基于OBE电子信息类专业网络综合实验教学改革

摘要

针对目前电子信息类专业网络综合实验教学存在的问题，以培养创新型、应用型、复合型人才为目标，基于产出导向OBE递进式网络综合实验教学优化设计和实施方案，对实验内容、教学形式、评价体系三方面进行了探索，并构建相应的实验教学平台。以科教融合思想为纽带，在实验教学中引入最新的科研成果和网络技术，由浅入深地将目标能力指标与课程知识的设计贯穿在递进层次的实验环节中，形成持续改进的课程评价反馈机制。

Graphical abstract

关键词

网络综合实验教学 / OBE / 实验设计

2023年2月，中共中央、国务院印发的《数字中国建设整体布局规划》强调建设网络强国的重要性，网络技术将在数字经济、数字政务、数字文化、数字社会、数字生态文明等重要领域发挥越来越重要的作用。应用型本科院校肩负着培养大批具有创新精神的电子信息类专业人才，为数字中国建设提供人才支撑的重要使命。目前，网络综合实验教学模式还存在偏重课堂理论内容验证，缺乏基于行业应用的系统思维以及全局设计意识，校内硬件设施落后于技术的更新换代，学校教师的研究成果不能及时有效地融入实验教学，忽视学生基础差异性等问题。

笔者以OBE（Outcomes-Based Education，OBE）理念为依托，以科教融合思想为纽带，将目标能力指标和理论知识点贯穿到递进式的实验内容设计中，建立设计思路、操作过程、结果多维考核的评价体系，形成持续改进保障机制，使学生的工程素养和创新能力在递进式实验教学中得到循序渐进的提升，促进网络综合实验课程适应地方应用型本科院校的发展模式，可为同类院校相关实验课程改革工作提供参考。

1 网络综合实验研究现状和存在问题的分析

OBE产出导向教育由美国学者斯派蒂提出，强调以学生为中心，结果为导向的教学理念^［1］；主张课程重点由传统的教学内容为驱动，发展为以学习结果为驱动，成就优质教育，受到国内外学者的关注^［2］。

近年来，OBE理念逐渐成为网络综合实验教学研究的热点，如蒋中云^［3］以OBE教学模式为导向，制定网络实验课程开发项目化工程案例，开展课程建设和实验教学改革。沈桂芳等^［4］基于OBE成果导向教育理念，制订网络基础课程的教学体系，设计SPOC翻转课堂的线上线下混合式教学模式，通过“线下自学”“线上测试”“答疑巩固”三层递进，实现远程教学。陈文娟^［5］结合CDIO-OBE的应用型人才培养理念，开展应用型本科高校计算机网络课程教学中的课程内容和教学模式的改革研究。胡夏芸等^［6］提出基于OBE优化实验内容，采用案例教学方法，建立对应考核机制。

上述研究方向大多是“基于OBE的实验内容设计”“基于OBE的仿真环境研究”“基于OBE的考核机制”等，其实践结果初见成效^［7］，但缺乏系统思维和完整体系，缺乏适应行业发展的全局设计意识。按部就班的实验教学模式无法融合教师的科研成果，所有学生“一视同仁”的教学内容和教学方法也无法真正做到具有差异性的“因材施教”，有待进一步深入研究。

2 网络综合实验教学改革思路

笔者以OBE理念为依托，立足于培养创新型应用人才展开研究与实践，确定了网络综合实验教学改革思路：①厘清人才培养思路，确立网络综合实验课程的培养目标；②基于OBE理念，建立开放型、可升级、可扩展的多层递进式网络综合实验课程体系，使学生的实践能力螺旋式上升；③建立过程结果并重的立体评价机制，形成基于达成度分析反馈的持续改进质量保障机制，不断改进实验课程体系；④搭建网络综合实验教学平台，为实验教学改革提供重要支撑。具体实施方案如图1所示。

3 网络综合实验教学改革的实施

OBE理念提倡能力培养目标驱动教学设计，首先要确定培养能力目标，再反向设计实验平台、教学内容、教学方法，并建立相应考核机制。

3.1 明确培养能力目标

基于OBE的教学设计是为了使毕业生具备一定的能力要求，针对中国工程教育专业认证对电子信息类专业本科生的毕业要求，笔者划分四层递进式培养层次，包括基础技能培养、应用能力培养、规划设计能力培养和工程实践与创新能力培养。具体内容如图2所示。

