劉靜++賴英旭++徐瑋++楊震

摘 要 探討如何對課程進行面向卓越工程師培養(yǎng)的教學(xué)方式改革，提出從理論課程體系、實驗環(huán)節(jié)體系、科技創(chuàng)新體系三個方面建設(shè)教學(xué)體系，利用企業(yè)和校內(nèi)實訓(xùn)基地資源，實行學(xué)習(xí)與認(rèn)證結(jié)合；改革考核方式，綜合評價考生的能力。

關(guān)鍵詞 路由與交換技術(shù)；實訓(xùn)基地；卓越工程師

中圖分類號：TN915.05-4；G642 文獻標(biāo)識碼：B

文章編號：1671-489X（2015）02-0088-04

Innovative Exploration and Practice in Curriculum Teaching on

Routing and Switching Technology//LIU Jing， LAI Yingxu， XU Wei， YANG Zhen

Abstract The paper is aimed at discussing how to reform for excellent engineer training oriented organization form of teaching and teaching approach. Building teaching system is proposed to be built up from three aspects with the aiding of Theory Curriculum System， Experiment Segment System and Technology Innovation System. Learning and certification should be combined with utilization of resources in practical training bases of university and related enterprises. Inspection method should be reformed， and capability of examinees should be evaluated comprehensively.

Key words routing and switching technology； practical training base； excellent engineer

1 引言

路由與交換技術(shù)課程是北京工業(yè)大學(xué)信息安全專業(yè)非常重要的一門專業(yè)課，授課對象是本科二年級學(xué)生，前導(dǎo)課程是計算機網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)。該課程主要是培養(yǎng)學(xué)生能夠運用基本的網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)知識解決實際的局域網(wǎng)和廣域網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)通信中路由與交換的技術(shù)問題。課程的大部分內(nèi)容比較抽象、難以理解，教師用語言不易描述，協(xié)議中的某些規(guī)律難以捕捉。因此，該課程在授課過程中存在一些問題，教學(xué)內(nèi)容枯燥乏味，考核形式單一化，學(xué)生實操能力差，與社會實際需求脫節(jié)，等等，使得該門課程的教學(xué)效果并不理想。

目前，國內(nèi)很多院校都在嘗試該課程的教學(xué)改革，主要的改進方式有：1）增加路由交換技術(shù)的課時量[1]，可以讓學(xué)生有充分的時間去消化和吸收課程的內(nèi)容，但還是無法突破傳統(tǒng)面授教學(xué)的局限性；2）采用問題驅(qū)動教學(xué)法[2]，以問題為導(dǎo)向，讓學(xué)生帶著問題去學(xué)習(xí)，處于不斷探索的情境之中，但是達不到培養(yǎng)學(xué)生綜合運用知識解決實際問題的目標(biāo)；3）加強對實驗課的管理[3]，增加實驗課程的綜合性內(nèi)容，使用軟件構(gòu)建虛擬實驗環(huán)境，在考核環(huán)節(jié)增加上機考試的比重，但是目前虛擬的實驗環(huán)境與真實設(shè)備有著很大的區(qū)別，很多實驗無法完成。該課程改革現(xiàn)有的經(jīng)驗都不太適合本專業(yè)的情況。

2011年，北京工業(yè)大學(xué)信息安全專業(yè)入選教育部“卓越工程師教育培養(yǎng)計劃”?！白吭接媱潯钡闹饕繕?biāo)是培養(yǎng)造就一大批創(chuàng)新能力強、適應(yīng)經(jīng)濟社會發(fā)展需要的各類型高素質(zhì)工程技術(shù)人才，即卓越工程師后備人才，因此，“卓越計劃”參與高校在研究、設(shè)計和構(gòu)建滿足卓越工程師培養(yǎng)目標(biāo)要求的課程體系和教學(xué)內(nèi)容的同時，要注重與之相適應(yīng)的教學(xué)組織形式和教學(xué)方法的改革、研究和設(shè)計。

2 課程教學(xué)創(chuàng)新探索的基本途徑

為了提高課程的教學(xué)質(zhì)量，滿足卓越工程師培養(yǎng)目標(biāo)，使參與“卓越計劃”的信息安全專業(yè)學(xué)生日后具備較強的工程能力和綜合素質(zhì)，本專業(yè)教師對課程進行了面向卓越工程師培養(yǎng)的教學(xué)組織形式和教學(xué)方式改革。課程的教學(xué)改革堅持以學(xué)生為中心，以學(xué)生的知識獲取、能力培養(yǎng)和素質(zhì)提高為出發(fā)點和落腳點，以培養(yǎng)卓越工程師為目標(biāo)。在創(chuàng)新探索的過程中按照教育部和學(xué)校培養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)中的要求，認(rèn)真分析、研究和比較各種教育教學(xué)方法，合理利用各種現(xiàn)代教育資源和教學(xué)手段，研究和設(shè)計適合本專業(yè)實際情況的、有利于學(xué)生全面發(fā)展和提高的教學(xué)組織形式和教學(xué)方式，充分調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性、主動性和獨立性。

