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基于OBE理念的计算机通信与网络课程混合式教学建设

2023/5/30 11:05:49  阅读:153 发布者:

0 引 言

成果导向教育(Outcome-based EducationOBE)理念是1982年由斯派迪(William G. Spady)提出,其基本思想是让所有学习者都获得成功(Success for all[1]。这就需要教育者在对学习者开展教育之前,对学习者完成学业时应具备的能力有清楚的认识和设想,在开展教育时,寻求适宜的教育方式和方法保证学习者达到这些预期能力目标。成果导向教育理念是国际主流的教育改革理念,随着我国工程教育改革的不断推进,OBE理念也正在融入我国的教育理念[2-4]

计算机通信与网络课程是电子信息类和计算机类学科的专业核心课程之一,为后续专业课程提供理论和实践基础,在人才培养方案和课程体系中具有不可替代的重要地位,对培养学生专业能力和综合实践能力具有重要的作用[5-6]。该课程与社会的发展和科技的进步有着密切关系,很多高校都开设了此课程。好的课程必须要经过精心的设计,使授课节奏合理,最终使学生能够达到目标能力要求,这就要对毕业要求、课程目标、教学内容、教学实践活动进行精心规划,给出合理的课程评价方法,并对课程目标达成情况进行追踪,持续对课程进行改进[7-9]

1 基于OBE理念的计算机通信与网络课程建设

1.1 建立课程目标与毕业要求对应关系

专业的毕业要求是由每一门具体课程支撑和实现的,每一门具体课程的目标达成,才能证明该专业的毕业要求达成,而毕业要求又跟专业的培养目标密不可分,培养目标可以从不同层面进行定义。在OBE理念下,培养目标是对学生毕业5年左右在社会和专业领域应达到的专业或职业成就的总体预期和描述。它要从学校定位、专业人才培养特色、社会经济发展需求等方面综合考虑,并且有向学生、教师和社会公开的渠道;还要定期开展培养目标合理性评价工作,并根据评价结果对培养目标进行修订,在合理性评价与修订过程中有行业或企业专家参与。在培养目标确定后,根据培养目标确定本专业的毕业要求,毕业要求要从12个方面考虑,分别是工程知识、问题分析、设计/开发解决方案、研究、使用现代工具、工程与社会、环境和可持续发展、职业规范、个人与团队、沟通、项目管理、终身学习。根据毕业要求的通用描述,各专业要将每一条毕业要求再细化成3条左右的毕业要求指标点。确定毕业要求后,课程目标要与毕业要求进一步适配。基于OBE理念,课程目标包含课程知识体系的目标和课程思政的目标(见表1)。根据毕业要求以及细分后的毕业要求指标点,找出与课程目标最适配的指标点进行匹配。毕业要求指标点与课程目标的对应关系可采用线性对应的方式,见表2

1.2 课程资源建设

围绕课程目标,对课程资源进行建设与优化,主要从两个方面进行建设:课程思政教学内容、课程知识体系教学内容(见表3)。

1)课程思政教学内容。主要从核心价值观、专业素养、科学方法论和课程知识体系入手,将课程思政融入混合式教学全过程。引导学生认识通信网络技术发展对于社会进步的巨大推动作用,激发“自主创新,核心科技”和“科技兴国”的理想信念,激发追求科学的决心和态度,培养科学思维,培养可持续发展、勤俭节约、注重效率的理念;尤其是结合网络安全问题,教育学生注意网络言行;引用国内著名学者的故事,鼓励学生不怕困难,勇于创新。思政内容可以通过文字,也可以通过微课视频、历史故事等学生喜闻乐见的形式展现。

2)课程知识体系教学内容。针对混合式教学模式,配合自编教材和超星平台的在线微课视频,视频内容紧密结合教材内容,形成线上、线下、教材三维一体的混合式教学体系。将在线课程音频、视频资源以二维码的形式融入教材中;课后作业可以通过扫码登入超星平台,进行答题练习,形成课程的运行记录。

