孔祥杰，馬凱，石雅潔，夏鋒

摘 要：針對網(wǎng)絡(luò)科學(xué)在課程教學(xué)工作中存在的學(xué)生差異性大、課時有限、教輔平臺不完善等問題，分析該課程的教學(xué)內(nèi)容、考核方式、教學(xué)方法等現(xiàn)狀，提出基于翻轉(zhuǎn)課堂的課程建設(shè)、雙語教學(xué)改革、教學(xué)輔助平臺開發(fā)的授課方案設(shè)計(jì)模式。

關(guān)鍵詞：網(wǎng)絡(luò)科學(xué)；雙語課程；MOOC；教育改革

中圖分類號：TP393.0 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

Exploration of the Bilingual Course Construction of Network Science Based on MOOC

KONG Xiangjie，MA Kai，SHI Yajie，XIA Feng

（School of Software Technology，Dalian University of Technology，Dalian 116620，China）

Abstract：At present，many problems exist in the teaching of network science，such as the big differences among students，the limited class time and the incomplete teaching-aid platform.To solve these problems，this paper analyzes the teaching content，the evaluation mode and the teaching methods of this course，and puts forward a design pattern of teaching plan，comprised of the course construction based on the flipped classroom，the reform of bilingual teaching，and the development of the teaching-aid platform.

Keywords：network science；bilingual course；MOOC；education reform

1 引言（Introduction）

對于計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)、軟件工程相關(guān)專業(yè)的本科生，必須能夠熟練掌握網(wǎng)絡(luò)科學(xué)的相關(guān)知識。隨著科技的進(jìn)步和網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，越來越多的計(jì)算機(jī)領(lǐng)域?qū)W者開始研究網(wǎng)絡(luò)科學(xué)。網(wǎng)絡(luò)科學(xué)作為一門新興的交叉性學(xué)科，旨在對各種復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的定量與定性特征進(jìn)行科學(xué)的理解。網(wǎng)絡(luò)科學(xué)課程有利于本科生提升其應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)科學(xué)的基本知識解決不同的實(shí)際問題的能力、分析真實(shí)網(wǎng)絡(luò)的特性的能力、建立有代表性的網(wǎng)絡(luò)模型的能力，以及分析網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)對于網(wǎng)絡(luò)動態(tài)行為的影響的能力，是本科生課程體系中重要的組成部分，也為本科生今后的專業(yè)學(xué)習(xí)和從事網(wǎng)絡(luò)研究打下必要的基礎(chǔ)。然而，目前此門課程在教學(xué)過程中，仍存在著學(xué)生差異性大、課時有限、教學(xué)方式單一等問題，并且對學(xué)生科研素質(zhì)和能力的提升沒有起到預(yù)期的作用。因此，網(wǎng)絡(luò)科學(xué)這門課程的教學(xué)和改革還需要進(jìn)行更深一步的探討。

2 課程教學(xué)狀況（Teaching situation of the course）

網(wǎng)絡(luò)科學(xué)是軟件工程相關(guān)專業(yè)本科生的一門基礎(chǔ)必修課，目前使用較為廣泛的英文教材是Introduction to Complex Networks：Models，Structures and Dynamics（2nd），與之相匹配的中文教材為《網(wǎng)絡(luò)科學(xué)導(dǎo)論》。

網(wǎng)絡(luò)科學(xué)是研究利用網(wǎng)絡(luò)來描述物理、生物和社會現(xiàn)象并建立這些現(xiàn)象的預(yù)測模型的科學(xué)。此門課程系統(tǒng)地介紹了網(wǎng)絡(luò)科學(xué)的基本概念、思想和方法，希望培養(yǎng)學(xué)生形成把網(wǎng)絡(luò)科學(xué)方法用于實(shí)際網(wǎng)絡(luò)分析的能力。區(qū)別于其他注重?cái)?shù)學(xué)和物理推導(dǎo)的課程，網(wǎng)絡(luò)科學(xué)課程更為關(guān)注培養(yǎng)學(xué)生的思維習(xí)慣和形成網(wǎng)絡(luò)科學(xué)的研究方式。此門課程在內(nèi)容上大致分為五大模塊，分別為網(wǎng)絡(luò)科學(xué)的背景意義、網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)概念、網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湫再|(zhì)、網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淠Ｐ秃途W(wǎng)絡(luò)動力學(xué)。

一般來說，此門課程平時考核方式為隨堂測試和課后作業(yè)，期末考核方式為閉卷考試。學(xué)生的最終成績由平時表現(xiàn)和期末測試成績分別加權(quán)得到。

