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关键词:CDIO;网络工程;教学模式
中图分类号:G642文献标识码:A文章编号:1009-3044(2011)10-2470-03
"Network Engineering" Course Teaching Reform in the CDIO Study of Teaching
QIU Shu-wei
(Anhui Institute of Architecture and Industry Information & Network Center, Hefei 230022, China)
Abstract: The "Network Engineering Technology" characteristic of the course is analyzed. According to CDIO engineering education model,the computer network project of teaching reformation scheme is proposed,and we improved on model of teaching,and the pilot reform program to improve their engineering quality and teamwork, and achieved good results Practice has proved that the implementation of better teaching practice.
Key words: CDIO; network engineering; teaching model
在计算机网络技术迅猛发展和应用的今天,网络工程技术基本知识与基本操作技能成了计算机网络及通信专业类学生必不可少的专业素质,因此《网络工程技术》这门核心课程在人才培养过程中就显得尤为重要。网络工程专业必须围绕课程群支撑体系,为了使本课程的教学更有实效,在该课程的建设过程中,以知识构建和应用能力培养为重点,在此基础上进行网络工程技术实践教学体系的构建,选择与专业核心要素有关的基础理论知识,将应用能力与专业基础知识和专业技能重新组合,整合成新的课程结构,以工程化为主线,教学过程推行“工程案例式”,“目标任务驱动法”和“工程项目教学”法教学,使教学过程的针对性更强。同时依托自身的实验基地和学院信息网络中心、校内外实训基地开发建设,提供良好的工程实训环境,保证动手应用能力的培养;推行“教学外置”,鼓励学生参与学院实践的工程项目,使参与学生得到了很大的锻炼;考核过程注重“过程考核”,加大实训所占比例,使实训效果更加明显。
CDIO(Conceive-Design-Implement-Operate)工程教育模式是近年来国际工程教育改革的最新成果,是由美国麻省理工学院、瑞典哥德堡查尔姆斯技术学院、瑞典皇家技术学院和瑞典林雪平大学4所工程技术大学发起的一项工程教育改革计划。目前已经有来自全世界30多个国家的大学加入CDIO国际组织,并在各自的工程院系实施CDIO模式[1]。在国内,教育部CDIO工程教育模式研究与实践课题组成立后,已经在多所高校进行试点。
1 网络工程技术课程的特点
网络工程技术是网络工程专业和网络系统管理类的一门核心课程,本课程的主要任务是以网络工程的国际标准和国家标准为依据,从本科专业的认知能力出发,阐述网络工程的设计技术、施工技术、施工工程管理技术、网络测试技术、工程验收和管理维护等内容,围绕工程实践中的具体案例进行分析,突出学生在结构化综合布线技术、系统集成技术和网络管理与运营技术的工程施工和管理等实践能力的培养。使学生掌握各种网络工程和园区网设计、网络工程和园区网施工方案撰写、项目管理和积累工程实践经验。毕业后能够很快胜任网络工程工程师、网络管理员等职业岗位。
2 CDIO工程教育模式
CDIO以产品生命周期上的四个环节――构思(Conceive)、设计(Design)、实施(Implement)和运行(Operate)代表四个教育和实践训练环节[2]。其理念是以产品的从研发到运行的生命周期为载体,让学生以主动的、实践的、课程之间存在有机联系的方式学习工程,也有人称之为“做中学和学中做”。CDIO培养大纲将工程毕业生的能力分为工程基础知识、个人能力、人际团队能力和工程系统能力四个层面,大纲要求以综合的培养方式使学生在这四个层面达到预定目标[3]。并理解研究和技术发展对社会的重要性和战略地位。CDIO不仅提出以能力培养为目标的CDIO大纲,而且系统地提出能力培养、实施指导、实施过程和结果检验的12条标准,有很强的可操作性。
瑞典国家高教署(Swedish National Agency for Higher Educa 2tion) 2005年采用这12条标准对本国100个工程学位计划进行评估,结果表明,新标准比原标准适应面更宽,更利于提高质量,尤为重要的是新标准为工程教育的系统化发展提供了基础[4]。清华大学在数据结构和数据库系统原理两门课中采用CDIO教学方法,取得了满意的教学效果。
签于CDIO工程教育模式特别适合计算机网络和网络工程相关专业的教学,因此在教学过程中逐步推广应用于网络工程专业的《网络工程技术》等课程中。
3 实施面向CDIO的实践教学改革
3.1 教学思路
在教学过程中采用按照高等学校计算机应用型人才培养模式进行,研究和借鉴应用型大学人才培养模式,采用模块化教学将“以知识为本位”转变为“以能力为导向”的教学体系。模块描述的是围绕特定主题或内容的教学活动的组合,即一个模块是一个内容上和时间上自成一体的教学单位,它可以由不同的教学活动组合而成,可以对其进行定性(内容)和定量(学分)地描述,它还能够被评判(通过考试)。一个模块是一个专业中最小的教学构成单位,在这个专业中的每一个模块都具有特定的功能。
作为主干课程网络工程技术课程可以是一个模块,而该课程中每个章节就是一个子模块。每个子模块培养一定的专业能力,子模块包含培养这些专业能力所需要的知识及知识应用等相关教学内容。
教学过程按照OSI参考模型从低层到高层逐步展开,如物理层(综合布线)、数据链路层(交换技术)、网络层(路由和三层交换)、高层(网络应用服务、网络管理、网络安全)以及网络故障排除顺序进行教学,最后对整体大型工程案例进行综合分析。
3.2 课程实践环节依据的CDIO 标准
1) 标准1:以CDIO为基本环境。网络工程项目实施以项目工程生产周期作为工程管理的环境。基于工程项目需求要求学生从项目需求、项目设计、项目实施、项目验收和测试作四个环节,完成一个实际项目开发。项目小组由3至4名学生组成,结合阶段评审答辩。
2) 标准2:学习目标。要求运用网络工程技术理论、网络工程项目的管理标准和规范,系统掌握网络工程技术基础知识,具备计算机技术、网络规划与设计、网络管理技术、网络分析技术和网络安全技术实践应用能力[5]。掌握网络工程建设的各阶段(用户需求分析、网络规划、设计、实施、运行与维护)实际需求,并设计符合该项目的《网络工程设计标准和技术实施方案》标准的文档,达到中小型园区网设计和实施专业技术人才要求。
3) 标准3:一体化课程设置。网络工程专业的课程培养计划中突出网络的工程特点。从安徽建筑工业学院学生的定位来说,将网络工程专业的培养目标定位在“工程型”人才,按网络工程前段、中段和后段三个阶段设置课程,每个阶段都有相应的支撑课程。根据市场调研及时调整部分课程,通过网络工程一体化生命周期的专业学习,学生具有网络规划、设计、构建、维护、管理和开发等能力。
4) 标准4:工程导论。在网络工程技术课程之前,学生已经完成作为工程导论的计算机网络原理课程、TCP协议等课程学习,已理解计算机网络相关知识,并已具备初步网络工程项目的建设能力。
5) 标准5:设计和制作实践。网络工程技术课程可以要求学生安装园区网结构化综合布线项目、园区网络的系统集成项目和园区网运维管理项目建设周期进行构思、设计、实现以及运作。
6) 标准6:工程实践场所。实践环节通过校园网及校信息网络中心、校外实训基地和实际网络工程设计与施工现场教学,提供学生对网络系统集成实践能力锻炼的机会。在实训教学过程中部分学生参与校园网工程建设和后期网络运行工程。同时采用教师带领网络专业的学生走出校门,到真实的网络工程设计与施工现场,对《网络工程技术》课程实行实训和实际工程相结合。
7) 标准7:集成化教学过程。首先是构建集成化课程体系,在构建课程体系的过程中,重点对专业核心课程进行重构,以适应基于项目的做中学、做中练、做中教的教学模式,即课程以“做项目”为主线来组织课程,以“用”导“学”,选择实际工程项目来做主线,教师全程指导。
8) 标准8:主动学习。首先要使学生明确学习课程的目的,培养学生学习的毅力。使学生主动参与工程项目的实施、评审。让学生进行相应角色转换参与项目,让学生主动提出思路,再经小组讨论和全班讨论,充分激发学生的积极性。从而实现由学生被动转为学生主动学习。同时教师要注意对学生的思路加以引导,对学生所提的方案加以鼓励,帮助学生树立创新意识,学会从多角度思考问题。
9) 标准9:教师CDIO能力的提升。主讲教师通过参加思科、华为和锐捷等网络公司组织的各类师资培训来提升自身的CDIO能力,也通过与企业的横向项目合作来进一步提高教师的工程经验。此外还邀请华为和锐捷资深工程师为学生开设短期培训。
10) 标准10:教师教学能力的提高。首先要提高教师自身的基本教学能力和技能,同时要加强教师的教育科研能了的提高。并通过组织课程组教学研讨会,来提高教学在集成化教学过程、运用案例教学和基于项目的教学方法以及学生考核等方面的能力。
