基于CDIO模式的路由交換課程教學(xué)改革與實踐

基于CDIO模式的路由交換課程教學(xué)改革與實踐基于CDIO模式的路由交換課程教學(xué)改革與實踐

文章編號：1672-5913〔2022〕07-0052-04

中圖分類號：G642

0引言

從2022年開始，國內(nèi)已有200多所高校設(shè)立了網(wǎng)絡(luò)項目專業(yè)[1]，培養(yǎng)了大批網(wǎng)絡(luò)建設(shè)和維護(hù)人才。CDIO模式是2022年由美國麻省理工學(xué)院聯(lián)合瑞典查爾姆斯技術(shù)大學(xué)、林克平大學(xué)以及皇家技術(shù)學(xué)院3所高校，共同開發(fā)的一種全新項目教育理念和實施體系。它以項目工程從需求分析、設(shè)計研發(fā)，到測試運行，再到終結(jié)廢棄的全生命周期過程為項目教育的背景環(huán)境，在此情境中引導(dǎo)學(xué)生以主動實踐、積極創(chuàng)新、課程之間有機聯(lián)系的方式發(fā)展學(xué)習(xí)活動[2]。

CDIO是基于項目工程的全過程學(xué)習(xí)，是“做中學(xué)〞原那么和“基于工程的教育和學(xué)習(xí)〞的集中體現(xiàn)[3]，適合工科教育教學(xué)過程各個環(huán)節(jié)的改革。我們將CDIO理念引入到路由交換技術(shù)課程的教學(xué)中，力求從教學(xué)理念、課程體系和教學(xué)辦法等方面進(jìn)行改革。

1現(xiàn)有路由交換技術(shù)教學(xué)中存在的問題

〔1〕重技術(shù)輕理論。路由交換技術(shù)的先修課程為計算機網(wǎng)絡(luò)，由于兩門課程中的局部知識點重《停《造成老師在教學(xué)中只注重演示路由器與交換機的配置辦法，不足對其工作原理及網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的深入講解，學(xué)生通過死記硬背配置命令，仿照老師的操作步驟，能夠?qū)崿F(xiàn)對路由器與交換機進(jìn)行根本配置，組建簡單網(wǎng)絡(luò)，但對設(shè)備及協(xié)議內(nèi)部的運行機制知之甚少，無法使學(xué)生具有設(shè)備研發(fā)能力及協(xié)議分析、設(shè)計和實現(xiàn)能力，導(dǎo)致其綜合項目能力和創(chuàng)新項目能力較弱。此外，由于課堂演示會占大量時間，致使教師不能在限定的課時內(nèi)完成授課任務(wù)，授課內(nèi)容的組織存在一定難度。

〔2〕理論與實踐相別離，不足能力培養(yǎng)的目標(biāo)體系。目前多數(shù)高校路由交換技術(shù)課程主要采用“理論教學(xué)+實踐教學(xué)〞的教學(xué)形式。課堂教學(xué)中教師只講理論，實驗課中學(xué)生進(jìn)行實踐練習(xí)。在課堂上，學(xué)生很難對干燥的理論內(nèi)容和抽象的協(xié)議產(chǎn)生興趣，更多的是充當(dāng)“聽眾〞的角色，跟著教師的思路去理解、記憶相關(guān)知識點，由于沒有具體的能力培養(yǎng)目標(biāo)，導(dǎo)致局部學(xué)生學(xué)習(xí)主動性、積極性較差，產(chǎn)生厭學(xué)情緒，教學(xué)效果不佳。

〔3〕課程實踐內(nèi)容和形式不足項目工程背景。課程實踐只能到達(dá)理解知識點的目的，沒有引入項目工程的實際需求、設(shè)計流程和實現(xiàn)要求。無法實現(xiàn)在理解知識點根底上解決實際項目工程問題的目的。

基于以上問題，我們依據(jù)CDIO核心理念進(jìn)行教學(xué)改革，對路由交換技術(shù)課程重新進(jìn)行教學(xué)設(shè)計，提出以學(xué)生為主體的工程驅(qū)動教學(xué)辦法，可以有效解決目前課程存在的問題。

