基于UDL-OBE理念的“计算机网络”课程教学创新与实践

摘  要：“计算机网络”是计算机类专业重要的专业基础课程，也是专业核心课程之一，在专业人才培养体系中“计算机网络”课程有着非常重要的地位。在国家大力推动一流本科教育、消灭“水课”、建设“金课”的大背景下，对“计算机网络”课程的教学改革也势在必行。经过几年的教改摸索，总结出了一套基于UDL-OBE理念的线上、线下“三步走逐阶段提升”的課程创新教学模式。通过教学改革，培养学生深度学习能力。

关键词：UDL；OBE；三步走逐阶段提升；计算机网络

中图分类号：TP39；G434   文献标识码：A   文章编号：2096-4706（2023）14-0184-05

Teaching Innovation and Practice of “Computer Network” Course Based on UDL-OBE Concept

TIAN Jinghua

（College of Information Engineering， Zhejiang University of Water Resources and Electric Power， Hangzhou  310018， China）

Abstract：“Computer Network” is not only an important professional basic course of computer major， but also one of the professional core courses. The “Computer Network” course plays a very important role in the professional talent training system. Under the background of promoting first-class undergraduate education， eliminating “water courses” and building “golden courses” vigorously in China， it is imperative to reform the teaching of “Computer Network” course. After several years of teaching reform and exploration， online and offline “three-step-by-step promotion” curriculum innovation teaching mode based on UDL-OBE concept has been summarized. Through the teaching reform， the students' deep learning ability has been cultivated.

Keywords： UDL; OBE; three-step-by-step promotion; Computer Network

0  引  言

2019年我国教育部颁布的《关于深化本科教育教学改革全面提高人才培养质量的意见》中，提出“增加学生投入学习的时间，提高自主学习时间比例，引导学生多读书、深思考、善提问、勤实践”。现阶段教育部提出的“金课”建设，将学生的深度学习作为了评判标准之一。深度学习是新时代教学的新要求。在计算机类专业中，计算机网络是一门让很多学生望而生畏的课程，学生对该课程评价最多的就是“知识点多，比较难记”。学生之所以有此印象，归因于学生在学习计算机网络课程时只是浅层学习，而非深度学习，他们没有去深入思考这些知识点的关联性，缺乏对知识体系结构的整体认识。针对学生学习中遇到的这些问题，在计算机网络的教学过程中，结合OBE和UDL理念，摸索出了一套基于UDL-OBE的线上、线下“三步走逐阶段提升”教学方法，培养学生的深度学习能力。

1  UDL-OBE创新理念的提出

1.1  基于OBE理念的目标达成

近年来，各高校在积极加入和推行工程教育专业认证，我校也在其中。工程教育专业认证提出了成果导向教育OBE（Outcome-BasedEducation）的教学模式，强调以学生为中心，并将教学目标制定、教学过程实施和教学质量评价等都以学生的学习成效为导向，强调学生能力的培养和素质的提高，并通过持续改进来不断提升教学质量[1，2]。计算机网络是项复杂的工程，学生学习的过程就是培养解决复杂网络工程的能力，这和工程教育认证OBE理念契合，因此在教学过程中引入了OBE理念。

根据社会人才需求调研以及和企业的交流，结合物联网专业的人才培养方案，制定了计算机网络课程的总体目标。学生学完课程之后能够为物联网系统搭建网络；能够分析、解决复杂网络工程问题；有自主学习能力，能够关注网络技术的发展；有良好的职业素养，能够自主维护网络安全。根据课程的总目标，分别制定了知识目标、能力目标和情感目标。

知识目标使学生能够结合日常生活中的例子（如网上购物物流等）来解释网络分层思想；能够列举出常见局域网类型。掌握以太网组网技术和网络设计的基本方法。掌握TCP/IP网络体系结构。能够理解各层协议的功能及封装信息。

能力目标让学生认识网络设备，能够使用真实的网络设备搭建网络拓扑，并通过基本的网络设备配置实现网络互通；能够通过常用网络命令和抓包工具分析数据包及网络现象，分析判断或评估网络状况；学会查阅文献，关注网络技术的发展。

情感目标旨在培养学生自主学习的能力、实事求是的学风和创新精神；培养学生解决复杂工程问题的能力；有良好的团队意识和良好的职业素养，自主的维护网络安全。

1.2  基于UDL的分类培养模式

物联网工程专业的计算机网络课程开设在第四学期，作为大二的学生，已经开始考虑毕业后的人生方向了，是就业还是考研，绝大部分同学已经有了明确目标，因此在学习方面也开始根据自己的方向或者喜好做选择。同时，经过一年半的大学学习，学生已经具备了一定的编程能力和专业基础知识，一些优秀的学生有能力去参加各类的学科竞赛。

