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面向新工科的计算机网络课程案例库建设探索和实践

2023-05-08耿海军王威张琪栋王玲

电脑知识与技术 2023年9期
关键词:新工科计算机网络实践教学

耿海军 王威 张琪栋 王玲

关键词:计算机网络;课程案例库;教学改革;新工科;实践教学

1 引言

近几年来,全国高校都在加大新工科建设的投入,在国家有关部门的引导与支持下,制定了一系列措施推进中国特色的高等教育发展。案例教学的改革发展是在国内最近几年的热门方向,因其深厚的实践表现力,被广泛应用于工科的教学中。将传统的基础知识与前沿的技术案例或者典型科研整合成为案例资源,在教学过程中,这种案例教学,帮助学生巩固了基础知识,提高了学生的实践能力,并显著地提升了教学效果,案例教学实现了理论与实践深度结合,是培养现代化国家战略人才的强力手段。目前,全国各高校都在大力发展新工科建设,对现有工科专业的相关实验课程进行教学改革。计算机网络是典型的工科课程,培养的人才主要面向工程技术领域,尤其是网络工程领域。传统的计算机网络课程教学注重知识的传授与理解,并通过仿真实验平台进行实验。但是计算机技术的高速发展要求计算机相关专业及时了解掌握前沿的技术,传统的教学模式中,教材更新慢,仿真实验平台的实验课程更新慢,内容陈旧。因此在当前信息技术发展的大环境下,传统的教学方式不能满足学生的实践培养要求[1]。当前在新工科建设的背景下,应当以实践为主,加以理论课程的铺垫,进行对现有的教学模式进行改革创新,并引入思政教育[2],对学生的价值观等进行教育引导,改变当前计算机网络课程的教学现状。

2 计算机网络课程案例库建设的必要性

19 世纪70 年代,最早的案例教学法应用于高校教育为哈佛大学法学院,借鉴其成功经验,案例教学也被哈佛商学院于1921 年正式采用。至今为止,西方的案例教学已经发展成熟,广泛应用于西方发达国家的高校教育中,经过调查研究,西方的教师认为案例教学能够帮助学生在很大程度上提高学习的效果,提高其学习成绩和实践动手能力。我国于20世纪80年代将案例教学引入国内,最初的案例教学应用于管理科学[3],1999年大连理工大学建立了国内的第一个案例库网站。以“新工科”为依托的创新人才培养的教育改革方案是在大力发展“新工科”的大环境下,国家實施新时代人才强国战略,为了培养新工科人才,实现社会主义现代化强国。国内在工科教学案例创新中也有着不少具有代表性的实例,比如天津大学理学院在2019年从培养“新工科”人才的教育目标出发,提出了新工科背景下多学科交叉创新性物理实验改革方案[4],对案例教学如何应用及国内外高校的案例教学的发展现状,多学科交叉创新性物理实验课程的改革方案的具体思路和举措等方面做了详细阐述。该改革方案将传统的物理实验与多个学科的知识结合推动产学研的发展,增加设计多种学科交叉的新型实验,将为“贯通人才培养”奠定基础。河南理工大学电工电子实验中心在2012年提出了依托实验教学示范中心[5],构建工程教育实践平台,对学生实施工程训练教育,培养工程技术人才。通过多年的实践,培养了工科类学生的实践能力、工程意识和创新精神,增强了的就业竞争力和就业质量,取得了较好的教学效果。计算机网络课程是一门工科代表性学科,其体现了工科实验实践的共性,在提高学生实践创新能力,培养学生逻辑思维具有突出作用,培养大数据时代下“新工科”人才必须依附于计算机网络实践教学这一新兴课程及其教学案例库。

