導(dǎo)語：計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程多元立體化教學(xué)研究一文來源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點(diǎn)，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

［摘要］該研究借助人工智能的力量，針對計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程教學(xué)中存在的一些教學(xué)難點(diǎn)和能力目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)問題，開發(fā)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程多元立體化教學(xué)模式，對計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程教學(xué)中所涉及的教學(xué)資源配置、學(xué)習(xí)服務(wù)支持、教學(xué)過程聯(lián)動等進(jìn)行分析，探討人工智能支持下的多元化教學(xué)方法，培養(yǎng)符合人工智能時代能力要求的計(jì)算機(jī)人才，同時為智能時代教師的課程教學(xué)創(chuàng)新提供思路。

［關(guān)鍵詞］人工智能；計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)；多元立體化

人工智能作為世界最先進(jìn)的技術(shù)之一，為高校各門課程的教學(xué)帶來了新的機(jī)遇與挑戰(zhàn)。2017年7月，國務(wù)院了《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》，指出利用智能技術(shù)加快推動人才培養(yǎng)模式、教學(xué)方法改革，構(gòu)建包含智能學(xué)習(xí)、交互式學(xué)習(xí)的新型教育體系，大幅提升就業(yè)人員專業(yè)技能，滿足我國人工智能發(fā)展帶來的高技能高質(zhì)量就業(yè)崗位的需要，可見我國已從國家層面要求高校教育應(yīng)將人工智能作為技術(shù)手段，提升教育信息化和智能化水平[1]。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程作為計(jì)算機(jī)大類專業(yè)的核心課程，是迅速發(fā)展并在信息社會中得到廣泛應(yīng)用的一門綜合性課程。作為一門具有鮮明時代特征的強(qiáng)調(diào)技術(shù)革新與應(yīng)用的課程，該課程需要一直緊跟時代脈搏的跳動不斷發(fā)展創(chuàng)新。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程技術(shù)環(huán)境的變化和國家信息化建設(shè)的需求都要求我們跟蹤國內(nèi)外人工智能技術(shù)發(fā)展的前沿，調(diào)整與創(chuàng)新計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程教學(xué)。隨著人工智能技術(shù)的飛速發(fā)展，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程又具有較強(qiáng)的時代性、綜合性、實(shí)踐性、創(chuàng)造性、工具性等特點(diǎn)，人工智能可以成為計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程教學(xué)創(chuàng)新的新助力[2]，探索這門課程的多元立體化教學(xué)模式既是時代需求也是課程改革的需要。本文結(jié)合人工智能對人才能力的需求，探索人工智能支持下的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程的多元立體化教學(xué)，即結(jié)合最新的人工智能技術(shù)開發(fā)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程教學(xué)資源的立體化、教學(xué)過程的立體化、教學(xué)服務(wù)的立體化，三者是一個不可分割的統(tǒng)一整體。人工智能支持下的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程的多元立體化教學(xué)模式是指充分利用最新的人工智能技術(shù)輔助教學(xué)，在教學(xué)中對計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程的教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)形式、教學(xué)平臺、評價技術(shù)、分析技術(shù)等進(jìn)行全方位的整體設(shè)計(jì)，立體化打造開發(fā)課程的多元教學(xué)模式，這對提升學(xué)生的創(chuàng)新實(shí)踐能力，適應(yīng)未來人工智能社會對人才能力的新需求有重要的時代意義。

一、人工智能技術(shù)助力課程多元立體化教學(xué)模式框架開發(fā)

