基于CDIO的“數(shù)據(jù)通信與計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)”課程教學(xué)研究

李琦　武睿　武一　高軍萍

摘 要：將CDIO理念引入“數(shù)據(jù)通信與計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)”課程改革，分析了實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)的主要問題，針對教學(xué)方法、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、考核方式等環(huán)節(jié)對該課程的改革進(jìn)行研究。通過構(gòu)建虛實(shí)結(jié)合的課程實(shí)訓(xùn)體系，采用多元化教學(xué)方法、層次化實(shí)踐環(huán)節(jié)、項(xiàng)目驅(qū)動教學(xué)模式，彌補(bǔ)課堂教學(xué)與實(shí)際應(yīng)用間的斷層，使課程教學(xué)更具實(shí)效，達(dá)到培養(yǎng)學(xué)生綜合應(yīng)用知識以及團(tuán)隊(duì)合作能力的目的。

關(guān)鍵詞：CDIO 課程改革 實(shí)驗(yàn)教學(xué)

中圖分類號：G642 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2018）02（c）-0189-03

CDIO工程教育模式是近年來國際工程教育改革的最新成果，其理念是以產(chǎn)品從研發(fā)到運(yùn)行的生命周期為載體，讓學(xué)生以主動的、實(shí)踐的、課程之間存在有機(jī)聯(lián)系的方式學(xué)習(xí)工程，也稱之為“做中學(xué)和學(xué)中做”。針對我國工程教育實(shí)踐所存在的一些問題：如：重理論輕實(shí)踐、強(qiáng)調(diào)個人能力忽視團(tuán)隊(duì)協(xié)作、重視知識學(xué)習(xí)輕視創(chuàng)新培養(yǎng)等問題，教育部大力推廣CDIO工程教育模式，并取得了滿意的效果。

“數(shù)據(jù)通信和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)”課程是一門實(shí)踐性很強(qiáng)的信息類相關(guān)專業(yè)課程，其實(shí)驗(yàn)教學(xué)與實(shí)踐環(huán)節(jié)不僅是對理論教學(xué)的深化和補(bǔ)充，而且對培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識、解決實(shí)際問題的能力起著非常重要的作用。特別是隨著網(wǎng)絡(luò)協(xié)議不斷升級、新技術(shù)不斷涌現(xiàn)、知識點(diǎn)不斷增加，使該課程的理論教學(xué)和實(shí)驗(yàn)教學(xué)更添難度。

為了進(jìn)一步加大課程建設(shè)，我院于2015年投資購買了華為網(wǎng)絡(luò)通信平臺和虛擬仿真平臺，這為課程的發(fā)展帶來了契機(jī)，近兩年課程組教師以CDIO理念為指導(dǎo)，對“數(shù)據(jù)通信與計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)”課程開展虛實(shí)結(jié)合的實(shí)訓(xùn)教學(xué)改革研究，并取得了一定的成效，現(xiàn)與大家分享。

1 問題分析

課程組幾任教師在課程的理論和實(shí)驗(yàn)教學(xué)方面進(jìn)行大量的教學(xué)改革探索。雖然該課程已經(jīng)取得了一些成績，但是通過深入分析課程教學(xué)的實(shí)際情況，課程組發(fā)現(xiàn)有些問題還有待改進(jìn)。

第一方面，“重理論輕實(shí)踐；重視知識學(xué)習(xí)輕視創(chuàng)新培養(yǎng)；強(qiáng)調(diào)個人能力而忽視團(tuán)隊(duì)協(xié)作等問題”，這些恰恰與CDIO工程教育模式的理念不符。因此為了解決這些問題，加大此方面能力的培養(yǎng)，將CDIO工程教育模式引入到“數(shù)據(jù)通信與計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)”課程教學(xué)中勢在必行。

第二方面，“在傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，由于受實(shí)驗(yàn)設(shè)備、場地等因素的限制，實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的構(gòu)建模式不夠完善，實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的開發(fā)受到影響，限制了學(xué)生參與實(shí)驗(yàn)的開發(fā)和獨(dú)立操作，導(dǎo)致學(xué)生動手能力和創(chuàng)新思維能力沒有得到有效的訓(xùn)練和培養(yǎng)”。針對這方面問題，課程組結(jié)合華為網(wǎng)絡(luò)通信平臺和虛擬仿真平臺，通過在真實(shí)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境基礎(chǔ)上，借助虛擬仿真技術(shù)及網(wǎng)絡(luò)綜合實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)，構(gòu)建一個內(nèi)容豐富、操作靈活、虛實(shí)結(jié)合、性價比高的網(wǎng)絡(luò)實(shí)訓(xùn)平臺。把真實(shí)與虛擬實(shí)驗(yàn)有機(jī)整合，建立虛實(shí)結(jié)合的網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系，實(shí)現(xiàn)實(shí)用型、創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)目標(biāo)。

