計算機網絡課程實踐體系及內容的改革初探

摘要：為解決目前計算機網絡實踐環節中存在的一些問題，探討建立基于CDIO理念的計算機網絡課程實踐體系。通過改革計算機網絡實踐教學內容及方法，讓學生在掌握計算機網絡基本理論的同時，增強其網絡技能與實踐能力，有利于培養大學生的創新意識和工程能力。

關鍵詞：計算機網絡 CDIO理念 實踐教學

中圖分類號：G4 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2013）04（a）-0-02

目前，計算機網絡技術發展非常迅速，并且網絡知識也越來越普及。計算機網絡是計算機技術和通信技術的交叉學科，理論性強、知識面寬、應用廣泛、實用性強的計算機及相關專業重要的專業基礎課程。“知識來源于實踐，能力來源于實踐，素質更需要在實際中養成；各種實踐教學環節對于培養學生的實踐能力和創新能力尤其重要；實踐對于大學生成長至關重要。[1]”因此針對計算機應用特色顯著的計算機網絡，其實驗實踐教學非常重要。計算機網絡實驗教學與實踐環節不僅僅是對理論教學的深化和補充，而且對培養大學生的學習能力、實踐能力和創新能力起著非常重要的作用。CDIO代表構思（Conceive）、設計（Design）、實現（Implement）和運作（Operate），它以產品研發到產品運行的生命周期為載體，讓學生以主動的、實踐的、課程之間有機聯系的方式學習工程。CDIO工程教育理念是將學生的培養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能力四個層面，在注重培養學生扎實的工程基礎理論和專業知識的同時，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秀工程師[2]。計算機網絡課程在強調理論基礎的同時，更加關注學生的實踐能力，符合CDIO大綱對學生能力的要求。將CDIO工程教育理念引入到計算機網絡課程的實踐教學中，通過基于項目的學習，激發學生的積極性，增強學生解決問題的能力、團隊工作和溝通的能力。因此，以CDIO理念為基礎對計算機網絡實驗進行教學改革有著重要的意義。

1 設計基于CDIO理念的計算機網絡實驗體系

當前計算機網絡課程中的實驗設置基本上與課程內容脫節，主要由于理論課程中主要介紹計算機網絡的基本原理及組成；計算機網絡的基本概念和相關的概念、名詞及術語；講解計算機網絡的發展特點、設計、方法、網絡新技術和網絡發展趨勢等，這樣讓許多學生反映課程內容抽象、空洞，與實際網絡產品及應用結合不太緊密。這主要是由于缺少直觀的計算機網絡應用相關實例內容的學習。近年來，隨著高校辦學規模的擴大，在校學生不斷增加，高等教育實現了由“精英教育”向大眾教育的轉變，為適應時代發展大多數高校開始推行了學分制教學改革[3]。本校在推行學分制改革的過程中，大量專業課程的學時被精簡壓縮，其中計算機網絡課程的學時從56學時減少到40學時（其中還包含12學時的計算機網絡實驗）。在這樣的背景下，計算機網絡實驗很難達到社會對工程技術人才在計算機網絡方面的培養要求，我們綜合考慮學生各方面的培養要求，并結合CDIO理念，規劃提出一個由課堂實驗、課程設計、暑期實訓、畢業設計等組成的立體性計算機網絡課程實踐體系如圖1所示，使得學生接受“從驗證到綜合到創新”的層次化教育，增強學生的實踐能力[4]。（圖1）

計算機網絡的課程實驗主要是結合課程的教學大綱的要求，并參考實驗室的設備情況來進行設置，從系統、實用等方面培養基本技能。課程設計是在課程教學和實驗教學任務完成之后為學生開設的，是實踐教學中重要的組成部分。計算機網絡課程設計采用開發性的方式，不指定課程設計的具體內容，不限定學生的思路和方法，教師按照培養目標給學生提供相關學習資源，引導學生在若干個范圍領域進行選題，突破課程教學內容的局限性。學生在課程設計過程中，根據自身興趣設定課程設計題目，分析問題，教師根據情況進行針對性輔導，培養進階技能。假期實訓是我系結合教育部2010年6月啟動的“卓越工程師教育培養計劃”這一高等工程教育的重大教學改革開始實施的，通過聯合企業建立實訓基地，利用學生暑期時間進行集中工程實踐訓練。假期實訓讓學生分成小組，深入企業進行網絡調查、參與相關項目的設計實施，全程由企業中工程經驗豐富的高級工程師指導。每年的畢業設計，我系都會有一些針對計算機網絡方法的畢業設計題目供學生選擇，其中一些課題是和網絡軟件公司合作的，需要學生在公司完成畢業設計。暑期實訓、畢業設計等的這些相關課題項目提供給了學生一個高級技能培訓的平臺，讓參加過學生的綜合能力得到較大的提升。