11) 标准11:学生考核。各个小组由小组长负责组织、分工、控制进度等,制定分阶段、互评定的二次考核体系。课程考核由三部分组成理论考核、实践考核和平时考核,实践成绩的评定包括小组成绩和个人成绩两部分;小组成绩由各个小组阶段成绩的平均值与完成的项目的最终验收的情况组成(主要包括工程实施和项目管理的汇报情况、系统工程的质量的抽检报告、项目文档等)。小组的阶段性成绩由教师和该项目组之外的其他项目组共同评定;个人成绩由教师根据小组每个成员的答辩成绩来评定,答辩的内容为小组成员在项目开发中所完成的任务,其中,评定项目负责人个人成绩时,还应考查其项目开发的组织、管理能力。
12) 标准12:专业评估。本课程通过实施CDIO后,学生在后续的课程,如岗位实践课程以及毕业设计项目中应用和理解网络原理、项目设计与工程实施相比实施前的学生明显提高。
3.3 本课程按照CDIO标准来分析,研究采用以下三种教学模式
1) 基于实践知识主导的案例教学模式
进行对比分析实践知识主导的案例教学模式和理论知识主导的案例教学模式,实践模式通过模拟真实实践情景,可为学生提供一种融会贯通所学知识的境遇性体验[6]。同时,实践模式能使学生在积累实践经验的过程中,体验知识的主观性、境遇性和生成性。可以在学生中创建共同的交流平台,营造一种促进学生经验学习的气氛,让学生在案例讨论中合作性地解决问题,保证每个学生在模拟实践的情况下,都会基于自己经验背景,建构与问题相关的实践知识。
按照此教学模式可以搭建网络教育互动平台,使学生学会在网络环境中合作解决问题。
2) 基于目标导向式教学模式
基于网络的目标导向式教学模式强调的是目标导向性,即教师在授课前,应根据有关课程的教学大纲和工程项目案例,在吃透教材的基础上理清该课程的知识体系,并明确各知识点及其所要达到的学习目标。在进行各知识点单元教学前,需预先告知同学们这个知识点所要达到的教学目标,如何应用在具体的工程项目中。使学生形成一种对学习目标的心理准备,从而做到有备而来。而在实现教学目标的过程中,可以通过涵盖各个知识点的案例和工程项目,不断地设法引导学生向既定的教学目标接近,并在实现教学目标后与学生一起进行课堂总结,以便学生巩固提高。
这种教学模式的教学目标明确,具有循序渐进的特点,适合于提高学生的学习主动性和激发参与意识。
3) 网络技术课程的项目教学模式
在项目教学模式中,学校和企业共同组成项目小组,深入实际,在解决问题的同时,学习和应用已有的知识,在实践的第一线培养解决问题的能力。在建构主义理论的指导下,师生通过共同实施一个完整的“项目”工作而进行的教学活动。通过示范项目让学生掌握基础的知识,并架起学习新知识的支点,然后运用知识迁移、协作讨论等方式来完成对知识的意义建构。通过完成相应的项目达到培养解决实际问题的能力。
项目教学模式提高了学生运用计算机网络原理、综合布线技术和网络工程技术等知识解决实际问题的能力。采用这种模式,使学生掌握各种网络工程和园区网设计、网络工程和园区网施工方案撰写、项目管理和积累工程实践经验。毕业后能够很快胜任网络工程工程师、网络管理员等职业岗位。
4 结束语
通过在网络工程技术课程实践教学中实施了CDIO,取得了良好的教学效果。通过整合网络工程师认证技术资源,按照CDIO能力大纲以及12条标准进行面向CDIO实践教学改革后,同时不断深化教学模式的研究,改进教学模式和教学方法后,学生普遍反映能够较好地理解并掌握综合布线理论知识、交换路由实用配置、操作系统各类服务器的架设,网络安全常规安全硬件防火墙等的方法和技术,通过在CDIO环境中学习,学生工程素质、团队合作能力都得到明显提高,更重要的是它增强了学生在今后求职过程中的信心。
参考文献:
[1] 雷环,汤威颐,Edward F. Crawley.培养创新型、多层次、专业化的工程科技人才[J].高等工程教育研究,2009(5):29-35.
[2] Crawley E, Malmqvist J, Ostlund S.Doris Brodeur (2007). Rethinking Engineering Education.The CDIO Approach.Springer,2007.
[3] 查建中.工程教育改革战略:产学合作、“做中学”和国际化[R].2008.
[4] 姜春艳,吴克寿.CDIO工程教育教学模式在OOAD课程教学中的探索与实践[J].计算机教育,2010(14):24-29.
【关键词】中小型局域网;网络工程;建设
信息技术、计算机技术和通信技术等现代化的科学技术在我国现代化社会的发展中已然被普遍的应用,无论是在人们的日常生活还是工作中。我国的网络工程现如今也达到了一个高速发展的阶段。局域网的建设对于网络工程的应用来说逐渐成为企业内部网络环境建设的关键,同时也是实现我国办公自动化的有效途径。
1.局域网网络工程建设的研究
通过各种计算机、数据库和外部的设备等电子设备的串联来才形成一个系统的计算机内部网络通信网就是所谓的局域网,但是对于局域网来说是有一定地理范围限制的,一般来说是在几十米到几千米不等的。通过专用的数据电路。数据库以及其他局域网之间的连接和交流在局域网的建设中就能够形成一个更大的数据处理系统。局域网的建设给人们的工作带来了许多的便利之处,能够实现信息的共享,文件的管理、数据的交流和传输,给人们的工作提供了一个自动化和智能化而定办公方式,同时在局域网是应用中还能够共享打印机和扫描仪这些仪器设备,对于企业的经济支出来说有着很大的帮助作用,减少成本。局域网从另一个更为严格的角度来说就是一个网络的环境,而且这个网络环境具有封闭的特性,这个网络环节是由于许多的计算机组合而成的,可以是几台,也可以是几十台或更多。虽然说局域网能够有效的实现办公效率和质量的有效提升,但是仍然会存在一定程度上的威胁,因此为了能够更好的实现局域网的价值就需要进一步的提高管理,强化管理。
1.1局域网网络工程建设市场的需求调查研究
对市场的需求进行展开性的研究调查在企业内部创建时局域网时是非常重要的一项内容,对于网络的规划来说也占据着非常重要的地位。企业需要根据实际的需求以及所需要升级的需求来进行市场需求的分析,在分析的过程要全面、综合的进行衡量两者之间的关系,为了能够给局域网网络工程后续建设工作提供一个有力的指导就需要在综合衡量两者的基础上进行合理的网络工程设计标准的制定,顺应企业的发展需求,从而实现企业健康稳定的发展。
1.2局域网网络工程的工程设计
逻辑和结构两个部分是设计局域网网络工程中最为主要的内容。其中访问层、分布层和主要核心层内容是逻辑设计的最主要部分。然而对用户的需求进行充分的考虑就是设计结构中最为重要的内容,通过设计结构的重点才能够实现访问层范围的有效规划。另外为了能够保证其能够满足不同环境背景下的需求就需要全面的完善并优化网络工程项目,进一步的提升网络泵的应用性。同时对于工程的预算工作和实际需求完成初步的设计也是应该充分考虑法的内容。
1.3局域网网络工程的建设与施工
充分的考虑工程项目的设计方案以及标准的要求在网络工程建设的过程中也是非常重要的,确保测试工作、调试工程以及设备的安装都能够满足网络工程用户的需求。在网络工程施工的过程中事件的发生是普遍存在的,事件的发生不是最重要的,最重要的是能够有效的解决事件,通过科学合理的措施来减少事件给网络工程带来的危害和影响,对于那些不合理的设计方案做出相对应的调整来确保工程的正常运行。
1.4局域网网络工程的验收与维护
在局域网网络工程完成建设之后需要对网络工程的使用程度进行检查,对工程的材料进行收集,在综合的分析检测之后得出检测的报告,这份报告一定要有着较高的准确的和可靠性。为了能够给用户提供所需要的咨询服务就是要在实际的工程应用中不断的强化后续的维护和管理,尽可能的解决用户的问题和需求。
2.中小型局域网网络工程建设存在的问题
局域网网络工程由于受到各种因素的影响就会存在很多的不足之处,给中小型局域网网络工程优势的发挥带来很大的影响,以下将是一些存在问题的简述:
2.1缺乏专业性的技术型人才
专业性的技术型人才在我国现阶段的网络工程建设过程中是较为稀缺的。国内大部分的企业局域网建设人才在进行相关数据内容的分析和研究下表明基本都是毕业于高等职业院校的,对于一些的专业性技术型人才来说还是由短期的培训机构培训而成的,由此可以出网络工程建设人才的质量,他们所掌握的计算机知识并不是非常的深入。在现代化这个竞争激烈的市场要种要想实现立足就需要有着创新的意识,否则将会非常的困难,缺乏创新的意识将会阻碍企业的进一步发展和前进,因此为了能够更好的实现网络工程的建设就需要摆脱这种类型的专业性人才,让更多高素质高层次的技术应用型人才能够被挖掘和应用。
2.2无法契合兼容性和企业安全性的要求
漏洞的问题在中小型企业局域网建设的过程中是存在较多的,漏洞的存在就会直接的影响到企业和的工作,甚至还会带来一些危害。在局域网建设的过程中很多的安全问题都是由于漏洞而引发的,从而导致网络更为容易受到攻击和入侵,造成瘫痪等等问题,使局域网的安全程度大大降低。一般来说主要有以下两点因素会是局域网网络完全水平受到影响;首先就是没有明确的法律和法规,使建设的成果容易受到影响;其次就是设计的要求锅盖,企业的配备设施无法相匹配。也正是因为这些才会使漏洞方面的问题因为企业运行的工作要求与设计工作人员的专业水平不相符而差强人意。与此同时企业办公的效率也会因为网络兼容性的问题而产生不好的影响。
2.3局域网网络工程在建设过程中缺乏规范性
