CDIO理念下的數(shù)據(jù)通信與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)教學(xué)探究①

[摘 要] 分析了數(shù)據(jù)通信與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)課程的特點(diǎn)，結(jié)合教學(xué)過程中遇到的實(shí)際問題，以增強(qiáng)技能培養(yǎng)、提升學(xué)生學(xué)習(xí)興趣為目的，將CDIO工程教育理念引入課程教學(xué)過程中，從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法和考評(píng)方式三個(gè)方面對(duì)教學(xué)改革進(jìn)行了探究。

[關(guān) 鍵 詞] 數(shù)據(jù)通信與網(wǎng)絡(luò)；CDIO工程教育；教學(xué)改革

[中圖分類號(hào)] G642 [文獻(xiàn)標(biāo)志碼] A [文章編號(hào)] 2096-0603（2017）19-0074-02

隨著4G移動(dòng)通信的大規(guī)模商用、光纖到戶工程的進(jìn)行、IPV6計(jì)算機(jī)通信網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)以及物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)的興起等，通信與計(jì)算機(jī)行業(yè)的飛速發(fā)展，互聯(lián)網(wǎng)已成為信息化社會(huì)的核心，在社會(huì)的各個(gè)方面都發(fā)揮著重要作用。數(shù)據(jù)通信與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)正是通信與計(jì)算機(jī)兩種技術(shù)互相滲透同時(shí)又密切結(jié)合而形成的一門交叉學(xué)科，在通信工程、電信工程等專業(yè)教學(xué)體系中占有相當(dāng)重要的位置。其主要任務(wù)是學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)知識(shí)和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的通信原理，使學(xué)生從整體上清晰地認(rèn)識(shí)數(shù)據(jù)通信與計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，了解和掌握計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)、常用協(xié)議及組網(wǎng)實(shí)現(xiàn)等，以適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)普及時(shí)代的要求，并為進(jìn)一步進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)技術(shù)產(chǎn)品的開發(fā)和維護(hù)打下基礎(chǔ)。

由于該課程的綜合理論性強(qiáng)且過于抽象，又涉及大量錯(cuò)綜復(fù)雜的概念與新技術(shù)，學(xué)生在學(xué)習(xí)時(shí)容易感到乏味，缺乏學(xué)習(xí)興趣，造成學(xué)習(xí)后勁與動(dòng)力不足。而且目前我院對(duì)此課程的開設(shè)情況存在理論性強(qiáng)，實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)薄弱，與實(shí)際應(yīng)用脫節(jié)的問題，導(dǎo)致學(xué)生學(xué)習(xí)時(shí)往往難以找到著力點(diǎn)、感覺很迷茫。針對(duì)此類現(xiàn)狀，筆者認(rèn)為必須從教師自身入手，從教學(xué)上予以探究，在教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法及考評(píng)方式上予以改革。而CDIO工程教育理念是探討此課程教學(xué)改革的有效之法。

一、CDIO工程教育理念

CDIO工程教育理念是麻省理工學(xué)院和瑞典皇家工學(xué)院等四所大學(xué)組成的跨國研究獲得Knut 以及 Alice Wallenberg基金會(huì)近2000萬美元巨額資助，經(jīng)過四年的探索研究提出的[1]。它包括1個(gè)愿景：為學(xué)生提供一種強(qiáng)調(diào)工程基礎(chǔ)的、建立在真實(shí)世界的產(chǎn)品和系統(tǒng)的構(gòu)思（Conceive）—設(shè)計(jì)（Design）—實(shí)現(xiàn)（Implement）—運(yùn)作（Operate）過程的背景環(huán)境基礎(chǔ)上的工程教育；對(duì)學(xué)生有4個(gè)層面的能力要求：工程基礎(chǔ)知識(shí)、個(gè)人能力、人際團(tuán)隊(duì)能力和整個(gè)CDIO全過程能力；并細(xì)化出12條標(biāo)準(zhǔn)來判斷是否真正實(shí)踐了此理念[2]。

