面向機(jī)械類專業(yè)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程教學(xué)的案例教學(xué)研究

袁楚明+劉競(jìng)+李斌

（華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院，湖北 武漢 430074）

摘要：針對(duì)機(jī)械類專業(yè)《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及應(yīng)用》課程的教學(xué)現(xiàn)狀，結(jié)合多年的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，采用案例教學(xué)的方法，進(jìn)行基于案例的課程教學(xué)體系設(shè)計(jì)，結(jié)合專業(yè)特點(diǎn)設(shè)計(jì)核心案例，分層次地引入相關(guān)技術(shù)問(wèn)題，將理論知識(shí)與應(yīng)用實(shí)踐有機(jī)結(jié)合，旨在探索一種新的教學(xué)模式，構(gòu)建一個(gè)新的教學(xué)體系，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性和對(duì)專業(yè)的興趣。

關(guān)鍵詞：案例教學(xué)；計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程；教學(xué)研究

中圖分類號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2016）50-0180-03

一、引言

《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及應(yīng)用》是機(jī)械大類專業(yè)課程體系中的一門重要專業(yè)基礎(chǔ)課程，該課程特點(diǎn)是基本概念多、理論抽象、實(shí)踐性強(qiáng)、工程應(yīng)用突出。傳統(tǒng)的理論講授教學(xué)法是基于課程知識(shí)體系，根據(jù)課程內(nèi)容章節(jié)的知識(shí)點(diǎn)，先從概念入手，然后介紹理論知識(shí)和原理，最后給出應(yīng)用實(shí)例來(lái)說(shuō)明知識(shí)原理的應(yīng)用；這樣往往難以提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，導(dǎo)致了學(xué)生的學(xué)習(xí)效率低，不利于學(xué)生對(duì)知識(shí)與技能的融會(huì)貫通，難以達(dá)到預(yù)期的教學(xué)效果。案例教學(xué)法是一種以案例為基礎(chǔ)，引導(dǎo)學(xué)生分析現(xiàn)實(shí)生活的場(chǎng)景或案例，通過(guò)案例討論等方式開(kāi)展學(xué)習(xí)的一種新型教學(xué)方法。在教師的精心策劃和引導(dǎo)下，根據(jù)教學(xué)目的和教學(xué)內(nèi)容的要求，運(yùn)用典型案例，將學(xué)生帶入特定事件的現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行案例分析，通過(guò)學(xué)生的獨(dú)立思考或集體合作，進(jìn)一步提高其識(shí)別、分析和解決某一具體問(wèn)題能力的一種特殊教學(xué)方式。它從實(shí)際案例出發(fā)，提出問(wèn)題、分析問(wèn)題和解決問(wèn)題，培養(yǎng)自主行為能力，綜合應(yīng)用所學(xué)知識(shí)。案例教學(xué)法在法律、醫(yī)學(xué)、管理等學(xué)科中取得了很大的成功。近幾年，越來(lái)越多的學(xué)者開(kāi)始嘗試在工程學(xué)科中采用案例教學(xué)方法。

二、基于案例的課程教學(xué)體系設(shè)計(jì)

針對(duì)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程特點(diǎn)和機(jī)械類專業(yè)應(yīng)用需求的特點(diǎn)，對(duì)課程體系和教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行了合理的規(guī)劃組織與設(shè)計(jì)，基于“案例教學(xué)、任務(wù)驅(qū)動(dòng)、模塊結(jié)構(gòu)”的指導(dǎo)思想進(jìn)行教學(xué)組織與設(shè)計(jì)，構(gòu)建了知識(shí)結(jié)構(gòu)與能力培養(yǎng)相交織的教學(xué)體系，如圖1所示。