課程教學(xué)的創(chuàng)新探索主要集中在探索多樣化的教學(xué)方式。一方面通過實例學(xué)習(xí)，使學(xué)生深入理解計算機網(wǎng)絡(luò)常用的路由和交換協(xié)議以及掌握網(wǎng)絡(luò)搭建與優(yōu)化的方法。課程受到網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展的前沿性和創(chuàng)新性的影響，因此將最新技術(shù)內(nèi)容和行業(yè)所需的技術(shù)融入課程中，使學(xué)生更好地掌握和應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)知識。另一方面，該課程實踐性非常強，在教學(xué)過程中注重理論與實踐相結(jié)合，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力，激活學(xué)生自主學(xué)習(xí)和探究的動機，指導(dǎo)學(xué)生如何學(xué)習(xí)和思考，把知識轉(zhuǎn)化為技能、把技能轉(zhuǎn)化為智慧，培養(yǎng)學(xué)生的專業(yè)素養(yǎng)、學(xué)科能力和思維方法。

3 課程教學(xué)創(chuàng)新探索的實施

路由與交換技術(shù)課程是48個學(xué)時，教學(xué)改革在充分利用48個學(xué)時達到有效的教學(xué)目的基礎(chǔ)上，拓展教學(xué)環(huán)境，把大學(xué)生創(chuàng)新精神和實踐能力培養(yǎng)落到實處。具體實施主要分為以下幾個方面。

系統(tǒng)性建設(shè)教學(xué)改革體系 從理論課程體系、實驗環(huán)節(jié)體系、科技創(chuàng)新體系三個方面，三位一體地建設(shè)教學(xué)體系。研發(fā)搭建信息安全教學(xué)網(wǎng)站和網(wǎng)絡(luò)實驗平臺，作為三位一體教學(xué)體系的主要輔助，更好地支持學(xué)生自主學(xué)習(xí)。endprint

1）理論課程體系由課程教學(xué)單元構(gòu)成，采用模塊化教學(xué)，突出重點和難點。理論課程根據(jù)自編教材構(gòu)建了七個教學(xué)模塊，按照路由基礎(chǔ)介紹→距離矢量路由協(xié)議→EIGRP路由協(xié)議→OSPF路由協(xié)議→虛擬局域網(wǎng)→虛擬局域網(wǎng)中繼技術(shù)→生成樹協(xié)議這一主線來組織內(nèi)容。

在實際的課堂教學(xué)過程中，首先在每一章中明確講授目標(biāo)，在講解具體內(nèi)容時，由生活中的經(jīng)典案例引出所要學(xué)習(xí)的知識。

其次，充分理解教材的重點、難點問題進行突破。針對這些重點難點，設(shè)計制作Flash多媒體課件，在創(chuàng)意時將重點落在“抽象問題具體化、微觀問題宏觀化、靜態(tài)問題動態(tài)化”。①抓住細(xì)節(jié)內(nèi)容演示。如在子網(wǎng)劃分問題中，通過Flash學(xué)生可以看到對一個B類主網(wǎng)進行子網(wǎng)劃分的過程：通過從IP地址中的主機位借兩位，原網(wǎng)絡(luò)劃分成四個獨立的網(wǎng)段，網(wǎng)段之間的通信需要路由器的支持。②采用問題驅(qū)動教學(xué)法。在每一個Flash中設(shè)計一個故事場景，讓學(xué)生了解在什么情況下應(yīng)該使用何種技術(shù)，該技術(shù)能夠解決什么樣的問題，它的優(yōu)點和缺點是什么；教師在播放中設(shè)計相關(guān)的問題的提問和解答。

再次，在講解理論知識時，利用Cisco Packet Tracer軟件進行實際操作。比如，在有類路由協(xié)議不支持不連續(xù)子網(wǎng)這個問題上，用PT軟件配置完成之后，學(xué)生可以看到路由表中的錯誤現(xiàn)象。