CDIO教育理念的根本點(diǎn)在于建立問題探究式的學(xué)習(xí)方法。這種學(xué)習(xí)方法倡導(dǎo)問題驅(qū)動(dòng)性，教師將問題拋給學(xué)生，讓學(xué)生自主思考、找到解決問題的方法，形成合作、互動(dòng)、追源、查因的探究式學(xué)習(xí)方式。CDIO教育的核心路徑是教學(xué)的實(shí)踐性。這種教學(xué)模式以工程項(xiàng)目為平臺(tái)，倡導(dǎo)在做的過程中學(xué)習(xí)，以做項(xiàng)目的形式激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，在項(xiàng)目中提高學(xué)生解決實(shí)際問題的能力[3]。

二、CDIO理念在數(shù)據(jù)通信與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)課程中的應(yīng)用

（一）優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容，注重技能培養(yǎng)

1.增強(qiáng)時(shí)效性，合理修訂教學(xué)內(nèi)容。目前課程教學(xué)大綱要求的內(nèi)容包含三大部分：數(shù)據(jù)通信、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，涵蓋面已比較廣。然而，由于數(shù)據(jù)通信與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展迅速，為了適應(yīng)時(shí)代發(fā)展，必須對(duì)具體教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行不斷修訂。這就要求教師不僅要教授基本的數(shù)據(jù)通信和網(wǎng)絡(luò)知識(shí)，還要隨時(shí)了解最近的通信與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，在滿足教學(xué)大綱要求的基礎(chǔ)上適當(dāng)補(bǔ)充新鮮內(nèi)容，讓學(xué)生了解工業(yè)界和學(xué)術(shù)界的最新進(jìn)展，與時(shí)俱進(jìn)，為進(jìn)一步學(xué)習(xí)指引方向。

2.精簡理論，強(qiáng)化實(shí)踐，調(diào)整教學(xué)內(nèi)容結(jié)構(gòu)。筆者所在學(xué)院的數(shù)據(jù)通信與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)課程目前并未開設(shè)實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)，該課程的總課時(shí)量為64學(xué)時(shí)，可將16學(xué)時(shí)用于實(shí)驗(yàn)教學(xué)。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容應(yīng)該達(dá)到使學(xué)生更好地理解和深刻地把握網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)理論知識(shí)，并在此基礎(chǔ)上訓(xùn)練和培養(yǎng)學(xué)生基本的網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃及網(wǎng)絡(luò)設(shè)備操作、配置和管理技能等目的，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的基本原則遵循由小到大、實(shí)驗(yàn)步驟由簡到繁、實(shí)驗(yàn)組織由獨(dú)立到協(xié)作，并且包括驗(yàn)證型、綜合設(shè)計(jì)型和創(chuàng)新型等多種類別。筆者經(jīng)過精挑細(xì)選和反復(fù)論證，最終確定了4個(gè)驗(yàn)證型、2個(gè)綜合設(shè)計(jì)型和1個(gè)創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)。在驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)中，設(shè)計(jì)了“網(wǎng)線的制作及測試”“網(wǎng)絡(luò)基本命令應(yīng)用”“交換機(jī)VLAN的配置”“靜態(tài)路由配置”4個(gè)實(shí)驗(yàn)，每個(gè)實(shí)驗(yàn)2學(xué)時(shí)；在綜合設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)中，有“IP數(shù)據(jù)包的捕獲與解析”與“交換機(jī)及路由器綜合應(yīng)用”2個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，每個(gè)實(shí)驗(yàn)2學(xué)時(shí)；另外還有一個(gè)4學(xué)時(shí)的網(wǎng)絡(luò)編程創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)。

