基于MOOC形式的《计算机网络》混合教学与实践
一、项目背景
在线教育在互联网+大潮的推动下发展迅猛，以MOOC为代表的在线教育模式已经逐渐成为学生学习的重要方式，相对于传统课堂形式的高等教育，学生不受时间和空间的限制，在Internet上选择名校的课程，并与名师们进行问题交互。
在线教学不仅仅是一种新的教学手段，它使中国高校的教育模式、师生关系、课堂形态等发生很大的变革。因此，高校特别是教师要主动积极地探索教学模式的改革。而在实际的调研中，我们发现绝大多数的学生和教师还没有意识到MOOC教学形式的意义。
《计算机网络》课程作为信息类学科学生的重要基础课程之一，课程培养目标是学生能理解互联网背后的技术问题、具有解决网络工程问题的能力。教学上对课程内容的理解与掌握、动手实践与设计等方面的要求较高，是进一步从事网络工程设计、互联网应用开发的基础，对专业学生来说重要性不言而喻。但课堂教学限于时间、场地等因素，并不能提供较多的教学内容和实践机会，因此在线教学成为专业学生扩展学习的重要手段。
在线教学可以为不同学习要求的学生提供不同层次的内容，更广的知识案例、更自由的时间地点来丰富引导学生、提高学习兴趣。
《计算机网络》的课程性质和教学内容决定了课程适合于引入采取MOOC形式的在线教学，但在全日制教学环境中如何进行在线教学模式的改革和探索，目前还没有很好的框架和方法。课程对于非专业学生同样也有很高的需求。在线教学不限制学生身份、学习时间和地点，因此能为非专业学生在业余时间根据自己的兴趣爱好学习提供有效的手段
二、项目做法
本项目主要探讨在线课程教学及其实施方法和手段在全日制学生教学中应用。考虑到课堂教学是系统性的、根据教学计划的，对于大部分学生是适用的；但这种教学方式不能激发学生的学习主动性和创新性，不能有效的激励部分有”计算机网络”兴趣的学生深入广泛学习；而且由于课程教学计划本身覆盖范围在另一个层面上也是宽泛的，部分希望精读精学本课程的学生又不容易抓住重点或核心内容。而通过课堂教学结合在线课程的混合教学模式，可以充分利用部分学生平时碎片化的时间、可以提供足够多的学习资源、可以采用各种形式的学习手段，使学生在此混合教学过程中收益。
基于此，本课程负责人根据积累的在线课程建设的部分经验，探索面向全日制学生的课程在线教学改革，以期形成在线教学的示范性框架，建设在线教学的案例网站，形成线上教学与线下教学结合的方法和实践，解决在线实践教学中的难点。特别是通过在线学习，通过提供在线课件、大量在线资源、在线核心知识点、在线作业、在线讨论等多种在线学习途径和资源，使得各种类型的学生通过在线学习都可以寻找到自己合适的定位点、合适的学习内容，从而满足培养目标的需求。
整体框架如下图所示。
本课程的在线教学模式的改革与探索从如下4个内容开展：
（1）建设面向所有学生的在线教学网站。
以资源共享、学生自主学习为目标，探索建设在线教学网站的框架、内容、互动以及组织结构。网站内容和形式上包含：以“微课程“形式的在线课程课件；基于知识点的课程核心模块课件；在线教学过程时间控制与学习导引；确定的实验实践过程；部分通过网站进行教学指导，学生线下进行,部分在网站上直接完成虚拟实验。
（2）形成了《计算机网络》课程在线教学示范性框架。
研究了MOOC形式下在线教学的示范性框架，确定了在线教学在课程内容、表现形式、考核以及互动等各方面的基本组成部分；以提升学生学习质量和兴趣为目标，研究了MOOC方式下新的教学模式、教学手段以及线上线下结合模式。
特别是针对同一层次中学习目标不同的学生，形成了在线课程教学内容的组织指导思想和实际组织内容。在此指导思想下，本项目分3个层次提供和组织了在线教学内容，满足大多数学生完成学业需求的资源，提供满足优秀学生深入学习的需求的资源，以及满足学生精读精学需求的核心知识点资源。
（3）形成了线上线下结合的《计算机网络》实验实践环节
线上线下结合的《计算机网络》实验实践环节是本课程的特点，也是MOOC形式课程要解决的难点，结合课程内容开发和设计了此环节。
《计算机网络》课程作为一门实践性很强的课程，学生只有通过实验和实践环节才能真正理解网络的基本原理、协议的设计理念以及工程实践的难点，为学生具有工程实践背景奠定良好的基础。
本课程实验实践过程初步设计为线上线下结合的4个层次，即 “模型动画—数据包捕获—虚拟实验—工程性实验”。从易到难，从简单到复杂，从理解到设计，从线上到线下，又到线上。
（4）探索课程课堂学习与在线学习的结合。
本项目主要探索课程的课堂学习与在线学习的结合点，在线教学中在线学习阅读课件内容，实验与课件穿插进行；在课堂学习中，利用在线的模型仿真等，提高课堂学生的聚集度，还课堂布置部分内容要求学生业余学习、并在线讨论，给学生更多时间课堂讨论。在学习过程中，在线与课堂同步进行课程学习过程的控制，按周安排教学计划，定时释放课程内容和实验，使错失课堂时间的学生能利用业余时间，保持学习进度。