1.3 课程评价方式

1.3.1 平时成绩

平时成绩包括作业成绩、课堂表现。作业成绩根据完成作业情况给定,课堂表现包括考勤、回答问题、课堂参与度等。采用混合式教学的平时成绩增加线上视频观看情况、线上学习参与度等,线上视频观看数据和线上学习参与度由线上教学平台数据库提供。最后平时成绩按25%计入课程总评成绩,考查学生过程性投入情况。

1.3.2 实验成绩

实验要求学生认真准备,全程参与,独立完成并按时提交实验报告。根据每个实验的完成情况和实验报告质量单独评分。每个实验成绩中,预习和纪律占10%,操作与结果占40%,实验报告占50%,将多次实验成绩求平均值,获得最终实验成绩。最后实验成绩按15%计入课程总评成绩,考查学生的实践动手能力。

1.3.3 期末考试

期末考试成绩按60%计入课程总评成绩。

课程目标与课程考核环节的关系见表4,各课程目标占比按期末成绩(60%)、平时成绩(25%)和实验成绩(15%)通过加权后得到“合计”。课程目标1的达成度通过期末成绩、平时成绩综合考评;课程目标23的达成度通过期末成绩、平时成绩和实验成绩综合考评。

2 基于OBE理念的混合式教学效果

课题组连续3年对计算机通信与网络课程基于OBE理念的混合式教学效果进行了追踪,课程目标达成度的数据见表5

2019159名学生课程考核成绩为例,图1—图3分别为课程目标13成绩对应的散点图,课程目标1满分为13.5分,课程目标2满分为36.5分,课程目标3满分为50分。从散点图可以看出,课程目标1和课程目标3,学生的成绩分布较分散,方差较大,说明学生掌握情况差别比较大;课程目标2中,学生成绩分布比较集中,说明学生掌握情况差别不是太大。

2019年课程目标1的达成度为0.685,课程目标2的达成度为0.69,课程目标3的达成度为0.668,课程目标达成度均超过了0.65,但还有较高的提高空间。课程目标12相对课程目标3的达成情况稍好一些,说明学生解决数学、自然科学和工程科学问题的能力,分析计算机通信的基本工作原理、主要技术和标准化方法的能力,分析通信工程领域的复杂工程问题的能力,采用科学方法对计算机通信与网络工程问题进行实验研究的能力,解决物理层的数据传输过程中简单理论问题的能力,改进网络互连技术和路由转发协议的能力,分析交换机、路由器等网络设备的基本工作原理的能力,相对较好;课程目标3中要求的使用通信信息技术工具的能力,分析IPTCPUDP协议的控制工作原理的能力,应用网络协议DNSE-mailFTPHTTP等开展网络高层服务的能力,发现网络安全威胁问题的能力,还有所欠缺,须在下一轮教学中重点改进。分析2019年的考核结果,学生主动参与教学的时间偏少,对计算机通信与网络传输的基本概念和原理的应用不熟练。

3 基于OBE理念的混合式教学的持续改进

从近3年课程目标达成度来看,课程目标23的达成度波动较大,还有一定的优化空间。尤其是课程目标3对应的课程内容属于计算机网络体系中的中高层协议,相对比较抽象,教师在对应的教学内容上须进一步优化,对要求掌握的内容要改进教学方法,强化教学环节中的掌握程度,并适当增加课后练习和作业。在考查时,可以合并考查的内容,比如IP协议中划分子网和子网掩码的设计,RIP协议中相邻路由器之间交换路由信息进而更新路由表等题型,考查学生在关键信息基础上的计算和分析能力,提高课程目标23的达成情况。