3.2 递进式实验教学内容优化

基于OBE的网络综合实验课程设计以学生为中心，以培养能力目标产出为导向，以科教融合思想为纽带，逆向设计实验教学内容，提出递进式网络综合实验课程的建设方案，通过把目标能力指标与课程知识的设计贯穿在各递进层次的实验环节中，使学生的基础技能、应用能力、规划设计能力、创新能力循序渐进地提升。四层递进式网络综合实验课程的层次设计内容为能力层次（基本技能层、应用能力层、规划设计层和创新能力层）、内容导向（分别是以目标、问题、任务和项目为导向）、培养目标（提升实验素质、培养实践能力、培养设计能力和培养创新能力）和教学层次（简单式操作型、质疑式验证型、工程式设计型和科教融合研究型）。

网络综合实验课程四层次递进式主要内容：目标为导向的验证型实验，通过学校网络设备和仿真平台的操作，让学生了解验证理论在实践中的应用，实现对理论知识的深刻理解和应用转化；问题为导向的应用型实验，以提升工程应用能力为目标，主要设计问题导向的实验内容，如在组网实验中加入故障，使学生学会分析和排查解决问题；以任务为导向的设计型实验，是对理论知识应用的升华，以任务为导向，在智能网络实验平台上完成综合的工程式实验内容，主要培养学生的规划设计能力；以项目为导向的创新型实验，采取以项目为导向的科教融合教学方式，通过将教师的科研成果和最新的技术发展加入实验内容，激励学生实时了解行业动态和发展趋势。

3.3 递进式实验教学方法设计

教学方法与内容相互匹配相互协作才能实现培养能力目标。分析已有实验教学方法的特点，递进式实验教学各环节的内容设计和目标要求各异，需采取不同的实验教学方法：①在验证型实验环节通过示范教学法，向学生具体讲解实验内容和演示实验步骤，让学生初步接触实验室设备和仿真平台，完成理论知识的验证实验，提升其实验素质；②在应用型实验环节，通过案例教学法让学生在分析和动手的过程中掌握网络协议的作用和原理，理解计算机网络体系结构，培养其实践能力；③在接下来的设计实验教学环节采取任务驱动法，让学生在开阔的空间和选题中规划时间和思路，动手操作达成预期目标，这个环节主要是培养学生的设计能力；④最后的环节采用项目驱动教学法，依托相关科研项目，让学生接触最新最实用的科研成果和网络技术，培养其创新能力。

3.4 建立多元化考核方式

递进式实验课程每个环节的目标和教学形式各异，需建立多元化考核方式，分别对学生的基础技能、分析应用、规划设计和创新能力进行综合评定。实验阶段不同，其相应的考核内容与方式也不同，具体内容如表1所示。

3.5 搭建校企合作实验教学平台

实验的开展依托于实验环境，但高校的硬件设施跟不上技术的更新换代，无法满足基于产出导向的实验教学需求。高校可考虑与企业联合创建仿真平台、跨平台整合和多类型虚拟主机，搭建开放智能网络校企合作实验平台，支持不同层次的学生在不同阶段的实验，并且根据实验数据、考核结果和用人评价进行综合分析，形成学习目标达成度分析报告，以便教师对教学内容进行调整。

4 结语

改变传统按部就班的实验教学模式和所有的学生“一视同仁”的教学内容，以OBE理念为指导思想，以学生为中心，以科教融合思想为纽带，对网络综合实验改革进行探索，从内容设计、教学形式、评价体系、教学平台方面进行实践，可在完整的实验体系中提升学生的工程实践和创新能力。

参考文献

[1] Spady William G.. Outcome-Based Instructional Management：A Sociological Perspective［J］.Australian Journal of Education，1982，26（02）：123-143.

[2] Tony Yu Fu-Lai.Outcomes-based Education：A Subjectivist Critique［J］.International Journal of Educational Reform， 2016，25（03）：319-333.

[3] 蒋中云.基于OBE模式的计算机网络原理实验教学改革与探索［J］.教育教学论坛，2018（27）：256-258.

[4] 沈桂芳，王胜和，杜琰琪.基于OBE的翻转课堂混合式教学模式研究：以“计算机网络基础”课程为例［J］.现代信息科技，2020.4（09）：179-181.

[5] 陈文娟.基于CDIO-OBE模式的计算机网络课程教学改革探究［J］.电子元器件与信息技术，2021，5（09）：116-117.

[6] 胡夏芸，严筱永，张海涛，等.基OBE的计算机网络组网实验案例教学［J］.计算机教育，2022（03）：116-120.

[7] 严筱永，孙涵，胡夏芸，等.OBE理念下任务驱动式网站原理与设计课程教学研究［J］.软件导刊，2023，22（04）：198-202.

基金资助

湖南省高校教学改革研究项目：面向复杂工程问题解决能力培养的《计算机网络》“三阶式”实践教学模式研究与实践(202502001505)