劉耀林+陳友榮+周瑩

摘要：教學方法改革對提高教學質(zhì)量、培養(yǎng)應用型人才具有重要的現(xiàn)實意義。本文以《路由與交換》這門網(wǎng)絡工程類應用型課程為例，依據(jù)CDIO工程教育模式，從整合教學內(nèi)容、改革授課方式、實施項目體驗式教學方法、調(diào)整考核方式幾個方面探討了改革實施方案。經(jīng)實踐證明，本方案對提高學生學習興趣、增強實踐技能、積累工程經(jīng)驗有積極作用。

關鍵詞：應用型課程;工程教育模式;案例導入;體驗式教學法;角色扮演

中圖分類號：G642.0 ? ? 文獻標志碼：A ? ? 文章編號：1674-9324（2015）20-0107-03

隨著我國信息化建設從橫向規(guī)模發(fā)展轉(zhuǎn)變?yōu)榭v向深度應用發(fā)展，社會對各種類型的網(wǎng)絡技術人才在數(shù)量和質(zhì)量上的需求也不斷遞增。在以就業(yè)為導向的人才培養(yǎng)目標驅(qū)動下，為應對網(wǎng)絡技術更新的日新月異以及網(wǎng)絡高級應用型人才需求的不斷擴大，高校網(wǎng)絡工程類課程的各項改革勢在必行[1]。

CDIO工程教育模式，是目前國際工程教育改革的最新成果，CDIO代表構思（Conceive）、設計（Design）、實施（Implement）、運行（Operate），它是以現(xiàn)代工業(yè)產(chǎn)品從構思、研發(fā)、制造、運行全生產(chǎn)過程為載體，讓學生以主動的、實踐的方式學習工程。它是以能夠領導現(xiàn)代工業(yè)產(chǎn)品過程或系統(tǒng)開發(fā)的現(xiàn)代工程師所需要具備的知識、能力和素質(zhì)為目標，以現(xiàn)代工程實際為背景環(huán)境，采用相互聯(lián)系、相互支撐的課程體系培養(yǎng)學生，并讓學生在現(xiàn)代學習和實踐環(huán)境中取得豐富的設計制作和主動學習的經(jīng)驗，促進學生知識、能力和素質(zhì)的一體化成長[2，3]。CDIO教育模式符合網(wǎng)絡工程類人才培養(yǎng)特性，對網(wǎng)絡工程類課程改革具有重要指導意義。

《路由與交換》是我校網(wǎng)絡工程方向一門重要專業(yè)必修課，在網(wǎng)絡工程課程體系中擁有承上啟下的重要地位。它以計算機網(wǎng)絡技術為基礎，深入學習數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡路由與交換技術中的重要原理、協(xié)議及應用方法，旨在培養(yǎng)學生具有中型企業(yè)網(wǎng)的規(guī)劃設計與實施技能，是一門與實際應用聯(lián)系非常緊密的典型的網(wǎng)絡工程課程。因此，針對本課程的教學改革，將對網(wǎng)絡工程類其他課程的改革起到很好的示范效應。

一、課程現(xiàn)狀與問題

1.課程現(xiàn)狀。目前，本課程針對通信工程專業(yè)通信網(wǎng)絡方向大三的學生，總課時48學時，其中理論課時36節(jié)，實驗課時12節(jié)，每周一次課，每次3節(jié)。授課形式為：理論課在多媒體教室，老師講解理論并配合操作演示;實驗課在通信網(wǎng)絡實驗室，學生分組完成一個小型實驗項目。

通過理論學習和綜合實驗的訓練，幫助學生理解網(wǎng)絡協(xié)議的工作原理、掌握網(wǎng)絡設備的配置步驟、熟悉網(wǎng)絡故障的排除方法，使其具有規(guī)劃、設計、實施中型企業(yè)網(wǎng)的能力。

2.存在的問題。通過研究前幾屆學生的實際教學效果，本課程在課堂教學方面存在如下一些問題。

（1）理論與實踐被割離。本課程實踐性較強，理論和實踐粘合較緊，現(xiàn)在“理論36課時+實驗12課時”的授課方式，弱化了實踐的作用，其次將理論和實驗分開教學，使學生在學完網(wǎng)絡協(xié)議原理后不能馬上在實驗環(huán)境中驗證協(xié)議的工作過程，影響學習效果。

