基于问题导向的深度混合式教学改革与研究*

公维军 吴建军 樊斌 廖绍雯

摘   要：计算机网络课程是高校信息类专业的核心基础课，具有概念抽象、实践性强等特点。针对计算机网络课程教学，文章对当前应用型高校在转型过程中存在的问题进行了分析研究;针对学生学习特点，设计了适合该课程的以问题为导向的深度混合式教学方法体系。具体从教学内容体系、混合教学的精细化设计及考核方式三方面提出了一些有益的方法，以达到培养适应时代需求的应用型专业人才的目的。

关键词：问题导向;深度融合;混合式教学

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1673-8454（2020）17-0093-04

一、引言

当前迅猛发展的互联网技术已经深耕于各行各业，催生和带动了云计算、大数据、移动互联网、物联网、区块链等基于计算机网络技术的新兴技术的应用发展，尤其是“互联网+传统行业”的深度融合正引领一场信息技术变革。

随着教育信息化2.0的到来，[1]如何用好基于“互联网+”的新信息技术提升基本理论教学效果，促进学生的深度学习，[2][3]强化学生主动学习与知识创新能力的培养已成为高校计算机网络课程教学改革的主要方向。笔者基于当前社会对应用型本科毕业生的技术能力要求，结合开展的教学实践，主要从理论教学改革方面提出了一些有益的参考方案。

二、背景及问题分析

计算机网络作为计算机等信息类专业的一门专业核心课程，课程理论和实践结合性很强，学生对课程的期望值较高。课程由于课时原因往往理论课时远远高于实践比例，而理论教学部分的内容繁多且抽象、相互关联性较弱，对于应用型本科院校学生来说理解和掌握难度较大，学生在知识内化过程中主观意愿逐渐弱化，传统教学方式与浅层次的教学改革使教学效果很难达到预期，最终将无法满足社会对应用型人才的需求。通过深入调查和分析，存在的主要原因和可行的对策如下。

1.理论知识抽象，内容体系化不强

主流计算机网络课程以TCP/IP网络体系结构为基础，逐层系统地对物理层、数据链路层、网络层、传输层和应用层等5层协议中的工作原理及过程展开讲解。重点包括分组交换技术、多路复用和宽带接入技术、PPP及广播协议工作机制、以太网技术原理、交换机、路由器的原理及功能、IP编址相关技术、相关路由协议算法、TCP可靠传输控制机制，以及DNS、DHCP、FTP等协议的工作原理过程。虽然教师会一再强调每一层之间的联系，但由于部分知识的抽象性且与实践应用脱离，学生理解难度增加，随即产生对体系分层的认知弱化，碎片化严重，体系的继承性得不到正确理解。因此，想要更好地理解计算机网络的体系就需重构知识体系来解释网络分层，构建与实际相关联的问题集，引导学生反向理解计算机网络的基本问题。

2.教学模式改革步伐较小，不能有效匹配学生的学习行为

虽然当前处在各行各业信息化大放异彩的时代，新型信息化教育技术更是蠢蠢欲动，对于抽象性强、知识点繁多的理论教学，教师即使意识到传统“满堂灌”的教学模式对于携带各类信息化设备的学生来说已不受用，但大部分也仅仅是在PPT中少量添加动画或视频进行有限的信息化应用，加之课堂课时的有限性和不可复现性，使学生课下不能充分自主学习，学习兴趣进一步下降。即使部分教师进行了线上课堂教学，由于内容缺乏精确性、线上线下融合不足等原因造成学生对此期待不高。而最终以期末考试占主体的成绩评价和反馈模式，使教学效果不及预期、学生最终对知识的认识和应用仅仅停留在课本上，创新实践能力则大打折扣。因此，上述渐进式修修补补的教学模式仍然没有改变传统教学教师单一主体性的特征，锻炼学生独立思考和解决问题的初衷得不到实现。

为解决这些问题，很多教师进行了大胆的尝试，如基于问题的教学（Problem-Based Learning，PBL）[4]或基于MOOC或SPOC（Small Private Online Course）小规模限制性在线课程的混合式教学[5]等，但基本都是采用了单一模式进行教学尝试。

基于问题教学模式的核心在于将教材中的知识点以现实中实际问题的方式呈现在学生面前，通过教师的引导更加真实地求索知识背后的科学问题，进一步培养学生掌握知识、技能应用及解決未知问题的能力。该教学模式的展开包括问题引入、问题分析、问题解决、综合评价等阶段，重点在于科学问题的设计和总结。这种教学模式对学生学习主动性和思维能力的锻炼具有良好的促进作用，这对应用型本科院校的理论教学效果的提升至关重要。

