入課程過程化考核指標中，并將其作為課程總評成績的主要指標(權重可不低于10%)，學習成績由學生的期末考試(50%)、在線學習(20%)、課程取得相關成果(10%)(包括課程設計、競賽、創新報告、企業認證等)構成，突出研討和實踐成績。該考核方式將注重“學生自評”和“過程評價”，將課外科技競賽、O2O 線上混合式學情記錄等納入課程過程化考核指標中，并將其作為課程總評成績的部分指標。企業認證考核成績則為學生在學期內完成課程修讀后，由企業或社會權威認證對學生的學習情況進行結果性考核。借助思科、華為網絡實踐平臺，嵌入H3C、華為、Cisco等龍頭IT企業相關項目進行培訓和考試授權，為學生雙證式培養提供良好的培訓和認證平臺。該方式不僅可以提高學生對課程的興趣，也使教學考核更加科學、公平，而且使學生在獲取知識的同時取得技術資格證書，有利于學生就業，增強學生的專業認同感和專業自信。

評價方法：抽取一定數量的試卷樣本數，按照以下公式計算課程的達成度值：課程教學目標=樣本總成績的平均分/樣本成績的滿分。當達成度值大于設定的門限值時，認為該課程實現了對該畢業要求指標點的達成。

表3 課程教學目標達成考核方式

圖1 學生在線學習行為(推送視頻資源)情況統計表

在線學習評價：學生通過參與課程案例分析與討論，在簽到榜、答題榜、討論榜完成多元層次化教學評價。從獨立學習行為、交互學習行為和教學資源使用3個維度實現在線學習行為數據分析[5]。數據表明，學生在慕課堂更偏好于音視頻、案例等多媒體學習，教學環境以多媒體方式呈現，大部分學生的學習進度分布在80%～100%，表明學生能夠積極參與線上課堂的交互學習，從而有效促進知識目標的達成。

經實踐研究，采取數據挖掘技術，建立樣本交互式學習知識表，對知識點和能力培養相關問題深入融合分析，從教學過程、試卷評價、線上學習分析等多維分析角度進行內容重構，逐步調整教學過程的學時分配、授課方法，形成多元可量化課程學習目標達成度情況檢測及社會第三方反饋等教學能力評估機制[6]。通過學生評教以及學生座談會情況看，學生對教師的滿意度平均93.11%。從學生座談會反饋情況看，學生對課程實操掌握熟練，頗有較強的獲得感，教學效果評價較好。

5 結束語

基于OBE視角對計算機網絡課程從課程學習目標、教學內容、考核方式等進行實踐教學改革，采取多元考核方式創新課程評價體系，采用大數據挖掘技術對教學習得效果實時監測、迭代并持續改進，促進學生自主學習、交流，通過與教師交互給出評價，對學生的課程達成度進行評價，有利于課程授課計劃持續改進和調整[7]。有效激發學生工程實踐潛能，使學生深度參與教學過程，促進學生課程目標和畢業要求的達成,培養出與社會需求切合度高的復合型人才。