2 解決辦法

通過構(gòu)建集成化的課程體系、采用多元化的教學(xué)方法、層次化實(shí)踐環(huán)節(jié)、引入項(xiàng)目驅(qū)動法教學(xué)模式等教學(xué)改革措施，彌補(bǔ)課堂教學(xué)與實(shí)際應(yīng)用間的斷層，達(dá)到以下教學(xué)效果。

2.1 引入“CDIO”理念構(gòu)建集成化的課程體系

作為一種工程教育教學(xué)的模式，CDIO理念在強(qiáng)調(diào)學(xué)生理論基礎(chǔ)知識的同時，注重培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用能力、團(tuán)隊(duì)合作能力以及工程系統(tǒng)掌控能力[1-2]。針對本課程特點(diǎn)，課程組在“數(shù)據(jù)通信和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)”課程教學(xué)中引入CDIO理念，從CDIO培養(yǎng)大綱所要求的工程基礎(chǔ)知識、個人能力、團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力和工程系統(tǒng)能力四個層面，將實(shí)踐環(huán)節(jié)中的“構(gòu)想—設(shè)計(jì)—實(shí)施—操作”作為工程教育的背景，培養(yǎng)學(xué)生具備產(chǎn)品設(shè)計(jì)、生產(chǎn)流程、系統(tǒng)構(gòu)建技能；將教師與學(xué)生的關(guān)系從教師單向的知識傳授擴(kuò)展至師生基于問題解決的互動學(xué)習(xí)，將學(xué)生以繼承知識為主的學(xué)習(xí)引導(dǎo)至對未知事物主動探索的學(xué)習(xí)；嘗試以“項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)”作為工程實(shí)踐教育的組織原則，培養(yǎng)學(xué)生交流溝通能力和多學(xué)科、大系統(tǒng)的掌控意識和能力[1]。通過教學(xué)模式的改革，彌補(bǔ)課堂教學(xué)與實(shí)際應(yīng)用間的斷層，從而使課程教學(xué)更具實(shí)效。

“數(shù)據(jù)通信和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)”課程與先導(dǎo)課程“通信原理”，以及后繼課程“通信網(wǎng)基礎(chǔ)”、“光纖通信”等有著極大的聯(lián)系[3]。結(jié)合CDIO建立集成化的課程體系以避免內(nèi)容重復(fù)，使學(xué)生掌握各門課程知識之間的聯(lián)系，用于解決綜合問題。這種由問題導(dǎo)出理論，然后由理論再衍生出實(shí)踐或新技術(shù)的方法，將原本零散的知識點(diǎn)組成具有邏輯性的層次結(jié)構(gòu)知識，并與先導(dǎo)課和后續(xù)課程關(guān)聯(lián)，加深學(xué)生對網(wǎng)絡(luò)的基本理論和數(shù)據(jù)通信技術(shù)的理解。集成化的課程體系如圖1所示。

2.2 構(gòu)建虛實(shí)結(jié)合的課程實(shí)訓(xùn)教學(xué)模式

打破傳統(tǒng)教學(xué)中的“實(shí)踐教學(xué)圍繞理論教學(xué)內(nèi)容”的模式，實(shí)行“以實(shí)際技術(shù)、工程背景來組織實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容”的創(chuàng)新模式，本著以“實(shí)”為目標(biāo)、“虛”為手段，建立以“實(shí)”為主、以“虛”為輔、“虛實(shí)結(jié)合”的實(shí)驗(yàn)環(huán)境；以局域網(wǎng)構(gòu)建、網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)、網(wǎng)絡(luò)管理、網(wǎng)絡(luò)編程等實(shí)際問題為依托，通過分析用戶需求-提出解決方案-實(shí)施解決方案-解決方案測試等一系列的調(diào)研、分析、總結(jié)，設(shè)計(jì)真實(shí)情境的實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目；針對設(shè)計(jì)課題采取小組協(xié)作，共同攻關(guān)的方式，即小組同學(xué)之間共同探討、取長補(bǔ)短，共同攻克難關(guān)，以鍛煉團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神。通過這些虛實(shí)結(jié)合的課程實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目的實(shí)戰(zhàn)鍛煉，來提高學(xué)生綜合素質(zhì)和就業(yè)競爭力。實(shí)驗(yàn)教學(xué)方案如圖2所示。

