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计算机网络全方位课程思政模型设计与实现模式探索

2024-08-14 45 上传者：管理员

摘要：在文献调研基础上，根据知识、能力和价值三位一体的计算机网络课程目标，提出计算机网络全方位课程思政模型，探讨如何融入网络新技术探索精神、网络报国使命感、网络设计工匠精神、网络安全和法律意识、网络设计创新意识5种思政元素。在教学内容重构和教学资源建设基础上，阐述教学内容、教学资源、实践教学、课堂翻转和网络项目开发5种思政融入模式的实现要点。最后通过线上学习、随堂测试、实验教学、专题报告、课外作业和期末考试6种考核方式，说明课程思政教学成效。

关键词：
思政元素
思政教育
教学设计
计算机网络
课程目标
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将思政教育融入计算机网络课程中，能有效解决传统思政教育辐射度、接受度和感染度不足的问题，同时，可以让学生明辨真伪，树立正确的价值观。文献[1]中将“社会主义核心价值观”作为课程思政的内容供给并与计算机网络专业领域的概念匹配，给出了2个教学方案示例。文献[2]中将网络课程思政的目标框架归纳为政治理论、国家意识、战斗精神和网络伦理4个主要方面，阐述了教学中课程知识点与思政元素的切入点。文献[3]中针对课程知识点，研究了其与思政教育的关系。文献[4]中建立了计算机网络课程思政的育人规划表，重点引入爱党爱国、爱岗敬业和遵纪守法3方面的思政关键词。文献[5]中基于专业群建设背景，提出了课程思政目标框架，包括国家、社会和个人3个层面，在此基础上详细阐述了每章知识授课要点与课程思政切入点的对应关系。文献[6]中基于9个网络知识领域，建立了课程思政的切入点和思政元素。另外，通过科学规划职业生涯[7]，也能够有助于学生建立长远目标。我国的华为技术有限公司能够占据核心路由器市场的全球第一份额，就说明我国自主创新能力显著增强。

综上所述，现有文献对课程思政目标和教育切入点做了重点研究，在网络强国、网络安全方面引入了许多示例，但普遍存在几点不足：课程思政元素偏重理论教学方式，在其他教学途径方面比较缺乏；计算机网络的课程思政效果多为定性说明，也未能融入课程目标评价。分析这些原因，首先是课程目标不够精准，没有将思政元素作为人才培养目标的基本要素进行统一设计，无法对应课程应有的教学活动和考核方式，影响了定性定量评价；其次是思政元素没有结合所授课程的主题内容和特点，而是简单重复地套用其他思政案例，却难以落实到具体实践活动中，影响了实施效果。

要解决课程思政的融入和评价问题，采用全方位融入思想：通过顶层设计，从课程目标设计开始，融入课程思政；在本课程建设和各个教学环节中，融入课程思政；在课程的多方考核方式中，融入课程思政。

1、计算机网络课程目标的优化设计

计算机网络是我国计算机科学与技术专业的核心课程之一，是全国计算机科学与技术专业研究生入学统考综合考试的4门课程之一。除了满足计算机类专业要求和考研要求外，其教学目标设计因学校定位和专业培养目标不同而会有较大差异。

1.1 课程性质分析

以北京石油化工学院为例，定位于高水平应用型大学，办学理念是“崇尚实践，知行并重”。我校计算机科学与技术专业基于国家工程教育专业认证标准和国家一流本科专业标准，培养面向软件与服务行业的高素质应用型工程技术人才。作为平台课程，计算机网络面向计算机类、其他电气信息类工科等6个专业，设置了“计算机网络A”和“计算机网络B”两门课程，前者面向计算机科学与技术专业，4学分64学时；后者2学分32学时，面向其他专业。作为我校计算机科学与技术国家级一流本科专业建设点的核心课程，计算机网络A课程后续有计算机网络课程设计、网络通信编程技术、计算机系统安全等课程，形成了网络课程体系，因此，计算机网络A课程目标范围更大，建设要求更高。

