以計算思維為導向的“網絡綜合布線”課程教學探索

關鍵詞：計算思維；網絡綜合布線；中職

中圖法分類號：TP393 文獻標識碼：A

1計算思維

美國卡內基·梅隆大學周以真教授于2006年正式提出了計算思維并指出其核心思想。她指出，計算思維是涵蓋計算機科學之廣度的一系列思維活動，其應用計算機科學的基礎概念進行問題求解、系統設計，以及人類行為理解等。它的本質是將現實世界問題經過分解約簡，模式識別，抽象建模，具體算法實現等過程后應用計算工具找到復雜工程問題的最佳解決方案。其中體現了計算思維約簡、建模、遞歸、推理、尋優等核心思想，并且認為“每個人都應學習像計算機科學家一樣的思考方式”，使得計算思維被近似等同于計算機學科的編程思維，在開拓計算思維研究的同時，也受到計算機學科框架的限制。

學者意識到計算思維最早產生于學習計算機編程的過程中，是由“計算機的思維習慣”遷移到人類的“習得性計算習慣”。因此，簡單地將計算思維等同于算法思維已經不適用了。近年來更多的研究表明，計算思維的內涵在不斷演變，其在不同的學科中也表現出不同的內容。2017年，我國教育部頒布的《普通中職綜合布線程標準（2017年版）》將計算思維確定為核心素養之一，明確指出，計算思維包括界定問題、抽象特征、建立結構模型、合理組織數據等要素以及應用算法形成解決問題的方案并能將其遷移到與之相關的其他問題中。隨著《義務教育信息科技課程標準（2022年版）》的出臺，在核心素養視域下，新課標的實施對于中職學生計算思維的總體情況具有一定的現實意義。

以上關于計算思維的這些認識從不同角度反映了計算思維的特征和內涵。綜上所述，本文將計算思維定義為問題邏輯分析、問題分解、給出詳細的解決方案、設計相應的算法并實施以及反思與優化的思維過程，其中，涉及分解、抽象、概況、算法及評估五個核心要素。

2“網絡綜合布線”課程的教學背景

2.1學習者的個性化需求

“網絡綜合布線”課程教學不僅強調對中職學生理論知識的傳授，更注重對學生實踐能力的培養。就目前階段而言，中職學生雖然動手操作實踐能力強，能夠很快地掌握實訓內容，但由于對理論部分的基礎知識儲備不夠，自學過程中遇到的阻力大，自我效能感低，進而影響學習成效。因此，針對“網絡綜合布線”課程教學的開展，只有堅持理論結合實踐，才能真正培養學生的專業能力。

2.2課程教學存在的問題

（1）課程內容限制。

“網絡綜合布線”是一門理論和工程相結合的課程。由于教學內容中的理論基礎知識對于中職生來說偏抽象不易理解，大部分中職學生對文化課知識的掌握較為薄弱，傳統教學模式已經不能滿足學生的學習需求。在“網絡綜合布線”課程實踐教學過程中，缺少讓學生自主思考的環節，便無法激發學生主動分析解決問題的積極性。

（2）實訓條件限制。

在學校資源管理處，為“網絡綜合布線”課程提供的設備有限。對于一些造價不高，耗材量不大的設備會配備多一些，如水晶頭的制作，我們可以讓學生兩兩一組來制作雙絞線。但一些造價昂貴而精密的儀器只會配備1～2臺。而光纖熔接機等造價昂貴的設備，學校只有1～2臺.也就意味著光纖熔接這類操作，同一時間只能有兩個學生進行操作，其他學生只能在旁觀察，無法參與其中。

3計算思維在“網絡綜合布線”課程教學中的探索

3.1在“網絡綜合布線”課程教學中培養學生的計算思維

傳統的教學模式主要是教師講解教材中的知識點，要求學生牢固掌握豐富的學科知識。計算思維教學主要是培養學生利用計算思維思考的能力。比如，在“網絡綜合布線”課程教學中利用某一知識點，著重講解在實踐操作過程中解決問題的計算思維方法。在教學中應融入計算思維的理念，引導學生尋求問題的解決方法。

