面向医学生的“计算机网络技术”课程教学改革研究

2023-12-01王宇武博张楠王珂通信作者首都医科大学生物医学工程学院计算机教研室

中国信息技术教育 2023年22期

王宇武博张楠王珂（通信作者）首都医科大学生物医学工程学院计算机教研室

●背景

我国医学类高校从20世纪末开始推广大学计算机系列课程，包括“计算机网络技术”“数据库”“计算机基础”等。[1-2]“计算机网络技术”是笔者所在学校面向全校本科专业开设的一门选修课程，教学目标是使学生清晰、全面、系统地了解计算机网络技术的相关知识与应用。以往授课内容主要借鉴工科院校的“计算机网络技术”课程[3]，未能充分分析和结合医学生的特点，同时还存在教学手段单一、思政引导效果欠佳的问题，具体如下。

①教学内容不适用。计算机网络是将计算机技术与通信技术相互渗透、密切结合而形成的一门交叉学科。传统计算机网络教材多以OSI七层协议模型为基本内容，教学内容也往往围绕体系结构模型来设置。[4]然而对于医学生而言，教学内容与现实生活脱节，不仅枯燥无味，而且抽象程度高，难以激发学生的学习兴趣。

②教学方式刻板。以往的课程授课方式主要是以教师讲授为主，学生的参与度不高，缺少师生之间的有效交流，无法及时了解学生的学习情况。同时，课堂内容以理论为主，实验内容较少，这不利于培养学生的实践能力和动手能力。

③思政引导效果欠佳。德育是教育教学的中心环节，在以往的教学中虽然包括思政引导环节，但内容相对浅显，理论深度不够，对学生的启发有限。

●教学改革设计及实践

针对上述“计算机网络技术”课程中存在的问题，笔者结合所在学校医学生的特点，从教学内容、教学方式和思政引导三个方面，提出了具体的课程改革方案。

1.更新教学内容

在教学中可以发现，医学生更关注计算机网络技术在医学领域中的新技术和新动态，因此，缩减过于深奥的基础理论知识，增加与医学相关的扩展理论内容能够提升医学生的学习兴趣。同时，为提高学生的实践能力，教师可以设置与理论配套的实验环节。笔者设计的课程教学内容如下页图1所示，主要包括四个部分：

图1 计算机网络技术授课内容

①基础理论部分。主要内容包括计算机网络与数据通信技术概述、计算机网络的体系结构、网络传输介质与互联设备、Internet技术及应用、网络安全与维护等，与传统计算机网络技术课程授课内容相比，仅保留了基础知识和基本应用，去除了难度过大的理论和算法部分，因其不适合作为选修课的授课内容。

②扩展理论部分。主要介绍计算机网络中的新技术，以及其在医学中的新应用。该部分的授课内容需不断更新，如互联网医疗[5]、远程诊断[6]等。相比基础理论，扩展部分的授课内容紧密联系医学专业。

③基于仿真软件的实验部分。主流的网络仿真器包括Enterprise Network Simulation Platform、Cisco Packet Tracer和OPNET等[7]，本课程选择Cisco Packet Tracer作为实验的仿真平台，如图2（左）所示，其中共安排六次仿真实验，涉及局域网配置和服务器配置，实验内容与基础理论内容相配套。

图2 基于仿真软件的实验（左）与基于硬件的实验（右）

④基于硬件的实验部分。网络连接硬件设备为交换机，共三次实验，包括利用交换机组建局域网、交换机的配置、交换机虚拟局域网。与仿真实验不同，硬件实验需由学生使用真实设备搭建网络，如图2（右）所示。这使得学生能够给更直观地理解局域网的工作原理，通过实际操作也能够提高学生的动手能力。

2.改进教学方式

在本次教学实践改革中，笔者对教学方式的改进主要包括灵活组合案例教学与任务引领，充分利用讨论、课堂考核和实验等途径与学生进行有效交流。具体到实际教学中，授课教师需依据授课内容进行教学设计，选择与之适应的教学方式。

任务引领教学法是以“任务驱动”为主要形式，以“提出任务—分析任务—完成任务—任务评价”为主要结构，注重对学生分析问题、解决问题能力的培养。[8]以配置交换机虚拟局域网实验为例，教师采用任务引领的方式，首先提出问题“如何划分虚拟局域网”，由学生进行分组讨论、设计实现方法，然后在硬件上进行实际操作，最后验证实验结果，完成实验报告，实验报告将作为课堂考核。

案例教学是一种通过模拟或重现现实生活中的一些场景，让学生把自己纳入案例场景，通过讨论或者研讨来进行学习的一种教学方法。[9]案例教学是医学课程中常用的教学方法，医学生对案例教学的接受度高。课堂中的案例为日常生活中常遇到的计算机网络相关问题，如案例为“当网络中断时，请分析能够导致中断的可能原因”时，由学生组成小组进行分析讨论，每位学生都提出自己的推断，并通过小组讨论分析，最后形成分析报告，分析报告将作为课堂考核。

3.加强思政引导

思政引导要以学生为中心，以教师为主导，挖掘与课程紧密相关的思想政治教育案例。

同时，授课教师应紧跟时代，通过学习新时代党的创新理论，不断提升自身的理论水平，这样才能在课堂上言之有物。

●教学实践效果分析

本课程采用问卷调研的方式，调查学生对本课程的满意程度，同时利用词频分析挖掘结课报告中的高频词，高频词是学生普遍关注的计算机网络领域中的技术与应用。

1.满意度分析

满意度问卷包括5项——总体评价、基础理论部分、扩展理论部分、基于仿真软件的实验部分、基于硬件的实验部分，每项分值区间为1～5，分别代表非常不满意至很满意。分析使用SPSS软件，首先进行信度分析。如表1所示，克隆巴赫Alpha>0.9说明问卷调查题目具有很强的一致性，问卷信度高。总体评价平均分为4.3，说明学生对课程整体满意度水平高。

表1 可靠性统计

使用SPSS中的回归工具分析基础理论部分、扩展理论部分、基于仿真软件的实验部分、基于硬件的实验部分共四项对总体评价的影响，结果如表2、表3所示，表2中的显著性＜0.05，说明四项中至少有一项对总体评价有影响。表3中，扩展理论部分的显著性＜0.05，说明在本次问卷中，学生对扩展理论部分的满意度直接影响了对总体评价的满意度。在未来，可重点改进扩展理论部分，结合学生的关注点进行内容的优化，提升课程的整体满意度水平。

表2 方差分析（Analysis of Variance，简称ANOVA）

表3 系数

2.课程考核结果分析

本课程考核方式包括课堂考核、实验报告、结课报告，其中课堂考核用于考查每次课堂授课的效果，实验报告用于考查学生的实践能力，题目均由授课教师统一设置，结课报告用于考查学生对计算机网络技术的理解程度和独立思考能力，题目由学生自行选定，通过分析结课报告中的词频，可以挖掘出学生关注的技术与应用，使得教师更加了解学生的关注点。通过视频分析结果（如下页图3）可知，在计算机网络领域中的物联网、医疗、医学、监护和智能等技术和应用是学生普遍关注的，这符合医学生的特点，也为下一轮授课的教学改革提供依据。