基于CDIO理念的網(wǎng)絡工程教學改革研究

　　摘 要：簡要分析CDIO工程教育理念，對網(wǎng)絡工程專業(yè)的教學改革提出實踐措施：圍繞網(wǎng)絡工程思想，開展案例教學、任務驅動教學、仿真實驗教學，與企業(yè)共建實踐基地，開展校企合作教學，重建學生考核評價標準，突出工程項目能力，建設“雙師型”教師隊伍。
　　關鍵詞：CDIO工程教育；網(wǎng)絡工程；教學改革；“雙師型”
　　
　　1 背景
　　2010年3月，教育部CDIO工程教育模式研究與實踐課題組正式接收我院為“CDIO工程教育模式研究與實踐課題組”第二批試點高校。我院是一所獨立學院，工科專業(yè)優(yōu)勢顯著，主要培養(yǎng)滿足長三角地區(qū)社會經(jīng)濟快速發(fā)展的應用型、創(chuàng)新型人才。CDIO工程教育模式與我院辦學理念相吻合。CDIO工程教育理念是將學生的培養(yǎng)目標分成工程基礎知識、個人能力、人際團隊能力和工程系統(tǒng)能力四個層面，在注重培養(yǎng)學生扎實的工程基礎理論和專業(yè)知識的同時，努力將教育過程放到工程領域的具體情境中，經(jīng)過近似于實際工程場景的實踐訓練，造就具有國際競爭力的優(yōu)秀工程師[1]。
　　網(wǎng)絡工程專業(yè)的特色主要在于以網(wǎng)絡通信技術和計算機技術為基礎，突出計算機軟硬件系統(tǒng)、數(shù)字通信系統(tǒng)、計算機網(wǎng)絡系統(tǒng)、網(wǎng)絡管理技術，使本專業(yè)培養(yǎng)的學生具備網(wǎng)絡通信和計算機兩方面專業(yè)領域的能力。CDIO工程教育模式為我們的網(wǎng)絡工程教學改革指明了方向，提出了新的教學要求和人才培養(yǎng)標準[2]。
　　2 網(wǎng)絡工程教學改革
　　2.1 工程引入課堂，開展案例教學
　　案例教學法首創(chuàng)于哈佛大學，最早被運用于19
　　
　　世紀后半葉的法律教學中，以后，被運用于醫(yī)學、管理學、軍事學等學科的教學之中，實踐證明這是一種有效的教學手段。工程案例是將發(fā)生于工程實踐中的客觀事實，經(jīng)過文字、數(shù)據(jù)、圖表、動畫等方式進行概括、整理、加工，形成可用于課堂交流或探討的案例材料。網(wǎng)絡基礎理論教學中，工程案例被用來描述網(wǎng)絡系統(tǒng)的架構與設計，闡述網(wǎng)絡通信基礎的基本原理。如通過形象地顯示學院校園網(wǎng)的拓撲圖讓學生理解抽象的網(wǎng)絡拓撲概念，通過FLASH動畫對比讓學生明白電路交換與分組交換。同時，我們運用工程案例來講解網(wǎng)絡體系結構分層協(xié)議的工作原理。例如，在講解應用層FTP協(xié)議時，演示登陸校園網(wǎng)FTP服務器的操作并抓包分析，讓學生理解FTP客戶端與服務器之間的連接過程，F(xiàn)TP客戶端通過DNS解析獲取服務器的IP地址，經(jīng)過TCP三次握手建立可靠網(wǎng)絡連接，驗證FTP用戶的名稱與密鑰的有效性，協(xié)商服務端數(shù)據(jù)傳輸模式直至數(shù)據(jù)傳輸?shù)取＝處熢诮虒W中設計一些思考題，培養(yǎng)學生應用基本概念、基本理論、基本方法分析和解決實際問題的能力。運用案例教學法，教師將復雜的工程項目提煉到課堂并展示給學生，使得學生不僅深入淺出地理解抽象的協(xié)議原理，而且可以見識相關網(wǎng)絡技術，增強學習興趣，活躍課堂氣氛，提高課堂效率[3]。
　　
　　作者簡介：吳許俊，男，工程師，研究方向計算機網(wǎng)絡工程。
　　
　　2.2 工程引入課堂，開展任務驅動教學
