基于OBE 理念的“路由與交換技術(shù)”實(shí)踐教學(xué)改革

張 奎

(喀什大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，新疆 喀什 844000)

0 引言

隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的快速發(fā)展，新型網(wǎng)絡(luò)技術(shù)不斷涌現(xiàn)，從有線網(wǎng)絡(luò)到無線網(wǎng)絡(luò)，呈現(xiàn)出終端智能化和異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)融合發(fā)展的趨勢(shì).如何緊跟網(wǎng)絡(luò)前沿技術(shù)，培養(yǎng)符合社會(huì)需要的學(xué)習(xí)型和創(chuàng)新型應(yīng)用人才，是地方本科院校人才培養(yǎng)面臨的艱巨任務(wù).“路由與交換技術(shù)”是網(wǎng)絡(luò)工程專業(yè)的核心課程之一，課程講授一般采用“先理論后實(shí)踐”的形式，學(xué)生在掌握基礎(chǔ)理論的基礎(chǔ)上，在實(shí)驗(yàn)室通過仿真軟件和真機(jī)設(shè)備進(jìn)行實(shí)際操作，進(jìn)而達(dá)到學(xué)校對(duì)于應(yīng)用型人才培養(yǎng)的目標(biāo)定位.

OBE（Outcome-Based Education）理念是工程教育專業(yè)認(rèn)證的三大理念之一[1]，其教學(xué)的目標(biāo)是學(xué)生畢業(yè)時(shí)要達(dá)到一定的成果產(chǎn)出，人才培養(yǎng)方案和課程內(nèi)容要明確反映對(duì)畢業(yè)要求的支撐上，課程設(shè)置要滿足對(duì)應(yīng)的“支撐”任務(wù)，建立起課程與培養(yǎng)目標(biāo)的關(guān)系矩陣.將OBE 教學(xué)理念引入“路由與交換技術(shù)”課程實(shí)踐教學(xué)，完善教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)和教學(xué)實(shí)施過程，通過持續(xù)推進(jìn)實(shí)踐教學(xué)改革，驅(qū)動(dòng)教學(xué)目標(biāo)和專業(yè)人才培養(yǎng)目標(biāo)達(dá)成.

1 “路由與交換技術(shù)”實(shí)踐教學(xué)中存在的問題

1.1 實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容與學(xué)校人才培養(yǎng)的目標(biāo)定位聯(lián)系不緊密、特色不明顯

在寬口徑培養(yǎng)模式下，由于人才培養(yǎng)方案中對(duì)于通識(shí)教育類、實(shí)踐創(chuàng)新類、專業(yè)基礎(chǔ)類課程學(xué)時(shí)的要求，在總學(xué)時(shí)的限制下，專業(yè)核心課程和專業(yè)方向課程的數(shù)目和學(xué)時(shí)極其有限，缺少具有完整體系的實(shí)踐環(huán)節(jié)及實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容，課程內(nèi)容目標(biāo)達(dá)成與學(xué)校人才培養(yǎng)定位的聯(lián)系不明確，缺乏人才培養(yǎng)特色，畢業(yè)生同質(zhì)化嚴(yán)重，就業(yè)形勢(shì)堪憂.[2]

1.2 實(shí)踐教學(xué)與理論教學(xué)結(jié)合不緊密

在課程內(nèi)容選取上，有些內(nèi)容易于講授但是實(shí)踐性較弱，有些內(nèi)容易于實(shí)踐但理論性較強(qiáng).因此，將理論與實(shí)踐分開獨(dú)立教學(xué)，會(huì)造成學(xué)生難以真正理解理論知識(shí)，而實(shí)踐能力也得不到真正的鍛煉.一些新技術(shù)理論性太強(qiáng)，加之缺少實(shí)際操作的訓(xùn)練，導(dǎo)致學(xué)生學(xué)習(xí)中理論與實(shí)踐嚴(yán)重脫節(jié)，理論知識(shí)得不到真正的理解.

