【教学案例】基于OBE理念的混合式教学设计与实践

文摘   2024-11-02 06:00   陕西  

01基本信息



课程名称:计算机网络
课程类型:专业基础课
面向专业:通信工程、软件工程
教学章节:ARP协议+IP层转发+RIP路由协议
授课学时:4学时
授课形式:自建慕课+线上直播教学
选用平台及课程链接:
泛雅平台(学银在线)
https://www.xueyinonline.com/detail/206452329

02案例设计思路


引入OBE教育理念开展在线混合式教学,依据教学目标设计教学方法、在线学习活动,并开展多元化的教学评价。借助于泛雅平台中自建的MOOC资源+腾讯课堂/QQ群互动工具,采用以“线上自主学习”+“线上直播教学”相结合的教学形式。课前学生线上自主学习,课中教师开展互动式直播教学,课后布置在线教学任务进行复习巩固及拓展学习。通过采用问题驱动、案例分析、软件模拟等多种教学策略,实现在线混合式教学,提升教学效果。教学设计思路如图1所示。


图1 基于OBE理念的在线混合式教学设计

课程教学设计以教学目标为依据,融入疫情防控相关思政元素,重构线上教学内容,课前设计线上学习任务单,明确课前学习任务、教学重难点,并设计课前思考、练习及讨论主题等,学生按照任务完成线上自主学习(课前预习);课中在直播课堂中对重难点内容进行精讲,通过签到、随机点名抽答、QQ群晒作品等营造线上学习氛围,提高学生在线学习注意力,学生助教协助课堂教学,及时统计缺勤及“挂课”的情况,教师及时跟踪及督导;课后布置作业、测试,绘制思维导图及发布调查问卷等检验学生的学习成效,教师在QQ群开展即时答疑,与学生助教共同完成作业讲解,形成生生、师生及教学资源之间的有效交互。


直播教学中以问题为导向展开课程内容,抛出思考问题,激发学生的学习兴趣,引导学生分析、解决问题,同时,结合疫情防控举措及事迹,融入课程思政,增强网络安全意识,突出责任意识教育。通过在线混合式教学的开展,有助于学生养成独立思考的习惯,提高学生自主学习能力,逐步达成知识、能力及育人目标。

03教学目标


1.知识与能力目标 

(1)掌握ARP协议的作用、IP层转发流程、RIP路由协议的工作原理;了解ARP病毒的产生与防范。

(2)结合实际的网络应用,能够利用ARP协议、IP层分组转发原理及RIP路由协议等知识分析分组在不同网段主机间的传输,能够解决数据传输过程中的路由问题,具有设计简单网络方案并模拟实现的能力。

2.育人目标

结合疫情时事热点新闻,引导学生正确看待网络舆论信息、加强网络安全法教育;同时,鼓励学生认真对待在线教学,学好专业知识,为未来夯实国家信息安全打好基础,加强责任意识教育。

04教学过程



【课前:线上自主学习】(1学时)

教师设计学习任务单,明确本章节重难点、视频观看任务及测试题(发布在泛雅平台),设有课前思考、练习或讨论贴。学习任务单及PPT提前1-2天发至QQ课程学习群。

学生带着问题、教学重难点内容观看视频,完成与视频资源配套的测试题,检测概念性知识的记忆和理解,并思考任务单中提出的问题、练习题。课前预习教学活动如图2所示。

图2  课前预习教学设计

【视频观看】在明确学习任务的前提下,安排1名学生助教督促完成视频观看任务,定期在QQ群发布。极个别未完成任务的同学,教师QQ私聊督促。


【课中:线上直播教学】(3学时)

线上课堂教学利用腾讯课堂、QQ群等互动工具,以“如何将分组从源主机沿着网络路径送达目的主机”为主线,提出问题,分析并解决问题。利用图片、动画及软件模拟等方式对重点内容进行深入浅出的讲解,设计课堂思考、练习等活动,通过连麦提问、QQ群展示等方式调动线上学习氛围,设计软件模拟实践项目,力求使学生达到本章节的知识目标和能力目标。同时,在疫情背景下,从战“疫”中寻找思政元素,引导学生正确看待网络舆论信息、加强网络安全法教育,同时在线学好专业课程知识,为未来夯实国家网络信息安全打好基础,加强责任意识教育。课中教学活动如图3所示。


图3  课中教学活动设计

(一) 明确本节教学目标


介绍本章节的教学目标,解决分组从源主机沿着网络路径送达目的主机的问题。


(二)出勤签到,平台学习情况反馈 (5分钟)


利用学习通APP完成出勤签到,进入腾讯课堂开始上课,并反馈视频观看、测试题及讨论区完成情况及问题。


【出勤】每节课对迟到及缺勤同学进行跟踪,要求QQ私聊教师说明原因,出勤记录有学生助教登记,对个别同学上课提醒。


(三) 情景引入,提出问题 (5分钟)


由如何解决分组从源主机沿着网络路径送达目的主机案例引入,提出问题,分析并解决问题,引出本案例主题。



问题1:IP地址与MAC地址在分组转发过程中扮演的角色,它们之间的关系?


