面向综合能力培养的全过程考核机制探索与实践.pdf

95计 算 机 教 育Computer Education第 8 期2023 年 8 月 10 日基金项目：国家级一流本科课程建设项目“网络技术与应用”（教高函 20208 号）；天津市一流本科课程建设项目“计算机网络”；南开大学 2022 年本科教育教学改革及教材建设改革项目。作者简介：徐敬东，女，教授，研究方向为计算机网络、移动边缘计算、网络安全，；张建忠（通信作者），男，教授，研究方向为计算机网络、网络安全，软件定义网络，。面向综合能力培养的全过程考核机制探索与实践徐敬东1，张建忠2，吴 英1，蒲凌君1（1.南开大学 计算机学院，天津 300350；2.南开大学 网络空间安全学院，天津 300350）摘 要：针对许多课程的过程考核流于形式，没有发挥过程考核实质性作用的现状，分析过程考核所面临的核心问题，以网络技术与应用课程为例，提出面向综合能力培养的全过程考核机制，介绍过程考核的内容设计、评价方法和实施过程，最后说明全过程考核的实施效果和局限性。关键词：过程考核；能力培养；评价机制文章编号：1672-5913(2023)08-0095-05中图分类号：G642教育与教学研究0引 言为了提高本科人才培养质量，教育部关于深化本科教育教学改革全面提高人才培养质量的意见 中指出要完善过程性考核与结果性考核有机结合的学业考评制度，综合应用多种考试形式，科学确定过程考核的比重1。过程性考核强调学习过程的价值，采取目标与过程管理并重的基本原则，其宗旨是通过改革考核方式，引导学生变传统的被动学习为自主学习，关注学习的过程性体验，更好地促进学生全面发展2。目前，各个高校的教学管理部门和任课教师都非常重视课程的过程考核，纷纷提升过程考核的占比3，但是许多课程的过程考核还只停留在形式上，并没有真正发挥过程考核“以考辅教、以考促学”的作用。过程考核不仅仅是考核方式的改变，实质上是从“教”到“学”范式的变革4-5。1过程考核面临的问题过程性考核是在课程实施过程中针对学生平时的表现和学习的过程展开考核。过程考核的基本出发点是改变传统的教学方式和考核方式，提高学生参与教学过程的积极性，变消极被动接受式学习为主动探究式学习，通过教与学的双向反馈提升教学质量和效果2,6。但是目前的过程考核面临两个关键问题：过程考核内容过于单一，缺少教与学的互动；过程考核的评价标准难于掌控，成绩不能反映学生的实际综合能力。目前大多数课程的过程考核成绩区分度较低，不能全面反映学生的实际综合能力。2面向综合能力培养的网络技术与应用课程全过程考核鉴于过程考核面临的问题，需要对过程性考核内容、考核形式和评价方法进行精心设计，从多维度对学生进行考核，引导学生关注过程学习，成绩能真正反映学生的实际综合能力，达成成绩与能力的统一。网络技术与应用课程是计算机类专业的主干课程，课程设置的初衷是使学生在掌握计算机网络基础理论的同时，培养学生较强的网络编程和实践能力，提高学生的创新意识。课程的目标包202396计 算 机 教 育Computer Education括：掌握交换局域网、虚拟局域网与无线局域网的工作原理及组网方法；深入理解网络互联、路由转发、可靠传输等网络核心概念，分析典型网络协议的工作机制；理解网络面临的安全问题及网络安全的重要性，掌握典型的互联网接入方法。通过验证性、设计性和综合性实验设置，培养学生较强的网络编程能力、设计开发能力和工程实践能力；通过问题讨论、思考设计，培养学生提出问题和分析、解决问题的能力；通过团队项目，培养学生的沟通能力和合作精神。课程采用全过程考核，将考核融入整个教学过程中。通过过程考核内容和考核形式的设计，有效地调动学生的学习积极性，提高学生的课程参与度，达到综合能力培养的目标。2.1过程考核内容设计过程考核的内容需要依据课程目标和课程的特点进行设定。网络技术与应用课程的过程考核内容主要包括讨论与设计、基础性与综合性实验两部分。