融合CDIO與混合教學(xué)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(xué)中路由交換課程存在的問題，結(jié)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(xué)改革思路。以項目工程案例為情境，重構(gòu)課程的知識體系和實訓(xùn)資源庫，同時完善與之配套的考核方式，采用基于網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)和課堂講授的混合教學(xué)模式組織教學(xué)活動。兩年多的教學(xué)實踐表明，學(xué)生對課程的獲得感大幅提升，學(xué)習(xí)主動性高漲，專業(yè)技術(shù)能力和實踐應(yīng)用能力得以鍛煉和提高。

關(guān)鍵詞： CDIO教育理念; 教學(xué)改革; 混合教學(xué)模式; 學(xué)習(xí)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(lián)網(wǎng)技術(shù)的快速發(fā)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(nèi)生力量。在此背景下把信息化技術(shù)引入課堂，開展路由與交換技術(shù)課程教學(xué)改革研究就很有現(xiàn)實意義。本文在分析了實際教學(xué)中存在的問題后，引入CDIO工程教育理念重構(gòu)教學(xué)知識體系，采用線上線下混合教學(xué)模式開展教學(xué)活動，并完善了考核機制，旨在增長學(xué)生知識，鍛煉專業(yè)技術(shù)能力和實踐應(yīng)用能力，健全職業(yè)素養(yǎng)，培養(yǎng)出符合企業(yè)需要的高素質(zhì)人才。

1 目前教學(xué)過程中存在問題分析

路由與交換技術(shù)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(wǎng)絡(luò)層等）的各種協(xié)議及其工作原理，而實踐方面則涉及各種設(shè)備（路由器、交換機、PC機、無線終端）的配置、調(diào)試及其連通等。只有具有扎實的理論基礎(chǔ)，豐富的實踐經(jīng)驗，才能設(shè)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(xué)活動中，筆者發(fā)現(xiàn)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(fā)展致使課程的理論內(nèi)容落后于社會環(huán)境，學(xué)生所學(xué)內(nèi)容與社會需求脫節(jié);再者課程內(nèi)容缺乏工程項目的背景，學(xué)生學(xué)習(xí)僅能達到理解知識點的教學(xué)目的，難于達到利用所學(xué)內(nèi)容來解決實際環(huán)境中出現(xiàn)的問題。而實驗課上，學(xué)生僅需根據(jù)實驗書的步驟，按部就班地操作，便可得出正確的結(jié)果，主動學(xué)習(xí)性較差，不利于學(xué)生思維能力和實踐能力的培養(yǎng)。

⑵ 教學(xué)模式單一，授課時間短。課程教學(xué)中教師仍采用灌輸式講授、學(xué)生被動接收的教學(xué)模式，學(xué)生學(xué)習(xí)興趣低，容易產(chǎn)生走神、看手機甚至逃課的不良現(xiàn)象;再者路由與交換技術(shù)課程的授課時數(shù)僅有32學(xué)時。在這有限的教學(xué)時間內(nèi)，既要完成理論知識點的講解，又要督促學(xué)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(xué)生不太注重學(xué)習(xí)過程，平時學(xué)習(xí)松懈，僅在考試前抓緊復(fù)習(xí)，形成了不良的學(xué)習(xí)風(fēng)氣;而平時成績中實驗成績僅占10%，比例太低，雖然紙質(zhì)考試中也有實踐操作題，但受限于紙質(zhì)考試，致使成績與動手能力不匹配，不能客觀準確地反應(yīng)出學(xué)生的真實水平。

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

2 路由交換技術(shù)課程的教學(xué)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(xué)院[2]牽頭并經(jīng)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(lián)盟”。CDIO工程教育模式涵蓋了項目產(chǎn)品從構(gòu)思、設(shè)計到實現(xiàn)、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(yǎng)，強調(diào)“做中學(xué)”和“基于項目的教育和學(xué)習(xí)”[4]，積極啟發(fā)引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)并解決問題，充分調(diào)動學(xué)生的主觀能動性，改變了傳統(tǒng)灌輸式的教育方式，更好地培養(yǎng)出符合社會需求的人才。

路由交換技術(shù)課程基于CDIO工程教育理念展開教學(xué)改革，從知識體系、實訓(xùn)項目、教學(xué)組織等方面入手，提出以工程項目案例為情境，子任務(wù)驅(qū)動的實訓(xùn)項目為主體，學(xué)生自主學(xué)習(xí)為主，教師講授為輔的新型教學(xué)模式。圖1為引入工程項目案例的知識體系架構(gòu)。

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(xùn)項目，實訓(xùn)項目又被細化為配置型項目和綜合型實訓(xùn)項目，各子實訓(xùn)項目與總項目間存在內(nèi)在的聯(lián)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(xùn)體系結(jié)構(gòu)。

