CDIO理念下《計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)》課程實踐教學(xué)體系的構(gòu)建

1、CDIO理念下計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程實踐教學(xué)體系的構(gòu)建    摘要：CDIO工程教育模式體現(xiàn)了“基于項目學(xué)習(xí)”和“做中學(xué)”的理念原則，能夠充分發(fā)揮學(xué)生的主體地位和教師的主導(dǎo)地位，促進(jìn)教學(xué)效果的提升，有益于工科學(xué)生工程素質(zhì)和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。本文以計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程實踐教學(xué)體系的構(gòu)建為例，闡述了CDIO思想在其中的具體應(yīng)用。    關(guān)鍵詞：CDIO模式；計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)；實踐教學(xué)     目前，在通信工程和計算機(jī)等ICT技術(shù)類專業(yè)課程體系中占據(jù)日益重要位置的計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程，其開設(shè)情況往往存在理論性

2、強(qiáng)，實踐教學(xué)環(huán)節(jié)薄弱，與實際應(yīng)用脫節(jié)等問題，而這一問題在以注重實踐性教學(xué)環(huán)節(jié)的工程應(yīng)用型本科教育中顯得尤為突出。學(xué)生在掌握了本門課程相應(yīng)的理論知識之后，迫切需要通過一個完善的實踐教學(xué)體系強(qiáng)化實際動手能力的鍛煉和培養(yǎng)，以盡快縮小學(xué)生自身實際能力與社會需求之間的矛盾和差距。而CDIO作為國際工程教育和人才培養(yǎng)的創(chuàng)新模式1，緊密圍繞“構(gòu)思-設(shè)計-實現(xiàn)-運(yùn)作”思路展開，強(qiáng)調(diào)學(xué)生通過項目驅(qū)動的方式實現(xiàn)工程能力和綜合創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，是“做中學(xué)”和“基于項目教育和學(xué)習(xí)”的集中概括和表達(dá)。將CDIO基于項目教學(xué)的理念有機(jī)地引入計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程實踐教學(xué)體系的設(shè)計中，經(jīng)過合理科學(xué)的實施，不但能夠有效激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的主

3、觀能動性，而且有利于他們獨(dú)立分析和解決實際問題能力的培養(yǎng)。同時，實踐教學(xué)的開放性特點也給學(xué)生依據(jù)自身興趣和能力水平進(jìn)行發(fā)揮提供了充足的空間，是大學(xué)生工程素質(zhì)和創(chuàng)造性思維培養(yǎng)的動力源頭。一、課程實踐教學(xué)存在的問題和改革的思路結(jié)合本校實際，我們列出了目前許多地方普通高校計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程實踐教學(xué)環(huán)節(jié)普遍存在的一些共性問題：（1）網(wǎng)絡(luò)技術(shù)類實驗課程的基礎(chǔ)部分大同小異，存在許多交叉點和重復(fù)性內(nèi)容，缺少基于項目驅(qū)動的綜合、全面的實驗教學(xué)體系。（2）在實驗內(nèi)容的整體架構(gòu)上，存在演示和驗證性實驗、單項訓(xùn)練實驗偏多，綜合性、設(shè)計性實驗偏少，對實訓(xùn)和課程設(shè)計不夠重視。（3）學(xué)時的限制導(dǎo)致難以組成專題實驗或?qū)嵺`，不利

