一流课程建设思考与实践

钟伯成 廖薇 陈珏 李冬梅 简玉梅

摘要：国家启动一流课程建设的目标是树立一批示范性课程。课程应适应学情、符合学校定位并支撑专业人才培养目标，体现“两性一度”特征。文章以上海工程技术大学计算机网络课程为例，阐述对一流课程建设的思考与实践。针对上海工程技术大学学生的痛点问题，作者从课程内容到教学设计与教学方法等方面，进行了一系列改革，充分体现了“立德树人、知识传授与能力培养”三位一体的一流课程教学目标，得到了学生的认可。

关键词：一流课程;计算机网络;教学设计

中图分类号：TP393      文献标识码：A

文章编号：1009-3044（2022）19-0127-03

1 引言

教育部于2019年启动的一流本科课程建设的目的是，希望形成具有中国特色和世界水平的一流本科课程体系，以培养具有责任感和使命担当的高水平人才[1]。通过建设适应新时代要求的一流本科课程，让课程优起来、教师强起来、学生忙起来、管理严起来、效果实起来[2]。对此，作者进行了深入思考与探讨，以计算机网络课程为切入点，参照国家一流本科课程建设要求，进行了多方位的教学改革尝试，并根据产出反馈，不断修正，形成了一套独特的课程教学体系，取得了良好的效果。下面详细描述作者在建设计算机网络一流课程中的思考与尝试。

2 教学痛点问题思考

计算机网络课程是一级学科计算机科学与技术所有专业的核心主干课程之一。从上海工程技术大学计算机专业1978年设立，计算机网络就作为专业核心课程开设，授课对象为计算机专业本科生。随着时代的发展，一方面，计算机网络技术日新月异，另一方面，时代对人才的要求也不断变化，怎么适应这些变化和要求，是建设一流课程首先需要考虑的问题。

当前，上海工程技术大学的办学目标是建设现代化工程应用型特色大学，相应的，计算机科学与技术专业的人才培养目标是培养具备综合工程实践能力的计算机应用领域高等工程应用型人才，计算机网络一流课程必须支撑专业人才培养目标，适应学校的办学定位[3]。另一方面，计算机网络一流课程建设必须考虑面对的生源状况与特点，充分体现“以学生发展为中心”的教学理念[4]。该校是一所全日制普通高等院校，生源主要是二本学生。针对上述情况，作者进行了深入调研和思考，确定了计算机网络一流课程建设需要解决的主要教学痛点问题如下。

2.1 “广义静默课堂”问题

一方面原先课程制定的教学目标不十分清晰，教学中缺乏适当的引导，“以学生发展为中心”的理念体现不充分。另一方面，学生本身自信心不足，缺乏敢于质疑的精神，课程学习的主动性与参与度不够，造成课程学习中师生之间，甚至同学之间，缺乏交流与互动。难以通过思辨的方式，探討问题。

2.2 “分层教育”问题

我国高等教育已经从精英教育发展到如今的大众教育阶段[5]，应当看到，普通高校教学面对的学生情况是具有自制能力的学生不多，面临的诱惑多样。因此，如何因材施教，以满足学生个性化教育需求，是高校不得不重视的一个关键问题。

2.3 “解决复杂网络工程问题实践能力”问题

由于计算机网络知识点较多，属于通信技术和计算机技术交叉学科，学生往往面对复杂网络工程问题无所适从。因此，需要创新性地重塑课程内容与教学模式，使学生明晰解决复杂网络工程问题的基本方法——“问题的本质（what）-工程上的解决方案（how）-有待改进之处（why）”，从而激发学生的学习兴趣与创新意识。

3课程建设措施

3.1重塑课程教学内容

围绕“立德树人、价值引领、能力培养与知识传授”主线，根据计算机网络技术的发展、新经济下的社会对计算机网络人才的知识、能力和素质的要求和课程的定位，遴选课程的教学内容，确立核心知识、能力和素质要求，引入前沿技术和最新社会需求内容，从理论知识和综合运用等多方面考虑课程内容和要求。

3.2针对“痛点”问题的教学设计

针对普通高校学生学习中的普遍存在的“专注力较弱、学习主动性不足等”痛点问题，设计灵活多样的教学形式，构建“以学生为中心”的教学模式，充分利用各种现代化资源与手段，教学形式包括混合式教学、案例式教学等。

1）痛点问题“广义静默课堂”解决措施

}课程网站论坛：全体互动（生-师、生-生）;

}雨课堂预习反馈：师-生;

}翻转课堂：讨论，师-生、生-生;

}学生讲课：师-生、生-生;

