融合CDIO與混合教學模式的路由交換課程探究

王溢琴 蘆彩林 劉慧玲

摘? 要： 針對以往教學中路由交換課程存在的問題，結合課程特點和社會對人才的需求，提出基于CDIO工程教育理念的教學改革思路。以項目工程案例為情境，重構課程的知識體系和實訓資源庫，同時完善與之配套的考核方式，采用基于網絡學習和課堂講授的混合教學模式組織教學活動。兩年多的教學實踐表明，學生對課程的獲得感大幅提升，學習主動性高漲，專業技術能力和實踐應用能力得以鍛煉和提高。

關鍵詞： CDIO教育理念; 教學改革; 混合教學模式; 學習過程

中圖分類號：G640? ? ? ? ? 文獻標志碼：A? ? ?文章編號：1006-8228（2019）06-85-04

Abstract： Aiming at the problems existing in the routing and switching course in the past teaching， combining with the characteristics of the course and the needs of the society for talents， this paper puts forward the teaching reform ideas based on CDIO engineering education concept. In the scenario of project engineering cases， the knowledge system and training resource base of the course are reconstructed， the assessment methods matched with are improved， and the blended teaching mode based on network learning and classroom teaching is adopted to organize the teaching activities. More than two years of teaching practice shows that students' sense of acquisition to the course has been greatly improved， their learning initiative has increased， and their professional technical abilities and practical application abilities have been trained and improved.

Key words： CDIO education concept; teaching reform; blended teaching mode; learning process

0 引言

隨著互聯網技術的快速發展，教育信息化的深度與廣度逐漸增強。十九大后，教育部出臺《教育信息化2.0行動計劃》文件[1]，把教育信息化作為教育體系變革的內生力量。在此背景下把信息化技術引入課堂，開展路由與交換技術課程教學改革研究就很有現實意義。本文在分析了實際教學中存在的問題后，引入CDIO工程教育理念重構教學知識體系，采用線上線下混合教學模式開展教學活動，并完善了考核機制，旨在增長學生知識，鍛煉專業技術能力和實踐應用能力，健全職業素養，培養出符合企業需要的高素質人才。

1 目前教學過程中存在問題分析

路由與交換技術課程是一門對理論和實踐都要求較高的課程，其中理論方面主要包括工作在不同層（鏈路層、物理層、網絡層等）的各種協議及其工作原理，而實踐方面則涉及各種設備（路由器、交換機、PC機、無線終端）的配置、調試及其連通等。只有具有扎實的理論基礎，豐富的實踐經驗，才能設計出好的方案來解決實際問題，二者相輔相成。但在以往的教學活動中，筆者發現存在以下一些問題。

⑴ 理論知識體系陳舊，實踐課不受重視。計算機科技的飛快發展致使課程的理論內容落后于社會環境，學生所學內容與社會需求脫節;再者課程內容缺乏工程項目的背景，學生學習僅能達到理解知識點的教學目的，難于達到利用所學內容來解決實際環境中出現的問題。而實驗課上，學生僅需根據實驗書的步驟，按部就班地操作，便可得出正確的結果，主動學習性較差，不利于學生思維能力和實踐能力的培養。

⑵ 教學模式單一，授課時間短。課程教學中教師仍采用灌輸式講授、學生被動接收的教學模式，學生學習興趣低，容易產生走神、看手機甚至逃課的不良現象;再者路由與交換技術課程的授課時數僅有32學時。在這有限的教學時間內，既要完成理論知識點的講解，又要督促學生做好實驗，顯然是困難的。

⑶ 考核方式單一。以往采用平時成績（30%）+期末考試（70%）的考試方式，由于期末成績在總成績中所占比例較大，致使部分學生不太注重學習過程，平時學習松懈，僅在考試前抓緊復習，形成了不良的學習風氣;而平時成績中實驗成績僅占10%，比例太低，雖然紙質考試中也有實踐操作題，但受限于紙質考試，致使成績與動手能力不匹配，不能客觀準確地反應出學生的真實水平。

針對以上存在的問題，為了更好地體現課程的價值，實現課程開設目標，開展基于CDIO和混合教學模式的綜合教學改革就變得非常迫切了。

2 路由交換技術課程的教學改革

2.1 基于CDIO教育理念的知識體系改革

目前國際上全新的工程教育模式CDIO，是由美國麻省理工學院[2]牽頭并經過四年多時間的研究論證后提出，我國也在2016年1月[3]成立了“全國CDIO工程教育聯盟”。CDIO工程教育模式涵蓋了項目產品從構思、設計到實現、運作的整個生命周期，它以實際項目工程為背景，注重理論教育和實踐動手能力的雙重培養，強調“做中學”和“基于項目的教育和學習”[4]，積極啟發引導學生發現并解決問題，充分調動學生的主觀能動性，改變了傳統灌輸式的教育方式，更好地培養出符合社會需求的人才。