（2）單項技術與整體項目無法銜接。學生在做實驗的時候，對于單項技術的應用能輕松完成，但是對于有一定綜合性的實驗，往往無從下手，說明“從單項技術到綜合項目”的方式導致知識點的離散性，使學生沒有理清各種技術之前的相互關系，對于多種技術同時應用的情況缺乏整體認識。問題的關鍵在于為了教學的方便，原本屬于同一個項目的多項技術被人為分割成一個個小的知識點，便于學生逐個掌握，但是學生缺乏整合各項技術的能力[4]。

（3）學生參與度不高。在理論學習階段，教師采用傳統(tǒng)的授課方式很難將抽象的協(xié)議講得生動，學生對枯燥的協(xié)議、煩瑣的工作流程不感興趣;實驗階段，學生各自為政，認真的學生多做，偷懶的學生少做甚至不做，缺乏團隊意識[5，6]。

二、教學改革內(nèi)容與措施

CDIO模式下的教學過程包括：教師提出明確的任務目標，學生對目標進行分析研究，并設計實施方案，將方案轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品或系統(tǒng)，并經(jīng)過不斷的調(diào)試修改形成一個產(chǎn)品或系統(tǒng)，形成一體化教學體系[7]。

本文參考CDIO教育模式的教學過程以及課程在實際課堂教學中存在的問題，首先，對教學內(nèi)容重新規(guī)劃與整合，引入頂層項目和次級項目的概念;其次，為了提高學生實踐機會，為了給體驗式學習營造真實項目環(huán)境，對授課方式進行改革;然后，在每次授課過程中實施基于角色扮演的項目體驗式教學法;最后，將學生在課堂體驗式學習表現(xiàn)以及課外自主學習中的成績作為綜合考核學生的依據(jù)。

1.融合理論與實踐，整合教學內(nèi)容。根據(jù)本課程應用性的特點及體驗式教學的需要，以“總—分—總”式結(jié)構整合教學內(nèi)容。所謂“總—分—總”，即從一個大型工程實例（頂層項目）出發(fā)，歸納出完成該工程的所有單項技術，針對這些單項技術設計相應的次級項目，然后根據(jù)各項技術之間服務與被服務的遞進關系，由淺入深、由局部到整體地開展各項技能的培訓，當所有次級項目完成后，一個完整的工程項目也實施完畢。這種“總—分—總”式的組織方式便于學生在初期就能掌握網(wǎng)絡的全貌，并理解各項技術在實際工程中作用。

“總—分—總”式組織法實施方案如圖1所示，教學內(nèi)容被以下幾個時期串聯(lián)成一個整體：項目設計準備期、整體項目認知期、遞進式學習期和綜合應用期。在準備期著重學習網(wǎng)絡工程基礎，包括常見網(wǎng)絡設備的配置與管理、IP地址規(guī)劃等;在整體認知期通過兩個大型項目實例（園區(qū)網(wǎng)是典型的交換型網(wǎng)絡，企業(yè)網(wǎng)是典型的路由型網(wǎng)絡）來分析客戶需求，學習典型交換型和路由型網(wǎng)絡的拓撲結(jié)構，此時并不涉及各種需求的解決方案，僅從整體上認知網(wǎng)絡結(jié)構，了解各項技術的應用場合及能解決的實際問題（總）;在遞進式學習期，所有技術通過兩個實例串聯(lián)在一起，形成一個整體，而不是孤立的個體，將從簡單到復雜、局部到整體、低級應用到高級應用的順序逐步學習網(wǎng)絡工程基本技能，學習各項技術的配置方法，解決實例中遇到的問題，逐項滿足客戶需求（分）;在綜合應用期，將再設計兩個工程實例，提出需求，指導學生應用課程所學技術完成工程的設計、配置、測試等任務，檢驗學習效果（總）。

2.依托虛擬實驗平臺，改變授課方式。授課方式的改革從兩個方面進行：第一，將授課地點從教室搬到實驗室，將實驗室虛擬網(wǎng)絡平臺軟件融入理論和實踐教學，提高學生學習興趣和效率，做到“邊理論邊實踐”;第二，改變單一專業(yè)教師授課的方式，聘請“校企合作”企業(yè)工程師參與綜合實驗的設計和現(xiàn)場指導，提高綜合實驗的工程時效性。

