计算机网络课程混合式教学探索与实践

朱 洁，李 滢，王江平，赵 红，张 冉

（1.南京晓庄学院 信息工程学院，江苏 南京 210017；2.思科（中国）有限公司 公共事务部，浙江 杭州 310000）

0 引 言

在新工科建设背景下，培养具有创新创业能力与跨界整合能力的工程科技人才成为高校工科的培养目标[1]。“学生中心、成果导向”等工程教育专业认证理念也在对工科专业课程改革方向作出引导。成果导向（OBE）教育模式将课程视为学习产出的手段，需要为培养学生的特定能力作贡献[2]。这就需要对课程教学进行思考，学生在课程结束后，能获得何种能力？能对接工程项目全生命周期的哪些环节？思考网络工程专业计算机网络课程的教学目标与过程。根据服务地方的应用型专业定位，网络课程的目标确定为掌握规划和设计计算机网络的知识和初步技能，思考出现的网络问题并分析的能力，学习网络新技术的理解能力。这些能力是网络工程项目所有环节（需求分析、设备选型、规划设计、实施、排错、维护等）实现的基础。然而这一专业核心课程的概念与原理多，协议工作过程抽象，学生往往学习到网络层，就因难以理解而降低兴趣。如何提高学生课程学习的主动性和参与度，成为当前教学思考的主要问题。

很多教师进行了有益的尝试，如基于CDIO的教学设计[3]、通过问题引导思考的教学模式[4]、引入SPOC[5]、翻转课堂[6]等。在这些已有经验的基础上，笔者也不断探索和实践适合应用型本科的教学内容与方式。在探索过程中发现：采用SPOC模式，线上资源很丰富，但教学过程中的交互并不及时，配合微信等即时通讯应用会更好；翻转课堂并不适合人数多的班级，且翻转的内容不宜过多，否则不仅占用学生更多的课外时间，还降低课堂有效性。经过逐步应用和总结后，采用了一种混合式教学模式。该模式教学内容采用线上线下结合的方式，通过产教合作引入企业在线课程，作为理论与实验教学的补充。结合多种教学方法设计课堂节奏，通过设问、讨论、翻转、反馈、课程扩展等多种方式加强课内外与学生的互动。

1 教学内容线上线下结合

1.1 理论教学内容

教材选用谢希仁教授所著《计算机网络》（第7版），可满足学生的考研需求，且这一版习题丰富，可选择部分配合概念讲解。南京晓庄学院于2006年加入思科网络技术学院，课程组教师陆续通过CCNA、CCNP讲师资格认证。2015年起在计算机网络课程中引入CCNA 5.0版ITN（网络简介）课程作为补充。在线课程面向学生免费，内容贴合产业需求，更新及时，2018年更新到6.0版。教程中的视频、动画、例题、交互练习可以作为教材内容的有益补充，吸引学生的注意力。

1.2 实验教学内容

根据课程目标，实验教学重点为各层协议的分析与应用上。通过由简入繁的网络构建，使学生进一步理解交换、路由、端通信、主要应用协议的原理，并完成设备的基础配置。将概念从抽象的原理图转换为捕获的数据包、可理解的数据。借助嗅探、设备模拟器、服务器构建、虚拟机、终端模拟器等工具软件，完成实验内容，其中的设备配置采用了思科的Packet Tracer模拟器。CCNA6.0-ITN课程中进行理论与实验教学补充的内容见表1。

1.3 教学资源

计算机网络课程资源丰富，很多慕课、公开课、院校、培训机构的网站与应用提供在线课程。课堂教学受限于学时，无法呈现丰富的内容，选择适合学生的资源，可以帮助他们更好地掌握课程目标定义的能力，了解课程在专业能力构建中的作用，引导形成专业领域中感兴趣的方向。课外扩展学习的内容通过翻转课堂的预习与作业的形式布置，通过课堂讨论、师生讲授的方式开展，内容包括：①课后习题。选择部分习题深入地分析，有助于学生对原理的思考。②思科网院课程学习系统。系统中有完整的课程资源，每章有作业与测验，完成后有解答与分析，学生可以很方便地查看自己的学习进度和掌握程度。③慕课。应用型本科的课程目标会限制部分优秀学生对课程的掌握深度和广度，推荐研究型大学计算机网络国家精品在线开放课程，让学生了解国内教学的高度。

2 教学方法多点互动

计算机网络课程开设已有30多年，如何调动移动互联网时代学生的积极性？教师需要帮助他们在海量课程资源中选择，还需要在教学中，运用各种互动教学方法，吸引他们的注意力，引导学生主动思考。

2.1 传统教学

网络课程的概念与原理众多，部分知识点通过课堂讲授掌握程度更好。结合演绎、归纳、案例、问题引导、讨论等教学方法，充分利用选取的课程资源，控制教学节奏，做到张弛有度。以无分类域间路由选择（CIDR）地址块分配的讲解为例。首先，通过板书演算常用CIDR地址块表中的数值，使学生理解地址块的聚合含义。其次，解析地址块划分举例中校园网地址块的划分结果，启发借用主机号位来确定子网号位的思路。这是从结果倒推方法。接着，带领学生解决问题。从网络工程项目的需求出发，介绍划分子网的方法。充分利用习题的作用，从易到难，板书依次分析在自治系统内与在公司内应用CIDR划分子网的两道习题。在紧张的方法演绎后，让学生放松，看一看ITN课程中方法的动画，顺带介绍其在工程项目中的阶段与作用。最后，需要让学生再次集中精神，完成ITN课程中的CIDR题目，并在实验时通过模拟器验证。