我国在局域网建设的工作中并没有明确的制定国家的标准,因而就没有形成统一的国家标准,这对局域网网络工程来说有着很大的阻碍作用。虽然说很多的局域网工程已然建成但是也没能够很好的满足实际工作的要求。局域网网络工程项目发生故障的概率就是由于标准制定的不够细致而引起的,所以就会在很大程度上降低企业的工作效率和质量,从而影响到企业的经济效益。由此可以看出我国的工程项目体系需要进一步的完善,增强企业对工程项目的管控和监督,否则将会使很多的局域网网络工程在完成建设之后无法很好的满足设计的需求,造成企业的损失。最后,管理和监督在工程项目建设过程中不到位就会在很大程度上增加事故发展的概率,影响到企业的正常发展,所以为了能够确保局域网网络工程建设工作的更加科学合理就需要健全相关的机制和体系。
3.中小型局域网网络工程建设管理的有效策略
3.1构建一个安全的局域网网络安全结构
安全稳定的网络结构是一个安全的局域网构建的基础。在局域网中网络结构所涉及到的方面是较多的,例如网络的应用和设备的配备等等,重视关于网络结构的设计在进行局域网的构建时非常重要的一项内容,在发挥已存在的资源同时来更好的实现对于先进网络资源的应用,让局域网能够更加的先进,构造方面更加的简化,实现一个先进性局域网的构建。为了能够保证局域网网络工程的安全运行就需要对网络上的链路设置防火墙,确保进入局域网信息的安全性。
3.2在中小型局域网网络工程建设与管理时重视专业性人才培养
人员的专业能力与素质与局域网网络工程的建设有着很大的关系,有一个高素质的建设和管理队伍才能够有好的工程建设质量,否则就算是建成的局域网网络工程也很能满足各方面的需求。对于我国目前的人才数量和工作人员的整体素质而言还存在着进一步提升的空间,因此为了能够更好的实现整体综合素质的提升就需要重视技能和专业知识的培训,与此同时还需要不断的研究和创新局域网网络工程技术,让局域网网络工程的兼容性能够得到进一步的提升,实现局域网网络工程性能的提升。同时也能够实现对成本的有效控制额经济效益的提高。网络安全在信息技术的发展背景下也会受到一定程度上的影响,所以为了能够是实现企业安全、快速和稳定的发展就需要增强网络安全建设。
3.3局域网网络工程系统的检查和验收
检测与验收对局域网网络工程的建设而言是非常重要的一个环节,因此就需要增强对这个环节的重视程度,首先需要检查性能,检查时候符合建设的需求和建设的标准,同时还需要仔细的检查设计定的内容。通常来说《综合布线系统工程设计规范》以及《综合布线系统工程验收规范》都是验收时所可以依据标准,同时也要求相关的工作人员必须严格的按照标准来进行验收,一旦发现不符合的地方必须进行检查,做出相对应的解决措施来解决问题,确保局域网网络工程能够安全稳定的运行。在验收的时候需要注意的一点就是需要有现场验收的文件才能够确保工程建设的合格性。
3.4局域网网络建设中设备选取方面的建议
路由器、交换机、服务器和操作系统等都是局域网建设所涉及到的主要设备。端口和包交换两方面的能力是在路由器选择时应当格外注意的内容,一般来说需要根据中小型局域网网络所覆盖范围的大小和子系统的数目来进行型号的选择,确保路由器型号的科学合理。在局域网内部数据转换和端口的链接中应用中低端的路由器设备是完全可行的;对子系统的控制是交换机的主要功能,保证安全性的基础上实现效率的提高;对于防火墙而言就是一个保护膜,保护局域网网络工程,其中主要包括建设过滤防火墙和避免一些恶意的干扰和无疑的破坏;一般来说稳定性和先进性是操作系统在选择时所需要考虑的内容。
关键词: 项目分解;任务驱动;计算机网络;教学模式
中图分类号:TP393 文献标识码:A 文章编号:1009-3044(2016)35-0091-02
1 引言
网络工程专业培养中计算机网络类课程占据很大的比重,比如计算机网络原理、路由与交换、网络工程设计与集成等课程。这些课程中都包含着大量的理论性很强的知识,很多学生不清楚这些理论知识有什么用途,对网络工程专业要解决的问题认识模糊,并容易产生对网络类课程的厌学情绪。为了使学生能够喜欢并更好地掌握计算机网络类课程的核心理论知识及在实际工程领域的具体应用,以达到网络工程专业的人才培养目标,开展基于任务驱动的教学模式改革是一个很好的选择。
2 任务驱动教学模式分析
“任务驱动” 教学模式是一种建立在构建主义教学理论基础上的教学方法。授课教师将课程的理论及实践教学内容设计成各种具体的任务,以任务作为驱动,使学生在完成各项具体的任务中,掌握课程的教学内容,从而达到课程的培养目标,锻炼学生的自学能力、分析和解决问题的能力。“任务驱动”教学模式的特点是:学生为主体、教师为指导,强调通过调动学生学习的积极性、创造性,独立自主地完成实验任务,学生实验中遇到的问题通过师生互动加以解决。所以“任务驱动”教学法区别于传统的满堂灌教学,可提高学生的学习主动性,从而达到提高学生自学能力、独立分析问题及解决问题的能力。由于计算机网络类课程尤其是像路由交换等课程的实践性较强,课程的教学过程是以学生操作为主,教师只进行少量的理论知识讲解和指导,二次每个实践环节都有明确的任务和教学目的,所以根据计算机网络类课程的教学内容及课程特点采用“任务驱动”的教学模式是适宜的。
“任务驱动” 教学法中的关键点在于设计合理的任务,但任务从哪里来的呢?如果能够结合实际项目来设计课程实验的任务,将能实现产与学的有效结合,真正提高学生的实际项目经验,也可防止学生所学与实际需求脱节。所以,笔者提出一种基于项目分解的任务驱动教学模式,将实际的网络工程项目与学生的实验密切结合起来,以达到学以致用的目的。
3 基于项目分解的任务驱动教学模式
基于项目分解的任务驱动教学模式,是指在教学过程中针对课程不同章节的知识内容,由授课教师依据1-2个网络工程实际项目为学生设计一整套的学习任务,这些任务可覆盖课程的主要知识内容,使学生在经过精心设计的各项任务驱动下,利用所学的知识通过自主学习、查阅文献、小组讨论、团队合作等方式进行学习的教学模式。
基于项目分解的任务驱动教学模式特别适合于具有明显的工程背景的网络工程专业中的各种课程的教学,尤其适合网络工程类课程的教学活动。该教学方法的应用,可以极大的调动学生的学习积极性,变被动学习为主动学习,从而达到培养学生的学习主动性、自学能力、独立分析问题、解决问题的能力以及团队合作的能力。
基于项目分解的任务驱动教学模式的整个教学过程包括基于知识单元的项目分解、教师指导下的任务布置、实验环境下的任务实现、项目答辩式的任务评价等四个阶段。
3.1基于知识单元的项目分解阶段
根据课程的特点精选1-2个实际工程项目,再根据课程的教学基本要求尤其是教学的重点难点内容,由课程的教学团队共同参与对实际工程项目进行任务分解。任务分解要按照难易适中、任务明确、技术可行、并能覆w课程主要知识内容的原则进行分解,各项任务要能集中体现课程的核心理论知识及对实践能力培养的要求,使学生能够通过自主学习、查阅文献、分析、讨论等独立完成相关任务,从而达到课程教学大纲要求的培养目标。根据实际工程项目分解出来的任务不能太过复杂,否则学生无法通过自主学习独立完成。学生在完成所有任务后,教师再将实际的工程项目作为课内课程设计布置给学生,让其在课下独立完成。由于该实际工程项目涉及的技术学生在前面的各项任务中均已完成,通过项目的布置既能检查前面的任务完成情况,又能培养学生的综合应用问题的分析解决能力。例如,以路由交换课程为例,该课程要求学生掌握网络工程中的交换机、路由器等的基本配置。常见企业网的拓扑如图1所示,可以将其作为课程选取的项目进行任务分解。由图1可以分解出STP生成树配置、链路聚合配置、VLan的划分及VLan间的通信、路由冗余与负载均衡配置、策略路由配置、网络地址转换(NAT)配置、PPP链路的基本配置、OSFP路由协议的配置、RIP路由协议的配置、静态路由的配置等任务,学生通过完成这些任务即掌握了常见企业网的配置。通过项目分解、任务来源于项目,最终实现产与学的结合。
3.2 教师指导下的任务布置阶段
授课教师通过课堂讲授相关理论知识及原理,帮助学生明确任务的基本要求,指导学生完成任务的基本方法和策略,并给学生提供一些针对性较强的参考资料,使学生明确任务的关键部分及容易出错的部分,引导学生进行独立自主的进行任务的分析与实现,最终形成一个任务实现的基本步骤或方案。
3.3实验环境下的任务实现阶段
在课下或者实践课上,学生通过实际网络设备或者模拟器根据自己对任务的理解,独立完成任务规定的各项基本要求,并记录详细的实验步骤及结果,对实验中发生的问题及解决办法进行详细记录,并体现在任务的实验报告中。在学生完成任务的过程中,教师应当及时发现学生的共性问题,并再次给学生讲解任务中所包含的理论及实践知识点,通过任务实现阶段使学生进一步明白任务与理论知识之间的关联。
3.4项目答辩式的任务评价阶段
以实际工程项目为内容的课内课程设计完成后,由学生对其课程设计的完成情况进行汇报,学生在规定的有限时间内对自己课程设计进行答辩,教师根据学生的答辩情况及时发现问题并向学生进行提问,通过分析学生存在的问题,教师即可判断出学生对课程的核心内容掌握情况。在学生的答辩过程中,教师首先要及时肯定学生好的方面,已达到激励学生的目的;同时对其不足要及时提出,并要求学生课下进一步去完善,以达到课程理论知识和实践能力双提高,从而完成课程大纲规定的教学目标的目的。
4 结论
通过多年的教学实践证明,“基于项目分解的任务驱动”教学模式非常适用于网络工程专业中实践性较强的课程教学。该教学模式不仅给学生“授人以鱼”,更加强调给学生“授人以渔”,强调对学生自主学习能力、团队合作能力等的培养,而通过实际工程项目进行教学任务的设计更能达到产与学的统一,使学生真正能够学以致用,是对传统教学模式的一种有益尝试,该教学模式同样适合像网络工程专业一样具有工程背景的其它专业的实践性较强的课程教学。在今后的教学实践活动中,我们将重点对项目分解后的任务进行详细的规范化设计,并对任务之间的关联进行深入研究,以便能更好地推进课堂教学模式的改革,提高专业培养质量。
参考文献:
[1] 郭银章,赵俊忠.基于项目任务驱动的计算机网络课程教学方法[J].计算机教育,2011(13).