3 计算机网络课程案例库建设教学模式的构建

如图1所示,传统的计算机网络课程的教授,主要以理论教学为主、实践操作为辅[6]。学生在对基础知识学习的同时,并没有对知识是如何应用进行深度解读,理论知识变成了应试知识,在仅有的仿真实验进行实验时,也只能完成相对陈旧的实验[7],教师对于实验的指导也是机械式教学,缺乏对企业应用以及前沿的技术了解,不能很好地联系实际生活,不利于培养学生的兴趣,也不能发掘学生的潜力,更不利于学生的逻辑思维的发展。然而,随着计算机类人才填鸭式的传统教学,无法引导学生拥有坚实的基础,也无法帮助学生确立积极的职业观,故无法与计算机类人才培养目标相适应。为了增强理论与实践的结合,近年来广泛提出混合式教学,建立虚拟仿真实验平台[8],加大学生的实践能力培养,但是实验平台的资源是否贴合社会实践并且能否及时更新主流技术框架项目成为一个不小的挑战。本文提出的案例库教学模式,对于案例库的建设有很高的要求,对于案例库中的教学案例,要求其具有前沿性、代表性、创新性、普适性。案例库中的教学案例,必须做到及时更新,并听取学生的意见以及教师之间的研讨及时调整案例库资源。案例库的案例资源也必须具有代表性,要求其必须包含企业或者科研中普遍应用的技术。对于学生来说要层次分明地帮助其从入门到精通,帮助其提高对问题进行逻辑分析和解决问题的能力。教师可通过案例教学平台分析学生的共性问题,帮助学生构建知识框架,掌握实践技术的要点,解决学生普遍存在的问题。图2所示为案例教学模式结构图,案例教学更注重教师与学生之间的交流,教师与教师的交流,应积极推动案例教学模式的发展与进步,使其真真正正地成为学生成长的垫脚石。

3.1 理论学习与实践应用紧密结合的教学模式

计算机类人才培养的出发点是帮助其全面系统地掌握专业基础知识与理论框架,在实践中践行知识体系的全面覆盖并培养学生的独立解决问题的能力。因此,对于实践应该视其为重中之重。计算机网络课程教学案例库的建设既要贴合知识理论,又不能落伍前沿的技术发展,要让学以致用深刻体现在案例库的建设中,促进学生理论结合实践,才能更好地培养专业化的人才。通过案例库教学充分发掘学生的主观能动性,让学生主动去学、愿意去学、赶着去学,颠覆以往被动接受的教学模式。案例库教学的使用,也将促使学生与教师双方的交流更为密切,推动着案例教学模式更好的发展,教师从交流中发现学生普遍存在的问题,学生也能够在交流中全方面地吃透知识。当前面对人才缺口大的市场,培养学生应该借助信息时代的技术手段,增加学生的课堂参与感。教学案例库的建设好坏直接关系到人才的培养质量,案例库建设应该立足于实际社会生产与科研方向,全面带动高校人才培养、专业建设、课程建设,进而从根本上提升教学质量和学科建设水平的飞跃。计算机类教育,需要循序渐进地进行引导,一定要先明白理论,再去实践摸索,从基础项目入手到提高再到创新,是一个量变引起质变的过程,案例库不是拦路虎,不能从开始就是重难点案例,案例库的建设绝非知识理论的辅助,而是学习成果的展现,因此需要科学建设。在教学中,教师要善于发现问题,及时解决共性问题,提供平等的交流机会与自我分享的机会,引导学生理解理论知识的落脚点在于实践,实践的落脚点在于技术的掌握,技术的掌握反映案例库建设的优越性。在学生对于知识的掌握的同时,也要在实践中培养其创新精神,并非所有的案例只有一个最优解,鼓励学生发现实践中的多样性与复杂性。案例开发、案例教学与教学案例库建设是紧密结合在一起的。

3.2 健全案例库资源条件,提高实践能力培养的有效性

案例库的建设是案例教学模式的重中之重,案例库建设得好与坏关乎学生的实践能力能否提高。作为工科的教学方式,实践的背后是学生思维能力的培养,是对理论知识的巩固与检验,案例库的资源建设关乎着案例教学模式能否成功,也关乎着是否能培养新时代下的人才需求,因此案例教学库的开发必须由一线工程师或教师进行主导,企业(行业)的典型实践为基础,从学生的理论基础出发,根据不同阶段,适度提高案例的难度,以此来提高培养学生的问题解决能力。案例库的资源也需要根据当前前沿的技术进行调整,这就要求所有的开发与建设的人员必须了解科研的前进方向与现状。案例库的素材资源必须是从理论知识,将科研项目、企业项目、网络的改良引入教学案例库中,相比于传统教学模式,案例教学模式需要以学生为核心,将理论知识从传统教学模式中的主要任务转变为案例教学模式中的承载者,并以案例为媒介,密切联系学生,注重学生能力的培养,与学生研讨时,发现学生中的共性问题集中解决,并以解决问题为起点,提供学生分享解决问题的机会,促进学生对分析问题解决问题的逻辑思维培养,借助案例教学模式更重要的是推动师生间从过去的主被动关系转变为协同的合作关系,共同推动案例库的发展与建设,教师通过案例库教学帮助学生更为系统地进行知识构建,通过实践不断夯实理论基础,培养解决问题的能力,从而有效地增强学生的专业综合能力和整体的知识素养。随着人工智能等新一代信息技术的快速发展,教学案例库的载体也会随之发生变化。当前5G时代的到来,案例教学的资源可以更加多样化,通过数字化技术帮助计算机网络课程实现更形象立体的呈现,利用人工智能的数据分析方法,将学生的实践表现进行分析,针对性进行帮助提高从而达到新一代数字媒体教学应有的效果。通过开发与建设系统的案例库资源,将知识与优质的实践案例进行结合,不仅有效地将理论知识进行复现,而且通过案教学资源平台为学生实践教学进行有力支撑,将优质教育资源进行共享并可以保障教育公平,提高实践能力的有效性提高,更好地为学生职业规划提供思路。计算机网络本身是一门从理论知识出发,以实际的案例去阐述计算机网络的基本原理的课程,因此,案例库建设完全符合课程的大纲要求。

