范建坤 寧小麗

摘 要 計(jì)算思維是一種新的科學(xué)思維方式，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程是培養(yǎng)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)人才必修的一門課程。隨著信息技術(shù)的快速發(fā)展，社會(huì)對(duì)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)人才的需求越來越旺盛，對(duì)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)人才提出了更高要求。本文分析計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程教學(xué)存在的問題，把計(jì)算思維融入計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程教學(xué)中，從教學(xué)方法、實(shí)驗(yàn)教學(xué)和考核評(píng)價(jià)方式等方面進(jìn)行分析探討，提出了一種在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維能力的方案。

關(guān)鍵詞 計(jì)算思維;計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò);教學(xué)探索

中圖分類號(hào)：G642? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? DOI：10.16400/j.cnki.kjdk.2021.33.011

Exploration of Computational Thinking in Computer Network Course Teaching

FAN Jiankun[1]， NING Xiaoli[2]

（[1] College of Mechanical and Electrical Engineering， Luoyang Polytechnic， Luoyang， Henan 471000;

[2] College of Culture and Tourism， Luoyang Polytechnic， Luoyang， Henan 471000）

Abstract Computational Thinking is a new scientific way of thinking， computer network course is a compulsory course for cultivating computer network talents. With the rapid development of information technology， the social demand for computer network talents is more and more vigorous， and higher requirements are put forward for computer network talents. This paper analyzes the problems existing in the teaching of computer network course， and integrates computing thinking into the teaching of computer network course this paper analyzes and discusses the practical teaching and assessment methods， and puts forward a scheme to cultivate students' computational thinking ability in the teaching of computer network course.

Keywords computational thinking; computer network; teaching exploration

計(jì)算思維是21世紀(jì)初提出來的一種科學(xué)思維，它是一種新的思維方式。計(jì)算思維是運(yùn)用計(jì)算機(jī)科學(xué)知識(shí)進(jìn)行問題分析、系統(tǒng)設(shè)計(jì)，理解人類行為，從而對(duì)問題進(jìn)行求解。它是根據(jù)計(jì)算機(jī)技術(shù)提出來的，隨著計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)而慢慢發(fā)展起來，它給人們提供了一種新的處理問題的方式。

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程是計(jì)算機(jī)和信息技術(shù)及其相關(guān)專業(yè)必修的一門基礎(chǔ)課程，主要培養(yǎng)學(xué)生利用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)知識(shí)解決實(shí)際問題的能力，具有概念多、知識(shí)抽象和實(shí)驗(yàn)性強(qiáng)等特點(diǎn)。[1]當(dāng)前，隨著信息技術(shù)的快速發(fā)展，社會(huì)對(duì)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)人才的需求越來越旺盛，對(duì)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)人才提出更高要求。如何在傳統(tǒng)的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程教學(xué)基礎(chǔ)上提高教學(xué)質(zhì)量，培養(yǎng)高質(zhì)量、應(yīng)用型、動(dòng)手能力強(qiáng)的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)人才是每一個(gè)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程教師值得深入思考的問題。本文把計(jì)算思維融入計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程教學(xué)中，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和創(chuàng)造力，培養(yǎng)學(xué)生使用計(jì)算思維去解決實(shí)際問題的能力，提高計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)質(zhì)量，使計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)變成一件有趣、有意義的事情。[2]