为了满足学生的个性化需求，引入了UDL（Universal Design for Leaning）的教学理念。UD（Universal Design），全方位设计，最初用于建筑领域，要求设计产品和环境时要尽可能的去适用于所有人，尤其考虑到障碍人士的需求，后来该理论引入到教育中，根据学习者的不同认知进行教学设计，尽量满足不同学生的个性化学习需求，就形成了UDL理论[3-5]。

在教学实践中，将UDL理念和OBE理念相结合，应用在计算机网络课程中，提出了基于UDL-OBE理念的创新教学模式。根据学情分析，在课程教学中将学生分成了三种类型：就业者、考研者和竞赛者。无论是考研还是参加竞赛，学生的最终走向还是要走上社会参加工作，成为就业者，所以在制定课程目标时，就业者的目标就是课程的目标，而考研者和竞赛者的目标是学生在不同方向的高阶提升目标。通过企业调研和校企合作，对就业者提出了学习目标，即课程概述中提到的课程总目标。考研者的目标是按照全国研究生招生考试计算机学科专业基础考试大纲中的要求给出。竞赛者的目标是培养学生创新思维和网络与信息安全分析、解决问题的实际能力；让学生了解网络安全法、个人隐私保护、数据安全等基础性知识，能够防范网络诈骗。在教学设计中，尽量满足这三类学生的个性化学习需求，以便达成他们的学习目标。

2  基于UDL-OBE的教学实践

2.1  重构教学内容形成“1-27-6”教学知识体系

根据课程的培养目标，课程选用了谢希仁教授主编的《计算机网络》经典教材，但教材涉及的内容比较多，考虑到我校物联网工程专业开设的学时只有48学时，对教材内容进行了删减，在计算机网络五层结构和TCP/IP协议的一条主线上，对教学内容进行了重构，最终保留了27个理论知识模块和6个实验，形成了“1-27-6”教学知识体系（如图1所示）。理论知识涵盖了计算机网络两台主机之间“数据产生——数据发送——数据接收”所涉及到的关键理论知识部分；6个实验包括了从网络组建到网络管理，同时包含了网络分析的内容，学生利用虚拟仿真完成实验，在实验中理解网络的理论知识，实现理论与实践的结合。

2.2  基于线上、线下“三步走逐阶段提升”的教学实施

在教学设计过程中，根据布鲁姆对认知的不同级别分类，将学生的学习过程分成了初阶、中阶和高阶（如表1所示）。

初阶是对计算机网络知识概念的理解和记忆。中阶是在初阶的基础上进一步应用知识，能够对遇到的问题进行分析。高阶是要求能够对知识的综合应用和评价，能够关注网络技术新发展。由此提出了线上、线下“三步走逐阶段提升”的教学方法，同时根据OBE理念，对不同阶段提出了不同的教学目标（如表2所示）[6]。

课前预习是学习的第一步，也就是初阶。在这个阶段中，为学生提供教学视频、课件和测试题等线上资源，每周通过公告给学生布置预习任务，学生通过线上视频进行预习学习并初步理解需要掌握的基本概念，视频学习之后利用预习测试题检验学习效果（如图2和图3所示），预习测试题重在考核学生对预习内容的理解和记忆。

学习的第二步是课中学习，即中阶。这个阶段以线下课堂学习进行，学生可以带着问题进课堂，通过研讨或者翻转的方式进行学习，教师通过各种课堂活动（头脑风暴、随机选人、课堂测试、小组汇报等）来评价学习成果，此时的评价方式重点考核学生是否对所学知识能够进一步应用和分析，是否能够做到举一反三。比如在“IP地址”知识点的学习中，学生在预习视频中学习了IP地址的组成和子网的划分方法，那么在课中学习时，就要能够结合实际的网络工程进行IP地址的规划，将理论学习落实到实践应用中。

课后提升作为高阶，是学习的最后一步。该阶段的教学重点放在对学生后续进一步学习的引导层面，学生可以根据自己的兴趣爱好选择不同的学习方向。课后提出讨论话题，利用多种途径让学生参与到讨论中，同时为学生提供不同的选做项目和题库，包括考研真题、面试题库和竞赛题库在内，供不同学生选择学习，满足不同学生的个性化学习需求（如图4和图5所示）。

2.3  “知识、技能+态度”的三位一体考核方式

教學评价采用的是“知识、技能+态度”的三位一体考核方式（如表3所示）。知识考核属于终结性评价，主要是考核学生的对理论知识的掌握情况。在期末试卷进行知识考核时，部分考核内容借鉴考研真题和校园招聘面试题，考核学生对知识目标达成度情况。技能和态度是过程性考核，其中技能考核以实验操作考核为主，态度考核从线上到线下全方位的考核学生的学习态度。考虑到学生学习侧重点不同，在实验和在线资源中提供不同类型的选择项目，从不同角度对不同类型学生进行考核。