教學(xué)網(wǎng)站為學(xué)生提供教學(xué)課件上網(wǎng)學(xué)習(xí)，提供與實驗科研任務(wù)相關(guān)的背景知識和信息資料，提供必要的工具和交流支持，引導(dǎo)學(xué)生逐層逐步地將問題研究清楚和解決。改變過去在課堂教學(xué)中所有知識內(nèi)容都要講的狀態(tài)，堅持“少而精”，有針對性地集中講解重點和難點問題，解決“滿堂灌”導(dǎo)致什么都講不清楚的情況，由此突破傳統(tǒng)面授教學(xué)的局限性。

2）實驗環(huán)節(jié)體系由基礎(chǔ)、綜合與研究實驗構(gòu)成。課程改革的探索堅持理論知識和實踐技能并重，強調(diào)通過基本技能和綜合能力的訓(xùn)練，逐步培養(yǎng)創(chuàng)新意識、創(chuàng)新能力。每個系列的實驗內(nèi)容包括基礎(chǔ)驗證型實驗、綜合型實驗和研究創(chuàng)新型實驗：基礎(chǔ)驗證性實驗用來加深學(xué)生對具體理論的掌握；綜合型實驗可以鍛煉培養(yǎng)學(xué)生綜合應(yīng)用所學(xué)知識在實際環(huán)境中處理網(wǎng)絡(luò)問題的能力；創(chuàng)新型實驗則能夠明顯提高學(xué)生的實踐創(chuàng)新能力，激發(fā)學(xué)生的科研創(chuàng)新潛力和專業(yè)實踐興趣。課程實驗包括三個系列實驗，如圖1所示。

在實驗課程中，學(xué)生分為四人一組，每組采用六臺路由器、四臺交換機和四臺PC機搭建實踐教學(xué)環(huán)境。學(xué)生依據(jù)實驗指導(dǎo)書中的實際拓?fù)鋱D連接設(shè)備，并且按照步驟完成基礎(chǔ)型實驗。書中詳細(xì)闡述了基礎(chǔ)型實驗各個步驟所需要輸入的命令，幫助學(xué)生復(fù)習(xí)課上所學(xué)內(nèi)容。但是實驗步驟中故意設(shè)置了錯誤點，防止學(xué)生不動腦型的照抄。這種形式既鍛煉了學(xué)生的動手能力，也提高了學(xué)生的排錯技能。比如，在RIPv1配置實驗中，拓?fù)鋱D中給出的網(wǎng)絡(luò)地址故意設(shè)置為不連續(xù)子網(wǎng)，學(xué)生在測試連通性時會發(fā)現(xiàn)丟包的現(xiàn)象。

綜合型實驗均為企業(yè)的實際案例，以實驗一的綜合型實驗為例，學(xué)生需要根據(jù)拓?fù)鋱D和給定需求進行子網(wǎng)劃分，在不同區(qū)域配置恰當(dāng)?shù)穆酚蓞f(xié)議等。創(chuàng)新型實驗可以讓學(xué)生針對某一個專題進行深入的了解和研究。實驗二的創(chuàng)新型實驗要針對校園網(wǎng)從IPv4向IPv6的過渡，根據(jù)現(xiàn)有的軟、硬件環(huán)境，設(shè)計符合校園網(wǎng)實際情況的幾種過渡方案，并給出具體的實現(xiàn)過程。由于是信息安全專業(yè)的學(xué)生，需要培養(yǎng)學(xué)生的網(wǎng)絡(luò)安全意識，因此在實驗中加入安全相關(guān)內(nèi)容。例如，實驗三的綜合實驗，要求用戶端能夠防止私設(shè)DHCP服務(wù)器、私設(shè)IP地址和ARP攻擊。

網(wǎng)絡(luò)實驗平臺實現(xiàn)遠(yuǎn)程實驗環(huán)境，使學(xué)生能通過瀏覽器在真實網(wǎng)絡(luò)設(shè)備上進行網(wǎng)絡(luò)實驗。將實驗環(huán)境延伸至學(xué)生宿舍、圖書館等場所，做到7*24小時開放專業(yè)實驗室，滿足學(xué)生的需求。

在實驗教學(xué)過程中，強化學(xué)生的主體作用，教師在必要時要指導(dǎo)學(xué)生解決實驗過程中遇到的一些難以解決的或者意外的問題，以免學(xué)生遇到困難之后可能無法進行后續(xù)實驗，從而影響實驗效果。