1 計(jì)算思維

計(jì)算思維是美國周以真教授在2006年3月首次提出來的一種基于計(jì)算機(jī)思想的思維方式，它將各種實(shí)際問題用計(jì)算機(jī)科學(xué)中的思維和方法，通過約簡、分解、建模、轉(zhuǎn)化、仿真、優(yōu)化等方式，最終得到問題的最優(yōu)解決方案。計(jì)算思維是計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展到一定階段的必然產(chǎn)物，是計(jì)算機(jī)處理問題的抽象化、概念化和程序化。計(jì)算思維的核心是計(jì)算機(jī)技術(shù)中的“計(jì)算”，這里的“計(jì)算”是計(jì)算機(jī)科學(xué)中分析、解決問題的思想和方法。對(duì)一個(gè)龐大復(fù)雜的任務(wù)進(jìn)行分解，然后進(jìn)行抽象建模，利用啟發(fā)式推理尋求解答。計(jì)算機(jī)在處理問題時(shí)，能自動(dòng)、精確的對(duì)過程進(jìn)行控制，這是計(jì)算思維在計(jì)算機(jī)領(lǐng)域中的體現(xiàn)。[3]

在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維能力，引導(dǎo)學(xué)生在遇到實(shí)際問題時(shí)，能用計(jì)算思維的思想和方法去分析和處理問題，把復(fù)雜問題通過約簡、分解、仿真、建模等方式，轉(zhuǎn)化為計(jì)算機(jī)能夠處理的問題，必須對(duì)傳統(tǒng)的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程教學(xué)進(jìn)行相應(yīng)的改革，本文對(duì)理論教學(xué)和實(shí)驗(yàn)教學(xué)進(jìn)行了分析，并提出了相應(yīng)的策略。[4]

2 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程教學(xué)現(xiàn)狀

2.1 理論知識(shí)多，比較抽象、枯燥

在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程教學(xué)中，一般對(duì)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)理論知識(shí)的講述比較多，通常用較大的篇幅進(jìn)行詳細(xì)的描述，如：計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)、各種網(wǎng)絡(luò)協(xié)議及原理、數(shù)據(jù)通信原理、網(wǎng)絡(luò)管理和安全等內(nèi)容，這些知識(shí)對(duì)某些計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)知識(shí)零基礎(chǔ)的學(xué)生來說，比較抽象，難以理解，且多數(shù)高校對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)不重視，學(xué)生學(xué)習(xí)起來較枯燥，時(shí)間長了，就沒有學(xué)習(xí)興趣。而且，整個(gè)課程結(jié)束后很多知識(shí)學(xué)生都遺忘了，達(dá)不到相應(yīng)的教學(xué)效果。

2.2 教材內(nèi)容陳舊，缺乏網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的新內(nèi)容

計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展非常快，尤其是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)日新月異，每年都有新的技術(shù)被提出來，并應(yīng)用到實(shí)際生產(chǎn)、生活中。如當(dāng)前比較流行的人工智能、物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、5G通信網(wǎng)絡(luò)等技術(shù)，這些新技術(shù)在許多計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)教材中沒有被提出來，反而對(duì)某些過時(shí)的舊知識(shí)用大量的文字描述，浪費(fèi)了大量教材資源。TCP/IP 協(xié)議族中的網(wǎng)際協(xié)議IP，傳統(tǒng)的IPV4正在慢慢的被IPV6所代替，但大部分的教材仍對(duì)IPV4進(jìn)行大量的介紹，而對(duì)IPV6講述的比較少，甚至有的教材只用少量文字進(jìn)行介紹。又如4G通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)現(xiàn)在已經(jīng)被5G通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)所代替，但很多教材沒有對(duì)其進(jìn)行介紹，很多學(xué)生都不知道這些技術(shù)是什么，學(xué)生缺乏對(duì)這些網(wǎng)絡(luò)新技術(shù)的了解，無法跟上新技術(shù)發(fā)展的步伐，不利于學(xué)生的就業(yè)和后續(xù)的學(xué)習(xí)。[5]

2.3 理論與實(shí)驗(yàn)相脫節(jié)