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

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

引入CDIO教育理念后的路由交換技術(shù)課程，其知識體系結(jié)構(gòu)和教學(xué)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(xué)生所學(xué)、所做與社會需求相吻合，利于學(xué)生綜合能力的培養(yǎng)。

2.2 教學(xué)模式轉(zhuǎn)變

在“互聯(lián)網(wǎng)+”的信息化背景下，教師也要緊跟時代的步伐，把先進的技術(shù)手段引入課堂，如翻轉(zhuǎn)課堂[7]，就是利用互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，把學(xué)習(xí)資料放置在網(wǎng)絡(luò)上，引導(dǎo)學(xué)生課前做好預(yù)習(xí)工作，課上答疑解惑，課后鞏固復(fù)習(xí)，若有疑問再與老師同學(xué)互動交流的一種混合教學(xué)模式。結(jié)合本門課程的特性，借鑒翻轉(zhuǎn)課堂的教學(xué)模式，提出了基于網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)空間+課堂講授的混合教學(xué)模式，如圖2所示。

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

我們提出的混合式教學(xué)模式，注重學(xué)生的學(xué)習(xí)主體地位，尊重學(xué)生個體的差異性，能滿足不同需求的學(xué)生學(xué)習(xí)，真正體現(xiàn)出學(xué)生才是學(xué)習(xí)的主人;同時線上自學(xué)和課堂深度學(xué)習(xí)相結(jié)合，既保證了教學(xué)質(zhì)量，又有效地延伸了學(xué)習(xí)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(xué)改革的重要一環(huán)，為了給學(xué)生一個客觀、公正的評價，提出以技能考核為核心、學(xué)習(xí)過程為主的多元化考核體系，同時鼓勵學(xué)生參加各種競賽，對獲獎學(xué)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(xué)生實踐技能的考核。實驗依據(jù)圖1中的實訓(xùn)項目要求，對配置型實驗主要考核學(xué)生在掌握理論知識點的基礎(chǔ)上，完成網(wǎng)絡(luò)中各種設(shè)備、協(xié)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?qū)斫M織[9]，便于教師快速記錄學(xué)生的實驗成績，在公開、透明的環(huán)境下激勵學(xué)生更好地完成后續(xù)學(xué)習(xí)。以配置RIP協(xié)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?qū)?dǎo)入試卷后設(shè)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(shè)置好試卷編號后，把生成的測試試卷發(fā)送給學(xué)生;

Step3 學(xué)生在規(guī)定時間內(nèi)做完后，即可查看自己的分數(shù)如圖3（c）。

綜合型實訓(xùn)項目學(xué)生以組為單位，根據(jù)教師提出的具體項目案例要求，依據(jù)CDIO工程教育理念，完成項目案例的構(gòu)思、設(shè)計并提出解決方案，在真實的實驗環(huán)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(xué)生不同的職責(zé)分工，故學(xué)生實驗成績?yōu)樾〗M總成績與每個人分工成績的加權(quán)和;若實驗時間允許，鼓勵同組中學(xué)生角色互換，并給予較高權(quán)重值作為獎勵。

全程量化考試。為了督促學(xué)生在整個學(xué)期都認真學(xué)習(xí)，避免考試前臨時抱佛腳的現(xiàn)象，要量化考核學(xué)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(nèi)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(xiàn)出學(xué)生在整個學(xué)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(xué)生，成績也能真實客觀地反映學(xué)生的能力。

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

改進后的考核方式即注重學(xué)習(xí)過程，又注重理論與實踐結(jié)合的能力，改掉了一張期末試卷的形式，有利于調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，形成良好的學(xué)習(xí)氛圍，更好地培養(yǎng)出社會所需人才。

3 教學(xué)改革的實踐效果

本次教學(xué)改革基于校級項目展開，經(jīng)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(xué)展開問卷調(diào)查，結(jié)果顯示學(xué)生對本門課程的獲得感由原來的72%提升到91%，對混合教學(xué)模式的認同為90.23%，對考試方式的接收程度為91.5%，學(xué)生普遍在動手能力和學(xué)習(xí)主動性方面有顯著提高;同時，有多名學(xué)生主持并完成了全國大學(xué)生創(chuàng)新、創(chuàng)業(yè)項目，10多人取得CCNA證書，還有部分學(xué)生直接在實習(xí)企業(yè)就業(yè)，取得了良好的社會效益。

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

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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(shù)課程教學(xué)模式探究（ZJ2016jg07）; 教育部高等教育司產(chǎn)學(xué)合作協(xié)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(lián)網(wǎng)+”視域下的《精密制造與特種加工》課程翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)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(shù)據(jù)分析和云計算研究。