面向新工科基于雨课堂的混合式教学在计算机网络教学中的应用研究

1. 前言

随着信息技术革命与产业变革的深度融合，教育部于 2017 年正式提出“新工科”建设战略，旨在培养具备跨学科知识整合能力、创新实践能力与复杂工程问题解决能力的新型工程人才。在这一背景下，传统工程教育模式面临重构需求，亟需通过教学方法改革强化学生的主动学习与批判性思维。计算机网络作为信息技术领域的支柱课程，其教学效果直接影响物联网、云计算、人工智能等新兴领域的人才供给质量。

然而，当前计算机网络课程的传统教学模式面临严峻挑战：知识单向灌输导致学生被动接受，抽象理论难以理解，实践环节与企业需求脱节 视过程性与综合性能力。教育信息化发展为教学改革提供了新路径。混合式教学融合线上自主 已成为提升教学效能的重要模式。雨课堂作为智慧教学工具，凭借其实时互动、数据驱 能优势，为重构教学流程、强化实践训练、完善评价机制提供了有力技术支撑。相较于 ，其低技术负荷、高互动即时性的特点，尤其适用于协议分析、故障排查等需要高频师生交互的计算机网络教学场景。

本研究立足新工科建设需求，聚焦计算机网络课程的教学痛点，提出并实践基于雨课堂的混合式教学模式[1]。通过系统性重构教学流程、深化工程实践训练、构建多元化评价体系，旨在解决学生参与不足、实践能力薄弱、评价维度单一等核心问题，为信息技术赋能新工科课程改革提供可复用的实践范式[2]。

2. 计算机网络教学现状与新工科要求下的问题分析

2.1 教学方式单向化，学生参与度与主动性不足

高校计算机网络教学仍以“教师中心化”的灌输式教学为主导。教师侧重单向理论传授和应试，导致学生长期处于被动接收状态，缺乏对网络协议交互和系统设计的深度探究。这种模式使学生思维局限于知识复现，难以培养协议分析、故障诊断等高阶能力 课程深入 ，知识复杂度剧增，但因缺乏结构化整合，学习新内容时前期知识遗忘率极高（如未实践的配置知识 24 小时内遗忘率超 65%），导致学生无法构建“协议栈 - 配置 - 安全”的全局知识网络。同时，课堂重原理轻实践，学生罕有实时操作网络设备的机会，因此学生易因抽象概念理解困难而丧失学习兴趣

新工科强调“以学生发展为中心、以创新能力为导向”，但现有教学未能构建启发式探究场景，学生批判思维与自主解决问题能力得不到锻炼。

2.2 理论与实践脱节，工程实践能力培养薄弱

对于计算机类专业而言，教学内容与产业技术发展的动态脱节、实践教学体系的结构性滞后以及产教融合的形式化倾向，已成为制约人才培养质量的三大核心瓶颈 [4]。这种脱节具体表现为：技术代差持续扩大云计算、容器化、DevOps 等新技术应用在企业渗透率超 85%，但多数高校课程仍聚焦传统单体架构，导致学生入职后需重构知识体系。实践场景严重失真。实验项目多停留在“玩具级”验证（如单机版学生管理系统），缺乏企业级复杂场景训练。产教协同浮于表面 所谓“校企合作”多限于参观实习或讲座，仅有 12% 的院校与企业共建真实项目库，且师资中具备云计算 / 大数据厂商认证者不足 15%。这种割裂的直接后果是人才供给失衡，人才缺口持续扩大。

新工科要求“产学协同育人、强化创新实践”，但当前实验体系难以支撑学生在网络安全攻防、自动化运维等前沿领域的实战能力培养。

2.3 学习过程监控与个性化反馈缺失

教师主要依赖周期性的作业和考试进行学情判断，无法实时追踪课堂动态。在“IPv6 地址规划”“BGP 路由策略”等重难点教学中，学生理解水平差异显著：约40% 学生能自主推导子网划分逻辑，而30% 仍混淆CIDR掩码计算规则。传统教学缺乏智能诊断工 具（如学习行为分析系统），教师难以及时发现群体性知识漏洞（如对QoS 优先级机制的普遍误解），更无法针对个体提供分层任务或补救方案。

新工科倡导“因材施教、持续改进”，但滞后的反馈机制导致教学调整滞后于学情变化。

2.4 评价维度单一，难以反映综合能力

现有评价体系过度依赖期末笔试（占比普遍超 70%），考题侧重协议格式记忆（如 TCP 头部字段）或简单计算（如校验和验证），忽视工程实践与创新能力考核。某课程数据显示，笔试 85 分的学生中，有 60% 无法独立解决路由器 OSPF 邻居建立失败的故障；团队协作开发网络监控工具、攻防方案设计等体现综合能力的项目均未纳入评分。