问题2:IP层分组如何转发?


问题3:路由协议RIP所起的作用,它是如何工作的?


针对上述3个问题,本章节要和学生探讨以下3个知识点:

⑴ ARP协议⑵ IP分组转发⑶ RIP路由协议工作原理


(四) 互动式教学,以解决上述3个问题为主线


【互动设计】为提高直播教学中学生的注意力,课前的学习任务单中设计思考题、练习等活动,采取随机抽查提问、QQ群结果展示等方式督促,并由学生助教登记课堂表现情况。


活动1:教师针对课前任务单中的问题进行随机提问,用于检验学生视频学习时知识目标的达成。------腾讯课堂连麦提问(5分钟)


提问:主机H1在网络中的标识是?主机H1的网关是?IP地址与MAC地址的区别?


针对上述问题的提出,引导学生分析IP地址和MAC地址的不同角色,探讨已知对方的IP地址,如何获取MAC地址的问题,从而引出ARP协议——解决问题1


知识点1:ARP协议(30分钟)


活动2:教师精讲ARP协议地址解析过程。讲解过程中适当连麦互动,为了进一步理解ARP协议,设有课堂思考教学活动,学生可在腾讯课堂讨论区中晒出答案,教师点评,适当地表扬学生。



通过ARP地址解析获取了目的MAC地址,分组完成了数据的封装,经过物理链路被送达到路由器R1,此时,路由器如何来完成IP分组的转发?——解决问题2


知识点2:IP分组转发(40分钟)


活动3:认识路由表(IP分组转发的重要依据),鼓励学生举手回答问题,检查线上学习知识目标达成,同时启发学生思考。


提问:从路由表中能看到哪些信息?有什么作用?         

思考:如何依据IP报文中“目的IP地址”字段查找路由表?         

活动4:结合案例,分析IP层转发流程、并学会计算、查找路由表找到分组转发的出接口。设有课堂练习,直播课堂中由教师引导、学生参与共同完成,鼓励学生将计算分析结果晒在QQ群,师生共评。



通过分析可知,IP分层转发需要查询路由表,考虑路由表中路由条目信息是如何形成,从而引出路由问题——解决问题3

知识点3:RIP路由协议(40分钟)

活动5:以滁州前往武汉的交通线路选择为例类比,介绍动态路由协议RIP如何来选择最佳路由。通过PPT动画分析讲解RIP工作原理,并设计课堂练习进行巩固,连麦请学生解答,教师讲评总结。


通过上述三个问题的解决,学生掌握了“分组从源主机沿着网络路径送达目的主机”的传输过程,从而理解因特网是如何工作。在此基础上,引导学生理性对待因特网中疫情防控举措及事迹,以保护人民生命安全的英雄们为榜样,居家学好专业知识,为未来夯实国家信息安全做贡献。——课程思政教育

【综合应用案例】:通过模拟软件PT搭建拓扑,以小组协作将主机之间通信的案例在模拟环境中实践,要求学生能够应用本章节所学内容分析、解决网络故障问题,作品提交泛雅平台并在QQ群分享作品。——实验环节(5分钟)

(五)小结(5分钟)

本节课以问题导入,让学生思考、分析和解决问题,在解决问题的过程中归纳总结在不同网段主机中的具体传输方式。在线上课堂教学过程,注重启发学生思考,并设有相应的教学活动调动线上学习氛围,同时,引导学生正确看待疫情热点时事,加强网络安全教育和责任意识教育。