}学生小组学习：生-生（学霸帮助能力不够的同学理解讲课内容）;

}学生实验小组：师-生、生-生（课前预习网络模拟器实验仿真实现，课中实现的任务分工、遇到问题处理，集思广益，实验完成后的答辩，集体帮助学习能力不足的学生完成答辩）

2）痛点问题“分层教育”解决措施

}能力不足的学生基本达到课程目标算成功：

评价标准，完成课程基本要求（平时+实验+期末考试等），在实际操作中，通过合理搭配分组成员，互帮互助，共同进步（完成讲课、实验、答辩等任务）;

}能力强的学生给予更高的要求（展翅的领域）：

除了完成课程基本要求与任务，发布课外任务：如参加全国高校计算机网络大赛，开发各种网络应用系统等，完成提交后，以获得课程附加分的形式体现。

3）痛点问题“解决复杂网络工程问题实践能力”解决措施

利用智慧网络平台“雨课堂”课前发布预习材料，明确需要解决的问题（what），思考可能的解决途径。课中，翻转课堂，引导讨论工程上的解决办法，解析经典解决方案（how），引导进一步思考存在的不足，简析前沿进展与可能的方向（why）。将团队教师网络领域的最新研究成果引入课堂，开阔创新视野。

3.3教学资源

对现有课程教学资源，根据新教学内容要求进行整合与补充，其中主要包括计算机网络慕课资源建设、课程实践教学条件增强等。

3.4课程任务设计

为了体现“两性一度”，设计了若干具有一定难度和创新性的阶段性课程任务和目标，要求学生在老师的指导下，以团队的形式，自学完成。

3.5课程评价机制设计

设计了新的多阶段、多目标的课程过程考核评价机制，从知识、能力和素质等全方位考核学生对本课程的目标达成度。

4 课程教学设计与实施

为了提高课堂教学效果与效率，有的放矢，作者将计算机网络课程知识点重新梳理，按难易程度分成三个等级：较易、中等、较难，采用不同的教学方法，提高课堂效率，增加学生参与教学的程度，课堂时间重点解决学生的如何理论运用于实践及如何解决复杂工程问题。知识点分级后，混合式教学简图如图1所示。

一般来说，一门课程中较易的知识点大致占10%～15%，这部分知识点，主要包括一些专业术语的来源与基本定义及解释等，对学生的要求达到识记程度即可。对此部分内容，完全可以由学生自学完成，当然教师必须提供相应的学习资源，包括但不限于课件、视频等，同时发布学习任务与网上自测题，并提供网上答疑辅导。为了检验学习效果，可以在课堂教学开始前，做一个随堂测验（前测），学生通过手机独立完成提交。教师可以根据网络后台的统计结果，决定需要重点解决解析的知识点，或开始新的知识点讲解。这样一方面可以提高学生的自学能力，养成终身学习的良好习惯，另一方面，可以减少课堂学习内容，提高课堂学习效率与学生参与度。

对于通常占课程70%～80%的难度中等的知识点，采用线上线下混合的翻转课堂教学方式进行课程教学。首先，将学生按学习能力强弱均衡搭配的原则，分成学习小组，指定一位组长。课程的第一次课上，将学生分组情况及小组需要承担相应知识点的学习与讲课任务安排发布给全班同学。其次，提前一周，发布下一组需要讲课的相关学习材料包括但不限于课件、视频等，由小组长分配每位组员承担的讲课任务，每人分头学习自己的任务点，查找资料，制作讲课PPT，撰写讲课预习报告。小组在老师的指导下，提前学习理解相关知识点。小组共同讨论学习中遇到的问题，老师进行辅导答疑。其他同学则需要利用教师发布的学习材料，提前预习下次课的内容，思考教师发布的课堂讨论问题。第三，课堂上，由该学习小组同学轮流上讲台，讲述相关知识点，并在老师的引导下，就相关问题展开较为深入的课堂讨论，思考问题的本质及解决问题的思路与方法，发散思考目前的解决方案是否存在有待改善之处，可能的方向在哪等等。最后，教师给出本次课的分析与总结，台下学生与老师共同现场给讲课同学打分，然后老师发布随堂测试（后测），检验学习效果。通过上述课堂教学方式，旨在培养学生的团队协作精神和敢于质疑的科学素养，提高学生的课堂教学参与度，打破“沉默课堂”。对于讲课小组的学生来说，收获更大，因为按照人类记忆规律，教会别人比听讲而获取知识的留存度高得多，同时自己的理解与表达能力也得到锻炼。