当前虽然不少教师采用基于问题教学模式开展理论教学，但是部分教师在问题设计过程中存在科学性不足、关联性不强、强行设问等现象，这些问题造成基于问题教学模式的优势没有充分体现，教学效果提升有限。

基于混合式教学的核心内涵就是将传统学习模式与在线学习模式的优势相结合，重新调整课堂内外的教学时间比重、设计与线上线下相匹配的教学和互动内容，充分发挥教师的教学引导作用，重点突出学生的主体学习行为，达到教师课上教与学生课上、课下学的有机互动，实现教师原来从单向的知识灌输者角色到有针对性地进行过程把控和重难点答疑解惑的学习引导者角色的转变，集中精力提升课堂效果和效率;学生对知识的内化不再仅仅依赖传统教学和教材，可以更多地借助平台网络资源和相互之间的网络交流互动，通过线上、线下的有机结合，使角色的改变和方式的多样性更符合当代学生的学习行为习惯，从而进一步促进学生学习的主动性，加强独立思考和解决问题的能力，从而达到教学效果的提升。[6]

混合式教学是近年来探索出的新型教学模式，把教学从一个静态过程转变为动态教与学的过程，尤其对于应用型本科院校来讲能够进一步调动学生的积极性。但当前也突显了一些问题，如教师对线上和线下度的把握不够合理、线上资源的打造不够精细、视频冗长、资源过时、考核机制不合理，使学生学习兴趣下降，学习投入不足，形式大于实质，最终造成混合式教学的优势没有得到充分体现。[7]

基于如何构建以问题为导向的知识体系，本文聚焦计算机网络课程教学，强调问题设计的科学性和关联性，精确设计，充分发挥线上、线下混合式教学的优势，促进深度融合，凸显过程性考核，避免流于形式，充分体现教师为主导和学生为主体的双主机制，打造学习共同体，真正把学生组织和调动起来，培养学生主动学习及个性化学习能力，增强学生的探究与创新能力，促进深度学习，这也正是大学教育教学改革所期望的理念和目标。[8]

三、基于问题导向的计算机网络深度混合式教学改革实践

当前，以问题为导向的课程教学和混合式教学模式被很多教师所接受和应用，但是如何将单一的模式进行有效的深度融合，以及在实践中遇到的问题如何解决，甚至于后续的改进和实施、基于问题导向的计算机网络深度混合式教学实践，笔者结合其中的方法进行了研究并与大家分享。

1.教学内容的重构和科学问题的引入

针对内容的展开，当前主流的计算机网络教材都是基于TCP/IP五层协议按照物理层、数据链路层、网络层、传输层及应用层的顺序展开，由于内容过于抽象和联系不够紧密，尤其对于应用型本科院校学生来说容易产生畏难情绪，主观接受和客观接受系统性差，脱离了教学目标。课程组开展了以问题为导向的课程内容重构教学，打破传统内容体系，以用导学，最终达到理解计算机网络内容体系的目的。

强调引导学生站在使用者的角度考虑计算机网络问题。由一个简单的校园网、家庭网、宿舍网以及学生熟悉的应用如微信、抖音、快手、电商等入手，抛出计算机网络的终极目标问题，实现数据的交互和资源共享，即通俗地阐述了计算机网络的核心思想。基于上述两点继续抛出两个子问题：一是要实现上述终极目标的前提是，网络如何连通并解决连通过程中的冲突和可靠性问题，即网络的建设问题;二是网络如何与我们的应用及新技术相结合，解决出现的网络应用安全问题，即网络应用问题。由易到难、由实践到理论，再到指导实践的教学方式，尤其符合应用型人才的培养规律。

对于子问题一，先提出传输介质问题，这是网络连通的前提，引导学生以现实中常见的有线介质如光纤、双绞线及同轴电缆，无线介质如卫星、微波、蓝牙、红外等来理解这个前提知识。然后提出数据传输问题，以交换技术为例，从学生接触最紧密的局域网提出问题“局域网是如何组建和运行的”，引导学生回想实验室最常见的布局和设备，继而引入交换机和交换式局域网的构成和工作原理。对于局域网如何解决广域的扩展及带来的安全问题，虚拟局域网技术的引出使问题迎刃而解;对于数据的传输跨越不同的网络产生的问题，引出路由器和路由算法，算法的解释与当前的快递系统的运行方式相联系，介绍IP地址、硬件地址以及他们之间的区别和联系;紧接着，对于数据在传输中出错问题，引出数据传输的可靠性问题，随即介绍TCP可靠传输机制及UDP无连接传输机制。