教学痛点分析如下。

痛点1：网络协议层次多，原理抽象难懂。在网络传输中，协议包内容动态变化，数据需要历经层层打包和拆包过程，学生深入理解较难。

痛点2：网络工程隐蔽，行业案例公开少。学生从事网络综合应用实践偏少，无法适应真实案例对网络采集、网络编程和安全验证的高阶要求。

痛点3：价值引领片面，学生使命感不强。许多教材和云资源多介绍计算机网络经典知识内容或者引用国外原版教材，对我国的网络需求和科技成果描述少，对学生引导网络强国梦不足。

因此，融入课程思政，不但需要修改课程目标，而且需要课程建设和教学创新。在课程教学大纲设计时，就要考虑在教学目标中抽取具有网络特性的思政元素，便于实施和评价。上述

2门计算机网络课程，虽然面向专业不同，但在课程思政方面应尽量统一。

1.2 三位一体课程目标的设计

基于工程教育专业认证标准，在计算机专业毕业要求的支撑矩阵设计中，本课程需支撑5个毕业要求指标点。为此，在课程大纲设计中也对应设计5个课程教学目标，并分解到知识探究、能力培养和价值引领3个方面（如图1所示）。

从图1中可见，本课程的网络知识主要覆盖网络协议、网络算法、网络工程、网络报文分析和网络安全技术，能力培养包括网络需求分析、工程设计、实验分析、性能测量和项目开发。围绕价值引领的网络新技术探索、体现我国网络工程需求，网络设计的安全和自主创新意识，网络设计的工匠精神，正是体现计算机网络课程的基本思政元素。

对于这些教学目标和思政要求，仅仅依赖课堂教学是不可能实现的，必须把设计视野扩展到整个课程建设过程和教学方式，将思政元素融入每一个教学环节中，才能实现育德和育智的统一。

2、计算机网络全方位课程思政模型设计

全方位课程思政指的是将思政元素有机融入课程建设的各个环节中，实现知识、能力和素质的全面培养。在教材建设、课堂教学、实验教学、专题调研和课外活动中全方位融入课程思政。基于“知行合一”理念，培养科学严谨的工匠精神，增强网络报国的使命感和安全意识，培养创新意识和网络科技探索精神。计算机网络全方位课程思政设计模型如图2所示。

图1 计算机网络课程三位一体的教学目标设计

图2 计算机网络全方位课程思政设计模型

课程思政的评价融入随堂测试、线上测验、实验成绩、专题调研报告、作业成绩和期末考试共6种考核方式中，实现定性和定量的综合评价，特别是期末考试方式，通过设置网络技术自主探索题，需要考生分析我国网络前沿技术与祖国强盛和人民幸福的关系，增强自信和使命感，引导学生平时多关心国家网络大事，有网络报国之心。

3、课程思政融入教学环节实现模式

在5个教学目标引领下，通过几十个网络教学主题，切入课程思政，并在教学资源建设、理论教学、实验教学、专题调研和课外活动中落实，便于教学和评价。

3.1 以系列网络主题为核心，开展教学内容融入思政模式

计算机网络具有典型的网络体系结构，同时深切地影响了社会、经济、健康、法律、安全等方面。在开展计算机网络课程教学时，以TCP/IP协议原理和安全技术为基线，优化设计教学内容，包括绪论、物理层、数据链路层、局域网和广域网、网络层、传输层、应用层和网络安全，并增加拓扑内容和高阶内容。各层次能找到很好的课程思政切入点，将网络和谐、包容、服务、平等、求同存异、攻防互补等理念融入课堂教学中，并重点增加我国思政元素。

从协议算法分析、工程项目实践和课程思政案例剖析角度，对计算机网络知识领域和教学内容进行重构和优化（如图3所示）。通过不断拓展前沿内容和应用，如引入工业领域典型协议、信息隐藏技术及部分计算机学科研究生入学统考网络题和网络编程技术，培养学生网络设计和实现的综合应用能力。