通常一门课程中较难的知识点仅占5%～10%，对于此类知识点，主要采用“what-how-why”教学法，由教师分析讲解完成。一般课前，发布相关知识点材料如课件、视频等，让学生预习，思考问题的本质是什么，从而带着问题进课堂。课堂上，教师首先引导学生思考与讨论问题的本质是什么（what），让学生设身处地地思考，如果自己面临该问题，应该怎么办（how）。教师对学生给出的解决问题的办法给出分析评价，指出复杂网络工程问题解决需要考虑的诸多可能相互冲突要求。然后，教师通过动画、图表和案例等手段，解析工程上經典的解决方案，重点关注解决问题的思路（how）。接着，教师引导学生思考与讨论，经典解决方案是否存在有待改进之处，如何获取评价，可能的改进方向（why）。通过“what-how-why”教学法，不仅让学生更轻松地克服难点问题，更重要的是，使学生学会了面对复杂网络工程问题，应该如何面对，真正做到授人以渔。

5 课程教学设计示例

下面以计算机网络课程中的难点问题之一，TCP拥塞控制为例，说明作者的教学设计思想，TCP拥塞控制教学设计如表1。

课程教学实施流程设计目标，希望从三个维度：内容、认知和时间上设计教学与实施，循序渐进，由浅入深，遵循认知规律，体现分层教育，融知识、能力、素质于一体。

内容：经典内容、最新进展与实践应用;

认知：what， how， why;

时间：课前、课中、课后。

课程实施流程如图2所示，通过课前预习、课中讨论与解析以及课后的巩固与拓展。使学生明晰如何面对复杂网络工程问题，同时将课程思政内容有机融入其中，润物细无声地达成立德树人、知识传授与能力培养三位一体的教学目标。

课堂教学实施流程如图3所示，课堂教学从分组讨论TCP拥塞控制问题的本方案是什么，可能的解决途径有哪些开始，在教师引导下，逐步探索问题解决之道，然后教师解析经典TCP拥塞控制方案，设问其是否存在待完善之处，通过实验分析经典TCP拥塞控制算法的性能，给出目前TCP拥塞控制研究的方向与进展，最后，随堂测验巩固与本次课程总结。

6 课程改革成效

通过增强课前、课中与课后的交互，及时了解学生的学习投入时间、学习的学习成效，给学生整个学期一定的持续性的课程任务与适当的压力，增强了学生的自主学习能力，使学生能持续保持课程学习的关注度。真正实现了以学生发展为中心的工程教育理念，达到了良好的教学效果。 从学生学习成绩看，通过率与优良率显著提高。从学生的创新成果看，学生在大学生创新竞赛获奖、学生获得发明专利和参加大学生创新项目等均大幅上升。学生反馈“上课方式很新颖，学生为主自我思考再给其他同学讲课进行知识点巩固，老师再以提问的方式加深印象，全新的方式带来完全不同的学习效果。”，可以看出课程改革得到了学生的认可。

7 结语

一流课程的目的，希望将知识、能力、素质有机融合，培养学生解决复杂工程问题的综合能力和高级思维，这是一项艰巨的任务。对此，作者在建设计算机网络一流课程中进行了深入思考和有益的尝试，取得了良好的效果。但应当认识到，“十年育树，百年育人”非一朝一夕之功，一流课程建设永远在路上。

参考文献：

[1] 教育部高教司.教育部关于一流本科课程建设的实施意见[S].教高[2019]8号.

[2] 吴岩.建设中国“金课”[J].中国大学教学，2018（12）：4-9.

[3] 李敏之，王阳萍，李海军.新工科建设指引下的西部高校一流本科课程建设——以大学计算机基础课程为例[J].计算机教育，2020（11）：89-93.

[4] 孙云山，张立毅，费腾.通信原理“金课”建设背景下思政元素融入策略的研究[J].大学教育，2020，9（9）：127-129.

[5] 崔佳，宋耀武.“金课”的教学设计原则探究[J].中国高等教育，2019（5）：46-48.

收稿日期：2022-02-25

基金项目：上海工程技术大学金课建设项目;上海工程技术大学电子电气工程学院一流课程建设项目

作者简介：钟伯成（1964—），男，安徽合肥人，教授，博士，研究方向为计算机网络，网络信息安全等;廖薇（1982—），女，江西宜春人，副教授，博士，研究方向为无线通信，体域网等;陈珏（1989—），男，四川绵阳人，讲师，博士，研究方向软件定义网络;李冬梅，女，山东昌邑人，讲师，博士，研究方向人工智能安全、大数据安全和区块链安全等;简玉梅（1987—），女，四川成都人，实验师，研究方向计算机网络，移动互联网等。