3 目前存在的問題（Existing problems）

網(wǎng)絡(luò)科學(xué)作為一門必修課程，對于學(xué)生構(gòu)建自身知識技能體系有著積極的作用。然而在課程的實(shí)際開設(shè)過程中，仍然面臨著很多現(xiàn)實(shí)的挑戰(zhàn)，存在著不少的困難，迫切需要關(guān)注和解決。

3.1 教學(xué)對象的差異

由于該課程適用專業(yè)較廣，存在著學(xué)生差異性較大的問題。一般來說，教學(xué)對象從事不同的研究領(lǐng)域，因此難以實(shí)現(xiàn)個性化輔導(dǎo)和因材施教，也在一定程度上限制了師生的互動。

在當(dāng)今的教育體系下，高校越來越強(qiáng)調(diào)對學(xué)生的個性化培養(yǎng)。千人一面的教學(xué)方式，對于培養(yǎng)全面發(fā)展的新型人才是極為不利的。學(xué)生人數(shù)過多，不僅會降低教學(xué)質(zhì)量，還會影響學(xué)生自身的發(fā)展。由于教師無法顧及到所有學(xué)生，導(dǎo)致學(xué)生的學(xué)習(xí)進(jìn)度不一，有些人無法及時跟上教學(xué)進(jìn)程，有些人則無法更進(jìn)一步地深入學(xué)習(xí)。

由于受限于課容量和教學(xué)對象的差異性，教師對于不同的教學(xué)對象無法進(jìn)行針對性的輔導(dǎo)，對于一部分人適用的教學(xué)方式極有可能對其他人不適用。長此以往，學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣會受到極大的影響，發(fā)現(xiàn)問題、解決困難、分析現(xiàn)象的能力得不到鍛煉和提升，教學(xué)質(zhì)量會大大降低。

3.2 教學(xué)時長的限制

網(wǎng)絡(luò)科學(xué)課程內(nèi)容豐富，但課時有限。課程從不同的視角探索網(wǎng)絡(luò)，涉及的概念和知識點(diǎn)多且繁雜，其中部分內(nèi)容較為抽象，不太容易理解。

在授課時間里，由于學(xué)生的自身能力不同，部分學(xué)生很難及時地掌握授課內(nèi)容，在一定程度上影響了教學(xué)效果。同時，教學(xué)時長的限制，很多知識點(diǎn)無法有效地深入和延伸，教師無法將知識點(diǎn)串聯(lián)成完整的知識網(wǎng)絡(luò)，學(xué)生也無法將知識點(diǎn)進(jìn)行全方位的融合。endprint

3.3 教輔平臺的缺陷

MOOC平臺作為一種新型授課模式，在國外的各行各業(yè)的日常教學(xué)過程中已經(jīng)十分常見且取得了顯著的效果[1]。與國外相比，目前國內(nèi)本科生通過MOOC教學(xué)仍處于初步階段，缺乏系統(tǒng)的授課和研究規(guī)范。盡管高校課程的MOOC數(shù)量相對較多，但MOOC的質(zhì)量和深度仍然與傳統(tǒng)授課模式的差距較大，仍具有較大的發(fā)展空間。

目前國外的課堂上已經(jīng)有一些教學(xué)輔助系統(tǒng)。通過這些系統(tǒng)，學(xué)生可以獲取教師的課堂講義，共享課程資源，互相提問；教師與學(xué)生共享教學(xué)資源，進(jìn)行線上互動，回答學(xué)生的提問等。在國內(nèi)，許多單位都致力于收集教師的課件、教案和其他教學(xué)素材（如視頻等），打造數(shù)字化教學(xué)資源庫。但是在集成的教學(xué)輔助平臺建設(shè)方面，國內(nèi)還只是起步階段。

4 教學(xué)改革措施（Education reform measures）

對《網(wǎng)絡(luò)科學(xué)》這門新興課程，需要進(jìn)行全面的教學(xué)改革建設(shè)[2]。改革將從雙語課程的建設(shè)、教學(xué)方法的改革和教學(xué)輔助平臺的開發(fā)這三個方面進(jìn)行。

4.1 雙語課程的建設(shè)

傳統(tǒng)的教學(xué)內(nèi)容單一，且多為中文教材，內(nèi)容不夠權(quán)威和精準(zhǔn)，已經(jīng)不符合當(dāng)今全球化趨勢。遠(yuǎn)在20世紀(jì)90年代，教育部便已提出“在重點(diǎn)大學(xué)試行雙語教學(xué)”的分針，要求高校開始逐步引進(jìn)使用原版的外語教材，并采用外語講授專業(yè)課[3]。因此，在網(wǎng)絡(luò)科學(xué)課程的教學(xué)過程中，十分有必要引入先進(jìn)的外國知識文獻(xiàn)進(jìn)行參考，來實(shí)行雙語教學(xué)。

