計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程設(shè)計的項目驅(qū)動式教學(xué)改革

摘要：針對目前網(wǎng)絡(luò)工程專業(yè)計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程設(shè)計教學(xué)中存在的問題，文章提出引入項目驅(qū)動教學(xué)法，即引入項目型教學(xué)內(nèi)容、以學(xué)生為主體的教學(xué)形式及注重過程并鼓勵自發(fā)答辯的考核方式，介紹教學(xué)效果并提出進(jìn)一步改進(jìn)的方法。

關(guān)鍵詞：計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)；課程設(shè)計；項目驅(qū)動；自發(fā)答辯

計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程設(shè)計作為網(wǎng)絡(luò)工程專業(yè)必修的綜合實踐課程，將計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)原理中眾多分散、規(guī)模小且針對性強(qiáng)的知識點進(jìn)行綜合，指導(dǎo)學(xué)生從全局上把握網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、提高網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用能力。目前，計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)原理類課程理論與實驗的教學(xué)改革進(jìn)行得非常深入，而課程設(shè)計的教學(xué)研究卻少有涉及。作為網(wǎng)絡(luò)工程專業(yè)校內(nèi)實驗實訓(xùn)的必修課程，能否將眾多的網(wǎng)絡(luò)原理與協(xié)議融入，設(shè)計出符合實際應(yīng)用且便于實驗室開展的課程設(shè)計題目；能否通過實施合理有效的教學(xué)，使學(xué)生較全面地掌握網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)與構(gòu)建的基礎(chǔ)，繼而找到興趣點及鉆研方向，都直接影響著學(xué)生對網(wǎng)絡(luò)的理解深度與實踐能力水平。

1.目前課程設(shè)計教學(xué)中的問題

計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)原理涉及計算機(jī)與通信學(xué)科基礎(chǔ)，知識點多、更新快，在課程設(shè)計教學(xué)內(nèi)容的安排上沒有相對固定的模式。目前，計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程設(shè)計主要采用3種教學(xué)內(nèi)容：①網(wǎng)絡(luò)組建與設(shè)備配置，包括局域網(wǎng)組網(wǎng)技術(shù)與主流網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的配置。如果教學(xué)不重視原理，很容易使學(xué)生陷入對操作命令的記憶，知其然而不知其所以然。②網(wǎng)絡(luò)服務(wù)配置與管理，包括網(wǎng)絡(luò)設(shè)備或主流網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)上網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的實現(xiàn)與維護(hù)，教學(xué)內(nèi)容側(cè)重于應(yīng)用層實現(xiàn)。若學(xué)時充裕，也有與①結(jié)合的教學(xué)內(nèi)容安排。③網(wǎng)絡(luò)編程。大多基于Socket編程，從對基礎(chǔ)的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的實現(xiàn)與應(yīng)用的編程中理解協(xié)議設(shè)計思想，掌握處理通信的基本方法。第③種教學(xué)內(nèi)容的安排較第①種和第②種對協(xié)議的解析更深入。網(wǎng)絡(luò)工程專業(yè)培養(yǎng)方案中一般將網(wǎng)絡(luò)編程作為一門專業(yè)課單獨(dú)開設(shè)，相較在課程設(shè)計內(nèi)安排，學(xué)時更充裕，更有利于學(xué)生對于協(xié)議的理解、實現(xiàn)與應(yīng)用。不管課程設(shè)計采用以上何種教學(xué)內(nèi)容，都只側(cè)重某一或某些方面，沒有涉及網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的整體概念。對學(xué)生而言，難以明確眾多知識點在實際應(yīng)用中的設(shè)計順序、構(gòu)建步驟，缺乏整體意識。

目前的教學(xué)形式仍以教師為主，設(shè)計過程與結(jié)果相對固定，利于教師把握進(jìn)度，及時了解學(xué)生反饋，適時進(jìn)行指導(dǎo)。但課程設(shè)計題目的實現(xiàn)步驟與結(jié)果程式化，難以激發(fā)大部分學(xué)生的探求意識。學(xué)生很容易產(chǎn)生依賴性和惰性，因為輕易就能獲得配置步驟或代碼，課程設(shè)計報告復(fù)制后稍作修改便算完成。相當(dāng)一部分學(xué)生在模仿與抄襲中完成了設(shè)計過程，且提交了考核所要求的材料。這與教學(xué)初衷相去甚遠(yuǎn)，難以達(dá)到課程設(shè)計預(yù)期的提高學(xué)生網(wǎng)絡(luò)實踐能力的目的。