3）科技訓(xùn)練體系由科學(xué)研究、研究報告及其他各類科技活動組成，旨在引導(dǎo)學(xué)生盡早進入科研實驗室和項目組，接受科學(xué)研究的鍛煉和學(xué)術(shù)氛圍的熏陶。對于動手能力強的學(xué)生，加強學(xué)科、技能競賽管理。從2006—2012年，每年在全校范圍內(nèi)舉行一次“思科網(wǎng)院杯”全國大學(xué)生網(wǎng)絡(luò)技術(shù)大賽校內(nèi)選拔賽，指導(dǎo)學(xué)生參加。對于競賽中的成績優(yōu)異者給予創(chuàng)新學(xué)分獎勵，競賽中的優(yōu)勝者進行集中訓(xùn)練，參加“思科網(wǎng)院杯”全國大學(xué)生網(wǎng)絡(luò)技術(shù)大賽。對于有科研興趣的學(xué)生，要求其早進課題、早進實驗室。

依托北京工業(yè)大學(xué)“信息安全實訓(xùn)基地”平臺，建設(shè)多元、優(yōu)質(zhì)和開放的校內(nèi)外課程學(xué)習(xí)與科技活動支撐環(huán)境，可以根據(jù)不同學(xué)生的研究興趣與職業(yè)規(guī)劃，進行差異化個性培養(yǎng)。在實現(xiàn)專業(yè)人才培養(yǎng)全覆蓋的同時，滿足不同研究興趣與職業(yè)規(guī)劃學(xué)生的培養(yǎng)需求。指導(dǎo)學(xué)生參加校內(nèi)星火基金項目，鼓勵學(xué)生參加專業(yè)教師科研項目，引導(dǎo)其發(fā)現(xiàn)自身的研究興趣與職業(yè)規(guī)劃。并針對個性化的發(fā)展要求，做到讓不同發(fā)展需求、不同職業(yè)規(guī)劃、不同能力特點的學(xué)生能夠各取所需，找到提升自身能力的途徑。

充分利用企業(yè)和校內(nèi)實訓(xùn)基地資源 依托企業(yè)，參加實際項目的模擬開發(fā)，使學(xué)生的研究性學(xué)習(xí)經(jīng)驗?zāi)軌蛲ㄟ^一個貼近專業(yè)實際的設(shè)計或研究項目完整而充分地體現(xiàn)出來，并在此基礎(chǔ)上使學(xué)生進而得到知識和能力的提升和總結(jié)，獲得高峰體驗。實訓(xùn)注重綜合素質(zhì)與個性化培養(yǎng)的結(jié)合。校內(nèi)“信息安全實訓(xùn)基地”平臺的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備均采用思科網(wǎng)絡(luò)設(shè)備搭建，實驗室的配置與認(rèn)證考試配置相同，使得學(xué)生在學(xué)校不僅僅學(xué)習(xí)網(wǎng)絡(luò)基本理論，還可以參加認(rèn)證與培訓(xùn)相結(jié)合的實驗體系，經(jīng)過本課程的學(xué)習(xí)后能夠參加CCNA和CCNP認(rèn)證考試。在這樣的體系下，有利于面向社會培養(yǎng)面向應(yīng)用的高素質(zhì)網(wǎng)絡(luò)人才，學(xué)有所用，提高學(xué)生的就業(yè)能力，為學(xué)生畢業(yè)后很快適應(yīng)勝任工作打下扎實的應(yīng)用基礎(chǔ)。

實行考核激勵機制 作為一門實踐性很強的課程，考核是評價學(xué)生學(xué)習(xí)效果和教師教學(xué)質(zhì)量的標(biāo)準(zhǔn)。更重要的，它是一個激勵體制，成為指導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)的方向和標(biāo)準(zhǔn)。本課程的考核分為三部分：平時實驗成績、考勤、期末筆試考試。其中考勤比重占10%，平時實驗成績比重占到60%，期末筆試比重為30%，創(chuàng)新型實驗和CCNA證書均為加分項。嚴(yán)格考勤可以帶動學(xué)生建立良好的班風(fēng)。平時實驗成績主要體現(xiàn)整個學(xué)期全部實驗成績的平均水平，基礎(chǔ)驗證型實驗和綜合型實驗為必做項，教師根據(jù)每個人分工的完成情況，以及最后的調(diào)試結(jié)果打分。創(chuàng)新型實驗是為后續(xù)科研創(chuàng)新工作打下良好的基礎(chǔ)，因此作為學(xué)生的加分項目。筆試與實驗成績的結(jié)合，可以兼顧對基本理論知識以及實際操作能力的考核，在很大程度上減少學(xué)生死記硬背的學(xué)習(xí)情況，綜合評價學(xué)生的能力，充分體現(xiàn)公平、公開、公正的原則，促進良好學(xué)習(xí)風(fēng)氣的形成。endprint