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[3] 施晓秋,刘军.“三位一体”课堂教学模式改革实践[J].中国大学教学,2015(8).
关键词:工程教育;工程实践能力;网络系统工程;回归实践
文章编号:1672-5913(2013)14-0118-04 中图分类号:G642
教育部发起的“卓越工程师培养计划”,要求高等教育以社会需求为导向,以实际工程为背景,以工程技术为主线,着力提高学生的工程意识、工程素质和工程实践能力。目前,许多工科院校都开设了工程类课程,让学生在理论知识学习的基础上,提升将理论应用于工程实践的能力,激发其研究探索知识的兴趣,培养创新思维模式,实现多样化人才培养目标。
电子科技大学通信与信息工程学院在2002年首次为本科生开设了网络系统工程课程。在多年的网络系统工程课程教学过程中,电子科技大学通信与信息工程学院一直进行着以工程型人才培养为目标的教学探索与改革实践。
1 理论为主的教学方法在工程类课程教学中的不足
网络系统工程课程具有很强的工程特性,其教学目标是让学生理解计算机网络工程的概念,掌握计算机网络建设的主要工程技术与实施环节。这门课程要求学生对TCP/IP协议、局域网、接入网等知识进行深入分析与综合,进而掌握计算机网络的组网设计、建设实施、运行管理等工程环节的基础知识,并能利用这些知识、结合实际的网络工程需求,学习实现系统规划、设计、实施、运维等计算机网络工程的全过程,达到具备网络系统工程建设的初步能力。
网络系统工程课程在开设初期主要以建设课程理论知识体系为目标,采用“课堂理论讲授为主、课程实验为辅”的传统教学方法。在教学过程中,发现“理论+实验”的传统教学方法无法有效实现本课程的工程能力培养目标,具体原因如下:
1)理论与实践环节的关系设置不合理。
在传统的“理论+实验”教学过程中,理论教学是主环节,实验教学是辅助环节,教师采取“灌输式”教学方法,使得这类具有过程特性的工程类课程内容显得较为枯燥。这种主动教授的方式,忽视了对学生自主学习与知识探索能力的培养,也难于培养其创新能力。
2)课程实验不是真正的工程实践。
工程类的课程实践教学环节多是通过课程实验来实现,实验内容多采用对某个或某几个理论知识点的验证或综合,或是完成某一个特定的工程环节,不能体现实际工程实施的全过程,与真实的工程有很大差距。
3)传统教学模式的“单一化”培养特点。
高校教育需要在教学中启发学生对知识的兴趣,允许差异化发展,从而培养出多样性的人才。传统教学中教师怎么教,学生就怎么做,容易让学生形成“等、靠、要”的依赖思想。传统教学中的实验通常也采用一种“演示一模仿操作”的方式,实验过程中遇到的问题也是由教师进行现场解答,难以激发学生独立思考问题、探索解决问题的能力。
针对上述问题,电子科技大学通信与信息工程学院从2007年开始在网络系统工程课程教学中引入了“工程实训”的课程设计环节,通过不断探索与实践,逐步形成了一种基于“回归实践”法的网络系统工程教学方法。
2 “回归实践”教学法
“回归实践”教学法来源于MIT工学院院长乔尔・莫西斯提出的“工程教育必须回到工程实践的根本上来”。在1994-1995年期间,美国工程教育协会(AS-EE)、美国国家科学基金会(NSF)、美国国家研究委员会(NRC)针对工程教育相继发表了3个报告,其核心思想就是提出工程教育应为工程实践服务,要求工程教育“回归实践”。
把教学回归到工程实践,并不是简单的场景回归或技能培训。“授人以鱼,不如授之以渔”,教学就是要授之以渔。教学要求在短时间内高效率、多目标地提升学生的能力,使学生不但掌握知识还要学习获得知识的能力。
“回归实践”教学法不是简单地增加课程实验、加大课程实验比例,而是营造真实工程场景的教学内容回归,让学生主动参与教学过程的教学方式回归,展现学生个性魅力的教学模式回归,科学、全面评估学生综合能力的考核方式回归。通过这4个回归,寓教于乐,使学生在学习中找到乐趣,从乐趣中再激发学习的动力,达到回归教学的本质。
3 “回归实践”教学法在网络系统工程课程中的应用
2007年,我们在网络工程专业本科生的网络系统工程课程中增加了包含课程实验学时在内的工程实训课程设计环节。实训内容是以项目小组的形式完成一个小型组网工程的设计与实施,并使用软件进行组网模拟实现与测试,让学生通过实训熟悉网络工程建设的全过程,掌握网络工程建设过程中使用的相关技术和方法,能将所学知识应用到实践中,同时培养学生的表达、沟通和协作能力。
在实训过程中,采用“回归实践”教学方法,对网络系统工程课程的教学内容、教学方式、教学模式和考核方式进行了工程性回归的教学改革与实践。
3.1 教学内容的回归――实际案例出发,以招标文件形式展示
教师收集大量网络工程的实际案例,根据学生人数从中选取几个能较好覆盖本专业课程知识点、且具有一定规模的典型项目供学生选择,学生根据其兴趣自主或抽签选择相应的项目。
教师以招标书的形式向学生展现项目内容,其中包含招标商务文件、资质要求、技术招标文件和相关图纸,与现实工程项目相同,学生不仅要考虑项目中的技术问题,还要考虑项目管理、项目实施经费等问题,让实训内容更贴近真实的工程环境。学生通过招标文件来分析项目需求,分析要实现的目标。
整个实训周期贯穿于课程教学过程中,随着课程理论知识的讲授,工程实训也会进行到不同阶段,学生通过依据实际工程建设周期划分的阶段性学习与实践,完成整个网络工程项目的系统性与过程性学习及实践。从实际案例出发,以实际工程中的招标文件形式为学生营造真实工程场景的教学内容回归,能有效激发其工程实践热情和探知欲望。
3.2 教学方式的回归――以教师为主体和以学生为主体的讲授方式穿行
改革后的网络系统工程实践学时比例提高到30%,实践内容不再是以验证型或综合型为主的单一课程实验操作,而是以针对工程实训的课程设计形式体现。课程的理论知识教学环节以教师为主体,向学生讲解新的网络知识和工程知识;实训环节则以学生为主体,独自阐述其设计观点和思路,讲解其在项目的每个阶段中的设计与实施方案。这两种形式穿行于网络系统工程的整个课程教学过程中。
实训与实验的主要区别在于,实验一般都在实验室完成,学生大多照搬执行指导书上的详细实验步骤,缺少自我探索的过程,难于体会实践过程的乐趣。而实训没有详细的指导书可照搬执行,学生还需要花大量业余时间,翻阅大量资料,查询相关信息,按照实训要求(招标书)分阶段完成项目的工程实施内容。在整个教学过程中,给学生留下了独立思考和探索的空间,锻炼其分析问题、解决问题的能力。
以教师为主体和以学生为主体的穿插讲授方式,实现了一种回归实际工程阶段特性的教学方式,同时也提出了更高的要求。没有实验演示,没有标准答案,没有实验手册指导,这就要求学生具有较强的综合能力及分析问题、解决问题的能力;教师面对学生的不同展现,善于发现学生的知识盲点和闪光点,能因地制宜地进行引导,协助他们完成项目实施。
3.3 教学模式的回归――分小组进行,组内团队合作,组间竞争
在实际工程项目中,工程师往往结成团队配合完成任务。在实训项目的教学中同样采用了小组模式,实训中的每个工程项目案例由2~3组参与,每组可以根据其成员的兴趣和特长,进行项目分工。每组的项目负责人主要负责整个项目的组织管理,保证项目的正常进行。其他成员根据其分工完成相应的工作任务和工作报告,如,需求文档、设计文档、施工图纸、经费预算等。多组参与同一个项目是为了将竞争意识引入到实训过程中,形成一种与现实社会中多个公司参与投标、竞标相类似的竞争环境。工程项目的设计与实施没有唯一答案,它要求学生不能死记硬背理论知识,而是要将学到的理论知识与实际结合起来,寻找解决办法。教师通过方案的比较,观察学生在考虑问题时的不同角度,不同方案所具有的优、缺点。通过小组问的答辩,让学生看到自己的不足,并学习到新的方法,进而不断调整、改进方案。