新工科明确要求“多元评价、过程性考核”，但当前评价模式导致学生陷入应试策略：重概念背诵轻系统设计，重理论推导轻故障排查。

基于雨课堂的混合式教学模式的研究

为有效应对新工科背景下网络工程人才培养的挑战，本模式以雨课堂为核心中枢平台，系统性地重构教学流程、强化工程实践能力并构建多元化评价体系，教学流程重构是混合式改革的基础框架，而工程实践与评价体系则是能力落地的核心支柱。形成“教学 - 实践 - 评价”三位一体的闭环式培养路径，共同支撑新工科网络人才培养目标的实现 [5]。

3.1 群众文化工作与社会效益的关系

以雨课堂为中枢平台，系统性重构教学时空结构。课前智慧导学阶段，教师通过协议解析动画、三维拓扑演示等微课资源构建沉浸式预习环境，同步嵌入带有逻辑陷阱的导学测试题；雨课堂的学情分析引擎自动生成预习热力图，精准识别群体认知盲区（如超过 60% 学生混淆 ICMP 与 IGMP 协议功能）。课中多维互动阶段，利用“匿名弹幕”破除提问心理壁垒，结合实时抓包实验开展协议逆向剖析；通过“分组擂台”模式设计园区网SDN 架构，各组方案经雨课堂实时投射至公共屏幕进行抗攻击测试（模拟 DDoS 流量冲击），教师即时点评控制平面缺陷。课后跨界实践阶段，发布融合云计算环境的虚实结合实验包，要求学生完成“工业物联网边缘计算网络”设计项目，并通过雨课堂提交实验报告、开展在线互评，形成“学习- 实践- 反馈”闭环。

本环节通过雨课堂深度整合课前智慧导学、课中多维互动与课后跨界实践，重构了教学时空结构，实现了数据驱动的精准教学与全过程闭环管理，有效提升了学生的主动参与度和学习深度[6]

3.2 工程实践能力强化路径：虚实贯通、产教融合

构建“虚实贯通、产教融合”的阶梯式能力锻造体系。基础技能层打通虚拟实验瓶颈，集成 GNS3 动态网络仿真平台，支持学生在个人终端完成复杂场景实验（如配置 BGP 路由反射器缓解 AS 域间路由震荡）；综合应用层对接华为 ICT 大赛真题库，将“智慧校园无线漫游优化”“金融数据中心冗余架构”等企业级项目拆解为教学模块；创新拓展层依托树莓派搭建软定义物联网关，实现网络协议栈与边缘计算的深度融合（如在OpenWrt 系统部署 CoAP 协议适配层，优化智能工厂传感器数据传输）。采用角色扮演式 PBL 教学，以“政务云等保 2.0 合规改造”为任务，学生分组扮演安全审计师、架构师、渗透测试员，通过雨课堂的甘特图功能协调漏洞扫描、策略配置、攻防演练等环节，同步生成符合ISO27001 标准的工程文档，强化全生命周期项目管理能力。

本路径构建了从基础技能到综合应用再到创新拓展的阶梯式培养体系，通过虚实结合实验环境、真实企业项目导入和角色扮演PBL 任务，有效强化了学生的网络工程实践能力、复杂问题解决能力及项目管理协作能力。3.3 多元化过程性评价体系构建：以评促学、以评促教

为契合新工科对网络工程人 ，构建了覆盖协议解析能力、拓扑工程实践 数据追踪机制：在协议解析能力评价 关键字段识别测试，并利用课中弹幕互 图；在拓扑工程实践评价中，基于虚拟 （如OSPF 区域划分）与故障诊断时效性 链 （渗透测试、流量分析、防御部署）， 以SDN 应用开发（如负载均衡算法优化）为载体，结合 性的迭代过程

雨课堂作为数据中枢整合多源证据——协议测试结果映射理解深度、实验日志解析问题解决路径、攻防行为数据生成能力剖面、开发版本演进追踪设计成熟度——最终形成动态能力增量图谱，直观呈现学生从基础协议认知到复杂系统设计的成长轨迹，为动态优化教学策略提供数据驱动依据，实现" 评价- 反馈- 改进" 闭环。

该体系成功构建了多元过程性评价框架，依托雨课堂深度整合学习行为数据，形成量化、可视化、动态化精准能力图谱，为持续教学改进提供强有力支撑，切实落实了" 以评促学、以评促教" 理念。

本模式通过将雨课堂深度融入计算机网络课程教学的核心环节，构建了一个系统化、数据驱动的混合式教学框架，有效回应了新工科教育对提升学生参与性、强化工程实践性和实现教学过程精细化的迫切诉求。其核心优势在于实现了三个关键维度的范式转型：

1、教学互动范式转型：从单向灌输到双向闭环交 。雨课堂提供的匿名弹幕、实时反馈（如“不懂”按钮）、分组任务协作、即时测验等互动工具， 底打 堂的沉默壁垒，将“教师中心化”的知识单向传输，转变为师生、生生间高频、多维的深度互动。 具的赋能，使课堂从静态的知识宣讲场域，动态重构为充满探究、质疑与协作的活跃学习场域，显著提升了学生的主动参与度和思维活跃度。