1.3 “雙師型”師資隊(duì)伍短缺

“雙師型”教師要求教師既具備相應(yīng)的理論教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)能力，又要能緊跟產(chǎn)業(yè)發(fā)展趨勢(shì)和行業(yè)人才需求，同時(shí)還要具有企業(yè)相關(guān)工作經(jīng)歷.目前學(xué)校實(shí)踐教學(xué)老師大多由新入職的研究生或者實(shí)驗(yàn)崗位的本科生擔(dān)任，他們?nèi)狈ζ髽I(yè)和公司的工程實(shí)踐經(jīng)歷，指導(dǎo)學(xué)生做實(shí)驗(yàn)也僅僅停留在課本或者自身對(duì)于課程內(nèi)容的理解上，難以將書本理論知識(shí)與實(shí)際需要的技術(shù)應(yīng)用結(jié)合起來，對(duì)于實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)環(huán)節(jié)的設(shè)置缺乏系統(tǒng)思考，使得實(shí)踐教學(xué)達(dá)不到應(yīng)用型人才培養(yǎng)的目標(biāo).

針對(duì)存在的問題，基于OBE 理念，以“園區(qū)網(wǎng)構(gòu)建、應(yīng)用型人才培養(yǎng)”為主線，將產(chǎn)出指標(biāo)點(diǎn)和課程知識(shí)點(diǎn)貫穿于實(shí)踐教學(xué)全過程，設(shè)計(jì)具有區(qū)分度的課程教學(xué)目標(biāo)和實(shí)踐內(nèi)容體系，學(xué)生通過教師的指導(dǎo)，才能逐步完成園區(qū)網(wǎng)構(gòu)建的教學(xué)目標(biāo)和應(yīng)用型人才的培養(yǎng)目的.

2 基于OBE 理念的驅(qū)動(dòng)式案例教學(xué)設(shè)計(jì)

2.1 教學(xué)設(shè)計(jì)以學(xué)生為中心

喀什大學(xué)作為一所地方本科院校，網(wǎng)絡(luò)工程專業(yè)生源特點(diǎn)具有“5/95”的特征，即約5%的高分考生具有扎實(shí)的數(shù)理基礎(chǔ)，學(xué)習(xí)能力和興趣較強(qiáng)，主要以考研為產(chǎn)出；約95%的上線考生數(shù)理基礎(chǔ)一般、學(xué)習(xí)能力和興趣一般，主要以就業(yè)為產(chǎn)出[1].OBE 理念是由產(chǎn)出需求反向設(shè)計(jì)人才培養(yǎng)目標(biāo)和課程內(nèi)容體系，教學(xué)的目的是畢業(yè)生要達(dá)到一定的能力要求，教學(xué)計(jì)劃的制定也要明確反映對(duì)畢業(yè)要求的支撐，通過對(duì)產(chǎn)出結(jié)果達(dá)成度的分析反向驅(qū)動(dòng)畢業(yè)要求、人才培養(yǎng)目標(biāo)等的優(yōu)化.基于OBE 理念的課程設(shè)計(jì)流程如圖1 所示[3].

圖1 基于OBE 理念的課程設(shè)計(jì)流程

為了使“路由與交換技術(shù)”課程的教學(xué)目標(biāo)符合OBE 理念，對(duì)教學(xué)大綱進(jìn)行了優(yōu)化，確定新的教學(xué)目標(biāo)如下[4-6]：

（1）掌握?qǐng)@區(qū)網(wǎng)構(gòu)建所需的IP 和VLAN（Virtual Local Area Network，即虛擬局域網(wǎng)）技術(shù)、路由選擇協(xié)議、訪問控制列表、網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換等原理.

（2）掌握Cisco 和華為的路由與交換配置命令，利用仿真軟件規(guī)劃網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)設(shè)備之間的互連互通，熟練使用網(wǎng)絡(luò)調(diào)試工具，掌握網(wǎng)絡(luò)故障的排除流程.

（3）能夠綜合運(yùn)用所學(xué)科學(xué)原理，針對(duì)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)相關(guān)復(fù)雜工程問題，設(shè)計(jì)合適的研究方案，并建立合適的數(shù)學(xué)模型，確定模型參數(shù).