图3 计算机网络教学内容优化设计

3.2 以互联网和教材为载体，开展教学资源融入思政模式

(1）建设网络课程教学资源，以开发线上学习的SPOC和云班课教学资源为载体，培养学生聚焦我国网络工程需求，明确设计任务的责任和担当。

(2）编写计算机网络“1+X”系列教材，形成网络原理、网络编程、协议应用和安全开发技术和案例，宣传我国最新网络科技成果，展示网络安全的研究进展，激发学生的科学创新意识，启发其网络安全技术研发动力。比如，在主教材《计算机网络教程（第3版）》中，新增一些反映我国网络通信技术与应用成果的内容，并扩充近10年来研究生入学计算机网络统考综合题及部分解析，为学生面向复杂网络系统提供解题思路。

3.3 以学生小组项目驱动为核心，开展实践教学融入思政模式

坚持实践育人思想，开展实验和科技活动。通过4个实验项目，在提高网络设计能力的同时，增强网络设计使命感，培养工匠精神、网络安全和创新意识。具体设计见表1。

表1 实践教学支撑课程目标设计

以小型局域网设计实验为例，采用CDIO(conceive—构思，design—设计，implement—实施，operate—运行）全生命周期为背景的教育理念[8]，其设计任务包括分析项目需求、构思方案、设计网络拓扑图、设计实验室布局图、制作网线、选配网络设备、计算工程成本和撰写设计报告环节。通过讲解设计思路、展示往届学生的设计成果，在网络系统布局设计上，引导学生开拓新思路、设计新方案。通过以下2个环节，落实网络设计工匠精神的培养要求：①指导每组2名学生按照标准制作网线，完成后逐一检查和测试网线制作质量。根据验收结果，给予不同的制作成绩，不合格的要求重做。②基于互联网电子商务平台，每组学生自行选购具体的网络设备和工程材料，估算工程成本，优化网络设计方案。

3.4 以学生小组专题调研为依托，开展课堂翻转教学融入思政模式

面向新技术探索精神培养，设计专题调研活动和流程[9]，包括项目分析、网络调研、报告撰写、课堂演讲、教师点评、报告完善、成绩评定等环节。所有学生小组从选题和项目分析入手，根据我国卫星互联网、嫦娥深空探测等系列网络主题，基于互联网资源，搜索和分析最新网络科技成果，融入国人的智慧和成就。学生完成撰写PPT报告和Word文档后，在教师的组织下开展课堂演讲活动，获得演讲成绩。经过教师点评后，学生再完善文档材料，获得报告成绩。最终合并这两部分成绩后，完成专题调研的成绩评定。

3.5 以课外活动为载体，开展网络项目开发融入思政模式

结合行业特点，通过课外科研项目、学科竞赛训练等活动，组织学生设计协议包收发模拟工具、网络多线程扫描、行业仪表巡检、设备异常诊断、远传视频目标检测等系统，开发网络应用软件，拓展学生综合设计能力。

4、计算机网络课程的评价与效果推广

坚持计算机网络知识、能力和素质的综合培养，全方位融入课程思政，成效明显。

4.1 教学成效评价

采用课程建设评估、同行听课、领导听课、学生评教等评价方式，评价结果都为优秀，学生满意度达到99%。近3年的课程目标达成情况如图4所示，可见，改进最明显的是目标1，由之前的中等状态提升到了良好水平。

图4 近3年计算机网络A课程目标达成情况比较

4.2 教学成效的应用示例

1）多年科普网络智能技术送小学。

与北京市大兴区科协结对共建，参加“乡村振兴”行动计划，该活动在学习强国等多家主流媒体宣传报道。计算机学生党支部、学生联合党支部先后获得2021年、2022年北京市高校红色“1+1”活动二等奖。

2）网络技术创新应用获大奖。

近5年来，计算机学生的竞赛参与率达到90%以上。指导学生获得2023年中国高校计算机大赛网络挑战赛全国总决赛二等奖、2023年中国大学生计算机设计大赛决赛三等奖。指导学生的网络技术课题，多人荣获北京市优秀本科毕业设计论文称号。