　　建構主義學習理論的任務驅動教學法提出，學習不是被動接受已定知識，而是學習者主動在內部建構知識的過程。教師將教學內容精心設計成若干個子任務，按照“提出任務→分析任務→引出教學內容→講授新知識→總結評價”的過程展開教學[4]。工程項目案例以實際項目為背景，教師依據(jù)項目設計與開發(fā)的順序進行項目實施演示，巧妙地將基礎技術融合其中，并進行必要的比較和分析，便于學生模仿。自主選題的工程項目充分涵蓋需求分析、網(wǎng)絡設計、系統(tǒng)集成、網(wǎng)絡測試、網(wǎng)絡驗收和網(wǎng)絡管理與維護等全過程，這一系統(tǒng)化過程包含了網(wǎng)絡系統(tǒng)構建的生命周期，體現(xiàn)CDIO提倡的“構想—設計—實施—運作”理念。如在校園網(wǎng)組網(wǎng)項目中，從用戶需求分析開始，到網(wǎng)絡方案設計、設備選型以及最后的系統(tǒng)調試與驗收，教師指導學生實踐組網(wǎng)的每個環(huán)節(jié)，理解并掌握相關知識。如在網(wǎng)絡綜合布線項目中，教師指導學生按照規(guī)范要求設計工作區(qū)子系統(tǒng)、水平干線子系統(tǒng)、管理間子系統(tǒng)、垂直干線子系統(tǒng)、設備間子系統(tǒng)等，并自行組織施工，最后組織測試驗收，在實踐中掌握綜合布線、工程項目管理的基本方法與過程。教師以引導者的身份在學生學習的過程中提出明確的要求，給予適當建議，并適時進行引導。在教師指導下，學生理解了知識并提升了實踐能力。任務驅動教學方法激發(fā)了學生的自主學習能力、創(chuàng)新精神和合作意識[5]。
　　2.3 工程引入課堂，開展仿真實驗教學[6]
　　網(wǎng)絡仿真是使用計算機技術構造網(wǎng)絡拓撲結構、網(wǎng)絡設備互聯(lián)和模擬網(wǎng)絡協(xié)議的工作過程。它能設定網(wǎng)絡設備特性參數(shù)，模擬網(wǎng)絡數(shù)據(jù)包在物理網(wǎng)絡中的傳輸過程，對網(wǎng)絡性能進行研究和分析。我們使用Packet Tracer網(wǎng)絡模擬器開展仿真實驗教學，通過虛擬軟件技術高度仿真任意需求的網(wǎng)絡場景。
　　在理論教學中運用多媒體課件動畫演示的同時，使用仿真實驗模擬真實網(wǎng)絡場景，形象化演示網(wǎng)絡協(xié)議工作原理。Packet Tracer網(wǎng)絡模擬器在講解繪制網(wǎng)絡拓撲圖、IP地址規(guī)劃與子網(wǎng)劃分、VLAN設置、IP路由選擇協(xié)議的應用和網(wǎng)絡綜合實訓等教學環(huán)節(jié)發(fā)揮了巨大作用。
　　在實踐教學環(huán)節(jié)，我們指導學生使用網(wǎng)絡模擬器循序漸進地獨立開展網(wǎng)絡基本實驗和綜合實驗，讓學生逐步理解網(wǎng)絡體系結構、IP數(shù)據(jù)包的封裝與傳輸、網(wǎng)絡協(xié)議原理，實現(xiàn)對復雜網(wǎng)絡協(xié)議的理解；逐步熟悉網(wǎng)絡設備的配置方法，最終掌握網(wǎng)絡實踐技能。
　　課后，我們要求學生將網(wǎng)絡模擬器安裝到個人計算機中，開展自主學習。學生在進入網(wǎng)絡實驗室操作實際的網(wǎng)絡設備之前，使用模擬器進行練習，降低了實際操作的難度，順利完成理論到實踐的過渡。同時，教師布置工程案例作業(yè)，引導學生開展合作式自主研究。實踐證明，仿真實驗教學使用網(wǎng)絡模擬器反復操作而不會損壞，有效降低了網(wǎng)絡實驗室材料的損耗，更重要的是提供了模擬高端網(wǎng)絡設備開展網(wǎng)絡工程教學與實驗的條件，提高了網(wǎng)絡工程教學質量。
　　2.4 工程項目實戰(zhàn)，開展校企合作教學[7]
