“计算机网络实验”课程线上混合式教学模式的研究和实践

常红艳，伍保红，田咪咪

(1.武汉工商学院 教务部实验教学中心，湖北 武汉 430065；2.武汉工商学院 人工智能学院，湖北 武汉 430065)

0 引言

“计算机网络实验”作为计算机相关专业的一门重要基础课程，是学生巩固理论知识、锻炼动手能力、启迪创造思维的主要实践课程及平台。本课程的主要教学目标是培养学生灵活运用网络基本原理，掌握组网技术，具备系统思维、科学创新和解决实际问题的能力[1]。

在有限的实验课时内，让学生将理论内容融会贯通地运用到实验，通过实验熟练掌握局域网组网技术，按传统的教学方式难以高效地达成教学目标，因为传统的实验教学存在以下方面的弊端[2]：(1)实验设备数量有限，不能满足所有学生同时操作实验的需求，影响对学生动手能力的培养。(2)网络技术快速更迭，实验室的设备往往滞后于时代，且型号单一，教学内容形式单一，知识陈旧，无法与时俱进，学生不能将所学知识很好地运用到现代化的实际中。(3)课堂教学以教师为中心，学生被动接受信息，按照老师的步骤完成任务，思维被限制，无法充分调动积极主动性和自主创新能力。(4)课堂是实验教学的主场，在有限的教学空间和时间内，教师对学生的指导时间难以平衡分配。(5)实验报告反馈不及时，实验考核方式不能充分、真实地反映学生知识掌握情况和综合素养。

针对计算机网络实验教学中存在的上述问题，教师团队从教学手段、教学方法、教学内容等方面展开了一系列的改革探索与实践。结合“互联网+教育”理念，在2020年春季新冠疫情期间“停课不停学”的背景下，教师们尝试将传统的基于硬件设备的“计算机网络实验”课程转化为在线混合教学方式，并依托虚拟仿真软件和在线网络教学进行课程建设和教学设计，以期提高课程质量，促进学习成效的提升[3]。

1 线上混合式实验教学及虚拟仿真

1.1 线上混合式实验教学

线上混合教学是将所有的教学活动都转移在线上开展，对比传统课堂教学，其最大的区别在于无法与学生面对面地进行沟通与交流。为了在线实验教学实施的顺利开展并提升教学质量，笔者在学习通平台发布教学资源、预习课前资料、提交实验报告、批改反馈结果，使用QQ群直播平台替代传统的面对面课堂，开展实时讨论、在线答疑、作品展示、答辩演练[4-5]。

在课程建设与教学过程中，注重以问题为基础，以学生为中心，以教师为引导，增强学生自主学习，倡导启发式、探究式教学，将传统模式下的知识灌输、机械验证转换为对学生能力培养，提升学生独立思考、自由探索、勇于创新的能力。基于“超星学习通和QQ群直播平台”的线上混合式实验教学流程环环相扣，形成一个闭环的线上学习模式，具体如图1所示。

图1 线上混合式实验教学流程

1.2 虚拟仿真软件教学环境

Cisco Packet Tracer是思科打造的一款网络模拟工具，为学习者提供了设计、配置、排除网络故障等虚拟操作环境，软件中的仿真设备如图2所示。学生使用时，在用户界面拖拽图形任意构建简单或复制的网络拓扑图，Cisco Packet Tracer有效补充了传统课堂上物理硬件设备技术滞后和数量有限的问题。此外，教师可以通过仿真软件制作实验演示视频，剪辑制作完成后，上传至学习通平台供学生自主学习，将有限的课堂时间延伸到课外，扩展课时量。

图2 Cisco Packet Tracer软件中的设备模型示例

2 计算机网络实验线上混合式教学模式实践

计算机网络实验线上混合教学活动主要从教学资源库构建库、课前预习、直播课堂互动教学、课后评估反馈4个方面展开。

2.1 分析学情——构建教学资源库

在课前开发准备工作中，教师需结合学习者的专业培养方案，了解学生前导课程学习情况，准确把握学情，确定实验教学目标，根据教学目标制作形式多样、内容丰富的数字教学资源，包括基于Cisco Packet Tracer的案例演示视频、其他音频、图文课件、自测练习、在线实验报告等，并上传至学习通平台。按照知识点的逻辑结构确定任务清单顺序，构造系统化的教学资源库。

2.2 创设情境——开展课前预习

根据教学目标、结合实际生活中的应用场景进行情境创设，能够引发学生学习兴趣的教学情境。将情境下的教学微视频、学习课件以及预习测验上传至课程平台，设置成任务点，明确预习内容推送至学生端。学生根据任务清单，结合线上视频在仿真软件中展开实践，完成课前知识储备环节，为互动课堂做好充分的准备。

2.3 互动教学——创建以学生为中心的直播课堂

互动课堂强调学生作为学习活动的主体，教师引导学生协作与探究意识的构成。教师根据学生对实验预设任务和预习测验的完成情况，了解预习效果，进而明确在QQ直播课堂互动的活动主题。学生作为课堂的主体，在教师引导下可以将疑难问题推送至平台讨论区，采取师生答疑、互动、分组讨论的方式对问题进行探讨，引发学习者的深入思考，调动学习情绪。教师把控整体课堂进度，组织答疑、作品展示、角色翻转等活动，形成活跃高效互动的课堂气氛。

2.4 实时反馈——为学生提供个性化辅导

传统的实验报告提交方式是学生课后完成报告，学生得到反馈的时间严重滞后。另外，由于课堂时间有限，教师也只能针对共性问题进行讲解。在线上混合课堂中，学生在学习通平台上提交实验报告，客观题平台自动批改反馈，主观题由教师采取实时在线语音或录制微视频推送给指定的学生，实现及时的个性化辅导。

3 实践教学效果分析

线上混合教学模式在2019—2020年下学期“计算机网络实验”课程中运用，实践结果表明应用成效显著。调查问卷的统计结果显示，69%～77%的学习者认为该模式在促进知识内化、激发学习兴趣、加深对知识的理解、自主学习便于探索等方面非常有帮助。如图3所示。

图3 学习效果统计结果

考核方式以系统过程评分与实验成果相结合进行综合评价。着眼于“学以致用”，教师在平台中制定考核任务清单时，要求学生运用所学知识在有限的时间内提交实验成果。教师根据学习者的完成速度、正确率、完整性、创造性、个性化等指标予以评价，最终通过分析系统所统计的结果，了解学生差异性和能力系数。以便后期教学措施的调整，促进教学质量的提高。

4 结语

基于虚拟仿真软件和在线教学平台的线上混合教学模式能消除硬件实验环境的弊端，弥补课程的课前预习环节，从而扩展课时量，同时，打造课堂互动氛围，提升课下自主学习效率，促进了优质的教与学。虽然线上混合教学模式在过程化教学中效果显著，但学生在虚拟环境中操作实验时缺乏真实体验感。因此，在疫情后的教学中，应科学对待工科实验，合理地虚实结合，灵活运用教学手段进一步完善实验教学模式。