基于CDIO的網絡工程項目實戰課程設計與實踐

楊英鵬 孫清聞 何宗剛 趙振國

摘 ?要：CDIO教育理念強調項目導向，強調做中學。網絡工程項目實戰是一門實踐性很強的課程，基于CDIO教育理念，課程以項目為核心開展教學，綜合了網絡規劃與設計、路由與交換技術、Linux服務器管理和綜合布線技術多門課程的知識點，構建了以企業園區網絡建設為目標的實踐項目。本文從教學目標，教學內容，教學實施與效果幾個方面給出了課程設計與實施的全過程。實踐證明，本課程對于提升學生實踐能力和培養學生綜合應用知識的能力發揮了重要的作用。

關鍵詞：CDIO;網絡工程;項目實戰

中圖分類號：TP393 ? ? 文獻標識碼：A

Abstract：The educational idea of CDIO emphasizes project orientation and learning by practice.Network engineering project practice is a highly practical course.Based on the educational idea of CDIO，project practice is taken as the core to carry out the course teaching.The practice project is designed，aiming to construct enterprise networks with the knowledge of several other courses，which include network planning and design，routing and switching technology，Linux server management and cabling technology.This paper gives the whole process of course design and implementation in aspects of teaching objectives，content，implementation and effectiveness.It is proved that this course plays an important role in improving student practical ability and cultivating student ability of using knowledge comprehensively.

Keywords：CDIO;network engineering;project practice

1 ? 引言（Introduction）

CDIO工程教育模式是國際工程教育改革的優秀成果。CDIO已經成為中國高等工程教育界重要的改革運動之一[1]。CDIO代表構思（Conceive）、設計（Design）、實施（Implement）和運行（Operate）。CDIO工程教育理念來源于產品/系統的生命周期過程，體現一個產品從構思、設計、實施到運行的全過程[2]，倡導一種基于項目全生命周期的學習，將“學科導向”變為“項目導向”，以項目為主線組織課程，變“強調學科知識的完備性與系統性”為“注重項目訓練的完整性”[3]。CDIO的教育理念特別適合于項目教學，學生通過完成項目，采用“做中學”的形式，提高了項目設計、實施、運行能力和解決具體問題的能力。

《網絡工程項目實戰》是大連東軟信息學院網絡工程專業一門項目實踐課程，綜合應用了綜合布線技術、路由與交換技術、網絡規劃與設計、Linux服務器管理多門課程的知識點。課程基于CDIO教育理念，通過讓學生完成一個完整的企業園區網絡項目，培養學生項目構思、設計、實施、運行的能力和解決具體問題的能力。

2 ? 課程教學目標（Course teaching objective）

傳統的教學模式注重認知目標的實現，而CDIO工程項目教學是以能力目標為核心[4]。《網絡工程項目實戰》是一個綜合多門課程的二級項目，項目涉及大學三年級所學的多門課程，能夠使學生對所學知識融會貫通，培養學生分析問題、解決問題、溝通表達、團隊合作以及項目的設計、實施、運行等能力。課程的教學目標詳見表1。

3 ? 課程教學內容（Course teaching content）

《網絡工程項目實戰》以某企業園區網絡的建設為主要內容，學生需要根據實際需求，規劃、設計、實現一個企業園區網絡。企業園區建筑平面圖如圖1所示。

項目包括兩大部分：

（1）企業園區網絡設計與實施

學生根據需求，完成園區網絡架構設計、綜合布線設計、VLAN及IP規劃、可靠性設計、安全性設計、Internet接入設計等內容，并使用模擬器實現設計的內容。

（2）構建高性能高可靠的網絡服務

在完成網絡部分的基礎上，學生根據需求，完成企業園區內網絡服務的設計與實現。包括高可用負載均衡的Web集群，MySQL高可用雙機服務器、iSCSI共享存儲服務的設計、安裝、配置和運行。

4 ? 課程教學設計與實施（Course teaching design and implementation）

4.1 ? 進度安排

《網絡工程項目實戰》教學安排為4周，總學時80學時，課程進度安排詳見表2。

4.2 ? 教學實施

在課程教學中，以CDIO理念為指導，將項目分為構思、設計、實現和運行四個階段。將學生按每兩人分成一組，以學生為教學主體，教師是教學過程的組織者、引導者和監督者[5]，指導學生分階段、分步驟的完成課程項目。

（1）構思

教師完成課程項目準備、項目描述文檔和需求文檔的準備工作，給學生下發項目文檔，并講解具體要求。學生組內討論，細化任務分配，并確定時間安排。

（2）設計

學生根據需求文檔，完成需求分析和系統設計。在需求分析中，分析項目的具體需求，給出準備采用的技術路線或方向。在系統設計中，根據需求分析中的技術路線和方向，完成具體的設計，設計包括三部分內容。

