基于CDIO的“計算機網絡”實驗課程的設計與實踐

林澤銘 李姍姍 蔡偉鴻 陳銀冬

[內容摘要]本文在分析目前實驗課程不足的基礎上，以CDIO理念為指導，制定了針對“計算機網絡”課程的實驗大綱，并以此大綱為依據，以加強實驗教學與理論教學的互補為宗旨，以培養學生的綜合素質能力為目標，建立了本門課程的實驗教學體系。該體系以學生為主體，以教師為主導，內容的設置由簡單到綜合，教學方法的運用靈活多變，使學生在深化對理論知識理解的同時，增強動手操作和系統思維能力，培養團隊協作和創新精神，提高職業技能和道德。

[關鍵詞]CDIO；計算機網絡；實驗體系；教學方法

隨著計算機網絡技術的迅速發展，計算機網絡對于人們的工作、學習和生活產生著越來越重要的影響。因此培養適用于現代社會的高質量人才，是高等工程教育的重要任務，而建設合理的計算機網絡實驗課程，對于培養現代社會的高質量人才具有重要的意義。然而，目前的實驗教學中存在一些問題：教師過多的參與實驗，學生缺少主動性，以驗證性實驗為主，學生對實驗缺乏興趣，不成體系、不利于學生能力的培養。為此，本文以汕頭大學工學院計算機網絡實驗室為依托，以國際工程教育改革的最新成果——CDIO理念[1]為指導，以加強實驗教學與理論教學的互補為宗旨，以提高學生的動手操作能力和培養學生的綜合素質為目標，建立了針對“計算機網絡”課程的實驗體系。該體系以學生為主體，以教師為主導，內容的設置由簡單到綜合，使學生在深化對理論知識理解的同時，培養動手操作和系統思維能力、團隊協作和創新精神，為以后工作打好基礎。

一、實驗教學大綱

1.實驗教學理念

由美國麻省理工大學、瑞典皇家工學院等四所高校創立的國際組織提出的CDIO工程教育模式，是近年來國際工程教育改革的最新成果。它以產品從研發到運行的四個生命周期：構思（Conceive）——設計（Design）——實施（Implement）——運行（Operate）為載體，讓學生以主動的、實踐的、課程之間具有有機聯系的方式學習和獲取工程能力[1]。汕頭大學工學院基于CDIO理念提出的三級項目體系將整個課程結構系統有機地結合起來，形成統一體系，該體系以項目設計為導向、以能力培養為目標、以專業課程為基準，把三種規模和側重內容不同的項目貫穿于大學四年的學習過程中[2]。Ⅰ級項目規模最大、持續時間最長；Ⅱ級項目注重課程群的知識運用；Ⅲ級項目是單門課程重視教學需要而開展的小型項目。Ⅰ級項目是主線，Ⅱ級項目是支柱，Ⅲ級項目是基礎，是將理論知識、人文科學、專業基礎知識、專業核心知識和專業高級知識統一起來形成的專業能力培養體系[2]。

2.實驗教學大綱

理論教學、實踐教學和科學研究三位一體是現代大學的基本辦學理念。實驗教學是大學培養學生的重要途徑，而計算機網絡課是一門理論和實踐并重的課程，既包括專業知識要求，又強調能力提升要求。在這一教學目標下，參照CDIO能力大綱，制定了該門課程的能力與知識實驗教學大綱，如表1所示。

表1計算機網絡課程能力與實驗教學大綱

二、實驗教學體系

實驗課程的作用是配合講課內容，有針對性地為學生提供一個實際操作平臺，使之加深對計算機網絡知識的理解，獲得感性的認識，培養和鍛煉動手操作的能力[3]。本文以CDIO理念為指導思想，以“計算機網絡”課程實驗教學大綱為依據，整合三級項目培養體系，建立了計算機網絡課程的實驗教學體系，如表2所示。