（4）按照研究需要設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，能正確操作實(shí)驗(yàn)裝置，運(yùn)用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)軟硬件實(shí)驗(yàn)環(huán)境進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作，并正確采集、整理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù).參照科學(xué)理論模型對(duì)比實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和結(jié)果，驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)和理論模型的結(jié)果差異.

（5）能夠針對(duì)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)相關(guān)復(fù)雜工程的問題，選擇與使用恰當(dāng)?shù)募夹g(shù)手段和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)軟硬件工具進(jìn)行模擬，并能夠在實(shí)踐過程中領(lǐng)會(huì)相關(guān)工具的局限性.

上述教學(xué)目標(biāo)中，（1）和（2）側(cè)重于考查學(xué)生對(duì)于基礎(chǔ)知識(shí)的掌握；（3）和（4）可以通過實(shí)踐案例讓學(xué)生自主設(shè)計(jì)和實(shí)踐，側(cè)重考查學(xué)生的自主設(shè)計(jì)和創(chuàng)新能力；（5）要求根據(jù)實(shí)際需要，綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問題，著重考查學(xué)生的工程實(shí)踐能力.

2.2 案例驅(qū)動(dòng)式的實(shí)踐內(nèi)容改進(jìn)

基于OBE 理念，把最新的科研成果和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)融入實(shí)踐教學(xué)[2,7]，以“園區(qū)網(wǎng)構(gòu)建、應(yīng)用型人才培養(yǎng)”為主線，分層設(shè)計(jì)具有區(qū)分度的實(shí)踐案例內(nèi)容體系[8-9]，學(xué)生在老師的指導(dǎo)下，逐步完成園區(qū)網(wǎng)構(gòu)建和應(yīng)用型人才培養(yǎng)的目標(biāo).將離散的章節(jié)知識(shí)點(diǎn)，按照內(nèi)容模塊間的邏輯關(guān)系，以應(yīng)用案例的形式串聯(lián)成線擴(kuò)展到面.學(xué)生按照層次遞進(jìn)式的應(yīng)用案例進(jìn)行實(shí)踐操作，逐步掌握知識(shí)點(diǎn)和重難點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)課程目標(biāo)的達(dá)成和應(yīng)用型人才的培養(yǎng)目標(biāo).具有區(qū)分度的“路由與交換技術(shù)”實(shí)踐案例教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)見表1.

表1 “路由與交換技術(shù)”實(shí)踐案例教學(xué)內(nèi)容

2.2.1 基礎(chǔ)驗(yàn)證型實(shí)踐內(nèi)容

基礎(chǔ)驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)是以基礎(chǔ)知識(shí)點(diǎn)為基礎(chǔ)[2-3]，考查學(xué)生對(duì)于基礎(chǔ)知識(shí)點(diǎn)的動(dòng)手實(shí)踐能力.基礎(chǔ)驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)包括靜態(tài)路由和動(dòng)態(tài)路由、RIP 路由、OSPF 路由和BGP 路由等，要求掌握路由選擇協(xié)議的工作原理，利用Packet Tracert 6.0、GNS 3.0、eNSP 模擬軟件搭建網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，配置實(shí)現(xiàn)并分析路由選擇協(xié)議的工作過程；掌握IP 和VLAN 的劃分、三層交換機(jī)實(shí)現(xiàn)VLAN 間通信的配置，區(qū)別端口的Trunk 和Access 工作模式；掌握三層交換機(jī)做DHCP（Dynamic Host Configuration Protocol，即動(dòng)態(tài)主機(jī)配置協(xié)議）服務(wù)器的配置方法，測(cè)試并驗(yàn)證網(wǎng)絡(luò)參數(shù)的獲取結(jié)果.