按照傳統(tǒng)的考核方式，學(xué)生只要有不錯的考勤記錄、基本正確的設(shè)計結(jié)果、內(nèi)容完整的課程設(shè)計報告，就可獲得合格的分?jǐn)?shù)。考慮到目前教學(xué)內(nèi)容具有較高的相似度，為了考核出學(xué)生真實的完成情況和實際水平，將考核方式在傳統(tǒng)方式的基礎(chǔ)上進(jìn)行了改進(jìn)，加入了答辯環(huán)節(jié)，但占用了比較多的學(xué)時。不管采用哪種考核方式，大多數(shù)學(xué)生是為了符合考核要求而被動地學(xué)習(xí)，不利于激發(fā)學(xué)生的主觀能動性，課程設(shè)計學(xué)習(xí)的效果也會打折扣。

因此，目前計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程設(shè)計的教學(xué)在內(nèi)容上有所側(cè)重但不夠綜合，學(xué)生很難有全局意識；形式上以教師為主，不利于學(xué)生對問題的主動求解；考核方式不便于掌握學(xué)生實際能力，難以激勵學(xué)生主動學(xué)習(xí)。改革這種教學(xué)模式已經(jīng)勢在必行。

2.項目驅(qū)動法的引入

項目驅(qū)動教學(xué)法是一種行為引導(dǎo)式的教學(xué)方法，是以項目為主體、職業(yè)或行業(yè)為引導(dǎo)的教學(xué)方式，是一種通過組織學(xué)生參加實際項目的設(shè)計、履行和管理，在項目實施過程中完成教學(xué)任務(wù)的過程。這種教學(xué)法強(qiáng)調(diào)對學(xué)生綜合能力的全面培養(yǎng)，不僅傳授給學(xué)生理論知識和操作技能，更重要的是增強(qiáng)其實踐應(yīng)用的能力。在課程設(shè)計教學(xué)中引人項目驅(qū)動教學(xué)法，由學(xué)生根據(jù)網(wǎng)絡(luò)工程項目不同階段的任務(wù)要求，利用計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)原理與實驗技能分析并解決實際問題，在各階段完成后形成最終的項目解決方案。學(xué)生在項目流程的熟悉與項目需求的實現(xiàn)過程中加深自身對網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)的理解，強(qiáng)化自己的網(wǎng)絡(luò)設(shè)計、實施、管理和協(xié)議分析能力。

2.1項目型的教學(xué)內(nèi)容

教學(xué)內(nèi)容的安排不再局限于某一方面的能力培養(yǎng)，而是從企業(yè)項目中提煉所需技能要求，并將這些要求對應(yīng)到計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)原理類課程的理論與實驗內(nèi)容。一個教學(xué)班內(nèi)以5～6名學(xué)生分為一組，一組對應(yīng)一個項目。根據(jù)項目各個階段所需要完成的內(nèi)容，再劃分成一系列任務(wù)，分配給各個成員，工作量大的任務(wù)由兩名成員共同完成。為杜絕學(xué)生抄襲，鼓勵學(xué)生實踐多個項目，不同項目的工程實施、管理與維護(hù)、協(xié)議理解與編程這3個階段選取的實現(xiàn)內(nèi)容也不同。單個項目階段分解見表1。

以一個具有兩個園區(qū)的生產(chǎn)型企業(yè)網(wǎng)絡(luò)項目為例說明任務(wù)的分配。需求分析階段，項目組成員根據(jù)企業(yè)實際情況與網(wǎng)絡(luò)需求，各自設(shè)計方案并集中討論，確定系統(tǒng)目標(biāo)與邏輯模型。規(guī)劃與設(shè)計階段，各成員分別完成拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)設(shè)計、內(nèi)外網(wǎng)地址分配與VLAN劃分、設(shè)備選型、核心層設(shè)計、分布層設(shè)計、接人層設(shè)計。工程實施階段，每個項目對應(yīng)一組機(jī)柜設(shè)備，各項目組選擇設(shè)備因需求與設(shè)計而異，項目組內(nèi)每兩名成員完成一個任務(wù)。

