基于微课的计算机通信与网络实验教学的研究
刘婷婷+韦朴+刘传清
[摘 要]计算机通信与网络作为大多数本科院校通信和计算机类专业的基础课，在培养方案中占有重要的地位。教师可以将微课与计算机通信与网络实验教学相结合，对实验教学中存在的问题进行剖析与解读，并制作实验的微课视频。使用微课进行实验教学能显著提高学生对实验内容的掌握，有利于学生对知识的巩固。学生对微课的制作要求较高，教师需要深入思考如何提高微课制作水平。
[关键词]微课；实验教学；计算机通信与网络
[中图分类号] G642 [文献标识码] A [文章编号] 2095-3437（2017）04-0027-03
教育作为一个亘古不变的话题，一直被广泛讨论着。在远古时期，教育可以使人类后代在残酷的生存环境中得以存活。进入文明时代，教育虽被不断改进，其宗旨都是为了让人类的文化得以保留、继承和发扬光大。现如今，教育的目的已不仅仅对以往文化的继承，而更多的是对文化的创造和创新。
教学作为实现教育的主要手段，一直备受关注。现在主流的教学方式是讲授型，也就是教师在课堂上讲授，学生被动地接受知识。这种传统教学方式在同一课堂讲授的内容和深度都是一致的，忽略了学生在思维和天赋上的差异。近年来，随着科技的进步，国内外产生了一种将微视频作为教学资源供学生自主学习的新型教学模式，比如国外较为有名的可汗学院（Khan Academy）和TED，国内的爱课程教学平台、网易公开课等，触发了教育工作者将微视频用于教学的探索。
对于微课的定义，国内外有不同的解读。2008年，美国人戴维·彭罗斯提出“Micro？鄄lecture”概念，他把微课定义为“知识脉冲”以产生一种更加聚焦的学习体验。[1][2]Educause等人将微课定义为“一节短小的音视频，体现某个单一的、严格定义的主题”。[3]在国内，2011年微课概念被首次提出，就以其“主题突出、短小精悍、交互性好、应用面广”等特点被广泛认可，引起了热烈的讨论。[4]在高等教育领域，也出现了基于微课的网络教学与课堂教学的探索。刘运华、胡铁生、李玉平、张静然、姚正东等学者都从不同角度对微课的概念和内涵进行了深入解读和剖析。[5]-[9]2014年，全国高校教师网络培训中心举办了全国高校微课教学比赛，吸引了全国31个省的1400多所高校参赛，参赛选手超过18000人，将高等教育行业对微课的热情推向新的高度。
可以看出，不同领域、不同研究背景的教育工作者，对微课的定义有不同的看法，本文将重点关注微课与计算机通信与网络课程中实验教学相结合的影响和效果。
一、计算机通信与网络实验教学现状分析
计算机通信与网络作为大多数本科院校通信和计算机类专业的基础课，在培养方案中占有重要的地位。该课程是一门实践性较强的课程，单纯依靠教师讲授会比较抽象，学生无法深入地理解和体会，所以在实际教学过程中，大多采用理论与实践相结合的授课方式。随着社会对学生网络操作技能要求的提高，尤其是近年来考取思科、华为等网络设备制造商的认证等现象的逐渐升温，作为参加社会考证的基础课程，该课程被学生寄予了很大期望。作为该课程的授课教师，我们有必要也有义务对课程做一些思考，思考如何结合学生和社会的需求，改进教学方式，使其为学生在后续的深造中打好基础，做好服务。
目前计算机通信与网络的实验课程大多有两种开展形式：一是在实物上进行操作，通过输出端观察实验结果；二是通过计算机仿真，这种方式可以设计比较大的系统，对计算机网络有一个宏观的认识。但是这两种开展形式在实际中都存在一些问题。
第一种方式受限于高校经费短缺的困扰，购买的实验设备很难满足每一位学生的需要，一般一个批次的学生有40人左右，有些实验项目可以实现2人一组，比如网线的制作；而另外一些实验项目，比如路由器/交换机的配置和DHCP服务器的配置等实验，大多是8～10人一组，学生在操作過程中，因为没有了解清楚实验步骤，往往不能成功完成实验。
第二种方式看起来可以实现每个学生拥有一台仿真设备，但是由于学生缺乏预习，对软件的使用和操作往往不能达到实验的基本要求。教师在实验开展过程中，一般会演示一下实验的步骤，因为授课时间紧张，演示也是一气呵成，不会有太多的停顿。而学生因为对软件不熟悉，很难跟上教师的节奏，在实验过程中需要教师的深入指导。而在实验中，由于学生众多，教师也分身乏术，只能深入指导3～4个学生，实验课就已接近结束了。所以实验课的效果很难得到保证。
以上两种情况如果发生会引起学生对实验课的挫败感，以至于在书写实验报告时敷衍了事。原本是为了加深学生对理论课程的理解，结果变成了敷衍，这其中存在的问题，值得我们深思。
二、微课与计算机通信与网络实验教学相结合