2 計算機網絡課程實踐的改革

（1）優化實驗內容。教學內容是學生獲取知識的重要來源。當今世界處在一個飛速發展的信息時代，尤其計算機網絡技術，更是處于“一年一大變，三年一巨變”的變化歷程中。各種新的網絡技術不斷涌現，在這種情況下，與時俱進，優化計算機網絡課程實踐教學內容就顯得尤為重要。例如，像近些年計算機無線網絡的發展非常迅速普及，很多同學在日常生活中常常接觸，所以設計了“無線局域網（WLAN）的安裝與配置”等無線網絡方面項目。國際互聯網編號分配機構IANA在2011年2月3日宣布，現有互聯網IPv4地址已于當天分配完畢。目前推廣采納IPv6對互聯網來說是非常重要的事情，這樣在網絡實驗中設計IPv6相關的“Windows XP IPv6的環境配置”等項目。另外在課程設計等環節中也積極引導學生參與利用網絡新技術方面的項目，對學生創新能力的培養起到很大作用。（2）改進教學方法。實驗項目的開設分必修和選修兩類。必修實驗項目是指根據實驗大綱和指導書的內容，在實驗課內必須完成的實驗內容。必修實驗項目雖然有明確的實驗目的、實驗內容和規范的實驗報告要求，但要改變以往教師講解為主的形式，形成以學生為主，教師為輔的模式，要求學生自己實踐具體過程，充分鍛煉學生的思考分析和實踐動手能力。選修實驗項目是教師布置的課外實驗課題，由學生自己選擇在實驗室開放時間獨立或小組完成，實驗內容以綜合設計型項目為主，提高學生的問題分析能力和創新意思。根據計算機實驗內容采取不同的教學方法和實驗模式，教師采取精講與輔導相結合形式，學生采取個人獨立操作與分組協作兩種不同方式。另外，由于現在學生人數越來越多，而部分計算機網絡實驗對實驗環境要求較高，相關實驗設備臺套數不夠，實驗操作也具有一定破壞性。采取在仿真軟件實驗環境中進行，就能解決相關問題。例如使用模擬軟件Netsim完成交換機、路由器的連接合配置實驗，其操作過程、結果與真實環境極其相似[5]。（3）提高資源利用。為了充分利用計算機網絡實驗室的設備資源，制定實驗室開放管理的具體實施辦法。學生可以根據自己的時間來安排實驗進程或找尋空余時間安排實驗，實驗室的利用率提高。也解決了受到實驗設備數量不足、時間限制等客觀原因影響，大都只能完成驗證性的實驗局限。通過對實驗室開放，給學生以選擇、表現和創新的機會，讓學生選擇自己感興趣的實驗項目，自己操作相關的儀器設備。通過開放式實驗項目可以培養學生的創新意識和科研精神，提高學生的綜合能力。學生通過開放式實驗查詢大量文獻資料，因此具備一定的文獻查閱能力和交流能力，培養了團結合作自主的團隊精神。使實驗室真正成為學生學習和實驗的基地。（4）創新評價體系。傳統的評價方式只重視終結性評價，卻忽視了學生在學習過程中的實際收獲，這與社會要求的人才標準不符合，也有悖于CDIO的評價標準。因此將引入多項考核學生學習過程的評價內容，包括實驗考勤（學習態度）、實驗報告書寫（文字表達能力）、實驗答辯（語言表達能力）、實驗的分析與設計（專業知識）、實驗的協作與組織（團隊能力）、實驗的創新設計（創新能力）等多個方面，最終實施素質、技能、知識“三位一體”的全面、可控的考核體系，著重培養學生的綜合素質。采用這樣的考核方式，可使學生更注重計算機網絡理論與技術的綜合運用和創新，能更快適應社會的需求。

3 結語

進行實驗教學體系、方法等方面改革探索的目的是提高實驗教學的質量，為國家培養合格的工程技術人才。通過基于CDIO理念的計算機網絡課程實踐教學的實施，充分調動學生的學習主動性和積極性增加學生的實踐動手能力和工程應用能力，同時也鍛煉了教師隊伍，促進了學校的教學科研工作發展。

參考文獻

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[2]顧佩華，沈民奮，李升平 等 從CDIO到EIP-CDIO一一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]姜永東，郭紅霞，徐瓊 我國高校實行學分制的現狀及思考[J] 現代預防醫學，2008（1）：89-90

[4]米潔，高宏 遞進式實踐教學模式的探索與實踐[J] 實驗技術與管理， 2012.（2）：138-140

[5]李娜，傅騫 利用模擬軟件改進高校計算機網絡實驗教學內容的初步實踐[J] 現代教育技術，2007（7）：103-105