考核内容涵盖课程的主要知识点，与讲授内容有机融合，贯穿教学的全过程。2.1.1 讨论与设计讨论与设计是互动式教学的主要环节，主要围绕课程的核心知识点设计考核内容。考核内容的设计需要考虑的主要问题包括：考核内容要能够引导学生深入理解所学的基本理论和方法，避免单纯考核知识点的简单重复和记忆；考核内容既要基于学生所学的知识点，又要给学生留出思考空间，可以适当地设定一些没有标准答案的开放性题目，培养学生的创新意识；考核内容要具体且贴合实际，通过设定一些具体的场景示例，使学生产生浓厚的兴趣并给出积极的 反馈。网络技术与应用课程中部分讨论与设计类的考核题目和内容见表 1，其中所设定的考核题目都基于相关章节的核心知识点，每个题目讨论内容的难度逐步递进，能够很好地引导学生思考和表达。例如，考核题目“IP 的移动性管理”涉及多知识点的融合，包括无线局域网、交换式以太网、IP 地址与路由器、TCP 连接标识方法等。通过设定不同的网络场景（图 1），并对已经学习的相关知识点的回顾和讨论，引导学生发现节点在不同网络间移动带来的主要问题；在发现问题的基础上，让学生进一步思考，给出自己的解决方案并进行讨论。通过该问题的讨论和方案设计，学生能够很好地理解主机的移动性问题和相关的知识点。表 1 讨论与设计类题目示例序号考核题目主要内容考核目的难度1ARP 的原理和应用讨论 ARP 工作的基本过程；讨论在应用 ARP 优化方法时，是否要求网络中的所有设备都进行优化；主机 A 和 B 位于不同物理网络。讨论 A 向 B 发送数据时，A 是否需要获取 B 的 IP 地址与 MAC 地址的对应关系。分析 A 和 B 之间的通信过程理解 MAC 地址和 IP地 址 的 作 用，掌 握ARP 工作机制和优化方法2路由重定向的工作机理讨论路由重定向需要完成的功能；设计一种协议，完成路由重定向功能（可与业界使用的方法不同），使主机上的路由表随时间变得越来越优。说明所设计协议在主机和（或）路由器上的工作过程深化对路由机制的理解，掌握数据包在互联网中的转发过程3路由表的结构讨论路由表应包含的主要内容；如果使用线性结构组织路由表，分析其时间和空间复杂度。设计一种存储路由表的数据结构，使其能支持大规模或中等规模路由表搜索。讨论这种数据结构的时间和空间复杂度理解路由表不同组织方式的时间和空间复杂度，以及适用的互联网规模4NAT 穿透技术讨论 NAT 的工作原理；设计一种解决方案，使处于不同 NAT 之后的主机 A 和主机 B 能够直接通信（可假设 A 和 B 通过 UDP 进行通信）理解 NAT 的工作原理和引入 NAT 面临的问题5IP 的移动性管理讨论节点在不同网络间移动可能会出现的问题；设计一种解决方案，保证节点在不同网络间移动时，节点间已经建立的 TCP 连接不会中断理解不同网络场景下节点移动带来的问题，以及解决策略教育与教学研究第 8 期972.1.2 基础性与综合性实验课程实验是学生理解基础理论和方法、增强实践能力的重要环节。课程可以设置基础性实验和综合性实验。基础性实验应主要考核学生对知识点的掌握和运用情况，内容的设置要相对具体，对应的知识点相对单一，要保证大部分学生都能顺利完成实验。综合性设计实验主要考核学生知识的综合运用能力和解决复杂工程问题能力，通常涵盖多个知识点，内容设置要具有挑战性，学生经过一定的努力才能很好地完成实验。网络技术与应用课程共设计了 10 个基础性实验（表 2），主要包括局域网和互联网组网实验、网络设备配置实验和简单网络编程实验，覆盖课程的主要知识点。基础性实验内容的设置充分考虑了实验环境的支撑，采用真实网络环境与虚拟仿真环境相结合的方法。小规模组网与配置实验在真实网络环境中完成，大规模的复杂网络实验在虚拟仿真环境中实现。设置的内容充分考虑实际应用，提高学生的兴趣和完成之后的收 获感。