表2 “計算機網絡”課程實驗體系

該體系以教師為主導，以學生為主體，實驗內容的設置由淺入深、循序漸進，并分為三個等級：1.基礎性實驗，主要是以鞏固和加強有關知識內容、培養實驗操作能力為目的[4]。這些實驗都是相對比較簡單的，只要學生掌握了基本的原理就可以很容易的實現。2.綜合性實驗，是指實驗內容涉及本課程的綜合知識或與本課程相關的課程知識的實驗[4]，本課程實驗體系中的綜合性的實驗分為不同的模塊，可以根據自己的興趣點所在，自由選擇實驗題目，主要是為了培養學生解決問題的系統思維和綜合動手能力。3.項目設計性實驗，是與我院三級項目培養體系相聯系的，包括其中的三級項目和二級項目。旨在培養學生團隊意識、責任感，并在此過程中體驗項目構思、設計、實施、運作的全過程，并且項目設計性實驗的實驗題目開放，除了可選題目外，學生也可根據自己的興趣來自設題目，但必須要經過老師的審核。并且從表2可看出，該實驗體系與CDIO能力培養大綱相吻合。

三、實驗教學方法

實驗教學體系的實施需要配合好的實驗教學方法，才能調動學生的積極性，提高學生的學習興趣。對于基礎性實驗由于實驗本身的限制，比較枯燥和乏味，教師應根據不同的實驗變換不同的方式，比如可以在實驗的過程中提出一些問題，讓學生通過實驗去發現、解決這些問題，這樣不僅可以引起學生的重視，也能激發出對實驗的學習興趣。由于綜合性實驗是選做的實驗，可以讓具有相同興趣的同學分為一組，這樣更利于討論和相互學習。在項目設計性實驗的實施過程中，則采用隨機分組的方式，使每個學生有機會接觸更多不同性格的人，達到培養溝通能力和團隊合作精神的目的。

實驗考核制度是保證實驗質量的重要環節，對于各個層次的實驗制定了相應的考核制度。對于基礎性和綜合性實驗，老師則根據同學個人在實驗中的表現及提交實驗報告的情況來決定實驗的成績；項目設計更看重的是整個項目的實施過程，希望學生在項目的實施當中，各方面的能力都得到鍛煉和提高，因此，對于項目設計性實驗的最終成績由以下六個方面來評定：系統運行結果（20%）、小組項目報告（15%）、集體開會議程和記錄（15%）、個人項目報告（20%）、個人答辯情況（20%）、小組成員互相打分（10%）。

四、結論

“計算機網絡”課程具有專業技術知識覆蓋面廣、技術水平要求高的特點。為了使該課程的教學達到應有的效果，也為了培養學生的專業技能和綜合素質，我們建立了“計算機”網絡課程的實驗體系，該實驗體系的實施取得了良好的教學效果，先后獲得了校級、省級大學生科技創新大學獎。事實證明，該實驗體系的建立，為學生提供了一個親手操作網絡設備的機會，深化了學生對計算機網絡的基本原理、技術以及協議的理解，并能夠提高動手操作能力，培養學生的綜合素質。

參考文獻：

[1] Edward F Crawley :The CDIO Syllabus一一A Statement of Gold8 for Undergraduate Engineering Education R J．The MIT CDIO Syllabus Report, 2001.

[2] 顧佩華等. 從CDIO 到EIPCDIO——汕頭大學工程教育與人才培養模式探索[J], 高等工程教育研究, 2008(1):12-20.

[3] 張力軍，曹慶華，錢德沛等. 計算機網絡實驗教學改革與實踐[A]// 大學計算機課程報告論壇組委會.大學計算機課程報告論壇論文集[C], 北京：高等教育出版社, 2009:325-331.

[4] 許新征，趙作鵬，李向群等. 高校嵌入式系統課程的實驗教學研究[A]// 大學計算機課程報告論壇組委會.大學計算機課程報告論壇論文集[C], 北京：高等教育出版社, 2009:359-362.

（責任編輯 武之華）