本例任務(wù)一：完成核心層設(shè)備（2臺Cisco3560，1臺Cisco 2811）配置，主要包括MSTP備份與負(fù)載均衡、鏈路聚合、路由策略、SVI實現(xiàn)VLAN問路由、出口路由NAPT、Internet接入、園區(qū)間幀中繼連接（2臺Ciseo 2811）；任務(wù)二：完成分布層設(shè)備（2臺Cisco 3560）配置，主要包括MSTP二層環(huán)路及鏈路備份、SVI實現(xiàn)VLAN問路由、ACL拒絕部分WWW服務(wù)、DHCP服務(wù)；任務(wù)三：完成接入層設(shè)備（2臺Cisco 2950）配置，主要包括VLAN配置、端口安全、無線網(wǎng)絡(luò)部署。管理與維護(hù)階段，每兩名成員完成一項網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的部署、參與實施過程中的階段性測試及實施完成后的整體測試。最后，學(xué)生在自己構(gòu)建的網(wǎng)絡(luò)上完成協(xié)議理解與編程階段。每名成員利用Sniffer、WireShark等抓包軟件對構(gòu)建的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的客戶端與服務(wù)器之間的數(shù)據(jù)進(jìn)行逐層分析，進(jìn)一步理解協(xié)議。在分析數(shù)據(jù)包的基礎(chǔ)上，完成其中一項協(xié)議編程題：Ethernet幀封裝、Ethemet幀發(fā)送、ARP數(shù)據(jù)包發(fā)送、IP數(shù)據(jù)包解析、TCP數(shù)據(jù)包發(fā)送、發(fā)現(xiàn)活動主機(jī)等。

2.2以學(xué)生為主體的教學(xué)形式

教學(xué)內(nèi)容以項目為單位，為每一項目組提供項目指導(dǎo)書，對項目背景、5個階段的內(nèi)容及解決途徑進(jìn)行說明。學(xué)生根據(jù)提示的解決途徑，尋找解決方法，并通過實施進(jìn)行驗證。任務(wù)中要求的知識絕大部分在網(wǎng)絡(luò)原理類課程中講授或?qū)嶒炦^，確保了學(xué)生完成的可行性。部分內(nèi)容沒有講解過，需要學(xué)生進(jìn)行再學(xué)習(xí)，如前例中工程實施階段的MSTP、NAPT，協(xié)議理解與編程階段的發(fā)現(xiàn)活動主機(jī)編程題。學(xué)生可以通過接受教師指導(dǎo)、查找資料、理清解決方法與步驟、測試與實踐來完成這部分內(nèi)容，鍛煉自主學(xué)習(xí)與解決問題的能力。

這種教學(xué)形式以學(xué)生為主體，學(xué)生的設(shè)計決定了項目實現(xiàn)的結(jié)果。為了保證學(xué)生解決方法的正確，教師需要對企業(yè)實際項目的內(nèi)容進(jìn)行取舍，對每一階段的任務(wù)精心設(shè)計，確保每位成員分工明確、工作量充足。不同項目的階段任務(wù)也盡可能設(shè)計為不同，以避免學(xué)生產(chǎn)生依賴，促使其獨(dú)立完成任務(wù)與課程設(shè)計報告。在教學(xué)過程中，以學(xué)生的解決思路為主，教師對學(xué)生提出的解決方法進(jìn)行指導(dǎo)，確保思路正確，但不輔導(dǎo)具體實現(xiàn)。學(xué)生的解決方法可能多樣，設(shè)計結(jié)果不一定是最理想的，但一定要求是完整、正確的。考核時，教師對每組學(xué)生完成的情況進(jìn)行說明，肯定合理部分、說明須改進(jìn)的內(nèi)容、提出較理想的實現(xiàn)方法，進(jìn)一步完善學(xué)生的網(wǎng)絡(luò)知識體系結(jié)構(gòu)。

