OBE理念下計算機網絡課程教學改革研究

張海燕 鄒立仁 高樹風

北京理工大學珠海學院 廣東珠海 519088

1 概述

1981年,Spady等人提出OBE理念[1],OBE全稱為Outcomes-Based Education,意思是“基于學習產出的教育”或者“成果導向教育”,其核心思想是以學生的成果以及達到的預期目標為作為教學目標來開展教學活動[2],其具有明確的學習預期成果、反向的課程設計、靈活的以學生為中心的教學設計、全面的教學成果評估等特點,為教育教學改革帶來了新的思路[3]。國內基于OBE理念對計算機網絡進行的改革成果很多[4-5],本課程組分析多年教學過程中存在的問題,進行了教學內容調整,教學模式探索,考核方式轉變,取得一定成效。

2 計算機網絡學情分析

計算機網絡課程是計算機學院的四個專業(軟件工程、網絡工程、計算機科學與技術、數字媒體技術與應用)的核心專業課之一,是后續專業課的主要理論支撐,特別是網絡工程專業,是后續專業課的基礎。該課程同時還是相關專業研究生入學考試的必考科目,也是很多大廠企業招聘面試的必須環節,與其相關的認證證書也很多,比如計算機技術與軟件專業技術資格(水平)考試中的網絡工程師、華為認證序列(HCIA,HCIP,HCIE)等。

該課程涉及的知識面較廣、概念多、理論性強,內容比較抽象,實踐操作有一定難度,同時該課程學時有限,總學時為64學時,其中實踐學時16學時,可以說是時間緊、任務重。計算機網絡課程自2007年在本院開設以來,在過去的授課過程中存在以下問題:

2.1 以教師講解為主的傳統教學模式,學生參與較少

該課程在大學第三學期開設,即學生剛進入大學二年級,部分學生缺乏自主學習、主動思考的積極性,上課不積極,依賴教師布置的學習任務,依賴刷題來對待期末考試。同時,由于課程知識點比較多,教師擔心講不仔細、講不完、學生聽不明白,教師課堂上滿堂灌,自己講得很精彩、很多也很辛苦,但學生聽不明白、不想聽、聽不下去,造成教師講得越多、學生學得越少的尷尬局面。

2.2 課程知識內容與實際需求脫節

隨著新一輪科技革命和產業變革的到來,網絡技術更新迭代的步伐越走越快。以計算機網絡技術教學來說,其相關課程設置的根本目標就是保證學生掌握前沿先進的網絡專業技術,但課程的教學內容相對靜態,再加上教材、教學資源更新緩慢等,導致課程教學與社會企業需求脫節。

2.3 課程考核單一

以平時成績加期末考試的二段式考核方式無法全面檢驗學生對知識的理解和應用能力,在實踐能力考核方面體現不足,使教學效果不及預期。

鑒于此,本課程組以OBE理念為指導,對計算機網絡課程進行改革,以激發學生的學習激情,增加學生的學習成果,為后續的專業課程、考證求職等提供基礎保障。

3 基于OBE教育理論,進行課程頂層設計

OBE理念關注三個關鍵問題———反向教學設計、以學生為中心的教學過程、持續改進的教學評估[6]。在OBE教育理論指導下,以計算機學院專業培養方案為課程建設的目標,以工程教育認證需求為導向,課程教學秉承“立德樹人、學生中心、多元融合、持續改進”的理念,反向設計教學活動,改革教學方法和手段,進行多元全過程的考核評價,通過評價數據和教學目標的達成情況的分析,進一步改革教學方法,形成可持續改進的機制。

4 基于OBE教育理論,開展教學活動

4.1 明確課程教學目標

遵循OBE反向設計思想,以計算機學院專業培養方案為框架,明確本課程的教學目標。為適用應用型人才培養,以課程思政為引領,從知識、能力和素質三個方面出發,幫助學生積累計算機網絡相關基礎知識,為后續課程打下基礎,培養學生獨立和協作解決問題的能力,制定本課程的教學目標。知識目標為掌握計算機網絡的基本概念、基本原理,掌握模擬實現簡單網絡的基本方法,熟悉典型網絡設備的工作原理、組成和特點;能力目標為學生能夠闡述計算機網絡的基本概念、基本原理,解釋計算機網絡的體系結構和各種協議原理,會計算計算機網絡的各項指標,并依次組建簡單的局域網;素質目標為揭示網絡中的哲學,樹立正確的人生觀和價值觀,培養學生團隊合作溝通意識,激發學生的愛國熱情,引導學生誠實友善,進行網絡安全教育等。

4.2 重構課程教學內容

網絡技術不斷發展,課程內容也緊隨前沿技術不斷更新,在最新的課程內容中引入了SDN(軟件定義網絡)、5G技術、運輸層安全協議TLS、公鑰分配中的證書鏈等內容,加重了CIDR(無分類地址)、BGP(邊界網關協議)等內容的比重,刪除了一些被淘汰的技術。將考研、面試和認證等內容加入課程中,增加了課程的實用性。

除此之外,還重新組織教學內容,通過一個典型案例將課程所有知識點貫穿起來,案例講解中將涉及的概論、原理和網絡技術,以問題的方式逐漸依次提出,以激發學生的學習興趣,提高學生的學習熱情。