基于项目小组的组内分工协作和组间竞争,让每个学生都能在项目组中发挥特长,实现了展示学生个性魅力的教学模式回归,加强了学生的主动参与和团队合作意识,为学生的多样化发展提供了实践平台。
3.4 考核方式的回归――以报告和答辩的形式展现项目成果
传统教学的考核以学生参加考试或提交论文及报告等形式为主,而在工程项目中,则不会出现由项目验收专家为工程师出题考试的验收方式。因此采用方案答辩和成果展示等形式,结合角色扮演的教学方法来实现考试方式的回归。每组在不同阶段都以提交报告和述标的方式阐述其设计方案,同时还要作为评审专家对其他项目组方案进行提问和考核,并给出意见和建议。当学生作为专家评审方案时,就会发现一些问题,引起述标方和专家的辩论,教师需要诱导学生思考问题,通过辅地提问鼓励学生们自己讨论,及时发现方案的不足并优化完善。这样对于参与设计的学生和参与评论的学生都是一个学习的过程,在加大信息容量的同时,也加强了学生的自信心。
学生的实训成绩由整个小组的合作实施、台上阐述、方案优化改进和评审这4部分组成。教师通过观察学生在不同角色下的表现综合评定学生的实训成绩,同时划分出一定比例的分值,由各项目组的项目负责人进行内部讨论评定。
以报告和答辩的形式展现项目成果,由教师和项目组进行分项、综合的评定学生实训成绩,实现了科学、全面评估学生综合能力的考核方式回归,易于考察学生的综合素质。
4 实施效果与总结
“回归实践”教学法在第一次开设就收到了良好的反响。学生们在实训报告中详细总结了项目实施中遇见的问题,提出可行性解决方案,归纳自己的体会与收获。实训教学使学生熟悉了计算机网络工程建设的全过程,掌握网络工程建设过程中使用的相关技术和方法,掌握网络工程建设过程中文档的编写方法,将所学知识应用到实践中,培养其表达、沟通和协作能力,对学生步入工作岗位大有益处。
学生们在整个实训工程中的参与意识非常强烈,通过实施项目负责制,由学生调动学生的积极性。而且教师也能通过这样的实训看到学生间存在的差异,为以后多样性培养奠定了基础。
“回归实践”教学法把网络系统工程从实践中提炼并产生的理论知识,在教学过程中放回到工程实践,让学生体会学习的快乐,寻找学习的真谛。通过这样的方法极大程度地锻炼了学生应用理论知识去研究、分析并解决各种大型系统工程问题的能力,增强了学生对知识的融会贯通能力,加大了自主学习空间,提高学生积极思考和探知的能力,培养其创新能力。
5 结语
在基于“回归实践”的网络系统工程教学改革与实践过程中,实训环节中的组网工程实施因时间有限采用的是模拟软件实现,在一定程度上影响了“回归实践”法的实现力度及其实施效果。因此,在今后的工作中将进一步探索网络系统工程与网络工程专业的专业实践课程即综合课程设计的结合,尝试在网络工程专业的综合课程设计课程中进行网络系统工程的工程实训环节,将实验室的真实网络设备引入实训环节,让学生有更多的实践时间、更多接触并使用真实网络设备的机会,从而增强学生对网络工程实施的感性认识,深入实践并完善网络系统工程课程的理论知识与工程培养体系。
参考文献:
[1]李玉柏,余魅,欧蓓,加强工程实践,培养学生创新意识和动手能力[J],实验科学与技术,2012,10(4):280-284
[2]单家凌,基于CD10理念的《网络工程》课程手机教学改革与实践[J],软件导刊,2012,11(11):156,158
[3]张进,徐世中,段景山,《计算机通信网》实验的探究式教学方法[J],实验科学与技术,2012,10(4):240-242
摘 要:本文针对计算机科学与技术专业和网络工程专业的本科学生,以一个企事业单位的计算机网络环境的设计与配置为背景,结合我们多年的实验教学经验,从实验教学的层次、内容、要求等方面探讨了如何合理地设计并有效地开展网络工程实验。
关键词:网络工程;实验设计;综合技能培养
中图分类号:G642
文献标识码:B
1 引言
在信息系统集成领域,网络工程的规划与建设十分重要,网络平台是信息系统运行的基础平台,它的建设涉及到的技术主要包括计算机网络原理、TCP/IP协议、网络互联设备、网络服务与网络应用系统等。
网络工程实验主要是培养学生理论联系实际和动手操作的能力,而网络工程综合性实验教学的目的就是为学生提供一个综合性的、整体性的动手实践环节,使学生掌握熟练计算机网络基本原理、掌握常用的网络设备、网络服务系统和应用系统的安装、配置和使用方法,掌握基本的网络应用程序设计方法,初步具有网络工程组网方案设计和实施的能力,为学生毕业之后尽快适应网络工程建设工作的需要奠定良好的基础。
为了达到上述教学目的,我们分析研究了大量网络工程项目的组成和特点,根据普遍存在的应用需求设计了一系列的实验项目,涵盖了典型的网络工程项目的主要内容。从层次上看,包括验证类实验(如协议包捕获与分析实验)、操作配置类实验(如网络服务安装配置实验、网络应用系统安装配置实验、网络设备安装配置实验)、设计类实验(如网络编程实验)和综合性实验等。其中综合性实验属于整个过程的最高层次,也是其他各层实验的归结,对于学生能力的培养至关重要。下面在简单介绍低层次实验设计的基础上,重点讨论综合性实验设计的理念与经验。
2 验证性实验设计
验证类实验的主要目的是对基本原理、基本算法、基本工具在其功能、数据格式、使用方法等方面进行验证,适合在计算机网络原理或TCP/IP协议原理等课程的学习过程中进行,以加深对原理的理解,并为进行其他后续实验打好基础。我们称这些实验为基础性实验,主要包括:
RS232C串行通信直联和交叉电缆制作实验;
EIA/TIA568以太网通信直联和交叉电缆制作实验;
网卡及驱动程序的安装和网络参数的设置实验;
网络实用程序的使用实验,实用程序包括ping、tracert、ipconfig/ifconfig、arp、netstat、nbtstat、route、telnet、nslookup、网络文件共享等;
网络数据包捕获与协议分析类实验,分析的协议包括802.3、ARP、IP、ICMP、TCP/UDP、FTP/ TELNET/HTTP/SMTP/POP3等。实验时建议先采用具有C/C++源代码的抓包工具如pktdump/ipdump进行抓包实验,让学生进行协议分析的同时,掌握网络协议包捕获系统的原理和相关技术,然后再采用面向GUI界面的协议分析工具(如Ethereal等)进行协议包修改、协议流跟踪等高级分析实验。
通过上述实验,消除学生对网络协议理解上的抽象性和神秘感,同时从硬件和软件上初步感受计算机网络的使用与维护方法,掌握使用计算机网络的基本技术。
3 操作配置类实验设计
在一个典型的企事业单位网络系统中,除了用户的业务系统外,还包括公共的网络服务系统(如WEB服务等)、专用的网络应用系统(如网络管理系统等)和网络互联设备(如交换机等),它们是业务系统的支撑平台。各单位的业务系统的功能及安装与配置可能互不相同,但支撑平台的功能及其安装与配置却是基本相同的。为此我们针对支撑平台中的系统,设计了相应的操作配置类实验,让学生通过实验掌握这些系统的原理、功能及安装与基本配置方法,为将来从事网络工程建设工作打下良好的基础。
3.1 网络服务安装与配置实验设计
根据企事业单位网络系统中普遍包含的公共网络服务类型及采用的系统名称和技术要求,我们设计了一组相应的网络服务操作配置实验,称之为基本网络服务实验,如下。
(1) WEB服务。采用Linux操作系统下Apache 服务器系统,实验内容和要求包括:
掌握从源代码级对Apache服务器系统进行安装与设置的方法;
掌握虚拟主机、个人网页空间配置方法;
掌握简单的网页设计方法。
(2) PROXY服务。采用Linux操作系统下Squid服务系统,实验内容和要求包括:
掌握从源代码级对Squid服务器系统进行安装与设置方法;
通过定义高级用户组、普通用户组、黑名单用户组、黑名单网站和工作时间等访问控制列表,掌握Squid服务器的访问控制配置方法;
掌握客户端用户通过访问上网的配置与使用方法。
(3) EMAIL服务。采用Linux操作系统下的sendmail和qpopper分别作为SMTP和POP3服务器系统,实验内容和要求包括:
掌握从源代码级对SMTP服务器和POP3服务器进行安装与配置的方法;
掌握通过telnet进行邮件收发的协议交互工作过程和和邮件客户端系统(如outlook)的使用方法。
(4) DNS服务。采用Linux操作系统下的BIND域名服务器系统,实验要求包括:
假定某企业的应用环境包括:企业使用的网段地址、企业域名和主、辅域名服务器地址、企业的 WWW、MAIL、DATABASE等服务器IP地址和域名;
掌握从源代码级对BIND域名服务器进行安装并根据上述设定的环境进行服务
配置的方法。
此外,如果时间允许,还可以对一些简单的服务如DHCP、TELNET、FTP等进行安装配置实验。
3.2 网络设备安装与配置实验设计
虽然网络设备的生产厂家有许多,每类设备又有多种型号,但不同厂家同种档次设备的功能和安装配置方法却大同小异,如果掌握了某个主流厂家的常规设备的安装配置方法,对其他厂家的设备就能触类旁通。因此我们根据企事业单位网络系统中普遍采用的设备型号和技术要求,设计了一组网络设备操作配置实验,称之为基本网络设备实验,这些实验包括:
(1) 交换机配置实验:掌握交换机的安装、基本参数配置、基于端口的VLAN划分、三层路由配置、冗余链路与生成树协议配置等技术。
(2) 路由器配置实验:掌握路由器的安装、基本参数配置、静态路由配置、RIP路由协议配置、OSPF路由协议配置等技术。
(3) 防火墙配置实验:掌握防火墙系统的安装、基本参数配置、网络安全策略的制定、包过滤、静态地址转换、动态地址转换、端口影射等安全规则配置等技术。
通过上述基本网络服务和基本网络设备安装与配置实验,使学生将所学的网络原理与网络系统和设备有机地结合起来,并初步掌握未来网络工程中将遇到的网络服务和网络设备的功能及安装与配置方法,既增强了他们就业的信心,同时也缩短了从事网络工程工作前的上岗培训或见习时间,受到学生们的普遍欢迎。
3.3 网络应用系统安装配置实验
为了提高网络系统的可靠性、安全性和管理上的方便性,在企事业单位的网络系统中还普遍存在一组相应的网络应用系统,为此我们设计了一组相应的网络应用系统操作配置实验,我们称之为扩展性实验,这些实验包括:
网络管理系统安装与配置实验;
双机热备系统安装与配置实验;
入侵检测系统安装与配置实验;
漏洞扫描系统安装与配置实验;
网络数据备份系统安装与配置实验。
通过上述实验的锻炼,使学生未来从事网络工程项目的能力未来更上一个台阶。
4 设计类实验设计
为了使学生进一步理解C/S和B/S网络应用模型和网络应用系统的工作原理与设计方法,掌握使用Socket编程接口进行基本的网络应用程序设计的方法,掌握使用其他开发环境进行网络相关的程序设计方法,满足未来网络工程建设过程中可能遇到的应用系统间网络通信与互联、数据库访问和动态网页设计等应用系统集成需求,我们设计了一组相应的网络应用程序设计类实验,称之为高级编程类实验,这些实验包括:
(1) 基于C/S模式和面向连接的流机制SOCKET网络应用程序设计实验;
(2) 基于C/S模式和无连接的数据报机制SOCKET网络应用程序设计实验;
(3) 基于B/S模式或三层构架的网络应用程序设计实验,其中开发环境包括:
编程;
PHP编程;
J2EE构架编程;
COM+组件编程。
为了使学生快速熟悉开发环境,实验时采用提供部分源程序代码的方法。例如在进行C/S模式编程时,提供Client端或Server端的代码,让学生参考后写出对应的Server端或Client端的代码。也可提供一个简单的通信代码,让学生完善后提供一个具有特定功能的应用系统,如文件传送、交互聊天、消息留言等。在B/S模式编程时,提供一个基本的程序模板,让学生参考完善。
通过编程设计类实验的锻炼,使学生初步了解较大型网络应用系统开发的思路,掌握网络程序设计的基本方法,提升自己的网络应用技术水平。
5 综合性实验设计
经历了上述单个实验的实践锻炼,学生对各实验的原理和操作方法有了一定的了解,或者说对组成网络工程项目的各个要素有了一定的了解,但仅有这些是不够的。因为网络工程是一个系统性工程,并非设备与系统简单的堆积,在某个系统的配置过程中,必须考虑到与其他系统之间的关系,也就是说必须综合考虑来自于应用领域的整体需求,应具有整体意识和全局观念。例如,在路由器配置时必须考虑到与三层交换的关系,在防火墙的安全规则配置时必须考虑到交换机、路由器的连接关系等等。此外,从事网络工程不仅需要懂得设备或系统的安装与配置技术,更重要的是,还应具有根据用户对网络系统的整体需求进行网络拓扑设计、VLAN划分、IP地址分配、网络服务部署、网络性能(如可靠性、安全性、带宽与速率等)优化等方面能力。
为此我们以中小型企业网络服务平台的设计为目标设计了综合性实验,具体要求如下:
具有外部网络模拟接入功能:通过路由器模拟与外部网络的相连;
具有内部Web 服务功能:包括虚拟主机服务和个人网页服务;
具有外部网络访问功能:能将局域网用户分组且授予不同的权限,并进行访问控制(如访问目标、访问时间等);
具有邮件收发功能:包括SMTP邮件发送服务和POP3邮件接收服务;
具有域名解析功能:能对内部网络中的主要服务系统进行域名解析;
具有对核心网络和关键业务单点故障防范功能:包括核心交换机冗余备份和主要服务系统(如数据库系统)双机热备份功能;
将内部网络划分成多个虚拟局域网:根据应用需求,将网络按部门划分成多个VLAN并实现VLAN之间的通信;
具有对内部核心子网安全防护功能:通过防火墙系统的包过滤和NAT机制实现对内部网络按策略访问;
具有入侵检测和漏洞扫描功能:能对内部网络系统中存在的安全漏洞进行扫描并报告,对入侵行为进行实时检测;
具有基本的网络管理功能:能对网络拓扑进行自动发现,对故障进行告警,对主要端口的网络流量进行统计分析。
要求学生根据上述要求,设计一个合理的组网方案(如图1所示),完成网络设备的连接、安装与配置、网络服务与网络应用系统的部署、网络的规划和系统联调与功能测试等工作,并书写实验报告。其中实验报告要求包括系统需求分析、网络设计方案、工程实施步骤、系统测试报告和心得体会等内容。
图1 实验网络拓扑图
不难发现,前面各实验都是综合性实验的分解动作,而综合性实验则是前述各实验的有机合成,是一个典型的企事业单位网络工程的原型。
在实施时,要求以小组为单位(如8人一组)进行,并将课程设计内容按WEB服务、邮件服务、域名服务、入侵检测、漏洞扫描、交换机配置、路由器配置、防火墙配置和网络规划等划分为子项目,每个子项目计划2~4个小时,每两人一起分工负责两到三个子项目的实施,最后根据需求对系统进行功能测试,并根据测试通过的时间先后和实验报告书写情况评定成绩。
6结束语
通过综合性实验的演练,使学生对网络工程的实质与内涵有一个更清楚的认识,不仅巩固学生对单个设备和系统安装配置方法的掌握,更重要的是从一个更高的高度理解各设备和系统之间的关联与配合以及实验小组成员之间的分工、协调与配合的重要性,培养学生从事网络工程的全局观念、整体意识和综合能力,做到将来不管遇到什么需求、环境与设备都能触类旁通,构建一个符合应用目标的高性价比网络系统,为将来从事网络工程设计与建设打下坚实的基础。
参考文献
[1] 李馥娟.计算机网络实验教程[M].北京:清华大学出版社,2007.