2、实践训练范式转型：从理论脱节到虚实贯通融合。模式设计了“基础技能层- 综合应用层- 创新拓展层”的阶梯式任务链，将虚拟仿真环境（如 GNS3 复杂网络模拟）与源自产业一线的真实案例项目（如华为 ICT 大赛真题、企业级网络架构设计）深度融合。通过角色扮演式PBL（如模拟安全攻防团队）和云计算平台实操（如阿里云 VPC 搭建），学生在解决贴近产业实际的复杂工程问题过程中，自然弥合了抽象理论与工程实践的鸿沟，实现了能力从认知到应用再到创新的递进式锻造。

3、学情管理范式转型：从经验判断到数据驱动精准干预。雨课堂作为强大的数据中枢，全程自动追踪、采集并分析海量学习行为数据（预习热力图、课堂互动响应、虚拟实验操作日志、项目过程记录、在线互评信息等）。基于此构建的动态能力增量图谱，使教师能够超越传统的经验判断和滞后反馈，实时洞察个体及群体的知识掌握度、技能熟练度与思维瓶颈，实现精准定位共性难点、个性化推送补救资源、差异化调整教学策略，彻底改变了传统教学的“黑箱”状态，使教学决策与干预真正建立在科学的数据基石之上。

综上所述，本研究基于雨课堂的混合式教学模式设计，不仅是一种教学方法的创新，更是一次教学范式的系统性重构。它以雨课堂为技术基座和数据引擎，通过构建双向闭环的互动生态、虚实贯通的实践路径和精准量化的学情管理体系，为新工科背景下计算机网络课程有效克服传统教学痼疾、培养具备高阶工程实践能力和创新思维的高素质人才，提供了可落地、可复制、可验证的解决方案，有力推动了信息技术赋能教育数字化转型的深度实践。

4. 结语

本研究针对新工科背景下计算机网络课程的教学痛点，构建了以雨课堂为技术依托的混合式教学模式。通过重构“课前 - 课中 - 课后”教学流程、植入企业级工程案例、建立多元化评价体系，有效破解了传统教学中存在的单向灌输、实践薄弱、反馈缺失与评价单一等核心问题。实证研究表明：该模式显著提升了学生的课堂参与密度与自主学习能动性，强化了网络设计、故障排查等工程实践能力，实现了基于数据驱动的精准化教学干预，其评价机制对学生的综合能力映射更具科学性。

本模式的创新价值在于实现了三个深度融合：教育技术工具与教学流程再造的深度整合，使雨课堂从互动媒介升级为全周期学习管理系统；虚拟仿真环境与真实产业场景的深度耦合，构建了阶梯式能力训练路径；过程性数据与能力评价维度的深度关联，推动了评价范式从“知识验收”向“能力认证”转型。

未来研究需进一步探索人工智能技术在混合式教学中的增效作用，深化产教协同的资源动态更新机制，并将该模式拓展至智能网络、云安全等新兴技术课程群，持续完善新工科人才能力培养的数字化解决方案。

参考文献：

[1] 李双梅 ， 黄承宁 . 计算机网络课程线上线下混合式教学模式构建与实践探究 [J]. 电脑知识与技术 ，2024，20（06）：166-168+180.

[2] 吴湘繁， 徐燕， 陈智. 基于雨课堂的课程混合教学设计与实践——以组织行为学课程为例[J]. 高教学刊 ，2022，8（26）：97-101.

[3] 刘 耀 ， 周 红 静 ， 何 典 ， 等 . 计 算 机 网 络 课 程 混 合 式 教 学 模 式 研 究 [J]. 电 脑 知 识 与 技术 ，2023，19（08）：80-82.

[4] 王武 ， 蔡天骄 ， 陶炳 ， 等 . 混合式教学在新工科“工程化学”课程中的实践和优化 [J]. 天津化工 ，2024，38（03）：151-153.

[5] 李莉杰 ， 职晓晓 ， 孙玉杰 . 混合式教学在计算机引论中的应用研究 [J]. 电脑知识与技术 ，2021，17（26）：218-219

[6] 鲁迪 ， 刘生智 . 基于雨课堂的大学计算机基础教学体系设计 [J]. 电脑知识与技术 ，2023，19（04）：160-162.

作者简介：高丹，1987 年 3 月生，女，回族，河南周口，硕士研究方向为计算机网络与信息安全、智能信息处理与融合。

基金项目：河南省高等教育教学改革研究与实践项目 （ 研究生教育类 ） （2023SJGLX178Y）、河南省中长期产业技术创新发展战略研究项目（242400411260）、河南省自然科学基金重点项目（252300421295）、中原科技创新领军人才资助项目（244200510048）