從在教室上理論課、實驗室上實踐課轉(zhuǎn)變?yōu)樗薪虒W內(nèi)容都在實驗室完成，看似僅僅就是教學場地發(fā)生改變，實質(zhì)是授課方式的轉(zhuǎn)變。實驗室擁有網(wǎng)絡虛擬軟件平臺（GNS3、Cisco Packet Tracer，業(yè)內(nèi)工程師認可的主流軟件），借助于這些軟件平臺，協(xié)議的工作流程不再抽象，當堂學習的配置技術也能及時鞏固;并且在實驗室能近距離接觸真實網(wǎng)絡設備，能提高學生的學習興趣[6]。

同時，借助“校企合作”平臺將業(yè)師引入課堂，改變單一講師授課的形式。將業(yè)師引入課堂是彌補講師實際工程經(jīng)驗不足的重要手段，一方面依托學校的“千人業(yè)師”計劃，由業(yè)師在課堂開展講座，介紹行業(yè)背景、就業(yè)前景;另一方面，業(yè)師可將實際工作中的真實案例引入實驗教學，使綜合實驗更具有現(xiàn)實意義。

3.營造項目實施情景，開展教學改革。企業(yè)網(wǎng)絡工程師在實施工程時并不是直接操作真實設備，這樣容易給客戶造成難以預計的不良后果，他們遵循“構思→模擬→實施”的步驟，依據(jù)這樣真實的項目實施規(guī)律，本文加以改進提出適合于課堂操作的項目體驗式學習法，并運用到《路由與交換》課程的單次（3課時）授課過程中。

如圖2所示，首先，教師根據(jù)教學進度引出真實案例，提出設計需求，并講解所涉及技術的理論知識（案例講解，1課時）;然后指導每位學生在網(wǎng)絡虛擬平臺（Cisco Packet Tracer或GNS3）提出設計方案，搭建工程拓撲圖，完成所有設備的配置以及測試任務（模擬器演練，1課時）;最后，學生將以小組為單位成立項目組，并進行角色扮演（如項目經(jīng)理、網(wǎng)絡工程師、實施與測試人員等），以團隊合作的方式將虛擬平臺測試無誤的方案移植到實驗室的真實設備上，完成真實設備的配置并測試（角色扮演，1課時）。

在教學的第一階段主要以教師的講解為主;進入第二階段，教師只負責指導，以學生的模擬操作為主;第三階段，學生將選舉本小組項目經(jīng)理，并在項目經(jīng)理的指揮下完成整個工程的實際操作。整個教學過程以學生為主導，教師為指揮，師生互動為主要手段，實現(xiàn)知識從理論到實踐再到應用的全面掌握。

4.結(jié)合課堂與課外，改變考核方式。學生本課程的總評成績將由兩部分組成：平時成績和考試成績。其中平時成績占比40%，將采用過程考核的方式，記錄學生每次項目的完成情況，并根據(jù)其在小組中扮演的角色打分（通常扮演小組項目負責人的學生會有更高的成績）;期末考試占比60%，將采用“項目+報告”的方式，布置一道大型的網(wǎng)絡實例，提出設計需求，讓學生在課外借助各種網(wǎng)絡資源完成項目設計，要求能在網(wǎng)絡虛擬軟件平臺測試通過，并撰寫項目報告。為了防止學生之間相互抄襲，要求報告不得雷同。

三、結(jié)語

本文首先分析了《路由與交換》這門應用型課程在網(wǎng)絡工程類課程體系中的地位以及對人才培養(yǎng)的作用;然后闡述了課程在教學與實踐環(huán)節(jié)的現(xiàn)狀，深入剖析了教學實施中存在的問題;最后依據(jù)CDIO工程教育模式在教學內(nèi)容、授課方式、教學方法、考核方式四個方面提出了教學改革的實施方案。經(jīng)過一個學期的試驗，改革取得初步成效，具體表現(xiàn)在學生的學習積極性被充分調(diào)動，自主學習的能力被激發(fā)，對網(wǎng)絡工程這個方向更加認同。

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