表1 CCNA6.0-ITN选用内容

并不是所有的概念都从讲授开始。如RIP协议的距离向量算法，在讲解时，从观看开始。先节奏轻松，借助动画，观察教材交换路由信息例题中一台路由器的路由表更新过程。再通过观看一段CCNA-路由与交换基础课程中三台路由器交换并更新路由表的视频，引导学生思考并讨论不同情况的更新结果。最后，总结距离向量算法，补充水平分割原则。通过有节奏的教学设计，综合运用多种教学方法，增加学生思考的时间。

2.2 翻转课堂

翻转课堂重新调整课堂内外的时间，将学习的决定权从教师转移给学生，交互效果好。计算机网络课程不是所有内容都适合翻转，选择部分便于学生自学的重难点进行翻转。前一次课将设计好的问题下发，说明求解方法与资源。问题分为固定答案的确定问题和扩展思路的开放问题。学生通过学习教材与在线课程、查找文献、询问教师、相互讨论做好课前准备。上课组织讨论，随机点名，当堂评分，本次未答，下次必点。学生在课前准备的过程中，经常会发现新问题，不管有无讨论价值，对提出问题的学生加分，鼓励寻找问题的积极性。以IPv6知识点为例，通过两节课时完成翻转。在学习IPv4后，学生可以通过自学掌握IPv6的基础概念。设计问题：①为何要使用IPv6地址？②IPv6地址如何表示？请举例。③有哪些地址类型？请说明作用。④画出全局单播地址的结构。⑤画出本地链路地址的结构。⑥什么是EUI-64流程？请说明作用。⑦IPv6的多播地址有哪些类型？⑧如何划分IPv6子网？⑨说明IPv6迁移技术。其中，①—⑦为确定问题，⑧—⑨为开放问题，④—⑧在教材基础上进行了扩展。上课时，在学生讲述的基础上讨论，教师准备传统教学的素材，适时补充，以确保翻转的质量。

实验的部分内容翻转。如数据包分析实验，课前对前一实验捕获的数据包文件对照包结构进行分析。实验课随机点名，学生讲述分析结果，教师提问并组织讨论。对主动分析的学生加分鼓励。可采用翻转课堂的内容见表2，理论部分的概述和网络安全两章没有设计翻转内容；实验部分学生讲述和讨论时，多以自录视频辅以屏幕广播演示的方式进行。实际教学时，根据班级掌握情况和课时灵活选择表中内容翻转。

表2 翻转课堂内容

2.3 加强互动

能够实现教学目标的教学方法都可以采用，目的是要让学生少“低头”玩手机、提高参与度、调动积极性，这就需要加强互动环节。

2.3.1 问题引导思考

结合内容设计教学节奏。无论是传统讲授还是翻转课堂都准备一定量的问题。随时通过对问题的探讨，促进学生主动或被动思考。

2.3.2 讨论加强主动

翻转内容需要学生预先学习，完成讨论的内容准备。开放问题的讨论内容集中在思维方向与分析方法上。在网络层与理论内容结束时，各设一次讨论课。网络层是学生能否继续保持课程兴趣的重要一章，需要对出现的问题集中解决。理论内容结束时，由学生介绍本学期扩展学习的情况，激发持续学习的兴趣。讨论可以充分调动学生的主动性，但人数太多会降低整体参与率，提高进度控制难度。

2.3.3 反馈及时

除课堂上及时回答学生问题外，课外还可借助QQ、微信群答疑。思科网院课程教师端对学生的参与情况记录得非常详细，学习进度、时长、每章作业与测验的分数实时反应，学习数据分析直观。通过以上反馈，教师能及时了解学生掌握的情况，做出教案调整。

2.3.4 课外扩展

网络工程专业的学生修完计算机网络课程，便可开始准备认证考试、参加网络竞赛、参与专业课题。因此，在课程教学中，可通过交流群进行专业方向的引导、认证介绍、竞赛与项目信息的发布、学习资源的分享，并及时回答学生感兴趣的问题。随着课程的推进，部分学生对网络体系结构的理解更深入，在解决网络问题的能力不断提高的自我鼓励下，产生主动学习意愿，甚至开始留意想从事的职业、岗位的技术需求。教师经常适时地互动，可以扩大这部分学生的比例，以点带面，提升整体教学效果。

3 结 语

“互联网+”时代来临，慕课、SPOC、翻转课堂、微课、云课堂、雨课堂等多种教学形式出现。借鉴各种教学模式，将其部分引入计算机网络课程，在实践过程中不断修改与总结，寻找并增加互动的教学方式。混合式教学模式通过明确工程教育专业认证理念下的课程教学目标，选取合适的线上课程互动素材丰富教学内容，在课内外应用多种互动方式，力求充分调动学生的积极性。在应用该模式的过程中，能感受到学生学习的主动性逐渐提升，好问、爱做实验的学生多了，学生的满足来自于知识的掌握、能力的提升，而不全是分数。这种教学模式可为服务地方的应用型网络工程专业计算机网络课程提供教学思路。随着网络技术更新，人工智能与教育的融合是大势所趋，课程的教学内容与教学方式仍需要适时调整，使学生符合产业需求与职业能力要求，让学生学有所得。