【课后:线上作业、教师答疑】

图4  课后教学活动设计

⑴ 作业布置:设计ARP协议分析应用、IP层分组转发应用及RIP路由协议更新路由表应用等方面的作业。

⑵ 作业讲评:师生互助共同制作讲解PPT,分享在泛雅教学平台;如有学生对知识点理解仍有疑问,由教师在QQ群解答。

⑶其他课后教学活动:绘制本章节思维导图、完成本章节测试题、泛雅平台讨论区主题帖进行拓展学习、软件模拟实现主机间通信案例。

05教学效果评价



1.教学效果

(1) 调查问卷反馈教学效果

通过调查问卷反馈信息,学生对本课程采用的在线教学形式满意度较高,一致认为课前发布的“学习任务单”任务及重难点明确,设计的思考及练习有助于提升学生的自主学习能力,布置作业有针对性,本章节的课程知识掌握的很好,线上直播课堂中,教师针对重难点进行精讲,知识点之间能够进行承上启下的衔接引导,驱动学生对学习内容从被动记忆到融会贯通的分析应用,学生的学习能力得到了提高。学生对在线教学模式满意度、课程知识掌握度及评价信息如图5、6所示。

图5  学生对在线教学模式满意度、知识掌握程度评价

 图6  学生评价信息

(2) 学生学习成效反馈


学生能够很好地完成课后任务,包括作业、讨论贴、实验项目及归纳总结课程内容,如图7所示。更多体现学习成效截图见“七、教学资料”中。


图7  学生完成作业情况(节选)

2.主要特色

基于OBE理念的在线混合式教学设计明确了教师“教什么”和“怎么教”,学生“学什么”和“怎么学”的问题,通过“线上自主学习”+“线上直播课堂”相结合的教学形式,提高学生学习效率,培养学生独立思考的能力,提升学生自主学习能力。同时,结合疫情防控举措和事迹,加强学生网络安全教育,居家扎实学好专业知识,加强责任意识教育。为此,本教学案例主要有以下六个方面的特点:

⑴ 设计课前预习学习任务单,让学生明确学习任务、学习教学重难点,设计课前思考题、练习题及讨论,促进学生独立思考,提升学生自主学习能力。

⑵ 基于问题导入教学内容,抛出思考问题,激发学生的学习兴趣,引导学生分析、解决问题。通过案例分析、软件模拟实践对教学重难点进行合理解构,将“枯燥”的理论知识以图片、动画演变为通俗易懂的表现形式,提升学生对知识的分析应用能力。

⑶ 直播教学中有课堂思考、练习、小组协作项目等教学活动,通过随机抽查提问、连麦互动、QQ群晒作品等形式,提高学生参与课堂学习的积极性。

⑷ 绘制“思维导图”归纳总结教学内容,将零散知识有逻辑性地组织、串联,理清了知识脉络,培养学生系统性思考及归纳、提练能力。

⑸ 课后任务的设计,如课后作业、单元测试及实验项目等,强调巩固、回溯学习过程,注重能力目标的达成。同时,教师与学生助教协作讲评作业、答疑,促进学生相互学习及反思。

⑹ 采用学生助教协助课堂教学,督促出勤、平台学习任务,课堂互动表现统计,有助于保障线上教学秩序。

06教学反思



在疫情防控期间,“停课不停教、停课不停学”的指导思想促进了教师教学从线下课堂向线上课堂迁移,推进信息技术和教育教学的深度融合,教师需要不断提升自身的信息化教学能力,利用网络平台教学资源创新课程教学方式,为疫情后进一步探索混合式教学奠定基础。


在线教学的实施过程中,通过与学生交流,对课前、课中的教与学进行反思,仍有教学问题需要不断探索及实践。


⑴ 如何更好引导学生参与直播课堂教学,促进与学生的被动交互向主动交互转变。


⑵ 如何更好的设计与组织课后学习活动,确保学生作业能够自主独立完成,及开展个性化指导。


⑶ 如何设计合理、有效的在线教学评价指标,使在师生之间形成一种合理的评价机制。

07教学资源



1.与本章节教学内容相关、可供学生课外学习参考的书目、文章、网站等

⑴ 中国大学mooc中《网络技术与应用实验》课程中相关章节。链接如下:
https://www.icourse163.org/learn/PAEU1003123003?tid=1206667201#/learn/content

⑵ 中国大学mooc中华南理工大学开设的《计算机网络》课程中相关章节。

⑶ 泛雅教学平台“资料”文件夹中的电子教材。

2.学生提交的与本章节教学内容相关的典型资料

在整个教学过程中,学生课前观看视频及完成随堂测试、课中参与讨论、qq群晒结果、课后提交作业、线上讨论、PT软件模拟实践案例、绘制思维导图归纳总结课程内容。具体信息如下:

(1)课前视频观看与测试题


(2)课中参与互动



(3)课后作业



(4)线上主题讨论



(5)归纳本章节教学内容的思维导图



(6)软件模拟实现了不同主机之间的通信案例


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