对于子问题二，网络构建好和传输问题解决后，对于如何使用并用好计算机网络问题，引导学生以连接网络、使用网络的行为顺势解释DHCP、WWW、DNS、FTP及电子邮件等应用协议，通过这些问题的解决，能够让学生透彻地理解网络应用协议如何与实际应用相结合;基本网络应用问题解决后，通过引出当前严峻的网络安全形势，抛出网络如何保证安全的问题，加解密、认证、防火墙及入侵检测随即提出;由于学生对网络新兴应用的敏感性，最后提出如何认识物联网、云计算、区块链等问题，可加深学生对整个计算机网络的应用认知。

根据上述问题的科学设计，课题组重构了基本的教材知识结构，根据学生的认知特点构建了以问题为导向的内容树，打破固化的分层讲解，降低知识碎片化程度，突出应用型特点，如图1所示。

为了避免课程讲义与教材不统一、教材内容组织模式被打乱等造成学生课前课后学习的直观盲目性，课程组为学生重新制作了基于问题内容树设计的课程目录，帮助学生进一步理清教材内容体系，并在后续条件允许的情况下编写相匹配的教材。

2.基于问题导向的深度混合式教学构建

由于计算机网络课程理论知识体系庞大且概念抽象、课程独立性强，在传统紧凑的课堂教学（通常32～48学时）过程中，多数学生无法在较短的时间内消化课程知识原理和相关逻辑，课程教学质量与理想效果还有很大的差距。课程组通過在该课程中以问题为导向构建内容基础，将问题为导向的教学模式与混合式教学相融合，构建深度融合的混合教学模式，实践证明可以达到较好的教学效果，具体措施如下。

（1）打造符合当前学生学习行为的在线课程，促进深度融合

课程组利用中国大学MOOC或学校优慕课平台构建SPOC在线课程，形成了更加符合学生独立性的点对点教学模式。为了加强教师、学生、SPOC学习资源3大要素的联动，充分调动学生的兴趣和积极性，SPOC视频资源的构建首先避免了对传统课堂教学的重复录播制作，结合上述基于问题重构的内容树，针对这类使用传统语言描述或者PPT演示无法让学生在短时间内迅速掌握的知识重难点，以问题节点为单位进行SPOC在线课程制作，避免了教学内容全盘上线。根据前期对学生在线学习的不断跟踪调查，传统MOOC或SPOC单节视频时长大部分在8～10分钟甚至更长，相当部分学生存在注意力不集中、挂载视频现象，使学习流于形式。而在当前信息严重碎片化的时代，学生早已习惯了抖音、快手、头条等新兴自媒体和融媒体短于5分钟的内容视频，因此，将基于问题节点的内容通过编辑处理打造为通俗易懂、信息量集中且少于5分钟的视频、动画，相关内容整合融合自身制作的资源，公开优质的自媒体、融媒体等多方资源，做到精而不泛。这样既能充分提升知识的吸引力和减少视频观看的疲乏感，使知识的连贯性得到进一步增强，又解决了应用型高校构建线上内容存在专业教师不充裕的问题，减少了教师线下课堂重复内容的讲解。上述所构建的混合式教学模式，既把握了当前时代的发展方向，又充分考虑了学生的学习特点，进一步发掘了线上教学的潜能，将问题导向教学模式与混合式教学进行深度融合，进而促进学生对知识的深度学习。

（2）进行精准的线下课堂教学

SPOC技术为学生线上自主学习提供了非常好的平台模式，教师通过有效的后台数据分析，可以精准了解学生的自主学习过程和发现师生互动过程中的问题。在此基础上课堂内容系统的重构使线下课堂中教师能够充分提高教学效率，不再纠结是否讲解通篇知识，部分简单内容留给学生自主学习，重点放在帮学生建立知识体系、培养其发挥发散思维能力。同时，汇聚问题集，在整个线下课堂教学中分阶段进行3～4次课程汇报和分组讨论，并进行有效的教师点评。通过这些高效且具有个性化的课堂教学活动，既增强了教学活力，又有效提升了学生对知识的接受和内化程度。教师在这个环节上只需要起到引导和督促作用即可，培养了学生的个性化学习能力和独立思考能力。