4.3 實施線上線下混合式理論教學

以OBE教學理念為支撐,遵循“線下為主、線上為輔、項目驅動、理實一體”的教學思想,改革傳統教學模式,充分運用線上超星“一平三端”開展教學,融合線上平臺和學習資源。課前,教師在超星平臺發布案例資源和問題,要求學生進行課前學習和預習,并完成測試題,為了完成主題任務,學生需要進行10～20分鐘的知識學習、資料收集和討論的過程,在完成主題任務的過程中,既提高學生的自學能力,也促進了學生的溝通協調和團隊寫作。線上主要用于學生自主學習,課前學生根據教師發布的學習地圖和學習任務,進行視頻學習并完成在線測試。通過在線學習和測試數據分析,為課中的參與式學習提供支撐。

課中,開展以學生為中心的教學方法,以培養學生專業應用能力為主線,通過建立立體式、參與式、交互式、啟發式的課堂授課環境,調動學生的學習積極性。同時,重視學生對理論知識的應用能力以及發現、分析、解決問題的能力,注重學生的能力培養和素質提高。課后,教師發布課后作業,對學生進行個性化輔導,學生完成練習,給出教學評價和反饋,教師進行教學反思,持續改進教學方法。課中參與式教學,針對學生線上自主學習和測驗的情況,通過案例引導,組織學生進行課堂討論,教師圍繞重難點知識進行精講,并通過習題作業,加強學生對知識的理解。對于少部分同學不熟悉的知識,提前挑選學生,通過學生自己的備課、學習和理解,讓學生當教師上課講解內容,教師則組織學生進行討論,并對學生的授課情況進行評價,實現生師互動。

課后強化拓展,課后做好復習總結強化課程內容,教師課后布置作業和章節測驗,讓學生去自主完成,最后由教師進行檢查匯總得出最終的答案,加深學生學習的印象。另外,組織學生參加網絡相關的專業競賽,組建計算機網絡學生團隊,教師作為團隊的指導教師,團隊內設組長一名,組長組織團隊學生進行課外競賽學習,每個成員輪流進行知識交流和分享,既培養了學生團結合作意識,又極大激發學生的學習激情。

4.4 開展層次化實踐教學

采用華為eNSP模擬軟件對抽象的網絡知識進行案例操作模擬實踐教學,通過二層網絡拓撲配置實踐輔助數據鏈路層教學,通過三層網絡拓撲配置輔助網絡層教學,通過對網絡拓撲各節點進行數據抓包和數據分析輔助數據鏈路層和網絡層的銜接教學。

4.5 實施多元化考核評價

OBE理念注重以能力導向、多元化評價,要求評價指標與學習成果相呼應,因此計算機網絡課程采用過程性與終結性相結合的考核評價方式,采用多元化考核評價(如圖1),突出過程考核,將平時課堂表現、過程考核、實驗完成情況、期中考試、期末考試等納入學生總評成績。考核內容包括:出勤和上課學習態度的考核,將學生的上課出勤情況,以及上課回答問題和參加課堂的搶問搶答等環節的表現納入考核,特別是課堂的參與度,增加師生、生生之間的互動,也活躍了課程氣氛;課程實施過程中,基于超星學習通的線上視頻學習和章節測驗的完成情況,培養學生自學、預習的好習慣,通過章節測驗也可以檢驗學生的學習情況。實驗的完成和實驗報告的撰寫情況是實踐環節的主要考核方式;參加相關專業競賽獲獎和認證考試作為課程的加分項,鼓勵學生華為ICT大賽和“中國高校計算機大賽—網絡技術挑戰賽”賽等,激勵學生不斷提升自己的知識水平。

圖1 計算機網絡課程成績構成

5 教學改革成效

5.1 學生成績穩定

自2018年以來,本教學團隊的學生成績分布如圖2,2017年底計算機網絡的教材更新到第七版,內容發生了一些改變,同時由于響應教育部的“兩性一度”要求,提高了課程的高階性、創新性和挑戰度,導致2018—2019學年的學生成績比較不理想,后續及早對學生進行宣傳,學生了解到本課程學習的難度加大,隨之引起重視,加上線上資源的輔助方便學生自學,后續學生成績趨于穩定。

圖2 歷年學生成績分布成績

5.2 賽證結合,育人效果明顯

組織學生參加與本課程相關的“網絡工程師認證”等相關認證及相關的專業競賽,充分鍛煉學生的實踐應用能力,同時也促進了學生對計算機網絡理論知識的理解,提高了實踐應用能力。連續多年均有學生考取“網絡工程師認證”和華為序列認證,以及參加華為ICT大賽獲獎,參加大賽學生人數逐年增加,并且參與人員趨于低年級化,早期以大三學生為主,現在越來越多大二學生(正在學習計算機網絡課程)參與。

5.3 教學團隊的教學能力顯著提高

課程組收集了課程授課教師的期末學生評教數據,本課程歷年評教均位于學院前列,處于優良水平,學院、學校督導對本課程團隊教學評價整體良好。

結語

計算機網絡課程組從2007年成立開始,一直致力于課程的教學、研究和改革,經歷了課程基礎建設、課程提高到現在的課程凝練階段,在OBE理念的指導下,對教學目標、教學活動和考核進行了改革,取得了較好的成績,課外團隊建設是后續的主要工作。