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程是一門實(shí)驗(yàn)性很強(qiáng)的課程，學(xué)生通過實(shí)驗(yàn)鞏固所學(xué)知識(shí)，加深理解理論知識(shí)，提高知識(shí)使用的靈活性，使學(xué)生獲得豐富的感性認(rèn)識(shí)。但某些高校的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程教學(xué)，理論學(xué)時(shí)往往大于實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)，或與實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)相等。這樣使某些抽象的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)理論知識(shí)，學(xué)生更無法理解、掌握，學(xué)生在后續(xù)的學(xué)習(xí)中會(huì)更加困難、枯燥、無趣。更有些高校盲目開設(shè)與計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)相關(guān)的專業(yè)，這些高校只有相應(yīng)的師資力量，沒有專業(yè)的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)室，導(dǎo)致許多網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)無法開展，如交換機(jī)和路由器的設(shè)置、無線局域網(wǎng)的創(chuàng)建和網(wǎng)絡(luò)安全設(shè)置等內(nèi)容，這些實(shí)驗(yàn)需要專門的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備才能完成，如果這些實(shí)驗(yàn)沒有開展，學(xué)生無法將理論與實(shí)際聯(lián)系起來，學(xué)生對(duì)這些知識(shí)內(nèi)容沒有直觀的認(rèn)識(shí)，學(xué)生的動(dòng)手操作能力和解決實(shí)際問題的能力就得不到保障，那么培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)能力就成了一句空話。[6]

2.4 課程考核評(píng)價(jià)方式單一

多數(shù)高校的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程采用考試方式對(duì)學(xué)生進(jìn)行評(píng)價(jià)，一般在課程結(jié)束后，期末考試用試卷的方式進(jìn)行，考查學(xué)生對(duì)知識(shí)的掌握情況。雖然總評(píng)成績有期末考試成績和平時(shí)成績兩部分，但實(shí)際上平時(shí)成績的比重比較小，學(xué)生要想取得理想的總評(píng)成績還必須期末考試考一個(gè)好的分?jǐn)?shù)。平時(shí)成績通常包括考勤、課堂提問和平時(shí)作業(yè)，考勤考查學(xué)生上課出勤情況，反映學(xué)生對(duì)課程的基本學(xué)習(xí)態(tài)度，課堂提問反映學(xué)生在課堂上的活動(dòng)參與度和課堂紀(jì)律。平時(shí)作業(yè)包括對(duì)理論和實(shí)驗(yàn)的考查。不管是期末考試還是平時(shí)成績，實(shí)驗(yàn)所占的比重很小，課程結(jié)束后學(xué)生的動(dòng)手操作能力很弱，而且這種評(píng)價(jià)方法，教師工作量很少，最終導(dǎo)致教師和學(xué)生都不重視實(shí)驗(yàn)教學(xué)。[7]

3 計(jì)算思維在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程教學(xué)中的應(yīng)用探索

3.1 教學(xué)方法多樣化

隨著教育理論的發(fā)展，高校教學(xué)中涌現(xiàn)了多種教學(xué)方法，如：任務(wù)驅(qū)動(dòng)法、慕課、啟發(fā)式教學(xué)、翻轉(zhuǎn)課程、微課程等。適合的教學(xué)方法能提高教學(xué)質(zhì)量，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。在眾多的教學(xué)方法中，教師要根據(jù)學(xué)校、專業(yè)和學(xué)生的實(shí)際情況，靈活采用多種教學(xué)模式，制定符合自身實(shí)際情況，能培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維能力的教學(xué)方案，使學(xué)生能學(xué)有所得、學(xué)以致用。

任務(wù)驅(qū)動(dòng)法、翻轉(zhuǎn)課堂和啟發(fā)式教學(xué)相結(jié)合，以任務(wù)驅(qū)動(dòng)和問題為導(dǎo)向，教師精心設(shè)計(jì)問題和案例，讓學(xué)生帶著問題在課堂或課外去學(xué)習(xí)。通過教材、網(wǎng)上查找資料，分組討論等形式，讓學(xué)生自己分析和解決問題，并提出疑問。然后教師講解知識(shí)點(diǎn)，對(duì)學(xué)生結(jié)果分析和答疑。最后讓學(xué)生進(jìn)行問題總結(jié)，發(fā)現(xiàn)不足，思考如何改進(jìn)。通過以上形式，把課堂講授轉(zhuǎn)為問題任務(wù)解決的過程，引導(dǎo)學(xué)生積極主動(dòng)的學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生利用計(jì)算思維解決問題的意識(shí)。