本课题组结合近期参加全国微课比赛的经验，提出将微课教学与实验教学相结合的改革思路。根据实际情况，我们将教学大纲中要求的多个实验中的两个实验做成了三个微课视频，分别为实验前准备、路由器/交换机的配置和管理、DHCP服务器的配置，发布在学校的网络学习平台上。
第一个视频：实验前准备，主要教学生如何安装软件，以及软件安装过程可能遇到的问题，需要避免的情况等，作为预习工作，提前开放给学生。
第二个视频：路由器/交换机的配置和管理，设计了一个简单的计算机网络，由三个路由器节点组成，通过对三个路由器节点进行命令配置，实现连接在不同路由器上的计算机互相连通（通过“ping”命令验证）。
第三个视频：DHCP服务器的配置，在第二个实验基础上，增加了一些配置操作，设置不同的IP地址池，让学生直观地了解DHCP命令有什么作用，如何工作。
由于以上三个视频大多是在实验课开展过程中播放，所以时间需要控制在10分钟左右，并且尽量简单直接，让学生能在短时间内掌握实验内容。
三、教学反馈结果分析
2016年春季，我们对南京工程学院通信工程学院通信工程（卓越）141班的学生进行了一次教学改革尝试。实验开始前一个星期将任务布置给学生，由学生根据自己的情况安排时间看完实验前准备视频。实验前准备视频中主要讲解了实验中需要用到的相关软件安装、安装注意事项以及基本的使用步骤等。实验进行当天，学生在实验室中，对两个实验视频进行了观看和学习，有不明白的地方可以暂停，后退以及与教师或者其他同学讨论；回到宿舍中，依旧可以观看视频，方便学生书写实验报告。从实验授课过程和学生的实验报告能看出，学生不再像以往那样在实验中不知所措，完成的时间有快有慢，这也符合学生知识水平不一的实际情况；实验报告也能深入到实验中，对过程和结果有详细的解释和深刻的体会。我们在实验完成后，发放了教学问卷，对使用微课进行实验教学的方式进行匿名调查，调查样本共31人，调查结果如表1所示。
从结果中可以看出，有87.1%的学生掌握了实验的目的，有12.9%的学生不确定是否掌握了实验目的，主要是视频中没有涉及实验目的，直接进行实验演示，这也是我们后续对实验视频改进中需要注意的地方。有90.3%的学生能实现实验操作，6.5%的学生没有实现实验操作，后笔者与学生交流发现其主要原因是学生没有按照实验前准备视频安装软件，尤其是其忽略了安装的注意事项，因此在实验进行中无法找到相应的设备。80.7%的学生能掌握实验的关键步骤，3.2%没有掌握，16.1%不确定是否掌握，这也是我们后续对实验视频改进中需要重点关注的部分，需要在视频的讲解中明确告知学生实验的关键步骤有哪些。77.4%的学生认为在实验过程中互相交流变得有针对性，更加有效，而12.9%的学生不确定，9.7%的学生认为交流没有针对性，这个现象产生的原因有几种，一是学生对计算机操作，尤其是对新软件的熟悉程度不一致，有部分学生只是针对软件如何使用进行讨论，而对实验内容无暇顾及；二是与实验目的不明确有关，视频中只是讲解了如何输入命令，而对目的和命令缺少解释及必要的说明。77.4%的学生顺利地完成了实验报告的撰写，从最后实验报告批改情况可以看出，顺利完成实验报告的学生也是能掌握实验目的、实验关键步骤的学生；而16.1%的学生在实验报告撰写过程中遇到了困难，这与学生未掌握实验目的和关键步骤有关。最后有96.8%的学生对这次采用微课进行实验教学的方式表示了欢迎，也表达了希望其他课程中操作较多、难度较大的实验项目都采用微课教学方式的意愿。
从上面的调查结果可以看出，学生对微课新穎的教学方式持积极的态度，其不仅在实验进行中能起到很好的教学效果，在实验进行之后的实验报告写作过程中，微课视频还能让学生回忆出实验的主要内容，写出高质量的实验报告。另一方面，学生对微课的制作质量要求也较高，在实验进行中，学生大多依靠视频来获取知识，与教师的交流主要集中在实现实验项目中遇到困难的时候，所以视频质量直接影响到学生在获取知识这个环节中的掌握程度，也对教师提出了更高的要求。
四、总结
本文主要针对微课在计算机通信与网络的实验课程中的应用做了相关研究，对目前计算机通信与网络实验教学中存在的问题进行了研究，提出在实验教学中引入微课教学的思路，并且对基于微课的实验教学效果进行了分析与反思，肯定了微课在实验教学中的作用。调研结果表明绝大多数学生喜欢并且接受这种实验教学方式，并对微课内容提出了一些更高的要求。
[ 参 考 文 献 ]
[1] Wikipedia.Microlecture[EB/OL].http：//en.wikipedia.org/wiki/Microlecture.