結(jié)合CDIO理念，構(gòu)建了更加科學(xué)合理的、虛實(shí)結(jié)合的一體化實(shí)訓(xùn)課程體系和項(xiàng)目案例庫。同時，加大網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)集成、網(wǎng)絡(luò)安全與管理、網(wǎng)絡(luò)綜合設(shè)計(jì)等項(xiàng)目作業(yè)的份量。從而建設(shè)以技術(shù)、技能訓(xùn)練為主，理論與實(shí)踐相互融合的實(shí)驗(yàn)教學(xué)管理體系。實(shí)驗(yàn)課程管理體系如圖3所示。

2.3 采用多元化的教學(xué)方法和合理的評價機(jī)制

課程組在傳統(tǒng)教學(xué)方法基礎(chǔ)上，將虛實(shí)結(jié)合的方法則是貫穿于整個教學(xué)模式當(dāng)中。推行案例教學(xué)法、項(xiàng)目驅(qū)動教學(xué)法、理論實(shí)踐一體化教學(xué)法，采用“講授一演示一練習(xí)一評價”四位一體的教學(xué)模式，也就是：首先教師將網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)知識、基本原理、技術(shù)要求和操作過程等相關(guān)理論知識融合到實(shí)訓(xùn)實(shí)習(xí)項(xiàng)目中進(jìn)行講解；其次是教師模擬真實(shí)的工作場景和職業(yè)氛圍，演示各種網(wǎng)絡(luò)設(shè)備：路由器、交換機(jī)、防火墻的配置和使用；再次學(xué)生根據(jù)教師的講解、演示，親自動手操作，在設(shè)備上練習(xí)自己所學(xué)的網(wǎng)絡(luò)配置命令，體會技能操作的要領(lǐng)和步驟；最后學(xué)生自評和互評、教師評價，對學(xué)生配置網(wǎng)絡(luò)設(shè)備情況和系統(tǒng)配置進(jìn)行課堂現(xiàn)場點(diǎn)評、階段效果測評和社會評價。

四個環(huán)節(jié)互相依托，環(huán)環(huán)相扣，構(gòu)成一個完整的教學(xué)活動過程，將教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)過程、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法和教學(xué)評價集合在一起，并通過有效的評價體系，科學(xué)地對學(xué)生的動手能力、綜合運(yùn)用能力、工程實(shí)踐能力、團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力進(jìn)行綜合評價和考核。

2.4 校企緊密結(jié)合，培養(yǎng)行業(yè)人才

通過進(jìn)一步密切校企合作，建立開放的先進(jìn)實(shí)驗(yàn)平臺和高水平的教師隊(duì)伍。課題組多次與華為、訊方、河北華恒信、北京金戈大通、北京泰克網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)室等通信企業(yè)合作，促進(jìn)實(shí)驗(yàn)條件、教學(xué)體系及內(nèi)容與專業(yè)技術(shù)發(fā)展同步，通過與企業(yè)開展師資培訓(xùn)、校外實(shí)習(xí)等方式，多名教師在華為進(jìn)行了培訓(xùn)，并以優(yōu)異的成績獲得了講師資格，這為理論與工程實(shí)踐的緊密結(jié)合提供了有力的保障。

3 結(jié)語

課程組針對“數(shù)據(jù)通信與計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)”課程存在的一些問題，將CDIO的理念引入課程改革之中，構(gòu)建了虛實(shí)結(jié)合的課程實(shí)訓(xùn)體系，采用多元化的教學(xué)方法、層次化實(shí)踐環(huán)節(jié)、引入項(xiàng)目驅(qū)動法教學(xué)模式，彌補(bǔ)課堂教學(xué)與實(shí)際應(yīng)用間的斷層，不僅提高了教學(xué)效果，而且使課程的教學(xué)更具實(shí)效，真正培養(yǎng)學(xué)生綜合應(yīng)用知識的能力，以及自我創(chuàng)新、團(tuán)隊(duì)合作交流的能力，這為相關(guān)專業(yè)的網(wǎng)絡(luò)課程改革提供了參考。

參考文獻(xiàn)

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