將“計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)”劃分為“計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基本概念”、“計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)基礎(chǔ)”、“計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用技術(shù)”和“計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)”4個(gè)教學(xué)模塊，每個(gè)模塊都是某一方面的研究主題，可以按照幾個(gè)項(xiàng)目（或章）來(lái)組織教學(xué)內(nèi)容。每一章通過(guò)“案例”給出“問(wèn)題原由”，即“案例原由”，它又是本章教學(xué)內(nèi)容的背景，通過(guò)案例引入教學(xué)內(nèi)容的知識(shí)要點(diǎn)；“教學(xué)重點(diǎn)”既是本章的知識(shí)要點(diǎn)，也是本章的教學(xué)任務(wù)；“能力要求”則是本章教學(xué)對(duì)能力培養(yǎng)的基本要求，也是本章的教學(xué)目標(biāo)（任務(wù)）。

通過(guò)列舉大量的實(shí)例，以加深學(xué)生對(duì)理論知識(shí)的理解；結(jié)合機(jī)械專業(yè)應(yīng)用背景，列舉一些計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)在制造工程中的應(yīng)用案例，以增強(qiáng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，并促進(jìn)理論與實(shí)際應(yīng)用相結(jié)合。為了加強(qiáng)學(xué)生動(dòng)手能力的培養(yǎng)，實(shí)訓(xùn)環(huán)節(jié)至關(guān)重要，除了課程教學(xué)中列舉大量的實(shí)例和應(yīng)用案例之外，針對(duì)每章設(shè)計(jì)相應(yīng)的實(shí)訓(xùn)環(huán)節(jié)，重點(diǎn)章節(jié)設(shè)計(jì)綜合訓(xùn)練環(huán)節(jié)，以實(shí)際應(yīng)用為目標(biāo)，建立課程的技術(shù)與技能體系，以融“教、學(xué)、做”于一體，培養(yǎng)和提高學(xué)生綜合應(yīng)用能力。

三、結(jié)合專業(yè)背景的核心案例設(shè)計(jì)

隨著現(xiàn)代工業(yè)技術(shù)的發(fā)展，制造自動(dòng)化、數(shù)字化與網(wǎng)絡(luò)化已成為必然趨勢(shì)，計(jì)算網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在制造領(lǐng)域的應(yīng)用日趨重要。因此，針對(duì)機(jī)械類專業(yè)的背景，在課程教學(xué)中結(jié)合計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在制造中的應(yīng)用，引入制造工程中網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的實(shí)際案例，就顯得十分重要和必要了。

結(jié)合專業(yè)特點(diǎn)設(shè)計(jì)若干核心案例，如在“局域網(wǎng)技術(shù)”的教學(xué)中，引入“構(gòu)建制造車間局域網(wǎng)”的案例；在“Internet技術(shù)應(yīng)用”教學(xué)中，引入網(wǎng)絡(luò)化制造的應(yīng)用案例。由專業(yè)應(yīng)用需求分層次地引出基本技術(shù)問(wèn)題、擴(kuò)展技術(shù)問(wèn)題和探索性技術(shù)問(wèn)題，并歸納總結(jié)引出相關(guān)知識(shí)環(huán)節(jié)的教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)目標(biāo)，使學(xué)生在了解和熟悉計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在制造業(yè)的應(yīng)用背景的前提下，有針對(duì)性地學(xué)習(xí)相關(guān)的網(wǎng)絡(luò)理論和技術(shù)知識(shí)，激發(fā)對(duì)專業(yè)的興趣和學(xué)習(xí)動(dòng)力。其中，基本技術(shù)問(wèn)題是已經(jīng)學(xué)過(guò)的知識(shí)，可以在課堂上讓學(xué)生來(lái)討論回答；擴(kuò)展技術(shù)問(wèn)題則是本章要學(xué)習(xí)和解答的問(wèn)題，這樣讓學(xué)生帶著問(wèn)題去思考、學(xué)習(xí)；探索性問(wèn)題是課程教學(xué)之外的深度探討性問(wèn)題，可以布置給學(xué)生課后查閱相關(guān)文獻(xiàn)資料來(lái)解答，以3—5人為一小組，分工協(xié)作，各小組之間可以展開(kāi)交流與討論，課堂中派代表講解，老師給予點(diǎn)評(píng)。