路由交換技術課程基于CDIO工程教育理念展開教學改革，從知識體系、實訓項目、教學組織等方面入手，提出以工程項目案例為情境，子任務驅動的實訓項目為主體，學生自主學習為主，教師講授為輔的新型教學模式。圖1為引入工程項目案例的知識體系架構。

圖1中展示了4個主要的情境工程案例，對工程案例分析后抽取出所需理論知識點并放置在子項目中，形成了多個實訓項目，實訓項目又被細化為配置型項目和綜合型實訓項目，各子實訓項目與總項目間存在內在的聯系，形成了本課程基于CDIO工程教育理念的理論知識體系和實訓體系結構。

在教學過程中教師以工程案例為情境，基于實訓項目展開，要求學生邊做邊學[5]，完成配置型實訓項目。而綜合型實訓項目在實訓室進行，依據CDIO教學理念分成四步：第一步構思，學生以組為單位依據教師提出的項目要求進行分析思考;第二步設計，各小組經過分析討論后提出項目的設計方案;第三步實施，對前面提出的方案在真實的實驗環境中進行實現;第四步運作，發現實施方案中存在的漏洞與缺陷，不斷修復完善。

基于CDIO教育模式下的整個教學活動過程中，教師和學生的角色都發生了改變，學生主要以聽和做為主，教師要充分調動他們的學習興趣，激發學習潛能，激勵自主學習;而教師也不僅僅是講臺上講授者，更是學生的引導者、評估者[6]，因此在整個活動過程中教師要發揮好引導、組織、評估的作用，突出學生的主體地位，促進教學互動。

引入CDIO教育理念后的路由交換技術課程，其知識體系結構和教學活動過程都是以工程項目為背景展開，理論知識與實踐綜合能力并重，學生所學、所做與社會需求相吻合，利于學生綜合能力的培養。

2.2 教學模式轉變

在“互聯網+”的信息化背景下，教師也要緊跟時代的步伐，把先進的技術手段引入課堂，如翻轉課堂[7]，就是利用互聯網技術，把學習資料放置在網絡上，引導學生課前做好預習工作，課上答疑解惑，課后鞏固復習，若有疑問再與老師同學互動交流的一種混合教學模式。結合本門課程的特性，借鑒翻轉課堂的教學模式，提出了基于網絡學習空間+課堂講授的混合教學模式，如圖2所示。

在基于網絡學習空間+課堂講授的混合教學模式中，教學活動流程由課前準備、課堂深度學習和課后反饋三部分組成。教師在上課之前，會在網絡上發布下節課的教學內容，同時把一些簡單的知識內容和易于實現的子案例放置在網絡中，學生用較少的時間在課外完成自主學習，為課堂教學做好準備。課堂上教師會把本節課重點、難點知識點進行講解，并要求學生同步操作，達到深度學習和實踐操作的目的。課后學生可以通過交流平臺討論問題和解題，完成作業，進而鞏固學習成果;而教師為了開拓學生視野和增長學生的見識，還會放置一些案例，供學有余力的學生自主學習。

我們提出的混合式教學模式，注重學生的學習主體地位，尊重學生個體的差異性，能滿足不同需求的學生學習，真正體現出學生才是學習的主人;同時線上自學和課堂深度學習相結合，既保證了教學質量，又有效地延伸了學習時間，解決了本門課程上課時間較短的問題。

2.3 考核方式變革

建立合理、有效的考核機制是教學改革的重要一環，為了給學生一個客觀、公正的評價，提出以技能考核為核心、學習過程為主的多元化考核體系，同時鼓勵學生參加各種競賽，對獲獎學生給予加分獎勵。

突出技能考試。由于本課程的實踐性較強，我們要加強對學生實踐技能的考核。實驗依據圖1中的實訓項目要求，對配置型實驗主要考核學生在掌握理論知識點的基礎上，完成網絡中各種設備、協議、管理控制等的配置，我們在機房采用模擬軟件PacketTracer[8]中的活動向導來組織[9]，便于教師快速記錄學生的實驗成績，在公開、透明的環境下激勵學生更好地完成后續學習。以配置RIP協議為例，具體操作步驟有：

Step1 制作好考試卷面如圖3（a），并通過活動向導導入試卷后設置考試時間;

Step2 配置本次實驗的詳細得分知識點如圖3（b），并設置好試卷編號后，把生成的測試試卷發送給學生;