此門課程參考國內(nèi)外經(jīng)典復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)、社交網(wǎng)絡(luò)、博弈論、圖論等領(lǐng)域的教材和課程，建設(shè)適合本學(xué)科的英文教學(xué)內(nèi)容，課程結(jié)構(gòu)主要如圖1所示。

為深入實(shí)行網(wǎng)絡(luò)科學(xué)教學(xué)改革，貫徹落實(shí)雙語課程建設(shè)，教師應(yīng)該在教學(xué)前后將工作做好做足。

在教學(xué)準(zhǔn)備階段，教師需要精心制作一套完整的英語電子教案，內(nèi)容既要包含學(xué)生需要掌握的課內(nèi)知識點(diǎn)，也要包含希望學(xué)生課后深入學(xué)習(xí)的延伸知識點(diǎn)；另外教師應(yīng)根據(jù)每節(jié)課的具體內(nèi)容，用心選出幾篇質(zhì)量精良、與課上知識關(guān)聯(lián)密切的閱讀文獻(xiàn)，作為課外讀物推薦給學(xué)生。通過一系列完整的雙語教學(xué)資源，全方位地打造精品雙語課堂。

在教學(xué)開展階段，教師在課堂上采用純英文的PPT進(jìn)行授課。除PPT外，教師應(yīng)該加強(qiáng)自己的外語口語水平和表達(dá)能力，采用“80%外語授課+20%漢語提示”的標(biāo)準(zhǔn)來講課、提問和檢測。除了教師授課之外，學(xué)生在面對教師的提問，以及在進(jìn)行隨堂檢測時，也同樣需要使用外語來回答。

教學(xué)課后階段，教師應(yīng)根據(jù)本節(jié)課上所講授的知識，布置三至五道有針對性的課后練習(xí)題，使用外語對題干進(jìn)行描述，并要求學(xué)生使用外語進(jìn)行回答。在課后題審閱過程中，教師使用外語進(jìn)行批注和修訂。在最終的期末考核評定中，試卷使用外語來敘述，對于生僻的詞匯可以采用漢語進(jìn)行提示，提示部分不得超過試卷總字?jǐn)?shù)的10%。

該項(xiàng)改革意在提高學(xué)生的外語水平及理解能力，與原汁原味的國際先進(jìn)知識零距離接觸，為國家打造國際化人才。通過此種方法，一方面可以讓學(xué)生體會到所學(xué)課程在國外的研究方向和最新動態(tài)，另一方面可以加深學(xué)生對網(wǎng)絡(luò)科學(xué)這門課程的認(rèn)知程度，加快學(xué)生對知識的理解和領(lǐng)悟。

4.2 翻轉(zhuǎn)課堂的改革

翻轉(zhuǎn)課堂（Flipped Classroom）是當(dāng)下十分流行的新型教學(xué)模式，是指通過借助現(xiàn)代教育技術(shù)手段預(yù)先錄制授課視頻來取代傳統(tǒng)的課堂知識講授，并在網(wǎng)絡(luò)上進(jìn)行共享，要求學(xué)生課前自主觀看學(xué)習(xí)，然后利用課堂時間集中解決學(xué)生在觀看視頻時所產(chǎn)生的困惑和疑問，實(shí)現(xiàn)知識內(nèi)化的一種教學(xué)形態(tài)[4，5]。

在網(wǎng)絡(luò)科學(xué)課程開設(shè)期間，教師可以推薦學(xué)生觀看國外的經(jīng)典MOOC視頻課程，從而實(shí)現(xiàn)微課、MOOC和翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式結(jié)合[6，7]。課前，引導(dǎo)學(xué)生利用網(wǎng)絡(luò)課程的數(shù)字視頻材料進(jìn)行自主預(yù)習(xí)，每個視頻后都會有幾個小問題，只有答對問題才可以繼續(xù)學(xué)習(xí)下去；上課時，學(xué)生應(yīng)參與同學(xué)和教師的互動活動（釋疑、解惑、探究等），并完成網(wǎng)絡(luò)課程對應(yīng)章節(jié)的習(xí)題。