（一）人工智能時代重構(gòu)課程多元立體化教學(xué)模式。是一種有益探索國內(nèi)教學(xué)模式主要有研究型教學(xué)模式、基于任務(wù)驅(qū)動的教學(xué)模式以及基于虛擬仿真平臺、微課、慕課的教學(xué)模式等。研究型教學(xué)模式力求培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力，但此模式對學(xué)生的學(xué)習(xí)基礎(chǔ)要求偏高。基于任務(wù)驅(qū)動的教學(xué)模式，由于學(xué)生完成任務(wù)的能力參差不齊，教與學(xué)之間的互動也難以有效開展。基于虛擬仿真平臺、微課、慕課的教學(xué)模式在目前越來越大的個性化教學(xué)需求面前會顯現(xiàn)出它的不足之處。國外一些知名大學(xué)在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程教學(xué)中，通過針對不同教學(xué)內(nèi)容給學(xué)生提供相應(yīng)的閱讀文獻(xiàn)，對某些經(jīng)典知識點(diǎn)進(jìn)行深層次的探討以及在課堂教學(xué)中增加網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域的前沿研究內(nèi)容，從而增加課程教學(xué)的廣度和深度；通過綜合性的作業(yè)培養(yǎng)學(xué)生的動手實(shí)踐能力。（學(xué)生的作業(yè)也可以通過SSH遠(yuǎn)程登錄到實(shí)驗(yàn)室的機(jī)器上做，使得學(xué)生的學(xué)習(xí)時間及地點(diǎn)變得靈活，但在交互性和個性化方面依然有不足之處。）隨著人工智能的發(fā)展，國外也有部分學(xué)校在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程的教學(xué)中探索教學(xué)內(nèi)容的智能呈現(xiàn)，但開展得還不夠成熟?；谏鲜霈F(xiàn)狀，以人工智能時代的能力為目標(biāo)，針對該課程開展人工智能支持下的多元立體化教學(xué)是一種有益的探索。（二）智能技術(shù)賦能計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程教學(xué)。目前計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程的教材大都按照協(xié)議的體系結(jié)構(gòu)組織內(nèi)容，現(xiàn)以謝希仁老師編著的《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)》（第7版）為例來論述。這部教材分為概述、物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、網(wǎng)絡(luò)層、運(yùn)輸層、應(yīng)用層、網(wǎng)絡(luò)安全、互聯(lián)網(wǎng)上的音頻/視頻服務(wù)、無線網(wǎng)絡(luò)和移動網(wǎng)絡(luò)等九章內(nèi)容。其概述部分主要包含了一些基本概念，有些概念如計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的分類、性能指標(biāo)等容易被學(xué)生接受，但有關(guān)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的概念有些抽象，存在學(xué)生難以準(zhǔn)確把握的問題。其物理層部分有多種傳輸媒體及多種信道復(fù)用技術(shù)，僅靠講授學(xué)生一般難以透徹了解。數(shù)據(jù)鏈路層中有關(guān)幀的問題，如幀的定界、透明傳輸及差錯檢驗(yàn)等，對于這些概念的理解及其在主流的以太網(wǎng)中是如何實(shí)現(xiàn)的是這部分內(nèi)容的難點(diǎn)，把握好抽象的概念和具體實(shí)現(xiàn)的多樣性存在困難。網(wǎng)絡(luò)層有關(guān)子網(wǎng)的劃分、路由協(xié)議及其配置等內(nèi)容都與實(shí)際應(yīng)用的場景有關(guān)，相對靈活，學(xué)生掌握起來難度大。運(yùn)輸層中TCP協(xié)議的內(nèi)容相對復(fù)雜，不容易熟練掌握。應(yīng)用層的各種服務(wù)及其配置要求學(xué)生在掌握理論的基礎(chǔ)上也要有較強(qiáng)的實(shí)際動手能力。這部教材的主要教學(xué)難點(diǎn)及存在的問題如表1所示。此外，傳統(tǒng)以教師為中心的課堂在學(xué)生綜合素質(zhì)的培養(yǎng)方面存在不足，學(xué)生的主體性難以充分發(fā)揮，單純改革教學(xué)內(nèi)容難以培養(yǎng)出符合時展要求的大學(xué)生。基于上述現(xiàn)狀，開展人工智能支持下的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程多元立體化教學(xué)，注重人工智能背景下培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造力、溝通力、學(xué)習(xí)力以及智能工具在課程教學(xué)中的應(yīng)用，可以在一定程度上彌補(bǔ)該課程現(xiàn)有的不足之處。

二、人工智能支持下的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程的多元立體化教學(xué)模式構(gòu)建