[2] Shieh， David. These lectures are gone in 60 seconds[J]. Chronicle of Higher Education，2009（26）：1-13.
[3] EDUCAUSE.7 things you should know about Microlectures[EB/OL].
[4] 胡铁生，周晓清.高校微课建设的现状分析与发展对策研究[J]. 现代教育技术，2014（2）：5-13.
[5] 刘运华，衷克定，赵国庆.新加坡微型课程研究项目的实践与启示[J].中国电化教育， 2005（11），98-101.
[6] 胡铁生，詹春青.中小学优质微课资源开发的区域实践与启示[J].中国教育信息化，2012（11）：65-69.
[7] 李玉平.微课程——走向简单的学习[J].中国信息技术教育，2012（11）：15.
[8] 张静然.微课程之综述[J].中国信息技术教育，2012（11）：19-21.
[9] 姚正东.微课程设计策略探微[J].中国信息技术教育，2012（11）：25-26.
[责任编辑：刘凤华]
[摘 要]计算机通信与网络作为大多数本科院校通信和计算机类专业的基础课，在培养方案中占有重要的地位。教师可以将微课与计算机通信与网络实验教学相结合，对实验教学中存在的问题进行剖析与解读，并制作实验的微课视频。使用微课进行实验教学能显著提高学生对实验内容的掌握，有利于学生对知识的巩固。学生对微课的制作要求较高，教师需要深入思考如何提高微课制作水平。
[关键词]微课；实验教学；计算机通信与网络
[中图分类号] G642 [文献标识码] A [文章编号] 2095-3437（2017）04-0027-03
教育作为一个亘古不变的话题，一直被广泛讨论着。在远古时期，教育可以使人类后代在残酷的生存环境中得以存活。进入文明时代，教育虽被不断改进，其宗旨都是为了让人类的文化得以保留、继承和发扬光大。现如今，教育的目的已不仅仅对以往文化的继承，而更多的是对文化的创造和创新。
教学作为实现教育的主要手段，一直备受关注。现在主流的教学方式是讲授型，也就是教师在课堂上讲授，学生被动地接受知识。这种传统教学方式在同一课堂讲授的内容和深度都是一致的，忽略了学生在思维和天赋上的差异。近年来，随着科技的进步，国内外产生了一种将微视频作为教学资源供学生自主学习的新型教学模式，比如国外较为有名的可汗学院（Khan Academy）和TED，国内的爱课程教学平台、网易公开课等，触发了教育工作者将微视频用于教学的探索。
对于微课的定义，国内外有不同的解读。2008年，美国人戴维·彭罗斯提出“Micro？鄄lecture”概念，他把微课定义为“知识脉冲”以产生一种更加聚焦的学习体验。[1][2]Educause等人将微课定义为“一节短小的音视频，体现某个单一的、严格定义的主题”。[3]在国内，2011年微课概念被首次提出，就以其“主题突出、短小精悍、交互性好、应用面广”等特点被广泛认可，引起了热烈的讨论。[4]在高等教育领域，也出现了基于微课的网络教学与课堂教学的探索。刘运华、胡铁生、李玉平、张静然、姚正东等学者都从不同角度对微课的概念和内涵进行了深入解读和剖析。[5]-[9]2014年，全国高校教师网络培训中心举办了全国高校微课教学比赛，吸引了全国31个省的1400多所高校参赛，参赛选手超过18000人，将高等教育行业对微课的热情推向新的高度。
可以看出，不同领域、不同研究背景的教育工作者，对微课的定义有不同的看法，本文将重点关注微课与计算机通信与网络课程中实验教学相结合的影响和效果。
一、计算机通信与网络实验教学现状分析