2.2.2 自主設(shè)計(jì)型實(shí)踐內(nèi)容

自主設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)是在基礎(chǔ)驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，對(duì)基礎(chǔ)知識(shí)點(diǎn)的整合和運(yùn)用，考查學(xué)生根據(jù)特定網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，在老師的指導(dǎo)下，將最新的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)融入實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容，自主設(shè)計(jì)具有目標(biāo)導(dǎo)向的實(shí)踐案例.自主設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)包括設(shè)備互連和交換機(jī)級(jí)聯(lián)，要求學(xué)生搭建三層架構(gòu)園區(qū)網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，整合OSPF 路由、靜態(tài)路由、DHCP、NAT（Network Address Translation，即網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換）等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)內(nèi)、外網(wǎng)隔離和設(shè)備之間的互連互通；學(xué)院機(jī)房DHCP 服務(wù)器規(guī)劃與實(shí)現(xiàn)，要求學(xué)生分析目前學(xué)院機(jī)房的網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)狀，自主設(shè)計(jì)滿足機(jī)房需求的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洌渲脤?shí)現(xiàn)并測(cè)試結(jié)果.

2.2.3 工程實(shí)踐型實(shí)踐內(nèi)容

工程實(shí)踐型實(shí)驗(yàn)是以“項(xiàng)目為導(dǎo)向、技術(shù)技能型提升為目標(biāo)”的創(chuàng)新型教學(xué)模式.通過大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)實(shí)訓(xùn)、學(xué)科競(jìng)賽、畢業(yè)設(shè)計(jì)、行業(yè)認(rèn)證等形式，強(qiáng)化培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí).在自主設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，更加注重培養(yǎng)學(xué)生的工程實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力，能夠針對(duì)路由與交換技術(shù)相關(guān)復(fù)雜的工程問題，選擇與使用恰當(dāng)?shù)募夹g(shù)手段和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)軟硬件工具進(jìn)行構(gòu)思、設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)和運(yùn)行，培養(yǎng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)集成和溝通協(xié)調(diào)的能力[10].

在“路由與交換技術(shù)”實(shí)踐教學(xué)中，基礎(chǔ)驗(yàn)證型實(shí)踐內(nèi)容占50%，自主設(shè)計(jì)型實(shí)踐內(nèi)容占30%，工程實(shí)踐型實(shí)踐內(nèi)容占20%.突出基礎(chǔ)驗(yàn)證型實(shí)踐內(nèi)容在課程實(shí)踐內(nèi)容中的占比，兼顧自主設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)和工程實(shí)踐型實(shí)驗(yàn)，以人才培養(yǎng)為導(dǎo)向，體現(xiàn)“厚基礎(chǔ)、寬口徑、強(qiáng)實(shí)踐、重創(chuàng)新”的人才培養(yǎng)思路，構(gòu)建特色鮮明的實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容體系，強(qiáng)化學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)、創(chuàng)新能力和實(shí)踐技能的培養(yǎng)，促進(jìn)學(xué)生知識(shí)、能力、素質(zhì)的全面發(fā)展.

2.3 優(yōu)化課程評(píng)價(jià)方式

課程采用“以學(xué)習(xí)產(chǎn)出和學(xué)習(xí)過程為主”的考核方式，從課前準(zhǔn)備、課堂操作、課后總結(jié)三個(gè)方面進(jìn)行考核.課前準(zhǔn)備考查學(xué)生對(duì)于實(shí)驗(yàn)大綱、基礎(chǔ)知識(shí)、仿真軟件等的準(zhǔn)備情況，要求學(xué)生根據(jù)實(shí)驗(yàn)大綱，預(yù)習(xí)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)案例；課堂操作考查學(xué)生能否熟練使用仿真軟件，在實(shí)驗(yàn)室環(huán)境下進(jìn)行基礎(chǔ)驗(yàn)證型和自主設(shè)計(jì)型的案例操作，發(fā)現(xiàn)問題進(jìn)而自主設(shè)計(jì)和解決問題；課后總結(jié)主要考查學(xué)生根據(jù)實(shí)驗(yàn)操作，對(duì)實(shí)驗(yàn)過程和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的收集、分析，撰寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告；學(xué)生也可以在基礎(chǔ)驗(yàn)證型和自主設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，利用現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)室條件，積極參加大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽、學(xué)科比賽、行業(yè)認(rèn)證等活動(dòng)，以獲取證書作為工程實(shí)踐型的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn).以上三個(gè)方面分別占到實(shí)驗(yàn)成績(jī)的20%、50%、30%，突出實(shí)驗(yàn)過程和實(shí)驗(yàn)結(jié)果產(chǎn)出.