例如，在“局域網(wǎng)技術(shù)”這一章的教學(xué)一開(kāi)始，首先引入“構(gòu)建車間局域網(wǎng)”的案例，給出一般制造車間局域網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)（如圖3所示）。根據(jù)案例應(yīng)用需求，層次性地引出相關(guān)技術(shù)問(wèn)題，并進(jìn)一步給出本章的主要教學(xué)內(nèi)容和目標(biāo)。

構(gòu)建車間局域網(wǎng)的目的：將車間加工設(shè)備聯(lián)網(wǎng)并接入企業(yè)局域網(wǎng)，以實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程的控制管理，諸如通過(guò)服務(wù)器：（1）集中管理NC加工程序，并通過(guò)網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)郊庸ぴO(shè)備；（2）實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)計(jì)劃的調(diào)度與管理；（3）監(jiān)控加工設(shè)備的狀態(tài)及生產(chǎn)流程等。

根據(jù)車間局域網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖，引出其中的基本技術(shù)問(wèn)題：（1）車間網(wǎng)絡(luò)撲結(jié)構(gòu)的類型是什么？（2）車間局域網(wǎng)由哪些部分構(gòu)成？構(gòu)建車間網(wǎng)絡(luò)所用的傳輸介質(zhì)有哪些？等等。

進(jìn)而引出車間網(wǎng)絡(luò)涉及的擴(kuò)展技術(shù)問(wèn)題：（1）車間網(wǎng)絡(luò)的介質(zhì)訪問(wèn)控制方法是什么？（2）車間網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建的布線規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)是什么？（3）所有網(wǎng)絡(luò)設(shè)備有哪些？等等。通過(guò)這些問(wèn)題，不僅可以讓學(xué)生了解網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在制造領(lǐng)域中的應(yīng)用，還可以學(xué)習(xí)一些與專業(yè)相關(guān)的知識(shí)。

隨后，提出一些深度的探索性問(wèn)題：（1）車間設(shè)備是否都可以直接連接到車間網(wǎng)絡(luò)？如不行，需要采用什么技術(shù)手段來(lái)實(shí)現(xiàn)聯(lián)網(wǎng)？（圖中RS232和RJ45的含義是什么）（2）車間設(shè)備聯(lián)網(wǎng)后，還需要一個(gè)基于網(wǎng)絡(luò)的生產(chǎn)管控系統(tǒng)平臺(tái)才能實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備的管理控制，那么，實(shí)現(xiàn)這一管控系統(tǒng)需要用到哪些相關(guān)技術(shù)支持？（3）圖中CAD、CAM/PDM、MRPII/ERP、MES等的含義是什么？（4）如何將車間網(wǎng)絡(luò)并入到企業(yè)網(wǎng)乃至Internet，以實(shí)現(xiàn)基于Internet的網(wǎng)絡(luò)制造？通過(guò)這些問(wèn)題，不僅可以讓學(xué)生了解網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在制造領(lǐng)域中的應(yīng)用，還可以學(xué)習(xí)一些與專業(yè)相關(guān)的知識(shí)。

四、結(jié)束語(yǔ)

將案例教學(xué)應(yīng)用于機(jī)械類專業(yè)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程的教學(xué)中，旨在打破傳統(tǒng)教學(xué)模式的弊端，改變傳統(tǒng)的教學(xué)理念。利用案例教學(xué)模式進(jìn)行教學(xué)，有利于更加深入地挖掘?qū)W生的潛能，培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的習(xí)慣，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性與主動(dòng)性，提高學(xué)生的分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力。結(jié)合專業(yè)特點(diǎn)的案例教學(xué)，極大地增強(qiáng)了學(xué)生對(duì)專業(yè)的興趣，教學(xué)活動(dòng)緊密結(jié)合工程應(yīng)用實(shí)際，有利于具有工程背景人才的培養(yǎng)。

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