OBE理念下计算机网络课程教学改革研究

张海燕 邹立仁 高树风

北京理工大学珠海学院 广东珠海 519088

1 概述

1981年,Spady等人提出OBE理念[1],OBE全称为Outcomes-Based Education,意思是“基于学习产出的教育”或者“成果导向教育”,其核心思想是以学生的成果以及达到的预期目标为作为教学目标来开展教学活动[2],其具有明确的学习预期成果、反向的课程设计、灵活的以学生为中心的教学设计、全面的教学成果评估等特点,为教育教学改革带来了新的思路[3]。国内基于OBE理念对计算机网络进行的改革成果很多[4-5],本课程组分析多年教学过程中存在的问题,进行了教学内容调整,教学模式探索,考核方式转变,取得一定成效。

2 计算机网络学情分析

计算机网络课程是计算机学院的四个专业(软件工程、网络工程、计算机科学与技术、数字媒体技术与应用)的核心专业课之一,是后续专业课的主要理论支撑,特别是网络工程专业,是后续专业课的基础。该课程同时还是相关专业研究生入学考试的必考科目,也是很多大厂企业招聘面试的必须环节,与其相关的认证证书也很多,比如计算机技术与软件专业技术资格(水平)考试中的网络工程师、华为认证序列(HCIA,HCIP,HCIE)等。

该课程涉及的知识面较广、概念多、理论性强,内容比较抽象,实践操作有一定难度,同时该课程学时有限,总学时为64学时,其中实践学时16学时,可以说是时间紧、任务重。计算机网络课程自2007年在本院开设以来,在过去的授课过程中存在以下问题:

2.1 以教师讲解为主的传统教学模式,学生参与较少

该课程在大学第三学期开设,即学生刚进入大学二年级,部分学生缺乏自主学习、主动思考的积极性,上课不积极,依赖教师布置的学习任务,依赖刷题来对待期末考试。同时,由于课程知识点比较多,教师担心讲不仔细、讲不完、学生听不明白,教师课堂上满堂灌,自己讲得很精彩、很多也很辛苦,但学生听不明白、不想听、听不下去,造成教师讲得越多、学生学得越少的尴尬局面。

2.2 课程知识内容与实际需求脱节

随着新一轮科技革命和产业变革的到来,网络技术更新迭代的步伐越走越快。以计算机网络技术教学来说,其相关课程设置的根本目标就是保证学生掌握前沿先进的网络专业技术,但课程的教学内容相对静态,再加上教材、教学资源更新缓慢等,导致课程教学与社会企业需求脱节。

2.3 课程考核单一

以平时成绩加期末考试的二段式考核方式无法全面检验学生对知识的理解和应用能力,在实践能力考核方面体现不足,使教学效果不及预期。

鉴于此,本课程组以OBE理念为指导,对计算机网络课程进行改革,以激发学生的学习激情,增加学生的学习成果,为后续的专业课程、考证求职等提供基础保障。

3 基于OBE教育理论,进行课程顶层设计

OBE理念关注三个关键问题———反向教学设计、以学生为中心的教学过程、持续改进的教学评估[6]。在OBE教育理论指导下,以计算机学院专业培养方案为课程建设的目标,以工程教育认证需求为导向,课程教学秉承“立德树人、学生中心、多元融合、持续改进”的理念,反向设计教学活动,改革教学方法和手段,进行多元全过程的考核评价,通过评价数据和教学目标的达成情况的分析,进一步改革教学方法,形成可持续改进的机制。

4 基于OBE教育理论,开展教学活动

4.1 明确课程教学目标

遵循OBE反向设计思想,以计算机学院专业培养方案为框架,明确本课程的教学目标。为适用应用型人才培养,以课程思政为引领,从知识、能力和素质三个方面出发,帮助学生积累计算机网络相关基础知识,为后续课程打下基础,培养学生独立和协作解决问题的能力,制定本课程的教学目标。知识目标为掌握计算机网络的基本概念、基本原理,掌握模拟实现简单网络的基本方法,熟悉典型网络设备的工作原理、组成和特点;能力目标为学生能够阐述计算机网络的基本概念、基本原理,解释计算机网络的体系结构和各种协议原理,会计算计算机网络的各项指标,并依次组建简单的局域网;素质目标为揭示网络中的哲学,树立正确的人生观和价值观,培养学生团队合作沟通意识,激发学生的爱国热情,引导学生诚实友善,进行网络安全教育等。

4.2 重构课程教学内容

网络技术不断发展,课程内容也紧随前沿技术不断更新,在最新的课程内容中引入了SDN(软件定义网络)、5G技术、运输层安全协议TLS、公钥分配中的证书链等内容,加重了CIDR(无分类地址)、BGP(边界网关协议)等内容的比重,删除了一些被淘汰的技术。将考研、面试和认证等内容加入课程中,增加了课程的实用性。

除此之外,还重新组织教学内容,通过一个典型案例将课程所有知识点贯穿起来,案例讲解中将涉及的概论、原理和网络技术,以问题的方式逐渐依次提出,以激发学生的学习兴趣,提高学生的学习热情。