AP1AP2AP3交换机路由器AP1AP2AP3交换机交换机交换机路由器路由器路由器（a）单一 IP 网络内部移动（b）多 IP 网络之间移动图 1 IP 的移动性管理网络场景表 2 基础性实验序号实验题目实验环境序号实验题目实验环境1交换式以太网组网和 VLAN 配置虚实结合6NAT 服务器配置虚拟结合2无线局域网组网虚拟环境7DNS 服务器配置和使用虚实结合3互联网组网与路由器配置虚实结合8HTTP 服务器配置及客户端编程真实环境4基于 SDN 实现路由转发功能虚拟环境9防火墙和 SSL 实验虚拟环境5IPv6 组网与配置虚实结合10PPPoE 服务器配置和应用虚拟环境综合性实验主要以网络编程实验为核心，通过数据包的捕获与分析、封装与发送、转发与投递等编程实验，学生直观地感受数据包在网络中的传递过程，深入理解网络体系结构、数据包封装、路由转发等理论知识。综合性实验由 3 个实验模块组成，即网络数据包的捕获与分析、获取IP 地址与 MAC 地址的对应关系、简单路由程序设计。实验题目、实验目标和基本实验内容见表3，3 个实验模块之间具有一定的递进关系。实验内容设定既要保证多数学生通过努力能够实现基本功能，又要具有一定的挑战度。同时，实验内容还要给予能力强的学生充分发挥的空间。例如，在简单路由程序设计实验中，学生完成的基本路由程序需要与商用路由器互联互通，内容具有挑战度。学生在完成基本路由转发功能的基础上，可以实现数据包分片、ICMP 报文的生成和处理、NAT 支持等功能，为学生提供了较大的拓展空间。202398计 算 机 教 育Computer Education2.2过程考核方式与评价方法按照设定的过程考核内容，针对讨论与设计、基础性实验、综合设计实验分别制订相应的考核方法和评价标准，其宗旨是激发学生的学习热情，使学生能够深度参与课程，从而提高学生的综合能力。对于讨论与设计类考核题目，主要从原理掌握、思考过程、设计思路、现场表达等方面对学生进行考核。由于考核内容中有一部分是开放性题目，限于学生的知识水平，给出的设计可能不正确。对于这样的题目，主要考核学生是不是思考了、设计思路是什么、讨论中能否清晰地表达自己的观点、与已有方案比较中能否理解自己方案存在的问题。通过分组讨论、观点阐述、教师点评，实现生生互动、师生互动。在此过程中，教师也能及时掌握学生对知识点的掌握情况和接受能力，适时地调整授课的节奏和侧重点，提升教学效果。表 4 给出了问题讨论与设计类考核题目的评分标准样例。表 3 综合性实验序号实验题目实验内容与目标1数据包捕获与分析通过编程获取网络接口上的数据包，并通过逐层解析数据包，理解网络的层次结构和数据包封装方式2获取 IP 地址与 MAC地址的对应关系通过组装和发送 ARP 请求包，接收和解析 ARP 响应包，获取指定的 IP 地址与 MAC 地址的对应关系3简单路由程序设计在学习数据包捕获与分析、数据包组装与发送之后，通过增加路由查找和路由转发功能，完成一个可以和商用路由器协同工作的路由转发软件表 4 讨论与设计类考核题目评分标准示例考核题目考核内容评分标准（总分 100 分）路由表的结构讨论路由表应包含的主要内容。如果使用线性结构组织路由表，分析其时间和空间复杂度。设计一种存储路由表的数据结构，使其能支持大规模或中等规模路由表搜索。讨论这种数据结构的时间和空间复杂度1）原理掌握（25%）。了解路由器的工作机理，熟悉路由表的查找方法（25 分）；对路由器的工作机理或路由表的查找方法的理解有偏差（15 分）；对路由器的工作机理和路由表的查找方法不熟悉（0 分）。2）思考、分析和设计（60%）。（1）利用线性结构组织路由表，一般可以为数组和链表等具体形式。能给出时间复杂度和空间复杂度都为 O(n)，分析正确（25 分）；能给出时间复杂度或空间复杂度为 O(n)，分析存在瑕疵（15 分）；不会分析，给不出时间复杂度和空间复杂度（0 分）。（2）能使用树、哈希等方式组织路由表，方法正确，能给出时间复杂度和空间复杂度（35分）；能使用树、哈希等方式组织路由表，存在瑕疵或给不出时间和空间复杂度（25 分）；只使用排序方法对线性路由表进行优化（15 分）；提不出新的方法（0 分）。