3.3 融入思政元素,进一步提升教师教学能力

2020 年6 月,教育部印发《高等学校课程思政建设指导纲要》,强调课程思政建设要在所有高校、所有学科专业全面推进。课程思政主要以培养高水平、高素质的人才核心,在高校各个学科,各个课程,做好课程思政的建设,围绕国家和区域的发展部目标,结合学校发展和培养的目标,通过各门课程,让学生观察事物的发展规律,遵循事物的发展走向,圍绕专业素养,丰富个人的学识,提高思想道德水平,锻炼思想觉悟。本着立德树人的综合教育理念,将思想政治工作融入专业学科建设、专业教学建设、专业知识建设、专业发展建设,教材体系、管理机制体系之中[9],教师不仅要在知识上进行授业解惑,更要在思想政治上进行引导与答疑,教师不仅要注重学生的专业素养的发展,更要注重学生的个人发展与社会发展相结合与国家的、学校的人才培养目标相结合,帮助其树立正确的价值观[10],在个人发展中明确人生目标。教师的教学能力不仅体现在教授专业知识,所谓闻道有先后,术业有专攻,哲学的思想在各个专业课的教授中也有体现,比如:计算机网络中的无向图,一个无向连通图中的点可以到达图中任意一个点,然而对于有向图而言则不一定了,这也无形中带给我们一则人生的道理,凡事需要懂得创新与进退,有时候无法直接到达我们想要的终点,但或许变通一下,可以达到我们心中的目标。计算机网络课程思政的实施需要授课的专业教师结合思政教育的优势,充分挖掘专业课程的特点,才能进一步提高专业课的教学能力。在计算机网络课程中引入思政元素,这一创新举动,也可适用于计算机专业的其他课程。所谓育德育才,为此教师需要注重课程思政的引入,落实课程思政的实现,才能达到课程思政的目的。将思政元素融入课程案例库有利于推动课程思政进一步实施。在计算机网络教学案例库中,可以讲述我国计算机网络的发展史,也可以邀请学生作关于前沿技术的报道,也可以对我国坚持创新的IT企业的奋斗史进行介绍,这些都是新时代的“工匠精神体现”,可以激励学生为自己的人生目标进行奋斗。

4 计算机网络课程案例库建设效果评价

学生在学习过程中的各个阶段都需要考核,考核结果直接反映了课程案例库建设的完善性、优劣性。及时地通过考核结果了解学生的实践掌握状况,解决学生遇到的实际问题,对学生存在的理论上或者技术上的难题进行点拨和指引。教师提供分享解决技术难题的机会,解决共性问题,加深学生的实践记忆,也能对课程案例库的建设的不足作出改进。通过理论+实践+思政教育的教学模式,教师对其分别对应的考核的成绩结果进行综合分析,测评学生的学习效果。根据学生的实践完成情况、实践时长、回答问题次数、调查问卷等指标,研讨分析学生掌握情况及时对进度进行调整。将未实施计算机网络课程案例库教学的班级与实施班级进行对比,对期末考试成绩、实践项目成绩各项指标进行评价,高效地进行教学质量分析。

5 结论

面向新工科的计算机网络课程案例库建设,在理论知识学习的基础上加入案例教学,不仅满足了学生的实践需求,更帮助学生将理论联系实际,通过案例库的不断完善,帮助学生在实践中掌握理论知识与前沿的关键技术;思政教育的引入可以帮助学生更好地塑造人生观、价值观、职业观。为学生的职业生涯规划提供更多的想法与建议,让学生在学习实践的过程中明白专业建设的社会意义,未来工作的社会价值,肩负起青年一代的重任,争做时代的新青年,为社会主现代化建设努力奋斗。

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