4 課程教學(xué)創(chuàng)新探索的實踐效果

將以上改進的方法應(yīng)用到實際的教學(xué)過程中，使學(xué)生在注重理論學(xué)習(xí)的同時提高參與實踐的積極性，理論知識與實踐實訓(xùn)有機結(jié)合，實驗科研中遇到的問題又可以促使學(xué)生在理論上尋求解答。兩方面相輔相成，相互促進。

經(jīng)過三年不斷地嘗試與改進，學(xué)生對路由交換技術(shù)這門課程的滿意度有了很大提升，工程能力和學(xué)習(xí)的主動性有了很大的提高。在近幾年的全國“思科網(wǎng)院杯”大學(xué)生網(wǎng)絡(luò)技術(shù)大賽中，獲得集體一等獎一次，集體二等獎二次，集體三等獎二次，集體優(yōu)勝獎二次；目前已有50多人次獲得CCNA證書，其中四人次獲CCNP證書，10多人次獲全國信息化工程師的培訓(xùn)證書。多名學(xué)生主持并完成校級星火基金項目及全國大學(xué)生創(chuàng)新實驗計劃項目，為后續(xù)課程的學(xué)習(xí)和科研工作打下良好的基礎(chǔ)。

5 結(jié)論

路由交換技術(shù)課程的教學(xué)改革是一項長期的任務(wù)，仍需繼續(xù)根據(jù)學(xué)生的特點、企業(yè)實際工作崗位的要求和網(wǎng)絡(luò)科技的發(fā)展不斷地探索，不斷地改進。在進行教學(xué)研究的同時，也要注重科研工作，并將研究成果逐步融入傳統(tǒng)教學(xué)內(nèi)容中，形成科研—教學(xué)—科研的良性循環(huán)模式，對教學(xué)起到巨大的促進作用。只有這樣，培養(yǎng)出來的學(xué)生才能適應(yīng)社會，成為社會需要的有用之才。

參考文獻

[1]孫良旭，吳建勝.工程實踐驅(qū)動的“路由交換技術(shù)”課程教學(xué)環(huán)境構(gòu)建研究[J].實驗技術(shù)與管理，2014（9）：212-215.

[2]何利娟.理實一體化教學(xué)模式在網(wǎng)絡(luò)專業(yè)課程中的應(yīng)用：以“路由與交換技術(shù)”課程為例[J].石家莊職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報，2012（2）：69-71.

[3]劉志丹，馬士玲.《核心路由交換技術(shù)》教學(xué)探索與實踐[J].電腦知識與技術(shù)，2012（10）：2306-2308.

[4]張玉軍，吳建勝，孫良旭，等.對《路由交換技術(shù)》課程教學(xué)改革的探索與實踐[J].中國科教創(chuàng)新導(dǎo)刊，2010（7）：

183.

[5]周瑾怡.《路由交換技術(shù)》課程教學(xué)改革與實現(xiàn)[J].計算機光盤軟件與應(yīng)用，2013（23）：191-192.

[6]陳新華，孫雅妮.基于項目化教學(xué)法的路由交換技術(shù)課程實踐[J].價值工程，2013（32）：224-225.

[7]仵圣梅.路由交換課程興趣教學(xué)法研究[J].考試周刊，

2014（55）：121-122.

[8]李京文，姚成.目標(biāo)導(dǎo)向情境教學(xué)模式（GBS）架起了社會與學(xué)校之間的橋梁：《路由交換技術(shù)》課程改革探索[J].滁州學(xué)院學(xué)報，2009（4）：100-103.

[9]梁艷，曾碧卿，唐華.路由交換技術(shù)課程教學(xué)改革研究[J].中國教育技術(shù)裝備，2011（12）：33-35.

[10]羅定福.項目式教學(xué)法在《網(wǎng)絡(luò)交換與路由》課程中的探索與實踐[J].黑龍江科技信息，2010（8）：167.

[11]范君.《路由交換部署與實施》課程教學(xué)建設(shè)分析[J].電腦與信息技術(shù)，2010（6）：81-84.

[12]黃國平.淺談“項目教學(xué)法”在《路由交換》中的應(yīng)用[J].中國校外教育，2013（14）：46，145.

[13]翟俊斌.計算機網(wǎng)絡(luò)路由交換的技術(shù)應(yīng)用和趨勢探究[J].計算機光盤軟件與應(yīng)用，2013（6）：181，183.

[14]王豐.淺談路由交換技術(shù)課程教學(xué)改革[J].計算機光盤軟件與應(yīng)用，2013（18）：252-253.

[15]胡聲丹，孫敏鳳，何向武.基于GNS3與SecureCRT的交換路由實驗教學(xué)[J].中國科教創(chuàng)新導(dǎo)刊，2012（1）：205-206.endprint