在这个项目中，最初我们只提供了全面但缺乏重点的资源，根据学生的反馈，总结了传统课堂教学的不足与在线学习的优势，在教学实践中提出了针对不同层次学生提供资源的方法。在这个方法框架下，在线课程专门对知识点做了详细的分类，并分成三个层次，如下图所示。
这个框架兼顾了不同层次学生的需求，实践过程中取得了较好的效果。
三、项目成效
(一)项目计划执行情况
（1）开发完成了具有MOOC特点的《计算机网络》课程及其平台。
由于本项目采用混合式教学模式，即线上线下相结合的教学模式，以课堂教学为主，在线学习平台提供部分短视频和课程PPT；线下提交部分作业，在线完成虚拟实验和部分在线作业；学习小组在课堂上和BBS论坛上讲解部分专题，结合BBS论坛、邮件为同学答疑等辅助手段开展教学。下图为在线课程网站课程页面。
（2）设计了面向混合式教学模式的学生学习和交互手段
为解决教学过程中交互问题，设计了“在线课堂”“小组学习”“任务式学习”等线上线下结合学习和交互手段，并在《计算机网络》课程学习平台中实现。
在课堂上完成重点章节讲解，并发布任务，任务通常是对难点、扩展点，如IP地址划分、PPPOE原理等，由学生自己组成学习小组领取任务，通过课余时间的理解和学习，在课堂上或者线上论坛中作为专题给其他学生讲解，并在BBS论坛中负责答疑。
（3）设计了线上线下结合的实验教学路线
在课堂上教授WireShark实验工具的原理，学生主导WireShark原理的讲解和讨论；学生利用课余时间线下学会使用，并完成4-5个实验；并由“WireShark”小组负责在线上完成对其他学生的答疑。
另外，还设计与实现了部分虚拟实验,如计算机网络布线实验、传输端口例证实验等。学生在线上完成虚拟实验，并提交在线报告。参与学生参加这种混合式实验教学，学生反映效果良好。下图为计算机网络课程的网络布线实验工程性实验界面。
（4）除了常规教学内容之外，在MOOC课程内容上在增加了“扩展学习”，提供了移动互联、物联网、网络安全防范、校园网建设等内容，使得学有余力的学生可以进行更为深入的学习。
(二)项目实践情况
该门课程在2014年秋季与2015年秋季，在2个教学班级中开展教学实践，这两个班级人数分别为85与87。完成该课程教学内容和实验内容的改革，提供10份课程ppt、10份短视频，7份拓展内容。学生提交4次纸质作业和5次在线作业，在论坛完成19个专题讨论，4次课程实验和1次虚拟实验；部分学生组成小组完成课堂指定的4个学习任务。
通过线上线下结合的混合教学模式，推进了学生对于MOOC形式课程的认知和认可，学更多地参与到教学过程中。
四、项目启示
(一)项目效果
经过两年的教学实践，克服了诸多困难，混合式教学模式已经较为成熟，适合于不同层次的学生找到自己的学习定位，从整体成绩有所提升，优秀学生利用在线扩展资源进行了更深入的学习，一个学生感言“丰富的资源督促我进行自学，提高实践的能力与交流沟通能力。也更加深刻地明白了大学不是为了学习知识，而是培养能力，分析复杂问题与开拓未知世界的能力。”
混合式教学中，教师从以教为主，变为引导学生以学为主更多与学生互动交流,启发学生探索和思考讨论，这种方式对于当前以技术为支撑的教育改革与创新人才培养有重要意义。同时，项目开展过程中，在线学习系统留下丰富的学生学习数据，对于分析学生的学习行为，进行深入的学习测量，从而为更科学的教学模式设计提供了数据支持。
(二)项目实践中的问题与建议
（1）混合式教学中资源提供的层次性
如前文所述，我们在教学过程中，发现大多数学生不会花太多的时间在本课程，完成学业是首要需求，但有少数优秀学生又不满足于现有内容。因此，提供的没有重点的资源不受欢迎。基于此，我们提出了三级层次的在线资源模式，分别满足不同需求的学生。特别是核心内容的资源是大部分学生关心的，需要特别关注。
（2）混合式学习中资源建设投入
混合式教学是典型的技术支撑下的教学改革，这个过程中，在线学习平台建设、在线学习资源都需要较多的计算机技术与资金投入。美国很多大学有专门的部门为教师在线教学做培训与技术支持，并注重这方面的投入。本项目中，负责人就是计算机网络技术方面的行家，这方面的投入可以自己解决，但其他学科的老师在平台与资源建设中就会遇到较大的困难，这需要学校与教育主管部门更多的投入。
（3）混合式学习中教师工作量计算
目前，在国际通行的教师工作量计算方法中，除了课堂教学，在线课程中课件制作、在线学习社区中与学生互动、学习气氛的维持与提升、更新学习任务与资料等在线学习的工作也纳入教师工作量的计算。如普度大学、英国开放大学等高校都很重视在线学习的学习量与教师工作量。这些工作在国内高校虽然被逐步接受，但并未得到官方认可。这对于为更好的学习效果而付出更多劳动的教师缺乏公平性，也在一定程度上影响了教师开展混合式教学实践的积极性，希望得到学校相关部门的重视。
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