基于创新人才培养的教学改革与实践

高凯，贾伟，黄现代，周军，邹海荣，达列雄，李娜

摘要：随着教育现代化的推进，大数据、人工智能、云技术的普及为培养计算机和网络工程专业学生的创新能力带来新的机遇。通过对计算机网络原理课程教学中出现典型问题的分析，从课程内容、教学方法、教学环境和教学评价四个方面展开教学改革创新研究。在课程内容中突出“以学生发展为中心”的理念，进一步将课程思政融入课堂，打造"知识、能力、素质"三位一体的创新课程内容。在教学方法上，将课程资源云平台、学习通智慧教学系统和“雨课堂”等智慧教学软件与课程教学相结合，旨在探究智慧教学融入课堂的方法和途径。通过创设教学情境、规范教学过程性评价，形成具有较强辐射推广价值的教学新方法、新模式。

关键词：计算机网络原理；教学改革；创新人才培养

中图分类号：G642        文献标识码：A

文章编号：1009-3044（2022）32-0128-03

人才培养模式的创新是人才培养体制改革的核心环节。创新人才培养模式要做到“三个注重”，即注重“学思结合”“知行统一”“因材施教”。计算机类专业学生要能够跟踪计算机科学前沿技术，具备创新能力，能胜任本领域工程项目的分析、设计、开发和管理工作。计算机网络原理课程是高校计算机科学与技术专业的基础课程，也是计算机科学与技术、网络工程专业的核心课程之一。该课程理论知识抽象性强，线上高质量资源少，导致学生在学习过程中对核心概念的理解比较困难，教师在组织理论课程和实验的难度较大，导致课程教学效果很难达到预期目标[1]。教学团队探索出基于课程内容的重构与创新、教学方法、教学环境和教学评价创新，体现“以学生发展为中心”的理念，进一步将课程思政融入课堂，不仅注重新兴网络技术问题，还关注企业需求和应用需求导向，着重培养学生的实践动手能力和创新能力[2]。

1计算机网络原理课程存在的问题

课程组对目前计算机网络原理课程从课程内容、教学方法、教学环境和教学评价四个方面进行问题梳理，课程教学中需要解决的主要问题如下：

解决课程内容中的重难点知识让学生掌握真正掌握的问题：如可靠传输、路由交互、异构性网络互联等内容，理解当前解决这些问题的网络技术和原理。解决学生综合能力和素养培养的难题：如何在教学中解决学生针对现实复杂的网络工程问题，提高学生的综合分析和实践动手解决问题的能力；在其中培养学生钻研探索、协作交流等方面的综合素养。解决在应用型地方高校，如何对学生的知识能力和素养进行综合考核评价过于单一的问题。课程团队针对以上问题，从课程内容、教学方法、教学环境和教学评价四个方面展开教学改革创新研究，采用线上+线下的混合式教学模式后，学生的学习质量和效率相对于之前传统式教学模式明显提升。

2课程内容的重构与创新

学校计算机网络原理理论课程最早开始开设于2000年计算机科学与技术专业98级学生，当时主要依据谢希仁教授主编教材，讲授计算机网络概述、物理层和数据链路层等内容；随后随计算机网络技术的发展和应用，不断地优化教学内容和体系，2008年开始将教学内容重组优化为概述和五层体系的内容，在2012年、2016年也有部分优化更新；从2019年开始，借鉴国际经典教材《计算机网络——自顶向下方法》，开始优化教学内容体系讲授顺序，对课程内容进行重新梳理和整合。

计算机网络原理实验教学内容在2005年前主要开设双绞线制作、局域网组建、发送电子邮件、配置Web服务器等网络中的实用技术；2006到2010期间实验在开设网络命令基本工具的使用和Web服务的配置等项目外，课程组借鉴上海理工大学陈佳琪教授开发的软件，加入了ARQ协议、距离矢量路由算法的仿真演示等；2010年后开始引入思科网络学院的Packet Trace工具，让学生可以搭建仿真网络，研究网络内部的信息交互过程，引入了局域网的构建及IP配置、路由协议的配置等项目；2018年后，开始逐步引入Wireshark软件，开设协议分析等相关实验。

2.1“知识、能力、素质”为培养目标的创新课程内容

本课程按照知识目标、能力目标和素质目标对课程内容和课程目标达成度进行了重构，主要分为以下主要内容：

（1）知识目标的重构

在教学中重新梳理计算機网络知识点，打破章节限制，将计算机网络概述、物理层、数据链路层、局域网、广域网、网络互连、运输层和应用层等内容根据逻辑相关性原则，将课程知识点进行重新整合，然后根据章节前序和后续课程的关系，明确学生要掌握的知识点。

