計算機網絡課程設計的項目驅動式教學改革

摘要：針對目前網絡工程專業計算機網絡課程設計教學中存在的問題，文章提出引入項目驅動教學法，即引入項目型教學內容、以學生為主體的教學形式及注重過程并鼓勵自發答辯的考核方式，介紹教學效果并提出進一步改進的方法。

關鍵詞：計算機網絡；課程設計；項目驅動；自發答辯

計算機網絡課程設計作為網絡工程專業必修的綜合實踐課程，將計算機網絡原理中眾多分散、規模小且針對性強的知識點進行綜合，指導學生從全局上把握網絡系統結構、提高網絡應用能力。目前，計算機網絡原理類課程理論與實驗的教學改革進行得非常深入，而課程設計的教學研究卻少有涉及。作為網絡工程專業校內實驗實訓的必修課程，能否將眾多的網絡原理與協議融入，設計出符合實際應用且便于實驗室開展的課程設計題目；能否通過實施合理有效的教學，使學生較全面地掌握網絡實現與構建的基礎，繼而找到興趣點及鉆研方向，都直接影響著學生對網絡的理解深度與實踐能力水平。

1.目前課程設計教學中的問題

計算機網絡原理涉及計算機與通信學科基礎，知識點多、更新快，在課程設計教學內容的安排上沒有相對固定的模式。目前，計算機網絡課程設計主要采用3種教學內容：①網絡組建與設備配置，包括局域網組網技術與主流網絡設備的配置。如果教學不重視原理，很容易使學生陷入對操作命令的記憶，知其然而不知其所以然。②網絡服務配置與管理，包括網絡設備或主流網絡操作系統上網絡服務的實現與維護，教學內容側重于應用層實現。若學時充裕，也有與①結合的教學內容安排。③網絡編程。大多基于Socket編程，從對基礎的網絡協議的實現與應用的編程中理解協議設計思想，掌握處理通信的基本方法。第③種教學內容的安排較第①種和第②種對協議的解析更深入。網絡工程專業培養方案中一般將網絡編程作為一門專業課單獨開設，相較在課程設計內安排，學時更充裕，更有利于學生對于協議的理解、實現與應用。不管課程設計采用以上何種教學內容，都只側重某一或某些方面，沒有涉及網絡系統的整體概念。對學生而言，難以明確眾多知識點在實際應用中的設計順序、構建步驟，缺乏整體意識。

目前的教學形式仍以教師為主，設計過程與結果相對固定，利于教師把握進度，及時了解學生反饋，適時進行指導。但課程設計題目的實現步驟與結果程式化，難以激發大部分學生的探求意識。學生很容易產生依賴性和惰性，因為輕易就能獲得配置步驟或代碼，課程設計報告復制后稍作修改便算完成。相當一部分學生在模仿與抄襲中完成了設計過程，且提交了考核所要求的材料。這與教學初衷相去甚遠，難以達到課程設計預期的提高學生網絡實踐能力的目的。

按照傳統的考核方式，學生只要有不錯的考勤記錄、基本正確的設計結果、內容完整的課程設計報告，就可獲得合格的分數?？紤]到目前教學內容具有較高的相似度，為了考核出學生真實的完成情況和實際水平，將考核方式在傳統方式的基礎上進行了改進，加入了答辯環節，但占用了比較多的學時。不管采用哪種考核方式，大多數學生是為了符合考核要求而被動地學習，不利于激發學生的主觀能動性，課程設計學習的效果也會打折扣。

因此，目前計算機網絡課程設計的教學在內容上有所側重但不夠綜合，學生很難有全局意識；形式上以教師為主，不利于學生對問題的主動求解；考核方式不便于掌握學生實際能力，難以激勵學生主動學習。改革這種教學模式已經勢在必行。

2.項目驅動法的引入

項目驅動教學法是一種行為引導式的教學方法，是以項目為主體、職業或行業為引導的教學方式，是一種通過組織學生參加實際項目的設計、履行和管理，在項目實施過程中完成教學任務的過程。這種教學法強調對學生綜合能力的全面培養，不僅傳授給學生理論知識和操作技能，更重要的是增強其實踐應用的能力。在課程設計教學中引人項目驅動教學法，由學生根據網絡工程項目不同階段的任務要求，利用計算機網絡原理與實驗技能分析并解決實際問題，在各階段完成后形成最終的項目解決方案。學生在項目流程的熟悉與項目需求的實現過程中加深自身對網絡系統整體結構的理解，強化自己的網絡設計、實施、管理和協議分析能力。

2.1項目型的教學內容

教學內容的安排不再局限于某一方面的能力培養，而是從企業項目中提煉所需技能要求，并將這些要求對應到計算機網絡原理類課程的理論與實驗內容。一個教學班內以5～6名學生分為一組，一組對應一個項目。根據項目各個階段所需要完成的內容，再劃分成一系列任務，分配給各個成員，工作量大的任務由兩名成員共同完成。為杜絕學生抄襲，鼓勵學生實踐多個項目，不同項目的工程實施、管理與維護、協議理解與編程這3個階段選取的實現內容也不同。單個項目階段分解見表1。

以一個具有兩個園區的生產型企業網絡項目為例說明任務的分配。需求分析階段，項目組成員根據企業實際情況與網絡需求，各自設計方案并集中討論，確定系統目標與邏輯模型。規劃與設計階段，各成員分別完成拓撲結構設計、內外網地址分配與VLAN劃分、設備選型、核心層設計、分布層設計、接人層設計。工程實施階段，每個項目對應一組機柜設備，各項目組選擇設備因需求與設計而異，項目組內每兩名成員完成一個任務。