3）表达能力（15%）。能够正确、清晰地表达自己的观点（15 分）；能够表达自己的观点，但表述不清楚（8 分）；不参与讨论或不发言（0 分）表 5 简单路由程序设计实验的考核方式考核点考核内容成绩评定实验前期准备对实验所需的编程语言和编程方法的掌握，对实验目标和完成的功能的了解实验过程和完成情况是否能在规定的时间内，完成路由器的设计；完成的路由器能否与市场上现有产品协同工作程序及规范性提交的程序是否完整，是否能够编译运行；程序结构是否清楚，标号及注释是否规范对于基础性实验，主要从前期准备、实验过程、实验报告等方面对学生进行考核。对于综合性实验，增加了对程序及规范性、结果展示的考核。表 5 以简单路由程序设计为例，展示了实验类任务的考核方式和成绩评定方法。在实验类任务的考核过程中，教师需要全程跟踪学生考核任务的完成情况，及时了解学生对基础知识的掌握程度、实验过程中遇到的问题及相应的解决方法等，鼓励学生展示自己的观点和设计思路。教师从多个维度对学生的成绩进行等级评定，摒弃了传统的只检查实验报告的片面考核方式，考核成绩能够有效地反应学生的真实水平和综合能力。教育与教学研究第 8 期992.3全过程考核实施效果和局限性网络技术与应用是一门理论与实践相结合的课程。多年来，课程组一直坚持将考核融入到教学的全过程，同时对考核的内容和形式进行持续优化。通过与学生有效的互动和学生的积极反馈，教师能够及时了解学生对知识点的掌握情况，以及在知识运用中遇到的难点问题，从而有参考文献：1 教育部关于深化本科教育教学改革全面提高人才培养质量的意见EB/OL.(2019-10-12)2022-11-13.http:/ _5438706.htm.2 尹明明.基于能力培养的过程性考核体系构建J.聊城大学学报,2020(6):116-121.3 罗骏,罗引.高校课程全过程考核的质量管理模式研究J.甘肃教育研究,2022(3):141-144.4 王自庆,李萌,徐彩霞,等.“物理化学B”课程过程考核方式的探索与实践J.教育教学论坛,2022(20):86-90.5 薛小怀,张乃方.过程考核和及时反馈在引导和激发学生的学习兴趣中的作用:以“工程学导论”课程综合能力培养为例J.高等工程教育研究,2021(增刊1):26-30.6 周基.基于全过程考核为导向的教学模式改革探索J.湖南科技学院学报,2016(10):141-143（编辑：孙怡铭）针对性地调整教学的侧重点。详细的评分标准、科学的评价方法，加上教师的全身心投入，使评定的成绩能够真正反映学生的实际综合能力，既保证相对公平，又有区分度。在课后的评教中，学生也对该课程的考核方式和方法给出了积极正面的评价。图 2 所示为 20212022 学年秋季学期两个教学班的成绩分布情况。续表 5考核点考核内容成绩评定成果展示现场展示自己路由器与现有路由器的协同工作情况，通过 PPT 讲述设计思路、开发过程、调试方法，回答教师和同学的问题；展示内容组织是否合理，讲述是否清楚，回答问题是否正确实验报告实验报告完整性，设计思路、开发和实现过程、调试和测试方法描述是否清楚；实验报告规范性全过程考核虽然具有明显的优点，但需要教师付出很多的努力才能全面了解学生对考核任务的完成情况，从而做到成绩评定的公正性和区分度。因而全过程考核比较适合小班授课或大班授课、小班讨论的教学模式。3结 语有效的全过程性考核在引导学生深度参与课程、培养学生综合能力方面发挥重要的作用。过程考核不是一个孤立过程，需要结合课程的目标和特点对考核内容进行详细的设计，将考核方式与教学内容和教学模式有机融合，贯穿课程教学的全过程。教学实践表明，全过程考核能够引导学生积极参与教学过程，充分调动学生的学习积极性，激发学生的深层思考和情感投入，使学生的综合能力得到提升。图 2 20212022 学年度的成绩分布情况