4、于學(xué)生工程能力的提高和創(chuàng)新意識的培養(yǎng)。（4）網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和產(chǎn)品的發(fā)展更新非?？?，產(chǎn)品種類繁多。而普通地方高校由于經(jīng)費(fèi)投入有限和專業(yè)發(fā)展的各種內(nèi)外環(huán)境條件參差不齊，網(wǎng)絡(luò)實驗所需的軟硬件條件難以跟上應(yīng)用的發(fā)展。另外，網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品的封裝性好，使用相對簡單，對網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品的介紹分析缺乏深度，使學(xué)生缺乏能動性，難以培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。針對以上現(xiàn)狀和不足，我們認(rèn)為計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程實踐教學(xué)的改革應(yīng)著眼于互動、實用、開放和創(chuàng)新。其中創(chuàng)新包含兩個層面：一是在教學(xué)中要體現(xiàn)出對學(xué)生內(nèi)在創(chuàng)新沖動及創(chuàng)新思維的充分調(diào)動和激發(fā)；二是實驗內(nèi)容的設(shè)計要從新思維、新觀念的角度出發(fā)，同飛速發(fā)展的信息時代一起與時俱進(jìn)、有所創(chuàng)新，給學(xué)生提供在完整真

5、實的問題情境中學(xué)習(xí)創(chuàng)新、強(qiáng)化工程能力的驅(qū)動條件。通過設(shè)計開放式實踐課程架構(gòu)，打破學(xué)科界限，消除跨學(xué)科教育的障礙，打破課程實踐場所的封閉性，增加實驗室的開放時間，設(shè)立學(xué)生創(chuàng)新實驗室和實驗基地，為學(xué)生提供更加便利的學(xué)習(xí)環(huán)境，從而增強(qiáng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的熱情2。此外，在實踐教學(xué)組織中要提倡互動作用的團(tuán)隊文化，充分發(fā)揮在教師主導(dǎo)作用下充分發(fā)揮學(xué)生的主體作用，在教師與學(xué)生、學(xué)生與學(xué)生之間的互動中學(xué)習(xí)和傳播知識?？紤]到計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程實踐性較強(qiáng)的突出特點，因此在實驗和實訓(xùn)環(huán)節(jié)內(nèi)容的設(shè)計和選取上應(yīng)該各有側(cè)重。實驗以TCP/IP協(xié)議的原理性驗證內(nèi)容為主線，實訓(xùn)則圍繞網(wǎng)絡(luò)工程技術(shù)這個核心展開，注重實用性，從各種網(wǎng)絡(luò)工程

6、實際項目中提煉出一些經(jīng)典案例，從項目規(guī)劃、設(shè)計、實施到運(yùn)行維護(hù)全過程環(huán)節(jié)，按照CDIO項目驅(qū)動的理念去組織和落實，突出對學(xué)生工程能力和創(chuàng)新能力的綜合培養(yǎng)。整個課程實踐體系架構(gòu)于對網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展趨勢的動態(tài)理解和把握之上，教學(xué)內(nèi)容可以根據(jù)需要適時靈活優(yōu)化和調(diào)整。二、構(gòu)建基于CDIO的課程實踐教學(xué)體系我們對照專業(yè)培養(yǎng)要求和計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程所要達(dá)到的能力目標(biāo)，在CDIO大綱指導(dǎo)下，以學(xué)生職業(yè)能力和工程師綜合素質(zhì)的培養(yǎng)為基本設(shè)計導(dǎo)向，自頂向下遵循“系統(tǒng)-模塊-單元”這條主線逐層展開課程實踐教學(xué)體系的架構(gòu)，有序進(jìn)行各項能力的分解和配置，并按照“學(xué)網(wǎng)”、“用網(wǎng)”、“建網(wǎng)”和“管網(wǎng)”的順序?qū)⑵浼?xì)化后的能力落實到各

7、個實踐環(huán)節(jié)。另外，我們不可能也沒有必要將所有內(nèi)容都安排進(jìn)行課內(nèi)教學(xué)，為此我們按照本科教學(xué)培養(yǎng)目標(biāo)把課程實踐體系的內(nèi)容進(jìn)行劃分，一部分內(nèi)容與其它相關(guān)課程教學(xué)合并，一部分內(nèi)容在加強(qiáng)督導(dǎo)檢查的情況下由學(xué)生課外自主完成。在實踐內(nèi)容的選擇上，我們遵循以下原則：一是注重實用，也即所開出的實驗和實訓(xùn)內(nèi)容密切跟蹤網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展趨勢，能夠切實鞏固提高學(xué)生的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)技能水平，適應(yīng)社會的需求；二是可操作性。新穎的實驗內(nèi)容能夠激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，但前提是排除實驗設(shè)備和實驗環(huán)境條件的限制，保證實驗可操作；三是開拓性，實踐內(nèi)容不但能夠強(qiáng)化學(xué)生對計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)知識體系的理解，幫助學(xué)生掌握基本技能，而且還可以開發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新意識，