結合“網絡綜合布線”課程的教學特點與計算思維要素進行分析，計算思維的五個要素可以作為較為完整的教學過程[5]：分解可用于分解問題，通過分解思維將復雜問題分解為子問題集，使復雜問題邏輯化；抽象思維可用于表征問題，利用抽象思維對問題進行轉化，將問題從事實描述轉變為符號表達；概括可用于尋找問題的解決方法，首先通過概括思維歸納概括問題涉及的相關知識內容，其次，基于所分解的問題，查找相關資料，學習歸納已存在的相似問題的解決方法；算法可用于設計并執行問題的解決方案，在所歸納的相似問題方法的基礎上，通過調整、修改、補充，使其適用于新問題的解決，接著，通過算法思維定義問題解決的有序步驟，形成問題解決方案，并執行完整有序的問題解決方案以解決問題：評估可用于評估優化問題的解決方案，通過評估思維對問題解決方案的各個方面進行綜合衡量和判斷，以使方案最優化。

3.2以計算思維為導向的教學實踐

通過設計以計算思維為導向的“網絡綜合布線”教學案例，在平常的教與學中，潛移默化地鍛煉與培養學生的學習與動手能力，使其形成計算思維，進而提升學生解決網絡工程問題的意識與能力，下面通過水晶頭端接這個案例的原理和方法來闡述課堂教學思路。

3.2.1確定水晶頭端接的工程情境，初步將問題抽象分解

（1）新課導人。

“網絡綜合布線”課程中的配線端接技術是非常重要的施工技術，需要學生重點掌握，每一個信息點的網絡線從設備跳線到交換機級聯線需要平均端接10～12次，因此熟練掌握配線端接技術非常重要。端接的方式也是多種多樣的。如水晶頭端接，網絡模塊端接，語音模塊端接，配線架端接等。下面我們就來學習水晶頭端接。

（2）新課教學。

內容一：配線端接技術原理

網絡綜合布線系統配線端接的原理是：將線芯用壓線鉗壓入水晶頭里的2個刀片中，在壓人過程中刀片將網線的絕緣護套劃破，并且與銅線芯緊密接觸，同時利用金屬刀片的彈性將銅線芯長期夾緊，從而實現長期穩定的電氣連接。

內容二：基礎知識準備

（1）網線標準。

網線的制作標準是由EIA和TIA共同制定的，其用于確定RJ45水晶頭中的導線排列次序。該標準分為568A和568B兩種線序，通常習慣采用568B線序，其線序為白橙、橙、白綠、藍、白藍、綠、白棕、棕。

（2）網線的連接類型。

網線的連接類型有2種，第一種是交叉線，它是指網線兩端的線序排列不相同，即網線的一端采用T568A線序，另一端采用T568B線序。第二種是直連線，它是指網線兩端的線序排列完全相同。比如，兩端都為T568B線序。現在大部分設備都采用直連線連接。

（3）材料準備。

網線制作需要用到的材料和工具。

網線類型：超五類網線。作用：用于數據傳輸。

水晶頭類型：RJ-45水晶頭。作用：網線端接。

壓線鉗功能：剝線刀口可以剝除網線外護套，剪線刀口可以剪斷網線，壓線刀口可以使水晶頭和網線緊密咬合。

網線測試儀功能：測試網線通斷。

本階段主要著重培養學生對事物的分解、抽象能力，能夠將生活問題抽象成邏輯問題，要求學生能把某個生活中的問題分解，再進行抽象。而教師引導學生進入真實情境，將有利于激發學生的積極性和興趣，進而確定項目任務。在這一階段中，要求教師及時反饋、及時引導，使學生能夠將生活問題及時抽象成邏輯問題，再抽象成能夠用算法解決的問題。