3.2 在教學(xué)中引入網(wǎng)絡(luò)新技術(shù)

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展迅速，而大部分教材內(nèi)容沒有對(duì)新技術(shù)進(jìn)行介紹，或者對(duì)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)新技術(shù)只用少量的篇幅進(jìn)行描述，學(xué)生不能及時(shí)了解計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)新技術(shù)、新動(dòng)態(tài)，容易造成教學(xué)與實(shí)際相脫節(jié)。因此，在講授計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)知識(shí)的基礎(chǔ)上，適當(dāng)增加計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)新技術(shù)、新應(yīng)用，如：5G網(wǎng)絡(luò)、人工智能、物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算等新技術(shù)。使學(xué)生感受到計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在實(shí)際生活的作用，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)是和生產(chǎn)、生活緊密聯(lián)系在一起的，社會(huì)的發(fā)展離不開計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，這樣可以激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，使學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)，讓學(xué)生感覺到所學(xué)知識(shí)有用武之地。除了在課堂上引入網(wǎng)絡(luò)新技術(shù)外，教師還應(yīng)該引導(dǎo)學(xué)生自己通過網(wǎng)絡(luò)、電視和手機(jī)等方式，自主了解有關(guān)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的最新知識(shí)，拓寬學(xué)生的知識(shí)面，提高其自學(xué)能力。在了解最新技術(shù)時(shí)，教師引導(dǎo)學(xué)生嘗試用計(jì)算思維看待這些新技術(shù)，培養(yǎng)學(xué)生用計(jì)算思維思考問題的習(xí)慣。

3.3 注重實(shí)驗(yàn)教學(xué)

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程應(yīng)用型很強(qiáng)，教材中的知識(shí)都是為了實(shí)際應(yīng)用。學(xué)生學(xué)習(xí)知識(shí)就是為了解決實(shí)際問題，實(shí)驗(yàn)教學(xué)是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)的重要部分。通過實(shí)驗(yàn)教學(xué)，可以加強(qiáng)對(duì)理論知識(shí)的理解，使理論知識(shí)形象化和具體化，因此，在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)中，實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)要大于或等于理論學(xué)時(shí)。根據(jù)教學(xué)內(nèi)容和目標(biāo)，不同的實(shí)驗(yàn)有不同的要求，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)可分為基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)和綜合設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)。

基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)是驗(yàn)證計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)知識(shí)，加深學(xué)生對(duì)理論知識(shí)的理解和掌握，如TCP/IP協(xié)議族中“握手”和“揮手”兩個(gè)通信過程，可以通過WireShark軟件抓取數(shù)據(jù)包，然后對(duì)報(bào)文進(jìn)行分析，具體了解“握手”和“揮手”的內(nèi)容，這樣有利于理解抽象的協(xié)議通信過程。綜合設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)要求學(xué)生把所學(xué)知識(shí)綜合在一起，以解決實(shí)際問題為目的。如設(shè)計(jì)一個(gè)公司的局域網(wǎng)（有線網(wǎng)絡(luò)和無線網(wǎng)絡(luò)），其中涉及布線設(shè)計(jì)、機(jī)房設(shè)計(jì)、設(shè)備選型和配置、網(wǎng)絡(luò)邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等知識(shí)，這需要學(xué)生運(yùn)用計(jì)算思維的方法，把復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)分解為幾個(gè)小的系統(tǒng)，用所學(xué)知識(shí)對(duì)問題進(jìn)行去約簡、建模、轉(zhuǎn)化、優(yōu)化等，通過這些實(shí)驗(yàn)可以提高學(xué)生的動(dòng)手操作能力和計(jì)算思維解決實(shí)際問題的能力。