3 持續(xù)推進(jìn)實(shí)踐教學(xué)改革

3.1 建材建設(shè)

教材是教學(xué)的基礎(chǔ).目前多數(shù)老師缺少企業(yè)的工程實(shí)踐經(jīng)歷，教學(xué)中所選用或編寫的教材缺乏項(xiàng)目導(dǎo)向，與現(xiàn)使用教材較高的同質(zhì)化，不利于培養(yǎng)學(xué)生的工程實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力[11].結(jié)合“應(yīng)用型、技術(shù)技能型人才培養(yǎng)”和OBE 理念的課程建設(shè)需求，實(shí)踐課教材要突出項(xiàng)目導(dǎo)向和技術(shù)技能型特色，這就需要專業(yè)老師積極與知名網(wǎng)絡(luò)技術(shù)公司或者企業(yè)單位合作編寫有行業(yè)特色的教材.

3.2 重視“雙師型”師資培養(yǎng)

根據(jù)中共中央辦公廳、國(guó)務(wù)院辦公廳印發(fā)《關(guān)于深化職稱制度改革的意見》指出，初級(jí)、中級(jí)職稱實(shí)行全國(guó)統(tǒng)一考試的專業(yè)，不再進(jìn)行相應(yīng)的職稱評(píng)審或認(rèn)定.即采用“以考代評(píng)、考評(píng)結(jié)合”的方式，促進(jìn)職稱制度與職業(yè)資格制度的有效銜接.[12]新入職的教師可以積極考取華為認(rèn)證、計(jì)算機(jī)技術(shù)與軟件專業(yè)技術(shù)資格認(rèn)證、紅帽子Linux 認(rèn)證等，在獲得相應(yīng)證書后即可參與職稱評(píng)定，可開展相應(yīng)課程的實(shí)踐教學(xué)活動(dòng).另外，也可以鼓勵(lì)青年教師到國(guó)內(nèi)知名網(wǎng)絡(luò)技術(shù)公司、企業(yè)參與項(xiàng)目開發(fā)、網(wǎng)絡(luò)管理和維護(hù)等工作，提高從事相應(yīng)課程的工程實(shí)踐能力，推動(dòng)“雙師型”師資隊(duì)伍的快速發(fā)展.

3.3 持續(xù)優(yōu)化課程內(nèi)容體系

以科教融合思想為紐帶，將最新的科研成果和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、學(xué)科競(jìng)賽、行業(yè)認(rèn)證等內(nèi)容融入課程實(shí)踐內(nèi)容體系中去，持續(xù)優(yōu)化實(shí)踐內(nèi)容.實(shí)踐課教師要持續(xù)跟蹤最新網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展、學(xué)科競(jìng)賽以及行業(yè)認(rèn)證內(nèi)容，將相關(guān)內(nèi)容融入課程實(shí)踐內(nèi)容體系，使學(xué)生在學(xué)習(xí)完理論內(nèi)容后，在近乎實(shí)戰(zhàn)的情況進(jìn)行實(shí)踐操作，達(dá)到培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)和工程實(shí)踐能力的目的.

4 結(jié)語

基于OBE 理念的“路由與交換技術(shù)”的實(shí)踐教學(xué)，以學(xué)生產(chǎn)出為培養(yǎng)目標(biāo)，對(duì)課程教學(xué)目標(biāo)和實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容體系進(jìn)行優(yōu)化設(shè)置，有針對(duì)性的選取和設(shè)計(jì)實(shí)踐案例，學(xué)生根據(jù)自己的興趣，選擇相應(yīng)的案例進(jìn)行自主設(shè)計(jì)，培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新能力和工程實(shí)踐能力，為以后從事網(wǎng)絡(luò)技術(shù)行業(yè)打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ).基于OBE 理念的教育模式，也可以應(yīng)用到計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)集成、Linux 服務(wù)與應(yīng)用等課程中去，對(duì)于人才培養(yǎng)方案修訂、教學(xué)大綱優(yōu)化、課程內(nèi)容體系設(shè)置具有一定的指導(dǎo)意義.