基于OBE理念强化网络思维的一流课程建设

孙敏，温静

[摘           要]  一流课程是高等学校双一流建设的基础，为解决传统课程学生为考试而被动学习的弊端，秉承以学生为中心的教学理念，提出网络思维作为培养学生思维素养目标，采用产出导向的教学模式改革探索，以打造一流计算机网络系列课程。探讨了对网络思维的教学设计、基于OBE全流程的理论、实验模式构建以及取得的成效，对地方发展培养计算机网络理论实践并举的应用型和研究型人才做出了探讨。

[关    键   词]  网络思维;OBE;一流课程

[中图分类号]  G647                    [文献标志码]  A                  [文章编号]  2096-0603（2021）49-0168-02

一、引言

建设中国特色、世界水平的一流本科课程体系，是提高人才培养质量的重要举措[1]。高校应全面开展一流本科课程建设，树立课程建设新理念。

曾任耶鲁大学校长20年之久的理查德·莱文曾说过：教育不改变生活环境，却改变人的思维方式;教育能让人幸福，幸福取决于有意识的思维。教育的目的不是学会知识，而是习得一种思维方式。网络思维能力的培养一直是我们网络教学团队的目标之一。

二、计算思维中网络思维能力的培养

（一）计算思维的概念

计算机科学是研究计算过程的科学，计算过程是通过操作数字符号变换信息的过程。中国科学院大学教授徐志伟提出最本质的解决问题方法是计算思维，包括逻辑思维、算法思维、网络思维和系统思维。现任美国基金会计算机与信息科学与工程部主任周以真教授认为：计算思维是运用计算机科学的基础概念进行问题求解、系统设计以及人类行为理解等涵盖计算机科学领域的一系列思維活动[2]。

计算思维要达到的目标：自动、通用、算法、联网、抽象，体现在网络思维中就是协议、服务、抽象、分解、协作的思想，因而在网络系列课程乃至整个计算机专业课程体系中，应树立协议栈的协作、交互、自动的目标。

（二）网络思维在课程教学中的实践

网络思维能力的培养，首先要贯穿计算思维的特征去认识世界、提出问题、解决问题，其次以设计和构造系统去求解大规模复杂问题为目标。教学团队通过挖掘内在逻辑，形成了以协议思维贯通网络的每个层级的理念，打破了现有教材内容的组织壁垒，重新梳理并整合出符合学生认知能力的教学内容。

首先，要明确目标做什么，即功能;其次，为了完成相应的功能，就需要确定如何做，即策略，针对每一种功能，要采取不同的策略;再次，相应的协议就是制定语法格式，定义语义含义，设计同步规则，进而通过时空图，给出协议的具体实现实例;最后，通过源代码，得到协议落地的软件包。如图1所示。

计算思维要达到的目标就是自动、通用、算法、联网、抽象，体现在网络思维中就是协议、服务、抽象、分解、协作的思想。

让学生明白，所谓网络协议思维，是可以扩展应用到所有实体间通信的思维方法，不仅仅可以应用在网络当中，还是发现问题、解决问题的思维方法，可以解决各个领域的问题，让网络课程教育不仅仅局限在知识、能力的传授，更是获得不断自我学习、独立思考的能力及科学思维，能够胜任任何学科和职业。

三、OBE在网络系列课程中的应用

为适应科技创新强国以及国家网络空间战略发展对计算机网络人才的需要，在计算机科学与技术专业开展了基于OBE（产出导向）的教学模式改革探索。以培养学生网络思维和网络工程能力为主线，设计并建成了一种多产出导向线上线下课程融合的教学模式，体现大局观（服务国家和区域的新发展格局）、整体观（教学内容在深度和广度上的有机结合）以及奉献精神（培养学生肯钻研、能吃苦、不怕困难的团结协作精神）。

改革的内涵主要概括为：课堂知识有宽度，以知识讲授为主;工程实践有深度，以工程能力培养为重;网络思维有高度，以专业素养提高为要。强调知识、能力、思维三者协调发展，以对接国家发展建设对人才的要求。

（一）四个导向

教学团队将学生学习后的产出分为：（1）面向网络规划集成运营从业;（2）面向网络安全和编程从业;（3）面向考研、软考、认证;（4）面向更高层次的科学研究[3]。通过该课程的学习，使学生在建立网络知识架构的基础上，灵活运用基本理论和基本方法，获得网络工程中的问题求解能力、工程实践能力、网络编程应用能力和团队协作能力，提升网络思维能力，达到素养增强的效果，与职业规划相结合，创造更大创新和发展价值。

（二）两个课堂

团队长期以来持续积累了以课程内容为主线的一系列线上、线下教学资源。教学团队整合中国大学慕课、亚马逊云课程、edX等国内外优秀教学资源，使用雨课堂平台、思科网络技术学院平台组织课程内容进行理论、实验的线上、线下教学活动。