在教学中着力培养学生获得工程知识和理解网络工程问题的能力。通过知识点的重构，使学生更清晰地了解计算机网络的发展历史和未来的发展趋势；理解计算机网络体系结构的核心概念及基本原理，熟悉TCP/IP协议体系结构的工作机制；理解主要网络设备的工作原理，掌握使用网络的基本技能，熟悉网络常用工具命令的使用方法；掌握组建、配置简单网络的基本技术。

（2）能力目标的搭建

在教学中着力培养学生解决复杂网络工程问题的能力。使学生具备把计算机网络基本原理应用到实际工作领域的初步能力，具有网络协议分析的初步能力；具有分析、设计和组建简单网络的初步能力，并能够结合生产实际选用和使用网络设备的能力；具备常见网络设备的使用及配置方法；具备初步网络管理和网络故障处理的能力；使学生具备终身学习的能力，能使用现代工具、分析复杂网络工程问题，设计网络项目构建方案的能力。

（3）素质目标的培养

在教学中着力培养学生能够基于计算机网络相关背景知识进行合理分析，评价计算机应用工程实践和复杂工程问题解决方案的素质能力。使学生具有协议规则意识，懂得相互交流和遵守规则的重要性；具备初步唯物主义辩证法与系统观的思维素养；培养学生科技报国的家国情怀，将自身的发展融入国家建设和发展之中。

2.2 “立德树人”理念下思政育人的创新和实践

在教学中深挖教学资源，构造融合课程思政的课程知识体系，通过课程体知识系建设，深挖课程的价值意蕴，把教书育人落到实处，确保社会主义大学培养目标顺利实现。

在教学中，将“理解规则、相互协同”的规则引入协议机制的讲解，引领学生树立遵守规则的意识和协作共赢的大局观；将华为、中兴公司等事件融入课堂中，培养学生脚踏实地的大国工匠精神，科技报国的家国情怀和使命担当[3]。通过学习计算机网络协议层次及其服务模型，让学生体会只有遵循了协议，才能更好地进行信息交流。通过IP地址资源的有限及分配的不平衡，让学生体验各类资源的宝贵，养成勤俭节约的好习惯。通过了解国家网络空间安全所面临的严峻形势，激发学生的爱国热情和民族自豪感。经过不懈努力，学院获批陕西省师德建设先进集体，本课程获批“课程思政”示范课程和典型案例。

2.3 “学生党建+学科专业”助力教学的创新与实践

在课程教学中，探索实施“互联网+学生党建”“学生党建+学科专业”两种模式，促进党建工作和专业发展双融合。在课程主讲教师担任网络工程专业学生党支部书记的十多年里，打造了计算机网络原理课程线上互动课程，依托专业教学，把学科专业知识贯穿支部育人的全过程，起到了良好的效果。近年来，组建网络技术服务团队，为党政机关、企事业单位和学校部门提供网站建设、互联网技术服务，近两年，累计达到50余次。建成在线学习平台1个，打造线上互动课程15门，指导开发毕业设计软件100余个。建成了学校首个微信购物网店，设计制作20余个网站，先后组织参加“计算机设计大赛”“互联网+大赛”等多项学科竞赛，获得校级以上奖励60余项。其中“甲骨文杯”全国Java程序设计大赛获得全国总决赛一等奖。

党建工作和专业发展双融合模式的典型经验，得到学校、陕西省委和教育部的认可和推广。主讲教师所在支部荣获2018年全省高校“一先两优” 先进基层党组织称号，入选教育部“全国党建工作样板支部”培育创建名单，2021年通过教育部验收。

3课程教学方法创新

计算机网络原理的教学方法在教学实践中存在以下问题：（1）课程在线资源较零散且质量不高，学生获取高质量的线上教学资源难度大。（2）传统教材中侧重理论部分的讲解，课程实验偏重完成部分理论验证，缺乏与课程相匹配的高质量实验设计。（3）缺乏有效的学情反馈机制，没有将“教师的教”和“学生的学”充分高效地结合起来，在因材施教方面还做得不够[2]。（4）课程考核评价方式单一，传统教学评价和考核方式通常侧重结果性评价，在教学过程中过程性评价缺失，造成考前突击现象严重。

基于以上问题，课程团队不断对教学方法进行改进和创新，如图1所示，具体表现在：（1）整合课程资源平台，打造“线上+线下”的立体化课程平台。从2013年开始，课程组开始探索基于网络平台的教学模式，依次创建了基于Moodle平台的虚拟学习空间，自建了网上云平台的网络资源平台；2017年开始引入微助教、雨课堂等教学智能交互工具，借助智能手机，实现课堂的即时互动；2020年，在学校依据超星学习通创建校级教学平台后，课程组逐步开始将其他网络平台资源迁移到该平台，进行线上线下的混合模式的教学。（2）知行合一，探索提高学生的认知能力和动手能力。将计算机网络原理分为三个课程目标，在每一个课程目标中，按照课堂教学、混合式教学、讨论课和实验等教学组织形式组织教学。每个课程目标都必须有实验项目覆盖，且实验总学时数必须达到10个学时以上。（3）构建计算机网络原理课程学情反馈评价体系。探索与实践因材施教、分层化教学的方法；使“以教师为主导”的传统教学理念向以“学生为中心”的教学理念转变。将整个课程的教学内容进行模块化切分，让学生自主选择课堂教学的内容与学习时间，自主选择网络资源进行学习，以满足不同基础的学生学习的需要。（4）建立课程多元考核评价体系。根据课程目标设计灵活多样的考核方式，加大学生学习过程考核，通过自评、互评多主体进行课程评定，更加客观、公正地考核评价学生学业表现。