2基于CDIO模式的課程教學(xué)改革

2.1基于CDIO模式的理論課程體系

理論課程體系由課程教學(xué)單元構(gòu)成，采用模塊化教學(xué)，突出重點和難點。理論課程根據(jù)自編教材構(gòu)建了模擬環(huán)境介紹、路由交換設(shè)備介紹及根底配置、路由技術(shù)、VLAN及其應(yīng)用、訪問控制列表、構(gòu)建園區(qū)網(wǎng)絡(luò)、接入技術(shù)7個教學(xué)模塊，在內(nèi)容的安頓上緊緊圍繞構(gòu)建園區(qū)網(wǎng)這條主線，在介紹技術(shù)原理的同時，兼顧技術(shù)的具體應(yīng)用，強調(diào)理論與實踐相結(jié)合。同時，重視項目實踐性，在工程的選擇上注重針對性和實用性，目的在于幫忙學(xué)生掌握局域網(wǎng)的規(guī)劃設(shè)計、路由與交換設(shè)備的配置調(diào)試等根本技能，提高項目實踐能力和解決實際問題的能力，真正做到學(xué)以致用。

由于路由交換技術(shù)課程的工程化特點突出，所以整個課程體系是架構(gòu)在基于工作過程的工程化教學(xué)根底上的。根據(jù)CDIO課程大綱的能力體系架構(gòu)，我們提出以“工程為載體，能力訓(xùn)練為主體〞的新課程改革體系，如圖1所示。

2.2基于CDIO模式的實踐課程體系

根據(jù)教學(xué)目標(biāo)，將CDIO理念引入實踐課程教學(xué)中，依據(jù)實訓(xùn)工程側(cè)重構(gòu)思、設(shè)計、實現(xiàn)、運行理念的具體環(huán)節(jié)分為4種類型，課程改革堅持理論知識與實踐技術(shù)并重，將學(xué)生的知識能力培養(yǎng)分為根底知識階段和實踐應(yīng)用知識階段，每個階段的實訓(xùn)內(nèi)容都以CDIO教育理念為導(dǎo)向，指導(dǎo)學(xué)生運用現(xiàn)有知識構(gòu)思和設(shè)計具體工程，強調(diào)通過根本技能的訓(xùn)練，逐步培養(yǎng)分析解決問題的能力和團隊協(xié)作能力，如圖2所示。

在實驗課程中，采用仿真設(shè)計與實驗測試相結(jié)合的辦法，針對教學(xué)內(nèi)容構(gòu)思和設(shè)計實際項目實例，采用模擬軟件進(jìn)行仿真驗證，并在真機設(shè)備上實施和運行。根底知識階段的實驗主要在模擬環(huán)境下進(jìn)行，學(xué)生依據(jù)實驗指導(dǎo)書中的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)連接設(shè)備，按照實驗步驟輸入相應(yīng)的配置命令即可完成。當(dāng)學(xué)生掌握路由交換根本技術(shù)后，在真實設(shè)備上發(fā)展實踐應(yīng)用知識階段的實驗。該階段需要對學(xué)生進(jìn)行分組，著重培養(yǎng)學(xué)生綜合實踐能力。引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)需求分析進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞脑O(shè)計、子網(wǎng)劃分、設(shè)備互連、VALN配置以及在不同的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下配置恰當(dāng)?shù)穆酚蓞f(xié)議等，提高學(xué)生的項目實踐能力和協(xié)作學(xué)習(xí)能力。