关键词:职业教育;项目教学;实践能力
引言
根据职业教育的理念“基于项目教育和学习”为指导思想,本人对网络技术专业的核心课程《网络技术专业生产性实训》进行项目教学与实践,以任务驱动为导向,运用一体化的模式进行教学和实践,并对一体化教学内容的设置、教学方法的设计和考核等方面进行了深入的研究和实践。
1.课程项目开发背景
职业教育学生第三年以实践为主,本课程是网络技术专业学生第三年开设的核心实践课程《网络技术专业生产性实训》。本课程开发以“网络工程项目经理和售前工程师岗位”职业岗位标准为依据,培养学生具备网络组建、管理和应用相结合的综合能力课程。本课程的主要目的是培养学生规划组建调试计算机网络和搭建网络服务器的核心职业能力,使学生能够分析、设计、部署中型企业局域网以及各种网络基础服务和应用服务。通过该项目,学生能够了解网络集成公司实施网络项目的步骤、流程、关键技术、工程文档和职业规范,为学生成功就业打下良好的基础。本课程通过完成实际的项目制作,达到培养学生运用所学知识和技能分析和解决实际问题能力的目的;实现对学生职业能力的培养。
2.确定课程的职业能力目标
该课程是以“网络工程项目经理和售前工程师岗位”职业岗位标准为依据,培养学生具备网络组建、网络管理和网络应用,使学生能够了解网络组件和应用过程中使用到的各项技能。(1)能读懂综合布线施工图;(2)能对典型综合布线系统进行设计;(3)能够按规范完成综合布线系统的工程施工;(4)能够完成对综合布线系统的认证或验证测试;(5)能正确理解网络互连及参考模型,设计路由与交换网络,撰写网络方案;(6)能进行网络设备的安装与布线,进行网线与网络设备的物理连接,完成网络设备的配置;(7)能对互连网络交换机进行配置;(8)能使用路由器实现网络互连,会根据不同的网络选择合适的路由协议完成配置;(9)能根据用户需求,进行操作系统的安装和环境配置;(10)能够进行资源的管理与共享;(11)能对DNS、WWW、FTP、邮件服务器等的规划、建设、管理、日常运行维护。
3.项目设计
3.1项目设计思路
本课程在教学活动设计过程中,从两个层面出发考虑:一个是核心课程与专业课程以各自课程的教学目的为出发点,根据所开发的课程标准设计相应的活动项目;二是打破课程教学内容的局限,以网络工程建设工作流程为主线,围绕“入职培训—网络工程项目经理—售前工程”的顺序,从而培养网络系统集成行业所需要的各项素质与技能。
3.2项目设计内容
此教学项目在设计过程中通过三个子任务,采用项目导向、任务驱动、教学做一体化的教学模式,将在大学校园网平台中的实际项目重新整合,以大学校园网项目为核心,针对项目经理和网络售前工程师工作岗位重构课程教学体系,将综合布线、网络设备调试和网络服务器的主要知识点,能力点有机的贯穿在一起,通过一般网络的设计、实现、管理和测试等工作任务的实施来体现一个相对完整的工作过程。项目名称:多园区大学网络架构设计与实施任务1:综合布线系统规划与设计任务2:网络组建与安全维护实施任务3:项目验收与答辩
3.3项目教学方案
具体教学项目方案设计见表1内容。谈《网络技术专业生产性实训》教学项目设计作者/陈春燕1、刘海燕2,北京信息职业技术学院基金项目:北京市教育委员会2015年度北京高等学校教育教学改革立项项目(No.2015-ms212)资助摘要:本文对网络技术专业的核心课程《网络技术专业生产性实训》以任务驱动为导向,运用一体化的模式进行教学和实践,并对一体化教学内容的设置、教学方法的设计和考核等方面进行了深入的研究和实践。关键词:职业教育;项目教学;实践能力4.结束语(1)提高了教学质量。通过企业教学项目,使学生能在理论和实践的同步教学中学习知识,增强了学习直观性,使学生能在实践中直接消化学到的理论知识,开拓了学生的思维,增强了学生学习的灵活性和创造性,使学习达到了事半功倍的效果。(2)加强了学生的就业能力。由于学生是在来源由于企业真实项目的教学的过程中完成了理论和实践的同步学习,增强了学生的实践动手能力;同时,通过项目引导,任务驱动引入行业规范和标准,提高了学生的整体素质,使得学生在就业前就能进行大量的实践操作训练,进入企业后可以很快地适应企业的岗位。(3)完善了教师的综合业务能力。项目教学要求老师不能只有丰富的专业知识,同时也要有实践的经验,而且要在教学的过程中根据专业技能的特点,有针对性地采用各种教学方法来满足不同实践的需要。因此,教师在掌握专业理论知识的前提下,要熟练掌握专业实践设备的技能特点和操作方法,甚至还要了解设备的基本问题解决方法。
参考文献
[1]教育部.关于提高高等职业教育教学质量的若干意见(教高[2006]16号)
[2]教育部.高等职业院校人才培养工作评估方案(教高[2008]15号)
关键词:建构主义;计算机网络;实训;教学改革;学习理论
中图分类号:G642 文献标识码:A 文章编号:1009-3044(2017)03-0114-02
Teaching Reform of Comprehensive Training of Network Technology Based on Constructivism
LI Peng
(School of Electrical and Information Engineering, Beijing University of Civil Engineering and Architecture,Beijing 100044,China)
Abstract: In view of the shortcomings in the teaching of comprehensive training of network technology, based on constructivism learning theory this paper explores the curriculum construction of comprehensive training of network technology, which includes clearing teaching objectives, updating teaching contents, reforming teaching methods and strengthening teaching management, so that students have a good network practical skills and innovative ability.
Key words: constructivism; computer network; training; teaching reform; learning theory
1 概述
W络技术综合实训是在学生完成计算机网络系列课程的理论学习和专项技能训练之后,运用计算机网络技术的主要理论和技能而进行的综合性、设计性、系统性的网络课程设计。在信息社会和大数据时代,作为信息基础设施的计算机网络得到了迅速发展和日益普及。当今各行各业都处在网络化、信息化建设进程中。社会需要大量掌握网络设计和实施的应用型人才。因此,计算机网络已经成为计算机专业毕业生的主要就业方向之一。根据我们多年的教学经验,网络技术综合实训课程的设置对学生今后的毕业实习和就业将产生积极作用。
该课程是学生学习完如计算机网络基础、网络管理、网络工程、网络安全等计算机网络系列课程之后的一门综合实践类课程。该课程一直是计算机网络实践教学中的薄弱环节,存在的主要问题有教学目标不够明确,实践内容设置不合理,实践教学组织以及管理和考核方式不完善等。其结果是学生不能熟练地掌握网络规划设计的各个环节,不能将以前所学的各项技能灵活应用在实际项目中。
学习理论是对学习规律和学习过程的系统阐述。从20世纪50年代至今,学习理论经历了行为主义、认知主义和建构主义等不同发展时期。目前的课程教学主要还是以行为主义、认知主义学习理论为基础。教学的特点是以“教师”为中心,所有的教学活动都是围绕如何教而展开。在这种“灌输式”教学模式下学生处于被动地接受状态,学生学习的积极性不高。在学习过程中,学生容易迷失学习方向,偏离学习目标,从而影响了学习效率。
目前建构主义学习理论对教学改革产生了深远影响。本文基于建构主义学习理论对网络技术综合实训开展教学研究。首先,明确课程的教学目标,其次,强化实践教学内容,最后,改革实践教学的组织和管理,从而提高教学质量。
2 建构主义学习理论
建构主义学习理论在20世纪90年代开始流行,对当前的教学改革产生了深远影响。建构主义的奠基人是瑞士的心理学家皮亚杰。他认为知识是在主客体相互作用的活动中逐步建构起来的。在皮亚杰的理论基础之上,科尔伯格、斯腾伯格、杜威、维果茨基在认知结构、个体的主动性对知识建构的作用、经验理论、文化历史发展理论等方面对建构主义理论进行了不断丰富和发展。
建构主义认为世界是客观存在的,我们以自己的经验为基础来解释现实。建构主义学习理论认为学习是由学习者主动地构建自己知识的过程。建构主义与以往的行为主义、认知主义有很大的差别。学习不再是知识由教师向学生单向的传递,而是学习者在一定的情境中主动地建构知识的过程。在这种教学模式下,教师只是教学活动的组织者和学生知识建构的帮助者,而学生才是知识的主动建构者,而不是被动接受者。目前建构主义教学策略主要有抛锚式教学、基于问题的学习、探究式学习、支架式教学等。建构主义的教学设计原则有以下几方面:
1)以学生为中心。
2)以问题驱动学习,问题可以是项目或案例。
3)学习情境对意义建构具有重要作用,学习问题必须在真实的情境中展开。
4)突出协作学习的重要作用。
5)加强对学习环境的设计。
6)利用各种信息资源来支持学习。
3 基于建构主义的教学设计
本文基于建构主义学习理论设计网络技术综合实训的教学过程,明确教学目标,以项目为核心,通过设计“学习情景”、“学习资源”、“管理和考核”等要素展开教学。
3.1 分析教学目标
随着计算机网络技术的飞速发展和广泛应用,各行各业都迫切需要既掌握网络的方案设计,又能熟练操作和配置网络设备的高级技术人才。网络技术综合实训是学生在学习完计算机网络系列课程之后的一门综合性实践类课程。该课程的目标是使学生综合运用所学的网络知识,完成一个网络的设计、组建、配置与管理,使学生能够掌握构建园区网络的各个环节,掌握网络路由与交换的设计与配置,理解网络可靠性、安全性的实现方式,为今后从事计算机网络方面的实际工作打下基础。
根据教学目标,将课程内容定位在网络的设计、实施与测试方面。主要技术包括网络拓扑设计;IP地址分配;交换机的基本操作、VLAN、生成树协议、端口聚合、三层交换;路由器的基本操作、路由选择协议;安全性方面包括VPN、NAT和防火墙等。同时帮助学习进行职业规划,增加学生对将来就业岗位的认识。
3.2 设计教学内容