8、逐步培養(yǎng)其創(chuàng)新能力；四是層次性，通過合理組織和設(shè)計實踐的環(huán)節(jié)、內(nèi)容，進(jìn)行多層次的實踐教學(xué)3。在實踐內(nèi)容的組織和安排上，如圖1所示，我們將實踐劃分為實驗、實訓(xùn)兩個主要環(huán)節(jié)，并將所有實驗和實訓(xùn)均分為必修和選修兩種層次。選修內(nèi)容一般由學(xué)生課外自主實施，屬擴(kuò)展延伸及提高部分，具有探索性，適合有需要和有能力深入拓展的學(xué)生；必修內(nèi)容則以課內(nèi)教師主導(dǎo)教學(xué)的模式為主。其中，必修實驗又細(xì)分為基礎(chǔ)性和綜合性實驗兩個層次?；A(chǔ)性實驗主要圍繞TCP/IP協(xié)議體系這個核心，以掌握計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基本知識和技能為主；綜合性實驗則主要強(qiáng)化學(xué)生計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)動手操作能力與綜合分析能力的培養(yǎng)。而實訓(xùn)環(huán)節(jié)內(nèi)容側(cè)重培養(yǎng)學(xué)生網(wǎng)絡(luò)工程綜合素質(zhì)及

9、團(tuán)隊協(xié)作和開拓創(chuàng)新精神，以來源于企業(yè)、提煉于工程實際的典型計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)工程項目案例為設(shè)計背景。實訓(xùn)部分的必修內(nèi)容參照CDIO能力大綱要求將設(shè)計指標(biāo)分解，使學(xué)生獲得真實工程背景下網(wǎng)絡(luò)工程項目從規(guī)劃、設(shè)計、實施到運(yùn)行維護(hù)全過程的系統(tǒng)的基本綜合訓(xùn)練；選修提高部分采取“走出去、請進(jìn)來”的方式，通過校企合作單位的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)集成合作培養(yǎng)項目實施，不受課程教     學(xué)進(jìn)度安排限制，可以一直貫穿到學(xué)生畢業(yè)階段，對于職業(yè)興趣志向在此方向的學(xué)生，可以深度參與到企業(yè)的各種實際網(wǎng)絡(luò)工程項目的鍛煉，向網(wǎng)絡(luò)工程師方向塑造和培養(yǎng)，以利于就業(yè)時與市場需求實現(xiàn)無縫銜接。通過上述實踐內(nèi)容的設(shè)

10、計、組織，以及實踐教學(xué)環(huán)節(jié)的安排，構(gòu)建起層次豐富的立體化計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程實踐教學(xué)體系，改變了過去該門課程實踐相對零散、在形成技術(shù)應(yīng)用能力方面缺少整體性、學(xué)生難以將所學(xué)知識與技能形成整體知識建構(gòu)、無法順利形成技術(shù)應(yīng)用能力的尷尬狀況。三、實踐教學(xué)的組織與管理我們在課程實踐教學(xué)過程中，特別是在綜合性實驗和實訓(xùn)環(huán)節(jié)，采用全新的“互動式場景教學(xué)法”，以實際應(yīng)用場景為核心，通過師生互動、團(tuán)隊協(xié)作的生動模式，利用任務(wù)和項目導(dǎo)向的角色模擬，逐步深入展開整個實踐的教學(xué)，鞏固強(qiáng)化學(xué)生計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)知識和實戰(zhàn)技能。我們根據(jù)計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)工程項目實施過程中的實際工作流程進(jìn)行工作場景的構(gòu)建，同時結(jié)合具體的工程項目，進(jìn)行項目分