2.3基于CDIO工程驅(qū)動教學(xué)辦法的實施

以CDIO理念為導(dǎo)向，形成基于項目工程的實訓(xùn)設(shè)計流程，如圖3所示。采用工程驅(qū)動教學(xué)辦法組織教學(xué)內(nèi)容，通過工程小組的形式進(jìn)行學(xué)習(xí)探討，小組成員采用分工協(xié)作的方式完成工程構(gòu)思、工程設(shè)計、工程實施、工程運行、工程演示及結(jié)題階段，學(xué)生在合作中交流，在交流中學(xué)習(xí)。在工程實施的整個過程中以學(xué)生為主體，教師只起到監(jiān)督和指導(dǎo)的作用。以構(gòu)建校園網(wǎng)為例，教師只需講解工程需求的重點知識、原理和辦法，指導(dǎo)學(xué)生動手實踐解決網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)設(shè)計、網(wǎng)絡(luò)路由設(shè)計、VLAN規(guī)劃設(shè)計等問題，綜合運用相關(guān)知識搭建一個根本的校園網(wǎng)絡(luò)。形成以學(xué)生聽講、實踐為主，教師講授、演示為輔的教學(xué)模式，教學(xué)與實踐緊密結(jié)合，到達(dá)“聽中理解〞和“做中實踐〞的教學(xué)效果。路由交換技術(shù)是一門實踐性很強的課程，工程實訓(xùn)是整個教學(xué)體系的中心，工程實訓(xùn)可以在校內(nèi)實驗室模擬工作環(huán)境對學(xué)生進(jìn)行訓(xùn)練，或在校外實訓(xùn)基地進(jìn)行，強化學(xué)生實踐能力培訓(xùn)，促成CDIO學(xué)習(xí)效果的形成。

2.4教學(xué)中的反思

為了合理地評估教學(xué)改革的功效，需要適時在教學(xué)中進(jìn)行反思。教師通過教學(xué)反思可以總結(jié)經(jīng)驗教訓(xùn)，優(yōu)化教學(xué)設(shè)計，改良教學(xué)辦法，提高自身教育教學(xué)效能和思維。學(xué)生通過反思，可以進(jìn)一步明確教學(xué)目標(biāo)，加深對理論知識和學(xué)習(xí)過程的認(rèn)知。CDIO模式的教學(xué)改革提出了具有可操作性的能力培養(yǎng)，實現(xiàn)學(xué)生“做中學(xué)〞的教學(xué)效果。為了到達(dá)課程教學(xué)目標(biāo)，在工程實訓(xùn)過程中設(shè)計問題激發(fā)學(xué)生反思，通過對問題的分析和解答，發(fā)揮學(xué)生主體作用，調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，提高學(xué)生學(xué)習(xí)的自信心。

2.5考核模式改革

基于CDIO項目教育模式的工程驅(qū)動教學(xué)改革中，路由交換技術(shù)課程的考核體系與工程課程教學(xué)緊密聯(lián)系，課程成績由4個局部組成：平時成績占15%，理論考試成績占30%，工程考核成績占40%，反思成績占15%。其中，工程考核采用優(yōu)、良、中、及格、不及格5級等級制形式，實現(xiàn)對工程質(zhì)量的監(jiān)控，改變傳統(tǒng)課程考核中期末成績占主導(dǎo)的機制，提高過程性評價的比重，全面評估學(xué)生的綜合能力。

3課程改革功效

在中央提出絲綢之路經(jīng)濟帶戰(zhàn)略，召開第二次中央--工作座談會后，喀什大學(xué)作為南疆唯一的一所綜合性大學(xué)進(jìn)入了轉(zhuǎn)型開展的關(guān)鍵時期，計算機學(xué)院是學(xué)校首批《D型試點學(xué)院，在此背景下，路由交換技術(shù)課程在網(wǎng)絡(luò)項目、計算機科學(xué)與技術(shù)兩個專業(yè)的二年級學(xué)生中同步進(jìn)行基于CDIO模式的教學(xué)改革。我們對喀什大學(xué)計算機學(xué)院〔2022、2022、2022級〕學(xué)生進(jìn)行問卷調(diào)查。統(tǒng)計結(jié)果說明92.7%的學(xué)生認(rèn)為教學(xué)改革后路由交換技術(shù)課程實現(xiàn)了課程的學(xué)習(xí)目標(biāo)；91.6%的學(xué)生認(rèn)為教學(xué)改革后形成了完整的課程知識體系；94.2%的學(xué)生認(rèn)為教學(xué)改革后具備了一定的項目實踐能力；95%的學(xué)生認(rèn)為課程反思的方式能有效地提高學(xué)習(xí)的主動性；93.1%的學(xué)生認(rèn)為考核方式能全面客觀地評價學(xué)習(xí)效果。由此可見基于CDIO理念的教學(xué)改革在課程教育中的有效性。

4結(jié)語

實踐證明，在路由交換技術(shù)課程教學(xué)中，引入CDIO教育模式，重構(gòu)課程體系，理論與實踐并重，建立基于工程的能力培養(yǎng)目標(biāo)，重視教學(xué)