　　通過加強校內外教學實踐基地建設，搭建開放式實訓平臺，讓學生切身體驗企業(yè)生產(chǎn)環(huán)境，夯實課本理論基礎，培養(yǎng)實際應用能力和創(chuàng)新能力。幾年來，我們與H3C公司共建計算機網(wǎng)絡實驗室和H3C網(wǎng)絡學院，充分利用H3C公司的優(yōu)質資源，開展基于IT認證體系下的網(wǎng)絡工程項目教學與實踐，使得學生的理論知識與應用技能能夠跟國際接軌。幾年來，我們有幾十位學生通過國家“軟考”獲得網(wǎng)絡工程師證書，2006級一位學生獲得思科CCIE國際認證。同時，我們選擇優(yōu)秀的IT培訓機構、科研單位和公司企業(yè)建立密切的合作關系，為學生提供良好的學習環(huán)境，為網(wǎng)絡工程專業(yè)建設和教學改革提供強有力的基礎支撐。我們先后與蘇州索迪教育、江蘇無錫微軟技術中心、中國電信和中國移動等多家單位簽訂合作協(xié)議共建實踐教學基地，聘請企業(yè)技術骨干組成導師隊伍指導我院學生開展各類實訓項目。穩(wěn)定的校企合作教學證明，企業(yè)一流的IT項目管理理念，各類主流開發(fā)平臺，真實的網(wǎng)絡生產(chǎn)場景，為學生提供了先進的工程實踐環(huán)境，能夠幫助學生獲取更多的專業(yè)知識，積累初步的工程經(jīng)驗與社會經(jīng)驗，有力提高了學生開展計算機網(wǎng)絡規(guī)劃、設計和系統(tǒng)集成的能力，為學生日后從事網(wǎng)絡工程師的職業(yè)工作奠定基礎。
　　2.5 重建評價標準，突出工程能力
　　在工程教育中全面推行項目考核，代替?zhèn)鹘y(tǒng)試卷考核。CDIO將項目能力考核放在首位，用能力促知識，強化學生解決實際工程問題的能力。項目考核可以提高學生的主觀能動性，從傳統(tǒng)的自上而下的學習模式變?yōu)樽韵露系膶W習模式，學生根據(jù)自身的興趣及技術能力特點選擇課題。項目活動更能體現(xiàn)CDIO能力大綱的精神：一是個性化考核。學生可以利用積累的基礎知識和能力，發(fā)揮特長，進行創(chuàng)造性學習和思考。二是綜合能力考核。項目實施為學生提供了一個很好的交流平臺，可以提高學生的口頭表達能力、專業(yè)實踐能力和人際交往能力。在選題過程中，各組的討論有利于成員間的知識交換，挖掘創(chuàng)新點。學生的基本個人能力和人際能力，產(chǎn)品、過程和系統(tǒng)構建能力及學科知識要融入專業(yè)考核之中，作為學習成果進行評估。按學習成果的不同分類將采用不同的考核方法，用豐富多樣的評估方法評價多樣的學習方式，以增加最終評估結果的可信度和有效性。
　　
　　3 建設“雙師型”教師隊伍[8]
　　CDIO工程教育模式對專業(yè)課教師提出了更高的素質要求。授課教師需要兼?zhèn)湓鷮嵉膶I(yè)知識理論和豐富的網(wǎng)絡工程閱歷，不僅能夠深入淺出地闡述書本知識理論，而且能夠駕輕就熟地演示工程實踐技術，更要能夠不斷拓展視野引入最新科研成果。學院領導提出建設“雙師型”教師隊伍是實施工程教育改革，提升工程教育質量的核心因素。為此學院采取以下措施：
　　1) 健全“雙師型”教師培養(yǎng)制度。學院同時引進“211”“985”工科院校優(yōu)秀畢業(yè)生與企業(yè)高級專業(yè)技術人才，實行教師資格與專業(yè)技能證書雙證聘任制；同時出臺政策大力培養(yǎng)教師隊伍，鼓勵教師踴躍申報各級科研項目，制定相應的激勵制度和培訓制度等。
　　2) 強化“雙師型”教師隊伍培訓。學院每年利用假期安排青年教師到企業(yè)和科研單位參加實踐，或直接掛職頂崗，或參加技術改造，或合作研發(fā)，形式多樣。學院良好的政策制度有力保障教師參加工程實踐鍛煉，使得教師夯實理論知識之余積累工程經(jīng)驗，了解專業(yè)動態(tài)，豐富知識內涵，促進工程教學改革。
　　4 結語
　　基于CDIO理念的網(wǎng)絡工程教學改革，我們還處于探討與研究中。將先進的CDIO工程教育理念貫穿網(wǎng)絡工程專業(yè)人才培養(yǎng)方案改革、課程體系建設、師資隊伍建設、實踐教學建設等各個方面，構建理論與實踐相結合，技術與市場相結合的網(wǎng)絡工程應用型人才培養(yǎng)體系，為長三角地區(qū)培養(yǎng)合格的網(wǎng)絡高級專業(yè)人才，是我們教育工作者不懈追求的目標。
　　
　　參考文獻：
　　[1] 王慶人. 我國計算機教育如何借鑒歐美CDIO模式[J]. 計算