11、析和任務(wù)分解，模擬和重現(xiàn)在企業(yè)中進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)工程實施的真實任務(wù)環(huán)境。所有計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的知識點和技能通過一個或幾個項目及其相關(guān)任務(wù)進(jìn)行組織和安排，以項目和任務(wù)為主導(dǎo)進(jìn)行實踐教學(xué)的驅(qū)動。學(xué)生通過可擴(kuò)展的案例系統(tǒng)化學(xué)習(xí)計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)知識和技能。在實訓(xùn)環(huán)節(jié)中，我們采用來源于合作企業(yè)的真實項目和真實工作流程及工具，讓學(xué)生在實訓(xùn)中輪流模擬工程項目中各種角色，協(xié)同完成項目。通過將一個完整的實訓(xùn)項目劃分為多個子任務(wù)，再分析每個任務(wù)所需要的知識、技能和素質(zhì)要求，以完成任務(wù)的形式來組織內(nèi)容學(xué)習(xí)和實訓(xùn)體系設(shè)計。課程知識體系和實戰(zhàn)技能的傳授按照問題的提出、分析、解決、總結(jié)、擴(kuò)展以及解決更高級的類似問題這六個步驟來進(jìn)行有序組織。

12、通過對企業(yè)實際工作場景的模擬和實際項目的系統(tǒng)化訓(xùn)練，使學(xué)生逐步積累實際網(wǎng)絡(luò)工程項目經(jīng)驗。通過上機(jī)操作、項目實踐、技術(shù)研討以及職業(yè)綜合素質(zhì)訓(xùn)練，從任務(wù)目標(biāo)設(shè)定、團(tuán)隊協(xié)作和溝通等方面培養(yǎng)學(xué)生從事網(wǎng)絡(luò)技術(shù)工程開發(fā)所需要的職業(yè)素質(zhì)。此外，為了保證計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實踐教學(xué)案例的有效性和可操作性，我們在與廣西盛源行、軟通動力等省內(nèi)外知名信息技術(shù)企業(yè)密切合作的基礎(chǔ)上，明確了從企業(yè)采集案例的原則：一是有針對性，所選項目案例必須針對某一實驗主題或技能的訓(xùn)練；二是具有典型性，所選擇的項目案例是當(dāng)前業(yè)界網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的典型應(yīng)用，且項目開發(fā)實施文檔齊全；三是具有時效性，所選案例必須符合網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展趨勢，摒棄過時的技術(shù)和內(nèi)容；四

13、是保證完整性，所選項目案例應(yīng)至少包含一個完整的項目或?qū)嶒炦^程。四、課程實踐教學(xué)效果遵循CDIO大綱理念，以培養(yǎng)學(xué)生工程實踐能力和創(chuàng)新意識為核心的計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程實踐教學(xué)體系自實踐三年多來，成效顯著，極大活躍了實踐課堂的教學(xué)氣氛，激發(fā)出了學(xué)生探索計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)知識的興趣和熱情，同時為學(xué)生創(chuàng)造能力、組織能力和表達(dá)能力的綜合培養(yǎng)創(chuàng)造了良好條件，符合工科院校培養(yǎng)具有創(chuàng)新能力的工程應(yīng)用型人才的目標(biāo)，可以為信息與通信技術(shù)相關(guān)的各類專業(yè)開展課程實踐教學(xué)改革提供值得借鑒的樣本。    基金項目：2012年新世紀(jì)廣西高等教育教改工程項目“CDIO 工程教育模式在地方高校通信工程專業(yè)中的應(yīng)用與實踐”；2010年廣西教改項目（2010JGB058）參考