计算机通信与网络作为大多数本科院校通信和计算机类专业的基础课，在培养方案中占有重要的地位。该课程是一门实践性较强的课程，单纯依靠教师讲授会比较抽象，学生无法深入地理解和体会，所以在实际教学过程中，大多采用理论与实践相结合的授课方式。随着社会对学生网络操作技能要求的提高，尤其是近年来考取思科、华为等网络设备制造商的认证等现象的逐渐升温，作为参加社会考证的基础课程，该课程被学生寄予了很大期望。作为该课程的授课教师，我们有必要也有义务对课程做一些思考，思考如何结合学生和社会的需求，改进教学方式，使其为学生在后续的深造中打好基础，做好服务。
目前计算机通信与网络的实验课程大多有两种开展形式：一是在实物上进行操作，通过输出端观察实验结果；二是通过计算机仿真，这种方式可以设计比较大的系统，对计算机网络有一个宏观的认识。但是这两种开展形式在实际中都存在一些问题。
第一种方式受限于高校经费短缺的困扰，购买的实验设备很难满足每一位学生的需要，一般一个批次的学生有40人左右，有些实验项目可以实现2人一组，比如网线的制作；而另外一些实验项目，比如路由器/交换机的配置和DHCP服务器的配置等实验，大多是8～10人一组，学生在操作過程中，因为没有了解清楚实验步骤，往往不能成功完成实验。
第二种方式看起来可以实现每个学生拥有一台仿真设备，但是由于学生缺乏预习，对软件的使用和操作往往不能达到实验的基本要求。教师在实验开展过程中，一般会演示一下实验的步骤，因为授课时间紧张，演示也是一气呵成，不会有太多的停顿。而学生因为对软件不熟悉，很难跟上教师的节奏，在实验过程中需要教师的深入指导。而在实验中，由于学生众多，教师也分身乏术，只能深入指导3～4个学生，实验课就已接近结束了。所以实验课的效果很难得到保证。
以上两种情况如果发生会引起学生对实验课的挫败感，以至于在书写实验报告时敷衍了事。原本是为了加深学生对理论课程的理解，结果变成了敷衍，这其中存在的问题，值得我们深思。
二、微课与计算机通信与网络实验教学相结合
本课题组结合近期参加全国微课比赛的经验，提出将微课教学与实验教学相结合的改革思路。根据实际情况，我们将教学大纲中要求的多个实验中的两个实验做成了三个微课视频，分别为实验前准备、路由器/交换机的配置和管理、DHCP服务器的配置，发布在学校的网络学习平台上。
第一个视频：实验前准备，主要教学生如何安装软件，以及软件安装过程可能遇到的问题，需要避免的情况等，作为预习工作，提前开放给学生。
第二个视频：路由器/交换机的配置和管理，设计了一个简单的计算机网络，由三个路由器节点组成，通过对三个路由器节点进行命令配置，实现连接在不同路由器上的计算机互相连通（通过“ping”命令验证）。
第三个视频：DHCP服务器的配置，在第二个实验基础上，增加了一些配置操作，设置不同的IP地址池，让学生直观地了解DHCP命令有什么作用，如何工作。
由于以上三个视频大多是在实验课开展过程中播放，所以时间需要控制在10分钟左右，并且尽量简单直接，让学生能在短时间内掌握实验内容。
三、教学反馈结果分析
2016年春季，我们对南京工程学院通信工程学院通信工程（卓越）141班的学生进行了一次教学改革尝试。实验开始前一个星期将任务布置给学生，由学生根据自己的情况安排时间看完实验前准备视频。实验前准备视频中主要讲解了实验中需要用到的相关软件安装、安装注意事项以及基本的使用步骤等。实验进行当天，学生在实验室中，对两个实验视频进行了观看和学习，有不明白的地方可以暂停，后退以及与教师或者其他同学讨论；回到宿舍中，依旧可以观看视频，方便学生书写实验报告。从实验授课过程和学生的实验报告能看出，学生不再像以往那样在实验中不知所措，完成的时间有快有慢，这也符合学生知识水平不一的实际情况；实验报告也能深入到实验中，对过程和结果有详细的解释和深刻的体会。我们在实验完成后，发放了教学问卷，对使用微课进行实验教学的方式进行匿名调查，调查样本共31人，调查结果如表1所示。