（3）构建过程性综合评价体系

打造过程性为核心的综合评价体系，改变传统教学中固化的作业和试卷这种单一对学生学习效果评价的方式，充分利用课堂考核和线上信息化手段，避免学生仅仅会理论考试，真正做到学以致用，培养与社会对接的应用型人才。在该课程中应用以问题为导向的混合式教学，首先在于学生能够充分参与线下课堂问题的设计、分析和总结，并以个人或小组形式最终形成过程性报告，更加科学合理地对该阶段进行考核;其次在于教师可以更好地利用线上平台对学生进行全面描述，对于混合课堂中线上平台的参与度和完成度给予充分的过程考核，督促增强线上教学效果。因此，课程大胆构建了以过程为主的系统考核方式，形成平时成绩、混合式教学过程性成绩、最终考试成绩2∶4∶4的成绩考核标准，建立能够更加全面描述学生学习行为和课程考核目标的综合评价体制，并从多个维度分析评价最终的教学效果。

在整个过程中对教师的核心要求在于做好内容的科学设计、根据反馈及時进行线上平台的动态调整，同时做好过程性、阶段性记录，做出对应的评价，使整个过程形成一个闭环，及时纠正学习过程存在的问题。教师也在潜移默化中实现了转变，进一步培养了利用信息化技术的教学思维，通过线上线下课堂的实践，不断深入认识从知识传授者变为引导学生如何合理内化知识推动者的机理，有效解决了学生只推不动的固化问题。经过近年来的教学实践，从实施过程中的学情反馈和最终成绩的反馈中，学生普遍表示课程条理清晰、问题明确、实际结合度强，教学取得了显著的效果。

四、结束语

基于问题的混合式教学模式特别适合像《计算机网络》这样理论性偏强、知识点抽象的课程。以问题为导向的教学内容重构非常有利于应用型高校学生对教学内容的重新认知，降低畏难情绪，同时通过构建更加科学合理且符合学生学习行为的线上线下课堂，能够充分发挥混合式教学的优势，打造全过程、线上线下不可分割的深度融合的信息化教学模式，这也非常符合当前高校高度集中的课堂教学模式改革。既避免了完全脱离课堂的教学方式，又提高了课堂教学效率，教师和学生的角色发生了根本性变化，突出教师的主导性和学生的主体性，破除学生课上低头现象，同时打造课堂下充分符合当代学生学习行为和获取知识特点的线上知识信息平台，这在当前来讲更具有现实意义。

英国教育家纽曼曾这样说大学教育：创办大学的实质是给年轻人提供智能、理性和思考的练习环境，并让其得到受益终生的思维训练。笔者正是本着大学教育的初衷开展上述教学改革的，不断构建科学的教学内容体系，持续研究学生学习主体行为，打造具有融合创新特点的综合信息化混合式教学模式，建立长效、全面与可持续的教学评价方式，促进教育信息化的深度融合。加强理论与实践耦合性的同时，提高学生学习主动性和掌握知识的能力，力争培养具有主动学习、学以致用的符合新时代要求的综合性可持续发展的专业人才，最终实现《计算机网络》课程要求的应用型人才培养目标。

参考文献：

[1]任友群，冯仰存，郑旭东.融合创新，智能引领，迎接教育信息化新时代[J].中国电化教育，2018（1）：7-14.

[2]何克抗.深度学习：网络时代学习方式的变革[J].教育研究，2018（5）：111-115.

[3]赵璠，吕丹桔，荣剑等.计算机网络类课程的混合式教学改革研究[J].电脑知识与技术，2019（27）：105-107.

[4]葛宝，田茵.PBL引导的翻转课堂——以《计算机网络》课程实践为例[J].中国教育信息化，2019（18）：50-54.

[5]雷伟军，韩利凯.SPOC 教学模式实施问题解决研究——以计算机网络课为例[J].中国教育信息化，2016（20）：25-29.

[6]朱洁，李滢，王江平等.计算机网络课程混合式教学探索与实践[J].计算机教育，2019（4）：150-153.

[7]马婧.混合教学环境下大学生学习投入影响机制研究——教学行为的视角[J].中国远程教育，2020（2）：57-67.

[8]何克抗.如何实现信息技术与学科教学的“深度融合”[J].教育研究， 2017（10）：88-92.

（编辑：王天鹏）