为进一步了解学生学习成效、学生的意见和建议,持续改进该门课程的教学,课程组于2021年年底设计了问卷,针对20192021年完成课程学习的通信工程专业的学生进行问卷调查,提交的有效问卷数为156份。从课程目标调查情况来看:①课程目标11.3调研点“具有能够分析通信工程领域的复杂工程问题的能力”,存在“还须改进”的评价。在后续改进中,要注意调整教学策略,对应的教学内容,比如网络体系结构的理解以及不同协议的对应关系,要增加讲解深度。②课程目标22.1调研点“具有能够采用科学方法对计算机通信与网络工程问题进行实验研究的能力”,2.3调研点“具有能够分析交换机、路由器等网络设备的基本工作原理的能力”,存在“还须改进”的评价。对应的教学内容比如路由器的配置实验、透明网桥的自学习算法等,要强化练习,在线上线下混合式教学中,可将难以在短时间内掌握的知识点录制成在线资源,让学生反复观看;同时也要调整教学的方法,将教学内容以通俗易懂的方式展现给学生。③课程目标3中的3个调研点,都出现“还须改进”的评价,这与课程考核情况基本一致。课程目标3对应的教学内容主要是计算机网络体系中的中高层协议,对应的教学内容如IP协议中的子网划分,构成超网、内部网关协议、TCP的可靠传输、流量控制和拥塞控制、高层协议的工作原理等,相对比较抽象,逻辑性和体系性比较强,属于高阶性教学内容。在后续改进中,可通过提前布置预习目标,让学生先行完成线上任务,线下采用翻转课堂的形式,增强学生掌握高阶性知识的能力。

从授课效果分析,学生参与线上教学的积极性还有待提高。今后在教学中要多注重理论联系实际,适当增加协议工作的演示视频讲解、网络构建的设备仿真,多举例、多练习,加强与学生的互动,加强理论知识与实践教学环节的相互促进。同时也注重学生实践能力的培养,将网络的基本知识拓展到复杂网络中,将知识点融会贯通,使其能够综合运用所学知识,解决网络中的复杂问题。

从课程考核方式来看,目前线上和线下的过程性评价体现得不是很充分。后续将结合线上数据及线下课堂表现,优化考核评价方式,增加体现学生线上线下学习过程的评价,对线上线下学习衔接情况增加考查点,增强学生参与混合学习、翻转课堂的积极性。

4 结 语

通过建立基于OBE理念的计算机通信与网络课程目标与毕业要求的对应矩阵关系,提出了优化课程思政和课程体系教学内容,并建立合理的混合式教学模式下课程目标达成度评价方法和持续改进思路。连续3年对课程目标达成情况进行分析,达成情况出现了提升,有些指标有了较为明显的改善,可见基于OBE理念的混合式教学模式是有效的,这将有助于学生掌握计算机通信与网络课程体系,为后续专业课的学习起到重要的支撑作用,更为相关专业的毕业要求和培养目标的达成奠定了基础。

参考文献:

[1] Spady W G, Marshall K J. Beyond traditional outcome-based education[J]. Educational leadership, 1991, 49(2): 67-72.

[2] 王金旭, 朱正伟, 李茂国. 成果导向: 从认证理念到教学模式[J]. 中国大学教学, 2017(6): 77-82.

[3] 李志义. 成果导向的教学设计[J]. 中国大学教学, 2015(3): 32-39.

[4] 郭锐, 梁玉英, 张俊林. 深入贯彻OBE理念的课程教学改革与实践[J]. 计算机教育, 2022(2): 118-123.

[5] 丁琳, 谭敏生, 谭邦. 基于混合式教学的计算机网络课程思政建设[J]. 计算机教育, 2022(9): 77-80.

[6] 韩慧妍, 况立群, 郁晓庆, . 计算机网络基础课程混合式金课建设[J]. 计算机教育, 2022(5): 21-25.

[7] 王秀珍, 王粉梅, 周丽媛, . 混合教学模式下的计算机专业课程资源建设[J]. 计算机教育, 2022(2): 61-66.

[8] 顾军, 姜秀柱, 李锡渝. OBE理念下的“计算机网络”课程教学设计[J]. 教育教学论坛, 2021(4): 124-127.

[9] 贾继洋, 徐涛, 李旭宏, . 基于OBE的计算机网络课程目标达成度的评价方法研究与设计[J]. 计算机时代, 2020(10): 105-106.

基金项目:国家自然科学基金面上项目“面向5G/B5G密集组网的蜂窝车联网高效资源共享方法研究”(62171217)。

第一作者简介:刘婷婷,女,南京邮电大学教授,研究方向为计算机网络、蜂窝车辆网、博弈论、网络资源管理和机器学习,liutt@njupt.edu.cn

引文格式:刘婷婷,余雨,陈伟. 基于OBE理念的计算机通信与网络课程混合式教学建设[J].计算机教育,2023(5)17-22.

转自:“计算机教育”微信公众号

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