本例任務一：完成核心層設備（2臺Cisco3560，1臺Cisco 2811）配置，主要包括MSTP備份與負載均衡、鏈路聚合、路由策略、SVI實現VLAN問路由、出口路由NAPT、Internet接入、園區間幀中繼連接（2臺Ciseo 2811）；任務二：完成分布層設備（2臺Cisco 3560）配置，主要包括MSTP二層環路及鏈路備份、SVI實現VLAN問路由、ACL拒絕部分WWW服務、DHCP服務；任務三：完成接入層設備（2臺Cisco 2950）配置，主要包括VLAN配置、端口安全、無線網絡部署。管理與維護階段，每兩名成員完成一項網絡服務的部署、參與實施過程中的階段性測試及實施完成后的整體測試。最后，學生在自己構建的網絡上完成協議理解與編程階段。每名成員利用Sniffer、WireShark等抓包軟件對構建的網絡服務的客戶端與服務器之間的數據進行逐層分析，進一步理解協議。在分析數據包的基礎上，完成其中一項協議編程題：Ethernet幀封裝、Ethemet幀發送、ARP數據包發送、IP數據包解析、TCP數據包發送、發現活動主機等。

2.2以學生為主體的教學形式

教學內容以項目為單位，為每一項目組提供項目指導書，對項目背景、5個階段的內容及解決途徑進行說明。學生根據提示的解決途徑，尋找解決方法，并通過實施進行驗證。任務中要求的知識絕大部分在網絡原理類課程中講授或實驗過，確保了學生完成的可行性。部分內容沒有講解過，需要學生進行再學習，如前例中工程實施階段的MSTP、NAPT，協議理解與編程階段的發現活動主機編程題。學生可以通過接受教師指導、查找資料、理清解決方法與步驟、測試與實踐來完成這部分內容，鍛煉自主學習與解決問題的能力。

這種教學形式以學生為主體，學生的設計決定了項目實現的結果。為了保證學生解決方法的正確，教師需要對企業實際項目的內容進行取舍，對每一階段的任務精心設計，確保每位成員分工明確、工作量充足。不同項目的階段任務也盡可能設計為不同，以避免學生產生依賴，促使其獨立完成任務與課程設計報告。在教學過程中，以學生的解決思路為主，教師對學生提出的解決方法進行指導，確保思路正確，但不輔導具體實現。學生的解決方法可能多樣，設計結果不一定是最理想的，但一定要求是完整、正確的?？己藭r，教師對每組學生完成的情況進行說明，肯定合理部分、說明須改進的內容、提出較理想的實現方法，進一步完善學生的網絡知識體系結構。

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2.3注重過程，鼓勵自發答辯的考核方式

考核方式不再沿用側重結果的傳統方式，因為過程和結果一樣重要。項目組的每位成員在每個階段完成時都需要提交階段實現文檔，教師根據完成的階段結果與文檔打分。這樣在設計項目時就已經控制了每位成員完成任務的不同，教師無需過多考慮學生文檔是否拷貝，而可以將精力放在檢查結果與評閱文檔內容上。整個項目完成后需要提交項目組報告，這需要學生將組內所有成員各階段完成的文檔進行整合。項目報告是團隊合作結果的體現，按小組打分。不再采用所有學生答辯或按項目組答辯的方式，取代以“自發答辯”形式，以鼓勵對課程設計理解深刻、愛鉆研、善于實現或有創新的學生。由成員個人或項目組提出申請，以個人為單位參加答辯并打分，不參加答辯的學生此部分無分。最終的成績由5個階段（占70%）、報告（占20%）、答辯（占10%）共同構成。

2.4教學效果

將此教學模式實施在網絡工程專業的計算機網絡課程設計教學中，從實施效果來看，要好于傳統模式，主要體現在：①學生建立了整體意識，了解到原理類課程中的理論與實驗在實際項目中該應用到何處，并通過自己的實現，掌握了應用方法，完善了知識結構。②教師不固定步驟，學生的設計與實現推動著項目的前行，形式相對自由。學生需要復習原理知識點、查找資料、提出解決方法并驗證方法的有效性，最后得出正確的結論與實現的項目。在設計過程中，提高了分析與解決問題的能力。③鍛煉了學生的團隊意識。項目組每名成員需要相互配合，完成各階段內容，前一階段的結果決定了后一階段的基礎。設計過程中，學生的討論氛圍濃厚，各項目組間也有相互借鑒。④注重過程的考核方式使學生更加重視各階段任務的實現，提高了實踐能力，符合了課程設計的教學初衷。⑤“自發答辯”考核方式的加入作為常規考核方式的改進，促進了部分有興趣、能力強的學生的學習動力，在項目實現過程中增強了自我肯定。在答辯環節，提高了語言組織與表達能力。

在實施過程中也發現存在一些問題。首先，單個項目不可能覆蓋絕大部分原理知識點。所以在設計項目時，各個項目所涉及的知識點要盡可能不重合，并鼓勵學生思考或設計同一項目中其他學生完成的部分或其他項目。其次，這種教學模式對教師的技術能力有要求，對解決方案要思路清晰，才能及時解惑，使學生學有所得。因此教師須注重積累，不斷提高自身的專業能力。

3.結語

計算機網絡課程設計作為網絡原理類課程的后繼綜合實踐課程，其教學效果影響著學生對于網絡原理的理解深度及應用能力。引入項目驅動教學法對原有教學模式進行教學內容、教學形式、考核方式的改進，改善了教學效果。進一步需要做的是增加項目的數量，并確保項目的質量，完善項目內容設計，細化階段任務，使之與理論內容的結合更緊密，并及時更新實現技術與解決途徑。不斷地研究、改革、實施、總結，會使計算機網絡課程設計的教學更加符合培養理論基礎扎實、實踐能力強的網絡工程專業人才的要求。