為了突破計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程教學(xué)中存在的一些教學(xué)難點(diǎn)，人工智能時代又需要提升人才培養(yǎng)質(zhì)量，本文從課程教學(xué)資源的立體化、教學(xué)過程的立體化、教學(xué)服務(wù)的立體化三方面開展計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程的多元立體化教學(xué)建設(shè)。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程多元立體化教學(xué)模式如圖1所示。（一）教學(xué)資源立體化的配置。1.線上資源配置。線上資源配置需借助相應(yīng)的平臺，如網(wǎng)絡(luò)輔助教學(xué)平臺、研究型教學(xué)平臺、精品課程建設(shè)平臺等。大數(shù)據(jù)時代下教學(xué)資源的獲取早已超越了國界，但有了豐富的資源并不意味著就可以達(dá)到課程的教學(xué)目標(biāo)。首先，需要從海量的資源中甄別出合適的資源，教師有必要針對學(xué)生的特點(diǎn)自己制作某些特定資源。要分析課程的知識體系、重難點(diǎn)，每個知識點(diǎn)的支撐資源是什么，尤其是難點(diǎn)問題如何突破。其次，不同的能力目標(biāo)需要的教學(xué)資源不同，需要解決教學(xué)資源的層次梯度問題。以WWW服務(wù)為例，即使同時獲取到了萬維網(wǎng)概述、http簡介、http詳解、仿真配置、真機(jī)配置等視頻，也不能簡單地將這些視頻以列表的形式直接羅列在平臺上，需先甄選出合適的資源，比如如果同時擁有仿真配置視頻與真機(jī)配置視頻則保留真機(jī)配置視頻。多個同類別視頻按層次梯度組織，http簡介與http詳解兩個皆應(yīng)保留，以滿足不同層次的學(xué)習(xí)需求。此外，教師還可以自己制作有關(guān)信息檢索、萬維網(wǎng)文檔制作等相關(guān)的資源。2.線下資源配置。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程具有很強(qiáng)的實(shí)踐性，線下需配置相應(yīng)的實(shí)習(xí)實(shí)踐基地。校外實(shí)踐基地可以是開展各種網(wǎng)絡(luò)理論或應(yīng)用的研究所、公司等，校內(nèi)的實(shí)習(xí)實(shí)驗(yàn)場所適合以虛擬結(jié)合實(shí)物的方式進(jìn)行配置，虛擬情境下只需要有計(jì)算機(jī)并安裝網(wǎng)絡(luò)封包分析工具及虛擬仿真工具，比如常見的網(wǎng)絡(luò)封包分析工具有Wireshark，網(wǎng)絡(luò)仿真軟件有Ensp、CiscoPacketTracer等，這樣每位學(xué)生就可以獨(dú)立開展實(shí)驗(yàn)了，其設(shè)備的種類及個數(shù)也能滿足需求。實(shí)驗(yàn)室還應(yīng)配置具體的物理網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，此時的實(shí)驗(yàn)適合分小組進(jìn)行，每個小組配置一組設(shè)備，主要包括交換機(jī)、路由器、防火墻等，根據(jù)情況每種設(shè)備的個數(shù)最好有兩個以上。開展此類實(shí)驗(yàn)需要給出具體的應(yīng)用場景，由小組設(shè)計(jì)方案并共同完成組網(wǎng)、配置、測試等。為不同層次的學(xué)生考慮，可采取提供典型配置案例的方法。3.人工智能技術(shù)支持下的線上線下資源推薦服務(wù)?？梢愿鶕?jù)學(xué)生使用資源的習(xí)慣、學(xué)習(xí)軌跡、學(xué)習(xí)層次與學(xué)習(xí)效果，通過人工智能技術(shù)進(jìn)行多維度分析，推薦合適的線上線下資源，實(shí)現(xiàn)平臺內(nèi)容推送的智能化、個性化?？梢愿鶕?jù)資源的使用頻率推薦熱門資源，制作熱門資源使用排行榜，即做TopN推薦。這種方法需要學(xué)生參與資源好壞的評分，經(jīng)過一段時間的評分?jǐn)?shù)據(jù)收集，能在一定程度上推薦大家認(rèn)可的資源。其缺點(diǎn)是缺乏個性化，剛更新的優(yōu)質(zhì)資源不能馬上進(jìn)入到推薦列表。也可以根據(jù)用戶的協(xié)同過濾，先找到不同學(xué)生個體之間的相關(guān)性，然后做學(xué)生群組劃分，根據(jù)該學(xué)生群組的歷史資源訪問情況推薦該學(xué)生群組所需的資源，以實(shí)現(xiàn)較好的個性化推薦。目前，深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)越來越成熟，各種文本信息、圖片信息等特征的萃取越來越容易，可將相應(yīng)的模型應(yīng)用到資源的推薦當(dāng)中。教學(xué)資源的推薦方法要根據(jù)推薦結(jié)果進(jìn)行評價分析，不斷改進(jìn)，綜合多種方法，為學(xué)生學(xué)習(xí)提供多種學(xué)習(xí)方案。（二）教學(xué)服務(wù)立體化的構(gòu)建。1.教師線上線下答疑。開展線上答疑需事先收集并了解每位學(xué)生的信息，以實(shí)現(xiàn)更好地與學(xué)生進(jìn)行交互并提供個性化的服務(wù)。答疑時分析學(xué)生存在疑問的原因并記錄總結(jié)，給予學(xué)生啟發(fā)和學(xué)習(xí)上的鼓勵等。教師當(dāng)面答疑適合圍繞教學(xué)內(nèi)容設(shè)置主題，增強(qiáng)教學(xué)服務(wù)的目的性。例如：本周的教學(xué)內(nèi)容為子網(wǎng)劃分，則當(dāng)面答疑主要圍繞該主題展開，可以虛擬一個需要劃分子網(wǎng)的情境，也可以從現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)生活中尋找應(yīng)用實(shí)例。當(dāng)面答疑一般不宜直接給出答案，同樣適合使用啟發(fā)式引導(dǎo)，給學(xué)生更多的獨(dú)立思考空間，激發(fā)其潛能。2.學(xué)生之間討論互助。