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2.3注重過程，鼓勵自發(fā)答辯的考核方式

考核方式不再沿用側(cè)重結(jié)果的傳統(tǒng)方式，因為過程和結(jié)果一樣重要。項目組的每位成員在每個階段完成時都需要提交階段實現(xiàn)文檔，教師根據(jù)完成的階段結(jié)果與文檔打分。這樣在設(shè)計項目時就已經(jīng)控制了每位成員完成任務(wù)的不同，教師無需過多考慮學(xué)生文檔是否拷貝，而可以將精力放在檢查結(jié)果與評閱文檔內(nèi)容上。整個項目完成后需要提交項目組報告，這需要學(xué)生將組內(nèi)所有成員各階段完成的文檔進(jìn)行整合。項目報告是團(tuán)隊合作結(jié)果的體現(xiàn)，按小組打分。不再采用所有學(xué)生答辯或按項目組答辯的方式，取代以“自發(fā)答辯”形式，以鼓勵對課程設(shè)計理解深刻、愛鉆研、善于實現(xiàn)或有創(chuàng)新的學(xué)生。由成員個人或項目組提出申請，以個人為單位參加答辯并打分，不參加答辯的學(xué)生此部分無分。最終的成績由5個階段（占70%）、報告（占20%）、答辯（占10%）共同構(gòu)成。

2.4教學(xué)效果

將此教學(xué)模式實施在網(wǎng)絡(luò)工程專業(yè)的計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程設(shè)計教學(xué)中，從實施效果來看，要好于傳統(tǒng)模式，主要體現(xiàn)在：①學(xué)生建立了整體意識，了解到原理類課程中的理論與實驗在實際項目中該應(yīng)用到何處，并通過自己的實現(xiàn)，掌握了應(yīng)用方法，完善了知識結(jié)構(gòu)。②教師不固定步驟，學(xué)生的設(shè)計與實現(xiàn)推動著項目的前行，形式相對自由。學(xué)生需要復(fù)習(xí)原理知識點、查找資料、提出解決方法并驗證方法的有效性，最后得出正確的結(jié)論與實現(xiàn)的項目。在設(shè)計過程中，提高了分析與解決問題的能力。③鍛煉了學(xué)生的團(tuán)隊意識。項目組每名成員需要相互配合，完成各階段內(nèi)容，前一階段的結(jié)果決定了后一階段的基礎(chǔ)。設(shè)計過程中，學(xué)生的討論氛圍濃厚，各項目組間也有相互借鑒。④注重過程的考核方式使學(xué)生更加重視各階段任務(wù)的實現(xiàn)，提高了實踐能力，符合了課程設(shè)計的教學(xué)初衷。⑤“自發(fā)答辯”考核方式的加入作為常規(guī)考核方式的改進(jìn)，促進(jìn)了部分有興趣、能力強(qiáng)的學(xué)生的學(xué)習(xí)動力，在項目實現(xiàn)過程中增強(qiáng)了自我肯定。在答辯環(huán)節(jié)，提高了語言組織與表達(dá)能力。

在實施過程中也發(fā)現(xiàn)存在一些問題。首先，單個項目不可能覆蓋絕大部分原理知識點。所以在設(shè)計項目時，各個項目所涉及的知識點要盡可能不重合，并鼓勵學(xué)生思考或設(shè)計同一項目中其他學(xué)生完成的部分或其他項目。其次，這種教學(xué)模式對教師的技術(shù)能力有要求，對解決方案要思路清晰，才能及時解惑，使學(xué)生學(xué)有所得。因此教師須注重積累，不斷提高自身的專業(yè)能力。

3.結(jié)語

計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程設(shè)計作為網(wǎng)絡(luò)原理類課程的后繼綜合實踐課程，其教學(xué)效果影響著學(xué)生對于網(wǎng)絡(luò)原理的理解深度及應(yīng)用能力。引入項目驅(qū)動教學(xué)法對原有教學(xué)模式進(jìn)行教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)形式、考核方式的改進(jìn)，改善了教學(xué)效果。進(jìn)一步需要做的是增加項目的數(shù)量，并確保項目的質(zhì)量，完善項目內(nèi)容設(shè)計，細(xì)化階段任務(wù)，使之與理論內(nèi)容的結(jié)合更緊密，并及時更新實現(xiàn)技術(shù)與解決途徑。不斷地研究、改革、實施、總結(jié)，會使計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程設(shè)計的教學(xué)更加符合培養(yǎng)理論基礎(chǔ)扎實、實踐能力強(qiáng)的網(wǎng)絡(luò)工程專業(yè)人才的要求。