其中，“網(wǎng)線的制作及測試”實(shí)驗(yàn)主要讓學(xué)生掌握網(wǎng)線的制作及測試技能；“網(wǎng)絡(luò)基本命令應(yīng)用”實(shí)驗(yàn)主要讓學(xué)生了解和掌握基本的網(wǎng)絡(luò)命令，訓(xùn)練及培養(yǎng)學(xué)生基本的網(wǎng)絡(luò)故障檢測與維護(hù)技能；“交換機(jī)VLAN的配置”實(shí)驗(yàn)主要讓學(xué)生掌握交換機(jī)及Vlan的基本配置與管理技能；“靜態(tài)路由配置”實(shí)驗(yàn)主要讓學(xué)生掌握路由器的基本配置與管理技能；“IP數(shù)據(jù)包的捕獲與解析”實(shí)驗(yàn)主要讓學(xué)生掌握IP數(shù)據(jù)包的工作原理與報(bào)頭設(shè)計(jì)；“交換機(jī)及路由器綜合應(yīng)用”實(shí)驗(yàn)主要是培養(yǎng)學(xué)生掌握交換機(jī)與路由器的綜合應(yīng)用能力；網(wǎng)絡(luò)編程實(shí)驗(yàn)主要是讓學(xué)生深刻理解TCP/IP體系結(jié)構(gòu)，掌握如何用socket編程接口編寫客戶機(jī)程序和服務(wù)器程序。

（二）使用有效教學(xué)方法，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣

1.任務(wù)驅(qū)動(dòng)的探究式教學(xué)。改變教學(xué)主體，以學(xué)生為中心，讓教師成“導(dǎo)”師[4]。在課堂教學(xué)中，教師以任務(wù)驅(qū)動(dòng)引導(dǎo)學(xué)生帶著問題進(jìn)行自我學(xué)習(xí)，并在課堂上轉(zhuǎn)換為“教師”角色進(jìn)行表達(dá)與討論。典型的例子如數(shù)字基帶傳輸與數(shù)字頻帶傳輸部分，先給學(xué)生提出問題像“基帶傳輸與頻帶傳輸?shù)膮^(qū)別與聯(lián)系？”“目前頻帶傳輸有哪些新技術(shù)？”“經(jīng)典的頻帶傳輸技術(shù)及最新的技術(shù)有哪些應(yīng)用場景？”“各種傳輸技術(shù)之間有哪些相似性？”等學(xué)生可以帶著問題復(fù)習(xí)學(xué)過的內(nèi)容并查閱新資料后進(jìn)行課堂討論，而教師可進(jìn)行監(jiān)督、糾正及補(bǔ)充。

另外，當(dāng)前大學(xué)生都已對(duì)使用計(jì)算機(jī)十分熟悉，但并不能把具體的使用經(jīng)驗(yàn)和抽象的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)原理聯(lián)系起來。在學(xué)習(xí)過程中，教師可以從學(xué)生熟悉的網(wǎng)絡(luò)軟件著手，通過分析其工作過程來講解網(wǎng)絡(luò)工作原理。例如在講解網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)與傳輸模型的時(shí)候，設(shè)定兩個(gè)用戶通過QQ聊天的場景，向?qū)W生提出問題，讓其思考數(shù)據(jù)通過哪些協(xié)議層次？各協(xié)議實(shí)體為了將數(shù)據(jù)正確地傳送到目的地需要做什么樣的工作？通過這種方式讓他們感覺到書本上的理論不再抽象空洞。

2.案例+分組教學(xué)。在教學(xué)過程中，教師還可以直接拋給學(xué)生一些實(shí)際案例[5]，通過案例問題的解決來提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。對(duì)于某些需要多人合作的案例，可通過分組教學(xué)，提高學(xué)生的團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力。比如對(duì)于操作較復(fù)雜的網(wǎng)頁設(shè)計(jì)，教師可以將學(xué)生分為不同的團(tuán)隊(duì)，每一個(gè)團(tuán)隊(duì)需要完成一個(gè)公司網(wǎng)站的設(shè)計(jì)任務(wù)，這對(duì)于學(xué)生未來的工作能力和團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力的培養(yǎng)有很大作用。

3.廣義教學(xué)法[6]，適當(dāng)跳出課程，以生活中的實(shí)例類比。通信中的許多技術(shù)都比較晦澀，但很多都可以與實(shí)際生活中的某些具體實(shí)例相聯(lián)系。在教學(xué)過程中多與生產(chǎn)生活相結(jié)合、類比，很容易就可以做到深入淺出。