學(xué)生開展討論互助也可參照教師當(dāng)面答疑設(shè)置主題的做法，這樣大家討論的內(nèi)容就會相對集中，也便于大家發(fā)表各自的看法。學(xué)生通過討論互助可以培養(yǎng)其溝通力，同時讓其了解彼此之間的差距，以及對所提出的解決方案進(jìn)行優(yōu)劣判斷。3.在人工智能技術(shù)支持下開展個性化教學(xué)服務(wù)。學(xué)生在學(xué)習(xí)基礎(chǔ)、學(xué)習(xí)能力以及學(xué)習(xí)偏好等方面存在著差異，不同的學(xué)生有不同的教學(xué)服務(wù)需求。采用人工智能技術(shù)，教師可以收集、分析學(xué)生的學(xué)習(xí)信息，明確哪些知識點(diǎn)學(xué)生已經(jīng)掌握，哪些重難點(diǎn)還需要突破，以及收集學(xué)生的學(xué)習(xí)行為信息，以便于開展因材施教。采用認(rèn)知診斷模型，對學(xué)生的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)知識進(jìn)行測試，根據(jù)測試數(shù)據(jù)確定每位學(xué)生的知識掌握情況，預(yù)測其應(yīng)用技能及綜合素質(zhì)等。將計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程的知識點(diǎn)及其與創(chuàng)造力、溝通力、學(xué)習(xí)力等的關(guān)聯(lián)融入教學(xué)平臺，并將機(jī)器學(xué)習(xí)算法、分類數(shù)、邏輯法以及遺傳基因算法等多種算法放在學(xué)習(xí)流程的不同組成部分，從而使學(xué)生的學(xué)習(xí)效率最大化，優(yōu)化其學(xué)習(xí)效果。采用人工智能技術(shù)使得它本身的數(shù)據(jù)不斷地適應(yīng)各個學(xué)生的學(xué)習(xí)路徑，有利于實(shí)現(xiàn)個性化教學(xué)[3]。（三）教學(xué)過程立體化的實(shí)現(xiàn)。1.教學(xué)形式多元化。授課之前應(yīng)確定教學(xué)目標(biāo)，除了知識目標(biāo)，還應(yīng)重視能力目標(biāo)以及情感態(tài)度價值觀目標(biāo)等。要實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的教學(xué)目標(biāo)，教學(xué)形式需多元化。有些教學(xué)內(nèi)容在教學(xué)形式上可由“先教后學(xué)”轉(zhuǎn)向“先學(xué)后教”，在線上學(xué)生可以完成部分課程知識的學(xué)習(xí)，突破課程學(xué)時數(shù)的限制，這樣有助于培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)力。教學(xué)資源的立體配置也給“先學(xué)后教”提供了條件，單純依靠教材自學(xué)難免枯燥，有些概念單靠文字介紹也難以理解掌握，有了教學(xué)資源的保障，其中的部分難點(diǎn)則得以突破。有些教學(xué)內(nèi)容可以采取理論到實(shí)踐再回到理論再實(shí)踐的教學(xué)形式，如介紹TCP的連接和釋放過程，適合教師先講理論，然后由學(xué)生分小組動手抓包觀察。在學(xué)生分小組抓包這部分，如何才能抓到合適的包從而觀察到TCP的連接和釋放過程，應(yīng)由學(xué)生小組討論方案后實(shí)施，然后再回到理論，這樣學(xué)生對于教材中的一些表述自然就能體會了。在再實(shí)踐環(huán)節(jié)，可以讓學(xué)生思考如何設(shè)計(jì)自己的網(wǎng)絡(luò)封包分析工具，提升創(chuàng)造力。另外，也可以采取師生共同設(shè)計(jì)的教學(xué)形式，由教師引導(dǎo)，學(xué)生自主設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)方案，然后教師審核執(zhí)行。多元化的教學(xué)形式，注重充分體現(xiàn)學(xué)生的自主性和有效激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，讓其突破學(xué)習(xí)重難點(diǎn)，有效達(dá)成能力目標(biāo)。2.評價方式多元化。教學(xué)評價是教學(xué)中的一個非常重要的環(huán)節(jié)，恰當(dāng)?shù)脑u價方式對教學(xué)有積極的促進(jìn)作用。多元化的評價方式首先要考慮評價指標(biāo)的合理設(shè)置，采取動態(tài)與靜態(tài)結(jié)合的評價體系。其次在評價主體上，學(xué)生自身也應(yīng)是評價的主體之一，學(xué)生自評、學(xué)生互評都可以占一定的比例。通過多元化的評價讓學(xué)生發(fā)現(xiàn)自己的不足及努力的方向。3.在人工智能技術(shù)支持下開展教學(xué)過程優(yōu)化。教學(xué)過程中應(yīng)凸顯教師的主導(dǎo)性作用，但教師的精力是有限的，對于一些重復(fù)性的工作或者可以通過技術(shù)手段完成的工作，需要充分利用人工智能輔助教學(xué)手段進(jìn)行教學(xué)過程的優(yōu)化。教學(xué)過程中還應(yīng)凸顯學(xué)生的主體性作用。學(xué)生使用資源的情況、參與課程交互的程度等應(yīng)納入評價體系，教師設(shè)置好評價參數(shù)，由平臺自動生成評價結(jié)果。在本課程的教學(xué)中，還應(yīng)擴(kuò)充目前人工智能技術(shù)在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的相關(guān)知識，比如利用人工智能技術(shù)實(shí)現(xiàn)對垃圾電子郵件的防御。通過構(gòu)建在人工智能技術(shù)支持下計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程的多元立體化教學(xué)模式，在教學(xué)資源、教學(xué)服務(wù)、教學(xué)過程等方面進(jìn)行設(shè)計(jì)及優(yōu)化，解決教學(xué)過程中的難點(diǎn)問題，提高學(xué)生的創(chuàng)造力、溝通力、學(xué)習(xí)力，培養(yǎng)符合人工智能時代能力需求的學(xué)生。