Step3 學生在規定時間內做完后，即可查看自己的分數如圖3（c）。

綜合型實訓項目學生以組為單位，根據教師提出的具體項目案例要求，依據CDIO工程教育理念，完成項目案例的構思、設計并提出解決方案，在真實的實驗環境中驗證方案正確后，告知教師完成實驗。實驗過程中考慮到每位學生不同的職責分工，故學生實驗成績為小組總成績與每個人分工成績的加權和;若實驗時間允許，鼓勵同組中學生角色互換，并給予較高權重值作為獎勵。

全程量化考試。為了督促學生在整個學期都認真學習，避免考試前臨時抱佛腳的現象，要量化考核學生的出勤（10%）和實驗成績（50%）?？己顺銮诳梢圆捎檬謾C終端藍墨云班課APP中的一鍵簽到功能，教師可以在很短時間 （如30秒） 內快速完成，并且公開透明;實驗成績由每個階段的各實驗子成績組成，更好地體現出學生在整個學期的真實操作水平;最后再加上筆試成績（40%），教師能從多個方面考核評價學生，成績也能真實客觀地反映學生的能力。

充分利用校內實訓基地。由于本門課程的實踐性較強，需要我們緊密依托企業。銳捷公司在我院建立了專門的網絡實驗室，每年都會指派具有豐富實踐經驗的工程師來我院上課，講授新技術、新應用，并帶領老師和同學們一起完成實驗項目，即開闊了視野，又鞏固了所學知識，進一步提升了學生的綜合應用能力。

改進后的考核方式即注重學習過程，又注重理論與實踐結合的能力，改掉了一張期末試卷的形式，有利于調動學生的學習興趣，形成良好的學習氛圍，更好地培養出社會所需人才。

3 教學改革的實踐效果

本次教學改革基于校級項目展開，經過兩年多的不斷嘗試與實踐，取得了一些可喜的成績。對本系400多名同學展開問卷調查，結果顯示學生對本門課程的獲得感由原來的72%提升到91%，對混合教學模式的認同為90.23%，對考試方式的接收程度為91.5%，學生普遍在動手能力和學習主動性方面有顯著提高;同時，有多名學生主持并完成了全國大學生創新、創業項目，10多人取得CCNA證書，還有部分學生直接在實習企業就業，取得了良好的社會效益。

在改革過程中也出現一些問題，例如有的學生不滿意他們的日常時間被占用、有的學生覺得工程案例過于復雜、還有的學生使用網絡非常不方便等。因此本課程的教學改革仍是一個長期的過程，需要根據不同年級學生的特點、教學過程中學生反饋回的信息、企業人才需求等多方面，不斷進行探索和研究，最終實現育好人的教學目的。

參考文獻（References）：

[1] 教育部.教育部關于印發《教育信息化2.0行動計劃》的通知（教技[2018]6號）[Z]，2018.

[2] 吳建勝，孫良旭.基于CDIO教育理念的路由交換技術課程教學改革與實踐[J].中國冶金教育，2015.3：21-23

[3] 郭玲.CDIO教育模式及其對數據庫類課程翻轉課堂質量保證的啟示[J].廣東技術師范學院學報，2017.4：41-46

[4] 顧佩華，沈民奮，等譯.重新認識工程教育——國際CDIO培養模式與方法[M].高等教育出版社，2009.

[5] 王昀博.基于CDIO“做中學”教育模式下的大學體育教學研究[J].當代體育科技，2012.24：66，96

[6] Texas Instrument.Using CC2591 Front End with CC2530/1 Datasheet，2010.

[7] 李艷麗，蘭杰.翻轉課堂模式下培養學生自主學習能力途徑初探[J].河南廣播電視大學學報，2018.31（4）：103-105

[8] 張翔，郭文生.基于Packet Tracer的《計算機網絡基礎》實驗教學設計[J].實驗科學與技術，2012.10（6）：202-206，233

[9] 宋紹云.基于能力培養的路由與交換技術課程考試研究與實現[J].電腦知識與技術，2017.13（2）：143-145

收稿日期：2019-01-07

*基金項目：基于CDIO教育理念的路由交換技術課程教學模式探究（ZJ2016jg07）; 教育部高等教育司產學合作協同育人項目（201802123038）; 在新建本科院校中開展CDIO工程教育的研究與實踐（J2018178）; “互聯網+”視域下的《精密制造與特種加工》課程翻轉課堂教學研究（J2018175）

作者簡介：王溢琴（1980-），女，山西高平人，碩士，副教授，主要研究方向：數據分析和云計算研究。