从结果中可以看出，有87.1%的学生掌握了实验的目的，有12.9%的学生不确定是否掌握了实验目的，主要是视频中没有涉及实验目的，直接进行实验演示，这也是我们后续对实验视频改进中需要注意的地方。有90.3%的学生能实现实验操作，6.5%的学生没有实现实验操作，后笔者与学生交流发现其主要原因是学生没有按照实验前准备视频安装软件，尤其是其忽略了安装的注意事项，因此在实验进行中无法找到相应的设备。80.7%的学生能掌握实验的关键步骤，3.2%没有掌握，16.1%不确定是否掌握，这也是我们后续对实验视频改进中需要重点关注的部分，需要在视频的讲解中明确告知学生实验的关键步骤有哪些。77.4%的学生认为在实验过程中互相交流变得有针对性，更加有效，而12.9%的学生不确定，9.7%的学生认为交流没有针对性，这个现象产生的原因有几种，一是学生对计算机操作，尤其是对新软件的熟悉程度不一致，有部分学生只是针对软件如何使用进行讨论，而对实验内容无暇顾及；二是与实验目的不明确有关，视频中只是讲解了如何输入命令，而对目的和命令缺少解释及必要的说明。77.4%的学生顺利地完成了实验报告的撰写，从最后实验报告批改情况可以看出，顺利完成实验报告的学生也是能掌握实验目的、实验关键步骤的学生；而16.1%的学生在实验报告撰写过程中遇到了困难，这与学生未掌握实验目的和关键步骤有关。最后有96.8%的学生对这次采用微课进行实验教学的方式表示了欢迎，也表达了希望其他课程中操作较多、难度较大的实验项目都采用微课教学方式的意愿。
从上面的调查结果可以看出，学生对微课新穎的教学方式持积极的态度，其不仅在实验进行中能起到很好的教学效果，在实验进行之后的实验报告写作过程中，微课视频还能让学生回忆出实验的主要内容，写出高质量的实验报告。另一方面，学生对微课的制作质量要求也较高，在实验进行中，学生大多依靠视频来获取知识，与教师的交流主要集中在实现实验项目中遇到困难的时候，所以视频质量直接影响到学生在获取知识这个环节中的掌握程度，也对教师提出了更高的要求。
四、总结
本文主要针对微课在计算机通信与网络的实验课程中的应用做了相关研究，对目前计算机通信与网络实验教学中存在的问题进行了研究，提出在实验教学中引入微课教学的思路，并且对基于微课的实验教学效果进行了分析与反思，肯定了微课在实验教学中的作用。调研结果表明绝大多数学生喜欢并且接受这种实验教学方式，并对微课内容提出了一些更高的要求。
[ 参 考 文 献 ]
[1] Wikipedia.Microlecture[EB/OL].http：//en.wikipedia.org/wiki/Microlecture.
[2] Shieh， David. These lectures are gone in 60 seconds[J]. Chronicle of Higher Education，2009（26）：1-13.
[3] EDUCAUSE.7 things you should know about Microlectures[EB/OL].
[4] 胡铁生，周晓清.高校微课建设的现状分析与发展对策研究[J]. 现代教育技术，2014（2）：5-13.
[5] 刘运华，衷克定，赵国庆.新加坡微型课程研究项目的实践与启示[J].中国电化教育， 2005（11），98-101.
[6] 胡铁生，詹春青.中小学优质微课资源开发的区域实践与启示[J].中国教育信息化，2012（11）：65-69.
[7] 李玉平.微课程——走向简单的学习[J].中国信息技术教育，2012（11）：15.
[8] 张静然.微课程之综述[J].中国信息技术教育，2012（11）：19-21.
[9] 姚正东.微课程设计策略探微[J].中国信息技术教育，2012（11）：25-26.
[责任编辑：刘凤华]