3.2.2習得基礎知識，提出解決方案，將問題進行概括與設計算法

內容三：網絡雙絞線配線端接的正確方法和程序

（1）教師播放水晶頭的端接視頻，學生總結端接步驟。

（2）教師演示水晶頭的端接過程，同時講解注意事項。

剝線：將網線插入剝線刀口，握壓壓線鉗，并轉動壓線鉗（2～3圈），取下護套外皮。

排線：逐一解開4對線，根據標準進行排序，雙手拉扯整齊。記憶技巧：將線按照橙藍綠棕來排序，標上相應的序號，然后把3和5對調。

剪線：將網線插入剪線刀口，預留1.5cm，用力握壓壓線鉗。

插入：將雙絞線插入RJ45水晶頭中，自行檢查網線的8根線芯是否已經全部整齊地排列在水晶頭里，可以從水晶頭另一端觀察。

壓線：將水晶頭插入RJ45網線口，用力握壓壓線鉗，取出水晶頭。

測試：插入測試儀RJ-45端口，打開開關觀察亮燈順序。

本階段主要是學生整理資料，觀察視頻并輸出解決方案，培養學生的創新思維、信息意識以及算法邏輯思維。學生通過信息化的學習環境來搜集整理信息資料，不僅培養了信息意識，也培養了邏輯思維。本階段需要引導學生建立流程圖和算法的結構，也就是要求學生對各個部分要有自己清晰的認知，同時培養學生的抽象以及算法設計能力。教師通過組織學生探究，總結操作步驟。在這一過程中，要求學生親自動手、動腦地對項目進行思考，培養其邏輯思維能力。學生通過實施方案，輸出成果，并在這一階段中學習歸納總結相似問題的規律。在這一過程中不僅要學會技能與知識，更重要的是將這種技能應用到實際問題中，能夠將課上所用到的對問題的分解、抽象能力進行遷移。

3.3分享研討，評估操作過程并優化

內容四：班級小組競賽

（1）在班級內按照“組內異質，組間同質”來分組，進行制作雙絞線跳線的比賽。

（2）在課件上展示比賽要求和限定時間。

（3）對完成得快又好的小組給予獎勵。

內容五：實操總結

（1）故障總結。

測試儀的指示燈不亮。

測試儀的亮燈順序表錯誤。

（2）常見問題。

線芯長度不合理，線芯沒有減齊，線序錯誤。

（3）解決辦法。

排線正確，插入正確。

內容六：課堂小結

引導學生回顧本節課的學習并進行自我總結和反思。

（1）端接原理。

（2）制作過程：剝，排，減，插，壓，測。

內容七：課后作業

（1）小組課后查閱資料，學做交叉線。

（2）直通線和交叉線可以用來端接什么設備？

本階段為評估階段，評估階段不僅是一個評分打分的過程，而是由展示作品、討論評價以及自我反思三部分組成。由于時間原因，展示作品的時間不宜過長，因此不能將每一組或者每一位學生的作品都進行展示，可以采用隨機抽取的方式或者班內推舉的方式選擇要進行展示的小組作品。討論評價則包括師評、組間互評以及自我評價，師評是教師通過學生的課上表現以及作品的完成情況等進行綜合打分，最終給出本次項目學生的評分。組間互評則主要針對作品進行評價，包括多個維度。自我評價的維度與師評類似，包括對自己課上的表現進行評分，對作品整體完成情況打分，對知識掌握情況打分等。通過評價這個階段，學生可以對自己有一個更清晰的認知，同時培養學生客觀認識事物的能力。以學生的視角理解他人作品的優秀之處以及不足，主要從收集整理信息、方案設計、流程圖、算法以及展示等方面進行改善提高。

4結束語

計算思維的培養需要循序漸進，需要學生能夠結合自己日常生活中的學習時機，應用專業相關知識解決問題。因此，在“網絡綜合布線”課程教學中，設計教學案例的難度和廣度要適中，適當安排階段性任務案例和綜合案例，并結合行業的最新發展，將計算思維和教學內容有機結合，使學生在學習新知識的同時培養學生應用計算思維解決網絡工程問題的意識與能力，激發其創新精神與創新能力。通過教學實踐探索，相比傳統教學，以計算思維為導向的教學能夠幫助學生完成“網絡綜合布線”課程的實操并促進其深度學習，從而顯著提升學生的計算思維水平，為中職教師開展促進計算思維的教學實踐和深度學習提供了借鑒。然而，目前計算思維還沒有嚴謹有效的評價工具，本研究還存在一定的局限性。因此，在強調通過計算思維實現解決課程學習問題的基礎上，期待在后續實踐過程中不斷優化評價標準來加以完善。“網絡綜合布線”課程的改革探索要立足于創新精神，建立新的教學模式，滿足新時期的計算機人才培養要求，進而實現人才培養的目的。

作者簡介：

靳超越（1997—），碩士，研究方向：職業技術教育（信息技術方向）。