翻轉(zhuǎn)課堂改革如圖2所示，三位一體，共同實(shí)現(xiàn)改革。

（1）創(chuàng)建教學(xué)視頻

為達(dá)到創(chuàng)建教學(xué)視頻的目的，教師首先應(yīng)明確學(xué)生必須掌握的目標(biāo)，挑選合適的MOOC課程進(jìn)行參照，并結(jié)合課程的培養(yǎng)目標(biāo)進(jìn)行個性化定制；其次，在創(chuàng)建視頻的過程中，教師應(yīng)充分考慮學(xué)生研究方向的差異和接受知識的快慢，針對不同層次和類型的學(xué)生，創(chuàng)建符合各自特點(diǎn)的課程，以達(dá)到令絕大多數(shù)人都滿意的效果；另外，在制作教學(xué)視頻的過程中，教師應(yīng)考慮學(xué)生的想法，結(jié)合時下流行的新興事物和表達(dá)方式，緊跟時代特征，以適應(yīng)不同學(xué)生的學(xué)習(xí)方法和習(xí)慣。

（2）組織課堂活動

當(dāng)教學(xué)內(nèi)容通過MOOC等方式在課外傳遞給學(xué)生之后，并不意味著教學(xué)任務(wù)已經(jīng)結(jié)束。恰恰相反，在課堂內(nèi)，教師同樣需要組織一系列高質(zhì)量的學(xué)習(xí)活動，對課前學(xué)習(xí)的效果進(jìn)行檢測，對知識進(jìn)一步鞏固和加強(qiáng)，讓學(xué)生有機(jī)會在現(xiàn)實(shí)環(huán)境中靈活應(yīng)用所學(xué)內(nèi)容。課堂活動可以是多種多樣的，比如讓學(xué)生自主創(chuàng)建趣味內(nèi)容，教師提出有價(jià)值的難題并培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立解決問題的能力，開展探究式活動并引導(dǎo)學(xué)生思考和討論，實(shí)施基于項(xiàng)目的學(xué)習(xí)等。

（3）學(xué)生參與反饋

翻轉(zhuǎn)課堂的改革不僅僅體現(xiàn)在教師的備課講課中，同樣體現(xiàn)在學(xué)生的學(xué)習(xí)和反饋當(dāng)中。區(qū)別于傳統(tǒng)的填鴨式教學(xué)模式，學(xué)生不僅需要扮演聽課者的角色，還需要做思考者和反饋者，對自己學(xué)到的知識進(jìn)行梳理并向上反饋。學(xué)生通過課下對視頻的理解、課上對知識點(diǎn)的鞏固，結(jié)合自身對每節(jié)課所學(xué)到的課程內(nèi)容的理解，自己錄制10—20分鐘的見解視頻，以鞏固和檢測自己對課程知識點(diǎn)的理解，也進(jìn)一步增加老師對學(xué)生情況的了解。

通過翻轉(zhuǎn)課堂的改革，在學(xué)生層面，由于能夠自由掌控學(xué)習(xí)進(jìn)度，激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，也更有利于學(xué)習(xí)者自己控制學(xué)習(xí)進(jìn)程。就教師而言，該改革可以增加師生課堂和課后的互動，顯著提高了教師講課的效率，也可以隨時檢測學(xué)生對課程的掌握情況。endprint

4.3 教學(xué)輔助平臺的開發(fā)

為實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)科學(xué)改革，需要研究與開發(fā)教學(xué)輔助平臺，將網(wǎng)絡(luò)科學(xué)課程的教師教學(xué)和學(xué)生學(xué)習(xí)過程延伸到課后，對此門課程的教學(xué)輔助平臺提出一套可行、先進(jìn)的解決方案，并進(jìn)行系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)[8]。根據(jù)網(wǎng)絡(luò)科學(xué)課程教學(xué)的實(shí)際需求，設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)了本項(xiàng)目改革的教學(xué)輔助平臺，該平臺結(jié)構(gòu)如圖3所示。

該平臺主要由簽到系統(tǒng)、課程信息、教學(xué)資源、課堂互動、資源導(dǎo)航、進(jìn)度反饋、智能題庫、在線測驗(yàn)、作業(yè)管理、在線互動、學(xué)生展示、視頻上傳等子系統(tǒng)組成。具體工作包括以下幾個方面：

（1）課堂互動系統(tǒng)。實(shí)現(xiàn)課上簽到功能：基于位置信息的課程簽到系統(tǒng)，上課時，學(xué)生拍照上傳自己在課堂上的自拍以簽到；增加課堂知識點(diǎn)互動：課上，學(xué)生對不懂的知識點(diǎn)進(jìn)行及時匿名的提問，以便教師及時回答。