（三）知行合一

课程中知识点均有密切对应的真机和模拟环境下的实践内容。经过多轮实验教学，跟踪学生实验过程和反馈意见，编写多版不断升级的多阶实验指导、实验问题库、实验案例。

（四）三个结合

三个结合为：理论与实践结合、课内与课外结合、线下课堂教学与线上泛在学习结合。（1）以知识逻辑关系重构教学内容：打破了现有教材内容的组织壁垒，重新梳理并整合出符合学生认知能力的教学内容。教学团队通过挖掘内在逻辑，形成了以协议思维贯通网络的每个层级的理念。（2）以多重闭环反馈设计教学方案：突破了理论联系实践的单一实施，精心设计了符合学生认知过程的实施方案。闭环一：线上自主学习概念—线下课堂再思考，夯实知识体系—线上章节自测;闭环二：线下课堂理论学习—线上实验自探索—线下真机再检验;闭环三：真机遇到的问题—投影到理论知识—解决实验中遇到的问题—完善理论理解。（3）以新理念和新工具为依托，延伸教学空间，打破了单一的课堂教学和设备限制，通过线上、线下相融合，以OBE的教学理念，结合线上课堂、PT模拟器等新型的教学理念和教学工具将课堂教学延伸到线上以及学生的课余。

（五）差异化教学方法

不同的教学内容采用相应有效的教学手段使学生“学会”“会学”“学乐”“乐学”。（1）启发式研讨式教学方法，针对研究课题前沿知识融入教学讨论。（2）演示型教学方法，网络原理在实践中的体现由教师演示。任务探讨由学生演示、教师点评。采用多媒体网络教学系统广播学生屏幕，网络会议方式的屏幕共享，师生可以共同提出建议和评论。（3）探究式教学方法，串联每个逻辑主线，针对理论内容深入探究，层次递进。（4）采用体验式教学，针对实验室硬件，教师实际操作示范，学生体验。（5）协作教学法，针对复杂网络内容，小组讨论出合理方案，协同完成。（6）任务驱动法，针对综合任务，由学生规划设计。（7）采取多种形式的翻转课堂理论翻转课堂，线上搜索各种学习资源，线下进行思路的串联，前沿讨论辩论。实验翻转课堂，线上在模拟器上进行验证、设计性实验，线下在真机环境中进行综合性实验的规划实施。

（六）过程评价和反馈

强调学生网络思维培养的循序渐进，过程式跟踪评价学生的学情，调整教学难度和进度。针对四个产出导向细化学生所应具备的能力图谱比重，综合能力图谱中包括自学能力、逻辑思维能力、网络思维、工程设計与实现以及团队协作。对应于能力构成矩阵各要素，评价分成能力达成度评价和能力提升评价。能力达成度评价即每个学生都需要达成的能力。能力达成度通过线上考核方式，允许学生多次考核，通过考核失误反馈的知识点再学习，重复进行同样知识点不同题目的考试，直至达标。能力提升评价是一次性考核，评价学生综合应用能力，主要是进行学生差异化能力评价。自行开发理论达标测试系统，可以依据公式、图形原理等信息进行自动出题、评判。开发虚拟仿真实验环境下的实验考试系统，最终达到评价的多元化、经常化、反馈化、客观化、半自动化。

（七）三种能力

三种能力为网络思维能力、工程实践能力、团队协作能力。网络思维能力：解决各种领域信息交换通信问题。工程实践能力：结合实际的应用案例进行各种类型网络项目实验，最终达成网络工程的完整实施。团队协作能力：以小组为单位，查阅资料，讨论、解决各种理论和实验任务，分工协作达到目标。

概括起来就是，以“四个导向”为指导，集成“两个课堂”的全部教学资源，融合“三个结合”和“差异化教学方法”，使学生在“知行合一”的过程中培养“三种能力”，并通过“过程评价和反馈”追踪学情，指导老师及时调整教学内容和手段。

四、实践效果与展望

新理念、新工具的引入，提升了理论教学与实践操作的深度和广度;新平台新方法的使用，提高了知识能力考核与教学评价的准确度、客观性和时效性;教学改革的深入，反哺了教师的科学研究，科学研究成果又引入课堂，获得了多项国家级项目，计算机网络荣获国家首批一流课程。

希望我们的一流课程持续建设，可以真正实现高等教育的目标：是自由的精神、公民的责任、远大的志向，是批判性的独立思考、时时刻刻的自我觉知、终身学习的基础、获得幸福的能力。

参考文献：

[1]教育部关于一流本科课程建设的实施意见（教高〔2019〕8号）[Z].2019.

[2]Jeannette M W. Computational Thinking [J].Com-munications of the ACM，2006，49（3）：33-35.

[3]温静，孙敏.计算机网络课程多导向多落点本科教学模式的设计和建设[J].计算机教育，2019（6）：23-26.

◎编辑 郭小琴