①綜合布線系統設計：包括系統結構圖、路由平面施工圖、側立面圖等。

②園區網絡設計：包括網絡體系結構、VLAN和IP地址規劃、生成樹、路由、冗余可靠性、無線網絡、接入Internet、安全等。

③園區網絡服務器的架構設計：包括調度服務器、Web集群、數據庫服務器、存儲服務器。

在設計階段，學生完成綜合布線設計、園區網絡設計和服務器架構設計后，需要階段性地提交設計文檔，教師提出修改意見，學生修改、完善設計文檔。學生設計的網絡體系結構設計如圖2所示。

（3）實施

學生依據設計文檔，完成項目的實施。項目實施分為兩部分：網絡部署實施和服務器部署實施。

網絡部署實施中，學生使用模擬器軟件（EvE或PacketTracer）搭建網絡拓撲，配置IP地址、VLAN、生成樹、路由協議、NAT、ACL等內容，實現網絡互通、訪問Internet，以及安全、冗余等其他特性。

服務器部署實施中，學生使用Linux虛擬機，完成高性能高可靠服務器集群的配置與實施，包括Nginx、PHP、Web集群、MySQL集群、iSCSI存儲服務器的安裝和配置。

在整個實施過程中，教師對學生實施中遇到的問題及時給予解答，并總體把握項目實施的進度，確保項目實施在預期內完成。

（4）運行

學生在完成項目實施階段后，運行項目并進行系統測試，對系統進行優化和調整。教師在此階段對學生項目的運行情況逐一做出檢查，根據運行情況，給出成績。

4.3 ? 課程考核

課程考核重點在于考核學生CDIO能力達成度。課程考核分為平時考核和期末考核兩部分。平時考核采用教師檢查學生項目和學生答辯方式進行，項目檢查主要考核學生分析問題、項目設計、實施和運行能力，答辯主要考核學生口頭表達和團隊合作能力。期末考核采用口試的方式進行，主要考核學生的專業知識、學習態度和習慣和口頭表達能力。課程考核的各個項目和CDIO能力對應詳見表3。

5 ? 課程教學效果（Course teaching effectiveness）

在《網絡工程項目實戰》課程的教學過程中，學生通過項目的設計、實施和運行，將理論課的知識應用到了實踐項目中，積累了項目工程經驗，提高了分析問題、解決問題和工程實踐的能力，鍛煉了團隊合作和溝通表達能力。同時課程對教師的學科知識、項目構思、課程組織、溝通協調、總體把握能力也提出了更高的要求。通過課程教學，教師能力也得到了提升，做到了教學相長。

6 ? 結論（Conclusion）

CDIO教育理念強調項目導向，注重做中學，通過項目的構思、設計、實施和運行四個階段，培養學生運用知識、分析問題和解決問題的能力。教師從課程知識的講授者轉變為項目實施的引導者、課堂學習的組織者，學生從被動聽講轉變為學習主體，主動思考、主動查閱資料，主動動手實踐、主動交流學習[6]。《網絡工程項目實戰》將CDIO教育理念運用到課程的教學中，為我校網絡工程專業的實踐項目體系建設和學生實踐能力培養提供了有力的支持。今后課程將在項目內容進一步優化，使項目內容更符合企業生產實際，并在課程教學中加大對學生專業理論知識的要求，使學生在實踐能力提升的同時，專業理論知識也能進一步得到鞏固和加強。

參考文獻（References）

[1] 顧佩華，胡文龍，陸小華，等.從CDIO在中國到中國的CDIO：發展路徑、產生的影響極其原因研究[J].高等工程教育研究，2017（1）：21-42.

[2] 顧佩華，包能勝，康全禮，等.CDIO在中國（上）[J].高等工程教育研，2012（3）：24-39.

[3] 顧佩華，包能勝，康全禮，等.CDIO在中國（下）[J].高等工程教育研，2012（5）：34-44.

[4] 韓立華，周穎，胡暢霞.CDIO理念下工程項目教學案例開發與應用實踐[J].計算機教育，2015（24）：139-143.

[5] 馬志欣，劉海英.基于CDIO的計算機網絡系統集成課程教學[J].計算機教育，2014（12）：55-58.

[6] 石曉軍，張文宇，宦蕾.基于CDIO教育理念的計算機工程實踐教學探索[J].計算機工程與科學，2014（36）：108-110.

作者簡介：

楊英鵬（1975-），男，碩士，副教授.研究領域：虛擬化，云計算.

孫清聞（1981-），女，碩士，講師.研究領域：軟件定義網絡.

何宗剛（1970-），男，碩士，副教授.研究領域：網絡安全.

趙振國（1978-），男，碩士，講師，研究領域：網絡安全.