（三）考核評(píng)估方式多樣化

考核對(duì)教與學(xué)具有評(píng)價(jià)作用，是教學(xué)的重要組成部分。對(duì)于數(shù)據(jù)通信與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)這門課程而言，由于其內(nèi)容廣泛，涵蓋數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)、TCP/IP體系結(jié)構(gòu)、局域網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)、廣域網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、Internet應(yīng)用協(xié)議、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)安全等相關(guān)多個(gè)方面，傳統(tǒng)的課堂教學(xué)重在知識(shí)的獲得，是通過期末一張?jiān)嚲碛扇握n教師來考評(píng)學(xué)生，而CDIO的評(píng)價(jià)方法則重在能力培養(yǎng)，將能力本位的教學(xué)觀貫穿到教學(xué)實(shí)踐的全過程。具體而言，就是對(duì)學(xué)生4個(gè)層面能力的考核：（1）基礎(chǔ)知識(shí)考核。主要考查學(xué)生對(duì)于數(shù)據(jù)通信過程、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)及常用協(xié)議等知識(shí)的掌握程度。只有掌握了這些基礎(chǔ)知識(shí)，才能具備組網(wǎng)、網(wǎng)絡(luò)故障排除等能力。可以期末筆試的形式進(jìn)行。（2）個(gè)人能力考核。可采用過程式考核方式，由學(xué)習(xí)能力和實(shí)踐能力組成，學(xué)習(xí)能力通過課堂提問、課堂測驗(yàn)等基礎(chǔ)工作任務(wù)的完成進(jìn)行考核，實(shí)踐能力的考核通過獨(dú)立實(shí)驗(yàn)的完成情況進(jìn)行測定。（3）人際團(tuán)隊(duì)能力考核。采用過程式考核方式，依賴于團(tuán)隊(duì)任務(wù)的個(gè)人的完成情況而定，可以由學(xué)生相互之間進(jìn)行評(píng)價(jià)。（4）工程系統(tǒng)能力。采用撰寫系統(tǒng)報(bào)告的考核方式，每個(gè)學(xué)生選取一個(gè)網(wǎng)絡(luò)編程創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)任務(wù)，進(jìn)行系統(tǒng)分析、方案設(shè)計(jì)，并通過實(shí)驗(yàn)平臺(tái)進(jìn)行驗(yàn)證，提供系統(tǒng)配置和測試文檔。

筆者基于CDIO工程教育理念對(duì)數(shù)據(jù)通信與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)教學(xué)改革進(jìn)行了初步探究，并進(jìn)行了一定的教學(xué)實(shí)踐。從學(xué)生的教學(xué)反饋來看，這些改革的思路是正確的。筆者會(huì)緊密結(jié)合實(shí)際不斷改革創(chuàng)新，期望學(xué)生學(xué)完這門課程、從學(xué)校畢業(yè)出去以后能夠“懂網(wǎng)”“建網(wǎng)”“用網(wǎng)”“管網(wǎng)”。

參考文獻(xiàn)：

[1]劉全金，張杰，李強(qiáng)，等.基于CDIO教育理念的通信工程課程教學(xué)實(shí)踐[J].安慶師范學(xué)院學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2012，18（4）.

[2]趙永生.教學(xué)學(xué)術(shù)視野下的CDIO [R/OL].（2017-04-27）[2017-05-28].http：//www.chinacdio.com/upload/3.

[3]唐云，張文昭.基于CDIO模式下的《現(xiàn)代通信原理》教學(xué)探究[J].中文科技期刊數(shù)據(jù)庫，2014，35（5）.

[4]王亞楠，賈文濤.基于CDIO的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程教學(xué)改革與實(shí)踐[J].中文科技期刊數(shù)據(jù)庫，2015，9（4）.

[5]楊先友.CDIO模式下的高職計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)專業(yè)教學(xué)研究[J].電腦知識(shí)與技術(shù)，2016，12（8）.

[6]于效宇，劉艷.高頻電子線路的廣義教學(xué)法探究[J].黑龍江教育（高教研究與評(píng)估），2015（1）.