3  教学痛点及解决方法

计算机网络是项复杂性的工程，支撑它运转的理论体系庞大，知识概念抽象，学生在学习过程中对理论知识的学习望而却步，觉得枯燥难懂。但理论知识不讲又不行，否则在遇到实际的网络问题时会无从下手，无法解决，这样无法达成解决复杂工程问题的目标。如何让学生对枯燥的理论知识有兴趣，这一直以来是计算机网络课程教学中的痛点问题。在解决这一痛点问题上，在教学中也在进行着一些尝试，也取得了一定的效果。

3.1  通过画思维导图提取计算机网络的主线

大部分学生觉得计算机网络的学习不像工科的学习，而像文科的学习，需要记忆。针对这个问题，在教学中一直在扭转学生对课程的误解，网络的学习只凭记忆是远远不够的，必须要理解，在理解的基础上去学习，才能去分析网络问题。学生之所以觉得知识点琐碎，只是他们在学习过程中，没有把这些知识点给联系起来，网络的所有知识点都是在一条主线上，只要能找到这条主线，就能串起所有的知识点。上课的过程中老师也一直在强调这条线，但是老师说百遍，不如学生动手一次，因此在每章节结束后，给学生布置的作业之一就是画思维导图，让学生通过画思维导图，自己对知识体系进行提炼，理清计算机网络体系脉络，理解各知识点的关系，从而可以更好的分析和解决实际的网络工程问题。

表4是学生的问卷调查结果，从问卷中可以看出学生对画思维导图还是认可的，没有一个同学觉得对自己的学习没有帮助。

3.2  利用虚拟仿真软件进行实践教学

由于计算机网络所涉及到的网络设备比较多，受环境限制，不可能让初学者在真实的网络中进行实践操作，所以在实践教学中，利用思科和华为模拟器进行虚拟仿真教学（如图6所示），让学生能够对计算机网络的架构有个整体直观的认识。计算机网络中数据的传输过程是看不见摸不着的，协议的概念比较抽象，在介绍协议时，使用Wireshark抓包工具对抓取的数据进行协议分析，让学生能够理解协议工作时的交互过程和协议规范。在课后提高阶段，给学生推荐NS2等仿真工具，让学习能力强的学生自己尝试着修改网络协议，从而对协议有更进一步的认识。仿真工具的熟练使用，也是让学生对能力目标的达成度实现。

4  结  论

通过课程改革，教学上取得了一定的成效。学生的成绩逐步在提高，教师的评教成绩也在90分以上，学生对教师的课堂评价上也给予了好评。学生也多次在大学生网络与信息安全竞赛等各类学科竞赛中取得了优异成绩。

OBE理念将教学和成果相结合，三步走逐阶段提升的教学方法引领着学生从浅层学习走向深度学习，在教学过程中从UDL视角出发为不同学生提供不同的学习需求，知识、技能+态度的三位一体考核方式贯穿整个课程的实施过程。教学模式的转变，大大提高了学生学习的积极性和参与度，但依然还存在着不足之处，教学资源库还需要进一步的扩充。学生群体动态在变，面对不同的学生，也要适当的微调教学方式和内容。

参考文献：

[1] 顾军，姜秀柱，李锡渝.OBE理念下的“计算机网络”课程教学设计 [J].教育教学论坛，2021（4）：124-127.

[2] 牛佳，张涛，刘江晟，等.“OBE”教学模式在“水处理生物学”实验课教学改革中的应用探讨 [J].教育理论与实践，2020，40（36）：56-58.

[3] 田静华.UDL视角下的教学资源分类建设——以“计算机网络”课程为例 [J].职业技术，2021，20（1）：81-85.

[4] BONGEY B，CIZADLO G，KALNBACH L. Blended solutions using a supplemental online course site to deliver universal design for learning （UDL） [J].Campus-Wide Information Systems，2010，27（1）：4-16.

[5] AL-AZAWEI A，PARSLOW P，LUNDQVIST K. The Effect of Universal Design for Learning （UDL） Application on E-learning Acceptance： A Structural Equation Model [J].International Review of Research in Open and Distributed Learning，2017，18（6）：54-87.

[6] 陳蓓蕾，张屹，杨兵，等.智慧教室中的教学交互促进大学生深度学习研究 [J].电化教育研究，2019，40（3）：90-97.

作者简介：田静华（1977—），女，汉族，河南温县

人，讲师，硕士，主要研究方向：教育技术、计算机网络。