三、結(jié)束語

人工智能技術(shù)正在不斷發(fā)展，它促進(jìn)了教學(xué)方式、教學(xué)工具以及教學(xué)環(huán)境的變革，為高校課程的教學(xué)提供了新的條件和機(jī)遇，本文探討了計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程充分利用人工智能技術(shù)的優(yōu)勢，從人工智能助力課程教學(xué)模式創(chuàng)新的角度構(gòu)建課程的多元立體化教學(xué)模式。該教學(xué)模式主要體現(xiàn)在教學(xué)資源的立體化、教學(xué)過程的立體化、教學(xué)服務(wù)的立體化三個層面。本文還探討了針對該課程的線上線下資源配置方法、答疑及互助討論形式、教學(xué)及評價方式，研究應(yīng)用人工智能技術(shù)提取個性化的服務(wù)需求，以及實(shí)現(xiàn)課程資源的推薦，優(yōu)化教學(xué)過程，適應(yīng)不同層次的個性化學(xué)習(xí)需求。同時本文探討了在人工智能新技術(shù)的支持下，全方位增強(qiáng)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程教學(xué)過程中的個性化與精準(zhǔn)化，突破課程的教學(xué)難點(diǎn)，提升學(xué)生的綜合素質(zhì)及能力。

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作者:鄒明亮 單位:桂林理工大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院