4.3 实施线上线下混合式理论教学

以OBE教学理念为支撑,遵循“线下为主、线上为辅、项目驱动、理实一体”的教学思想,改革传统教学模式,充分运用线上超星“一平三端”开展教学,融合线上平台和学习资源。课前,教师在超星平台发布案例资源和问题,要求学生进行课前学习和预习,并完成测试题,为了完成主题任务,学生需要进行10～20分钟的知识学习、资料收集和讨论的过程,在完成主题任务的过程中,既提高学生的自学能力,也促进了学生的沟通协调和团队写作。线上主要用于学生自主学习,课前学生根据教师发布的学习地图和学习任务,进行视频学习并完成在线测试。通过在线学习和测试数据分析,为课中的参与式学习提供支撑。

课中,开展以学生为中心的教学方法,以培养学生专业应用能力为主线,通过建立立体式、参与式、交互式、启发式的课堂授课环境,调动学生的学习积极性。同时,重视学生对理论知识的应用能力以及发现、分析、解决问题的能力,注重学生的能力培养和素质提高。课后,教师发布课后作业,对学生进行个性化辅导,学生完成练习,给出教学评价和反馈,教师进行教学反思,持续改进教学方法。课中参与式教学,针对学生线上自主学习和测验的情况,通过案例引导,组织学生进行课堂讨论,教师围绕重难点知识进行精讲,并通过习题作业,加强学生对知识的理解。对于少部分同学不熟悉的知识,提前挑选学生,通过学生自己的备课、学习和理解,让学生当教师上课讲解内容,教师则组织学生进行讨论,并对学生的授课情况进行评价,实现生师互动。

课后强化拓展,课后做好复习总结强化课程内容,教师课后布置作业和章节测验,让学生去自主完成,最后由教师进行检查汇总得出最终的答案,加深学生学习的印象。另外,组织学生参加网络相关的专业竞赛,组建计算机网络学生团队,教师作为团队的指导教师,团队内设组长一名,组长组织团队学生进行课外竞赛学习,每个成员轮流进行知识交流和分享,既培养了学生团结合作意识,又极大激发学生的学习激情。

4.4 开展层次化实践教学

采用华为eNSP模拟软件对抽象的网络知识进行案例操作模拟实践教学,通过二层网络拓扑配置实践辅助数据链路层教学,通过三层网络拓扑配置辅助网络层教学,通过对网络拓扑各节点进行数据抓包和数据分析辅助数据链路层和网络层的衔接教学。

4.5 实施多元化考核评价

OBE理念注重以能力导向、多元化评价,要求评价指标与学习成果相呼应,因此计算机网络课程采用过程性与终结性相结合的考核评价方式,采用多元化考核评价(如图1),突出过程考核,将平时课堂表现、过程考核、实验完成情况、期中考试、期末考试等纳入学生总评成绩。考核内容包括:出勤和上课学习态度的考核,将学生的上课出勤情况,以及上课回答问题和参加课堂的抢问抢答等环节的表现纳入考核,特别是课堂的参与度,增加师生、生生之间的互动,也活跃了课程气氛;课程实施过程中,基于超星学习通的线上视频学习和章节测验的完成情况,培养学生自学、预习的好习惯,通过章节测验也可以检验学生的学习情况。实验的完成和实验报告的撰写情况是实践环节的主要考核方式;参加相关专业竞赛获奖和认证考试作为课程的加分项,鼓励学生华为ICT大赛和“中国高校计算机大赛—网络技术挑战赛”赛等,激励学生不断提升自己的知识水平。

图1 计算机网络课程成绩构成

5 教学改革成效

5.1 学生成绩稳定

自2018年以来,本教学团队的学生成绩分布如图2,2017年底计算机网络的教材更新到第七版,内容发生了一些改变,同时由于响应教育部的“两性一度”要求,提高了课程的高阶性、创新性和挑战度,导致2018—2019学年的学生成绩比较不理想,后续及早对学生进行宣传,学生了解到本课程学习的难度加大,随之引起重视,加上线上资源的辅助方便学生自学,后续学生成绩趋于稳定。

图2 历年学生成绩分布成绩

5.2 赛证结合,育人效果明显

组织学生参加与本课程相关的“网络工程师认证”等相关认证及相关的专业竞赛,充分锻炼学生的实践应用能力,同时也促进了学生对计算机网络理论知识的理解,提高了实践应用能力。连续多年均有学生考取“网络工程师认证”和华为序列认证,以及参加华为ICT大赛获奖,参加大赛学生人数逐年增加,并且参与人员趋于低年级化,早期以大三学生为主,现在越来越多大二学生(正在学习计算机网络课程)参与。

5.3 教学团队的教学能力显著提高

课程组收集了课程授课教师的期末学生评教数据,本课程历年评教均位于学院前列,处于优良水平,学院、学校督导对本课程团队教学评价整体良好。

结语

计算机网络课程组从2007年成立开始,一直致力于课程的教学、研究和改革,经历了课程基础建设、课程提高到现在的课程凝练阶段,在OBE理念的指导下,对教学目标、教学活动和考核进行了改革,取得了较好的成绩,课外团队建设是后续的主要工作。