面向機械類專業計算機網絡課程教學的案例教學研究

袁楚明+劉競+李斌

（華中科技大學機械學院，湖北 武漢 430074）

摘要：針對機械類專業《計算機網絡技術及應用》課程的教學現狀，結合多年的教學經驗，采用案例教學的方法，進行基于案例的課程教學體系設計，結合專業特點設計核心案例，分層次地引入相關技術問題，將理論知識與應用實踐有機結合，旨在探索一種新的教學模式，構建一個新的教學體系，激發學生學習的主動性和對專業的興趣。

關鍵詞：案例教學；計算機網絡課程；教學研究

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2016）50-0180-03

一、引言

《計算機網絡技術及應用》是機械大類專業課程體系中的一門重要專業基礎課程，該課程特點是基本概念多、理論抽象、實踐性強、工程應用突出。傳統的理論講授教學法是基于課程知識體系，根據課程內容章節的知識點，先從概念入手，然后介紹理論知識和原理，最后給出應用實例來說明知識原理的應用；這樣往往難以提高學生的學習興趣，導致了學生的學習效率低，不利于學生對知識與技能的融會貫通，難以達到預期的教學效果。案例教學法是一種以案例為基礎，引導學生分析現實生活的場景或案例，通過案例討論等方式開展學習的一種新型教學方法。在教師的精心策劃和引導下，根據教學目的和教學內容的要求，運用典型案例，將學生帶入特定事件的現場進行案例分析，通過學生的獨立思考或集體合作，進一步提高其識別、分析和解決某一具體問題能力的一種特殊教學方式。它從實際案例出發，提出問題、分析問題和解決問題，培養自主行為能力，綜合應用所學知識。案例教學法在法律、醫學、管理等學科中取得了很大的成功。近幾年，越來越多的學者開始嘗試在工程學科中采用案例教學方法。

二、基于案例的課程教學體系設計

針對計算機網絡課程特點和機械類專業應用需求的特點，對課程體系和教學內容進行了合理的規劃組織與設計，基于“案例教學、任務驅動、模塊結構”的指導思想進行教學組織與設計，構建了知識結構與能力培養相交織的教學體系，如圖1所示。

將“計算機網絡技術”劃分為“計算機網絡基本概念”、“計算機網絡技術基礎”、“計算機網絡應用技術”和“計算機網絡設計”4個教學模塊，每個模塊都是某一方面的研究主題，可以按照幾個項目（或章）來組織教學內容。每一章通過“案例”給出“問題原由”，即“案例原由”，它又是本章教學內容的背景，通過案例引入教學內容的知識要點；“教學重點”既是本章的知識要點，也是本章的教學任務；“能力要求”則是本章教學對能力培養的基本要求，也是本章的教學目標（任務）。

通過列舉大量的實例，以加深學生對理論知識的理解；結合機械專業應用背景，列舉一些計算機網絡在制造工程中的應用案例，以增強學生的學習興趣，并促進理論與實際應用相結合。為了加強學生動手能力的培養，實訓環節至關重要，除了課程教學中列舉大量的實例和應用案例之外，針對每章設計相應的實訓環節，重點章節設計綜合訓練環節，以實際應用為目標，建立課程的技術與技能體系，以融“教、學、做”于一體，培養和提高學生綜合應用能力。

三、結合專業背景的核心案例設計

隨著現代工業技術的發展，制造自動化、數字化與網絡化已成為必然趨勢，計算網絡技術在制造領域的應用日趨重要。因此，針對機械類專業的背景，在課程教學中結合計算機網絡技術在制造中的應用，引入制造工程中網絡應用的實際案例，就顯得十分重要和必要了。

結合專業特點設計若干核心案例，如在“局域網技術”的教學中，引入“構建制造車間局域網”的案例；在“Internet技術應用”教學中，引入網絡化制造的應用案例。由專業應用需求分層次地引出基本技術問題、擴展技術問題和探索性技術問題，并歸納總結引出相關知識環節的教學內容和教學目標，使學生在了解和熟悉計算機網絡技術在制造業的應用背景的前提下，有針對性地學習相關的網絡理論和技術知識，激發對專業的興趣和學習動力。其中，基本技術問題是已經學過的知識，可以在課堂上讓學生來討論回答；擴展技術問題則是本章要學習和解答的問題，這樣讓學生帶著問題去思考、學習；探索性問題是課程教學之外的深度探討性問題，可以布置給學生課后查閱相關文獻資料來解答，以3—5人為一小組，分工協作，各小組之間可以展開交流與討論，課堂中派代表講解，老師給予點評。

例如，在“局域網技術”這一章的教學一開始，首先引入“構建車間局域網”的案例，給出一般制造車間局域網的網絡拓撲結構（如圖3所示）。根據案例應用需求，層次性地引出相關技術問題，并進一步給出本章的主要教學內容和目標。

構建車間局域網的目的：將車間加工設備聯網并接入企業局域網，以實現生產過程的控制管理，諸如通過服務器：（1）集中管理NC加工程序，并通過網絡傳輸到加工設備；（2）實現生產計劃的調度與管理；（3）監控加工設備的狀態及生產流程等。

根據車間局域網的拓撲結構圖，引出其中的基本技術問題：（1）車間網絡撲結構的類型是什么？（2）車間局域網由哪些部分構成？構建車間網絡所用的傳輸介質有哪些？等等。

進而引出車間網絡涉及的擴展技術問題：（1）車間網絡的介質訪問控制方法是什么？（2）車間網絡構建的布線規范標準是什么？（3）所有網絡設備有哪些？等等。通過這些問題，不僅可以讓學生了解網絡技術在制造領域中的應用，還可以學習一些與專業相關的知識。

隨后，提出一些深度的探索性問題：（1）車間設備是否都可以直接連接到車間網絡？如不行，需要采用什么技術手段來實現聯網？（圖中RS232和RJ45的含義是什么）（2）車間設備聯網后，還需要一個基于網絡的生產管控系統平臺才能實現對設備的管理控制，那么，實現這一管控系統需要用到哪些相關技術支持？（3）圖中CAD、CAM/PDM、MRPII/ERP、MES等的含義是什么？（4）如何將車間網絡并入到企業網乃至Internet，以實現基于Internet的網絡制造？通過這些問題，不僅可以讓學生了解網絡技術在制造領域中的應用，還可以學習一些與專業相關的知識。

四、結束語

將案例教學應用于機械類專業計算機網絡課程的教學中，旨在打破傳統教學模式的弊端，改變傳統的教學理念。利用案例教學模式進行教學，有利于更加深入地挖掘學生的潛能，培養學生自主學習的習慣，激發學生學習的積極性與主動性，提高學生的分析問題和解決問題的能力。結合專業特點的案例教學，極大地增強了學生對專業的興趣，教學活動緊密結合工程應用實際，有利于具有工程背景人才的培養。

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