4课程教学环境创新

本课程结合智慧课堂的特征，在当前智慧教学研究的基础上，将课程资源云平台、智慧教学系统Moodle、思科网络教学模拟器、“雨课堂”智慧教学软件和“微助教”智慧教学软件将结合，设计出符合时代发展的智慧課堂教学模式，旨在激发学生的学习兴趣，并用以指导具体教学实践，提高学生的满意度和学习效果[4-5]。

计算机网络原理课程教学团队建立了：网上智慧教学云平台（访问地址：http：//www.sxhzbyz.com/yunkt/），网上课程资源云平台包含首页、网络原理课程、网站开发课程、综合实践课程、云端资源共享和交流互动栏目[6]；开发使用的开源智慧教学系统Moodle（校园网内访问地址：http：//218.195.110.11），累计开课超过10学期，课程超过30门次，累计用户超过1600人；使用的思科网络教学模拟器Packet Tracer，构建了计算机网络、路由交换等课程的实验动手练习作业；探索基于翻转课堂的教学模式的应用，借助“学习通”“雨课堂”和“微助教”等智慧教学软件，开展计算机网络原理课程智慧课堂教学实践活动[7]；使用的“微助教”智慧教学软件，课前五分钟学生进行签到，课堂上相关的知识内容讲授后，开启相关的习题，要求学生5分钟之内作答提交，及时了解学生的掌握情况，从2017年开始，在该平台上，使用学生超500人，题目超100题，66份组卷[8]。学院获批教育厅2018年大学生校外创新创业教育实践基地、课程所在实验室获批2019年省级实验教学示范中心和虚拟仿真实验教学中心。

5课程教学评价创新

课程教学评价创新的主要特点在传统考勤、作业、实验和期末考试成绩的考评基础上，建立以过程性考核评价体系为基础的，以混合式教学方式为手段，以学生竞赛、科研项目等实践能力培养为目标的多元评价体系。

本课程加大过程性考核比重，考查学生综合能力，与以往考核方式相比，增加了课堂表现成绩，虽然占比不太大，但已经可以在一定程度上反映出学生的综合能力。通过建设学习平台，混合式教学的改革，学生们一致反映这种混合式教学方式，符合学生的学习需求，得到了学生的良好反馈。以结果为导向，重视学生实践输出能力的培养。基于计算机网络原理课程学习团队的组建，学生在各类学科竞赛中获得省级以上奖励50余项。主讲教师2021年获课堂教学创新大赛一等奖，2019、2021两年获得教学成果奖。

6结束语

经过不懈努力，计算机科学与技术专业获批国家级“一流本科专业”建设点，计算机网络原理获批陕西省教育厅2021年省级一流本科课程，在计算机网络原理课程全国高等院校计算机类专业教学能力大赛中获得二等奖。主讲教师自主开发的智慧教学资源云课堂平台本课程的创新成果建设经验已在學校计算机科学与技术和网络工程两个专业的专业课程教学中实施推广。在今后的教学实践中，重点总结凝练好课程特色、亮点和创新点，形成可供借鉴推广的经验做法。

参考文献：

[1] 王娜娜.SPOCs模式下计算机网络课程教学方法改革策略[J].高师理科学刊，2022，42（6）：99-102.

[2] 庞笑笑，张昆，张皓.以需求为导向的《计算机网络》课程创新融合教学改革与研究[J].软件，2021，42（8）：66-68.

[3] 许艳旗，陈硕平.冶金反应工程学的课程思政教学初探[J].广东化工，2022，49（2）：178-179.

[4] 陈婷.“互联网+教育”背景下智慧课堂教学模式设计与应用研究[D].徐州：江苏师范大学，2017.

[5] 雍媛媛.高职智慧课堂教学模式研究[J].中国管理信息化，2018，21（19）：217-218.

[6] 高凯.基于翻转课堂的课程教学模式研究——以《网站建设》课程为例[J].高教学刊，2018（15）：97-98，101.

[7] 刘向尧，贾赟.“互联网+”时代下的新建高校任课教师的挑战[J].贵州农机化，2019（3）：47-51.

[8] 熊欢.基于互联网+《计算机网络原理》线上线下混合教学的课程改革与研究[J].电脑知识与技术，2021，17（13）：159-160.

【通联编辑：王力】