3.4 完善課程考核評(píng)價(jià)體系

課程考核評(píng)價(jià)是對(duì)教學(xué)過程及結(jié)果的分析和評(píng)定，是整個(gè)教學(xué)活動(dòng)中不可缺少的一個(gè)重要部分，因此，課程考核不僅要對(duì)期末進(jìn)行考核，還要對(duì)教學(xué)過程進(jìn)行考核。目前，多數(shù)高校計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程考核評(píng)價(jià)方式只注重期末考核，過程考核比重小，這種考核評(píng)價(jià)方式不全面、不科學(xué)，不能體現(xiàn)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程實(shí)驗(yàn)性強(qiáng)的特點(diǎn)。

好的教學(xué)考核評(píng)價(jià)方式不僅能檢測出學(xué)生的學(xué)習(xí)效果，而且還可以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性，培養(yǎng)學(xué)生解決實(shí)際問題的能力。筆者認(rèn)為，在傳統(tǒng)的課程考核評(píng)價(jià)方式的基礎(chǔ)上增加考核內(nèi)容，加大過程性考核的比重。把平時(shí)成績的比重增加到總評(píng)成績的50%。平時(shí)成績應(yīng)包括考勤、課堂表現(xiàn)、作業(yè)、實(shí)驗(yàn)?？记谡伎傇u(píng)成績的10%，如果曠課次數(shù)超過一定的標(biāo)準(zhǔn)，則沒有考勤成績。課堂表現(xiàn)占10%，根據(jù)課堂內(nèi)容，以分組或者個(gè)人的形式對(duì)知識(shí)進(jìn)行思考、討論，對(duì)學(xué)生的參加活動(dòng)的活躍度和參與度進(jìn)行考核，考查學(xué)生是否認(rèn)真聽講，認(rèn)真思考，是否積極回答問題和參與教師設(shè)置的活動(dòng)。作業(yè)占總評(píng)成績的10%，在課后布置書面作業(yè)和思考，對(duì)所學(xué)知識(shí)進(jìn)行鞏固和理解。實(shí)驗(yàn)占總評(píng)成績的20%，根據(jù)教學(xué)目標(biāo)，把實(shí)驗(yàn)分成基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)和綜合設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，學(xué)生要提交實(shí)驗(yàn)報(bào)告，實(shí)驗(yàn)報(bào)告要規(guī)范、內(nèi)容翔實(shí)，通過實(shí)驗(yàn)學(xué)生要認(rèn)識(shí)自己的不足。期末考試以閉卷的形式進(jìn)行，應(yīng)包括教學(xué)大綱規(guī)定的知識(shí)點(diǎn)，難度適中，能考查學(xué)生的綜合應(yīng)用能力。

4 結(jié)束語

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程是實(shí)驗(yàn)性和應(yīng)用性很強(qiáng)的課程，由于社會(huì)對(duì)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)人才需求旺盛，學(xué)生掌握一定的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)操作技能，有較強(qiáng)的動(dòng)手操作能力、綜合應(yīng)用能力和創(chuàng)新能力，有利于增加學(xué)生就業(yè)力和競爭力。計(jì)算思維是當(dāng)前流行的一種思維方式，是二十一世紀(jì)每一個(gè)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)人才必須掌握的一種處理問題的新方法，本文把計(jì)算思維融入計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程教學(xué)中，采用適合多樣的教學(xué)方式，精心設(shè)計(jì)教學(xué)內(nèi)容和案例，完善課程考核評(píng)價(jià)方式，使學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)，在學(xué)習(xí)中培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維能力，引導(dǎo)學(xué)生用計(jì)算思維處理問題，提高學(xué)生的動(dòng)手操作能力和綜合應(yīng)用能力。

參考文獻(xiàn)

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