（2）課程導(dǎo)航系統(tǒng)。包括課程信息、教學(xué)目標(biāo)、參考教材等內(nèi)容。

（3）教學(xué)資源庫。通過資源進(jìn)行分類和管理，方便使用者查詢和使用教學(xué)資源；允許（多位）教師和具有相應(yīng)權(quán)限的學(xué)生上傳資源，實(shí)現(xiàn)教學(xué)資源庫的共建和教學(xué)資源的共享；研究資源共享的激勵機(jī)制，建立資源的評價(jià)機(jī)制，實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)教學(xué)資源的推薦功能。

（4）資源導(dǎo)航系統(tǒng)。對課程知識的拓展，推薦網(wǎng)絡(luò)上對學(xué)習(xí)有益的資源，或本課程相關(guān)的最新研究進(jìn)展與成果，專業(yè)前沿及熱點(diǎn)的主要信息源。

（5）MOOC視頻專區(qū)系統(tǒng)。包括MOOC視頻的相關(guān)鏈接或教師錄制的相關(guān)視頻，學(xué)習(xí)進(jìn)度反饋，通過及時上傳MOOC的學(xué)習(xí)進(jìn)度和完成度，以便教師查看、總結(jié)。

（6）智能題庫。實(shí)現(xiàn)知識點(diǎn)管理、試題管理、試卷管理等，研究實(shí)用高效的自動組卷策略，實(shí)現(xiàn)智能組卷，為網(wǎng)絡(luò)科學(xué)課程“考教分離”機(jī)制的實(shí)施提供支持。

（7）在線測試系統(tǒng)。實(shí)現(xiàn)試卷的生成、閱卷、統(tǒng)計(jì)結(jié)果等功能。教師可以通過學(xué)生測試結(jié)果的統(tǒng)計(jì)信息更好地了解學(xué)生對于相關(guān)知識點(diǎn)的掌握程度。

（8）作業(yè)管理系統(tǒng)。實(shí)現(xiàn)課程作業(yè)的在線發(fā)布、提交和批閱。

（9）在線互動系統(tǒng)。實(shí)現(xiàn)在線答疑、在線研討等，研究如何開展（在線）協(xié)同學(xué)習(xí)。

（10）優(yōu)秀大作業(yè)展示系統(tǒng)。精選學(xué)生的優(yōu)秀作業(yè)，批注后進(jìn)行展示，以供以后的學(xué)生參考與借鑒。

（11）課程信息發(fā)布系統(tǒng)。實(shí)現(xiàn)實(shí)時發(fā)布課程的相關(guān)信息和最新進(jìn)展，動態(tài)更新。

（12）效果評價(jià)系統(tǒng)。完成對學(xué)習(xí)效果的評價(jià)，包括學(xué)生的自

我評價(jià)、組內(nèi)評價(jià)、老師評價(jià)，以及對本門課程的綜合評價(jià)。

5 結(jié)論（Conclusion）

網(wǎng)絡(luò)科學(xué)課程的重點(diǎn)是使學(xué)生掌握網(wǎng)絡(luò)科學(xué)方法，并將其用于實(shí)際網(wǎng)絡(luò)分析。本論文通過提出網(wǎng)絡(luò)科學(xué)雙語課程教改方案，希望使學(xué)生在英文的環(huán)境氛圍中進(jìn)行學(xué)習(xí)。在課堂上，教師可以向?qū)W生傳授知識；在課后，學(xué)生觀看視頻并基于本項(xiàng)目研發(fā)的教學(xué)輔助平臺，教師可以繼續(xù)開展教學(xué)活動，學(xué)生可以繼續(xù)學(xué)習(xí)課程知識。通過克服時空（即課時和課堂）限制，實(shí)現(xiàn)教學(xué)過程協(xié)作化（協(xié)同教學(xué)）、學(xué)習(xí)過程協(xié)作化（協(xié)同學(xué)習(xí)）；構(gòu)建教學(xué)資源庫和智能題庫，為本課程的資源共享和“考教分離”的考核機(jī)制的實(shí)施提供支持。借助該教學(xué)輔助平臺的應(yīng)用與實(shí)踐，進(jìn)一步推進(jìn)網(wǎng)絡(luò)科學(xué)課程的全面建設(shè)。

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作者簡介：

孔祥杰（1981-），男，博士，副教授.研究領(lǐng)域：移動計(jì)算，社會計(jì)算.

馬 凱（1995-），男，碩士生.研究領(lǐng)域：社會計(jì)算.

石雅潔（1994-），女，碩士生.研究領(lǐng)域：社會計(jì)算.

夏 鋒（1980-），男，博士，教授.研究領(lǐng)域：大數(shù)據(jù)，計(jì)算社會科學(xué)，社會計(jì)算，網(wǎng)絡(luò)科學(xué).endprint