通过教学目标可以看出,该课程不仅是要求学生掌握网络设备的操作,还包括培养学生的网络规划与设计能力。通过本次实训,让学生理解构建园区网的设计方法;学会绘制网络拓扑图;掌握IP地址划分方法;能根据网络项目需求,进行网络设备选型,完成关键设备的配置;熟悉网络管理和维护的基本方法等。
在教学内容上,改变主要以操作性实验为主,实验内容只是对以前课程实践内容的简单提高的情况。实践内容上增加了设计性、综合性实践项目,培养学生综合运用该课程之前所学的计算机网络基础、网络工程、网络管理、网络安全等课程知识的能力。
在具体教学实施中,我们采用了项目教学法。根据一个具体的网络工程项目,要求学生设计实现一个园区网络。项目教学法是德国职业教育在20世纪80年代推行的一种以项目为主体的教学方法。项目教学法通过项目促使学生主动学习,符合建构主义学习理论。以下是课程中的一个工程项目案例。
项目名称:海岳公司企业网络的规划与设计。
问题描述:海岳公司是一家集科研、生产、服务于一体的大型企业。总部位于北京市,同时在全国各省会城市都有一家分公司。总部有三栋大楼。公司各部门结构如下:财务部(15人)、行政部(25人)、生产部(120人)、研发部(80人)、后勤部(20人)、业务部(50人)、人力资源部(15人)。本项目要求建立一个稳定、高效的网络环境,能够满足企业各方面的应用需求,包括办公自动化,信息,资源共享,系统管理等。所有员工都能方便地接入到因特网,公司总部和各分公司可以安全的传送信息。针对企业网的设计原则,研究网络工程中的各个环节,主要完成以下功能:1)需求分析;2)网络拓扑设计;3)IP地址分配;4)交换与路由设计;5)可靠性设计;6)安全性设计;7)设备选型;8)网络测试。
3.3 创设教学情境
研究者发现,教学目标和教学活动在相应合适的学习情境中开展,将会有助于达到教学目标,提高教学效果。该课程的开设环境应当力求接近真实的情境。但是目前,部分高校的W络实验还是在机房环境下进行的。大部分网络设备通过虚拟机或网络设备仿真软件实现。这样学生无法亲自接触网络设备,教学效果不理想。因此需要加强网络实验室的建设,购置相应的网络设备。对于实验室建设,可以与知名网络企业合作,借鉴他们的网络教育项目,如思科网络技术学院、华为网络技术学院、锐捷网络技术学院等,规划建设具有自己特色的网络实验室。我们学院早在2006年就与锐捷网络公司合作,投入资金建立了网络实验室。实验室配置了交换机、路由器、服务器等先进的网络设备,为网络实验课程的开设提供了有力保证。
3.4 开展自主学习与协作学习
在教学方法上,形成以学生为主体,教师为主导的教学方式,提高学生的学习积极性。教师根据项目要求,提供相关的参考资料,激发学生主动钻研。
协作学习是建构主义学习理论的一个重要方面,对于知识建构具有重要意义。面对一个复杂的项目,个人的能力毕竟有限。通过建立一个学习小组,学生在学习过程中合作交流,分享经验,共同完成项目。在实训中,要求每3至5人为一个实验小组,共同完成一个项目。每个小组设置一名组长,小组成员有明确的分工,根据自己的兴趣和能力完成项目的一部分。比如对于上面的项目,可以分为以下5部分:1)网络拓扑设计,IP地址设计;2)可靠性及安全性设计;3)网络设备配置设计;4)网络测试,达到任务要求;5)项目总结,撰写实训报告。通过划分,使任务明确,保证每个学生都可以积极参与到整个实训过程中。
3.5 加强教学组织与管理
为了取得良好的教学效果,教师必须加强对整个实训过程的监督与管理。该课程的时间为2周。教师需要提醒学生根据任务要求安排好项目进度。实训开始前,教师下达课程的任务书,学生确定分组名单,教师审阅。实训开始时,教师讲解项目内容及需要注意的问题。实训过程中,教师要善于引导学生,鼓励学生主动寻找解决方案,提高学生的创新能力。
3.6 完善考核方式
在考核方面,注重学生的实践过程,考核学生的实际能力。实训成绩不单纯来自于实训报告成绩,需要结合学生在整个实训过程的表现和项目完成情况综合评定。整个考核过程包括考勤、学习态度,成果检查与答辩,实训报告成绩三个部分。在考核细节方面,制定了详细的评分标准,严格按照评分细则对学生进行考核。项目结束后,进行成果检查与答辩。首先根据任务书,检查项目的设计与实现是否满足任务书的要求。然后,从任务书问题列表中任意抽取若干个问题,要求小组成员回答,根据回答问题情况给分。撰写实训报告,可以提高学生的分析能力,总结项目设计的经验。实训报告分为10个部分,项目分工,项目目的,背景描述,需求分析,项目拓扑,地址分配,实验设备,实验流程,实施步骤,测试文档,经验总结。每部分有不同的分值。根据每部分完成的工作量及任务情况不同给出成绩。
4 结论
当今社会信息技术迅速发展,互联网+、大数据、云计算等新技术不断涌现。这些新技术的基础离不开计算机网络。计算机网络已经成为当今计算机专业的核心课程之一。该课程的教学目的是通过2周的课程设计,使学生能够综合运用所学的网络知识完成一个网络工程项目的设计与实施,培养学生的工程实践能力。在知识建构型教学模式下,教学方式从传统的以教师“教”为主转向以学生的“学”为主。本文基于建构主义学习理论对网络技术综合实训课程进行教学改革。主要包括明确实践教学目标,通过加强综合性、设计性实践项目,完善教学内容,加强实践教学的组织管理和考核,使学生能够灵活运用计算机网络知识完成一个网络系统的设计与实现。
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[关键词]通信网络;建设工程项目:组织结构研究
中图分类号:F626 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2017)05-0179-01
前言:当前通讯网络囊括的范围广,包含电信网络、移动网络等,这给广大电子信息的用户提供了方便,有利于推动网络全球化的发展,并实现工程网络精准化、高效化。对通讯网络建设的目的是为了能在项目工程上得到良好的运用,提高企业的办事效率。然而当前面临的是网络化具有不稳定性,存在很多潜在的危机,甚至于有的人和企业会因网络的不可捉摸而一夜覆灭。所以运营商需要花更大的成本、精力去操控通信网络,这样企业才能逐步实现企业项目工程的进度和质量的飞跃。
1.网络建设项目组织的基本结构
1.1 通信网络的基本概述
何为通信网络,通讯网络属于电子信息技术的一个分支,需要计算机和集成网络的共同运营,它诞生于现有无线网络的快速发展,同时通讯网络是伴随计算机网络的产生而得到进一步的推广。就我国而言,计算机网络始于二十世纪初期,最先出现与计算机相关的专业是通信工程,首先在上海交通大学出项通信工程专业,继而在清华大学、浙江大学出现更多关于网络工程信息的专业。而后随着国力的增强,中国经济的迅猛发展并逐步走向国际化,各种网络技术引入国内,这促进了国内通信网络的发展。从此各大高校相继出现了通信工程、通信机电、计算机网络等专业。
1.2 建设工程的基本内容
起初,各种大大小小的建设工程都是在纸上操作,没有任何技巧可循、捷径可走,从整个工程的计划、设计、实施、完工到最后的验收,所以导致整个过程特别地漫长。但是自从计算机网络出现以后,基本上所有工程操作的热荻寄茉谕络上完成,包括最初的设想、起草的方案、工程草图以及各种预算表单等等。由于在具体操作的过程中需涉及工程的实施方和投资方彼此的利益,所以详细的执行方式需要双方的共同商议。作为投资方,是整个工程的主人,需要对整个工程的要求做一个规定,针对的项目的大致金额做一个预算,对实施方的项目计划的规范程度做一个评价核查。作为工程的实施方,必须做一个相应的表单、表格以供投资方审核,对工程的执行策略必须以一定文档的形式体现,并且在电子版和纸质版文件中都要有所体现。同时各种材料的经费、质地、预算和实际完成后的差价做一个评估表以供投资方审查。
1.3 通信网络建设工程项目的设计方案
所谓的通信网络建设项目的设计方案实质就是指制定的实施程序数据化的体现,通信工程的建设程序通常由立项阶段、实施阶段和验收投产阶段三个部分组成。所指的立顶阶段就是对所属工程项目进行系统的启动和管理规划,与实施阶段相对应的是建设工程的执行和控制管理过程,同时当一切的工程实施完毕之后还需要对其进行验收、投产监督。针对以上所述的三个方面,要具体体现在真正方案的执行中,值得注意的是要及时整合管理的成本、采购原则,监督管理的范围,并采取及时有效的沟通。以上这些原则、方法在任何一个项目的管理过程中都必不可少,这需要项目的负责人对全部项目实行网络化的监管,并及时准备方案应对项目实施中存在的遗漏。通信工程设计主要包括前期的设计工作,编排工作,配合设计安装进行初次生产。通过相应的图纸、概率和修正概算来进行整体的设计,设计过程中注意在实际图纸上呈现出的图纸和电脑上的工图的区别,具体的设计方案还得根据具体的通信工程而定。
2.通信网络与建设工程的一体化
2.1 建立通信工程项目的具体实施措施
应时代的发展,很多项目都采用网络化的模式去实行建设工程,因此制定一定的规范去践行一套完备的方案尤为重要。任何一项工程都离不开具体的实施策略,实施作为一项建设的核心部分,发挥着顶梁柱的作用。所以国内的建设工程无论何时何地都把实际实行措施看作任务是否按时完成的关键。通信工程的实施措施大体可以分为三个部分,一方面,要明确整个工程项目的目的,也就是要达到一个怎样的效果;其次是实施过程中具体的操作步骤,例如利用通信网络建立健全一套管理、监督执行措施,在管理上,必须做到在实施方施工中,每天的任务量,具体通信工程工作都要严格管理,在监督上,每天工作的人数、任务的完成情况、材料的花费、是否出现纰漏,这些都要做一个严格的汇报。同时安排指定的人进行工作监督,这样有利于项目的有效完成;另一方面,要制定一项严格的参考标准,防止在工程的实施中出现问题而无解决对策。
2.2 建立建设工程项目和通信网络的一体化模式
网络化的发展不是孤立进行的,一旦脱离了通信针对的具体靶点,通信网络犹如一个空壳,华而不实。所以,通信建设工程得针对具体的实体。在这样的背景下通信网络建设工程应运而生,同时面对着网络化发展模式越来越来普遍的现象,当代很多的年轻人(特别是学习计算机、通信工程相关专业)也看中了这个机遇,开始独自创业,成立一些专门为别人出谋策划的机构、公司,以此来实现自身的价值,这是建设工程和通信网络一体化模式最确切的体现。具体是实现网络规划和网络优势化的统一;建立建全和验收的扁平化实施;推动重点工作实行PDCA循环工作的进行。
3.实现通讯建设工程项目优势化发展
在近几年,网络建设工程呈现快速发展的趋势,通信工程在向科学化、前沿化发展,例如卫星监测、导弹系统的智能化控制、无人机侦察等,通信网络已逐步走出地球向外太空进军,例如探索黑洞。与此同时,通信网络建设工程又与我们的生活息息相关,例如腾讯开发的QQ,微信等一系列交流的软件服务于生活,淘宝代替了实体店,支付宝代替了现金支付,这些都给人们的生活提供了方便。通信工程还涉及了医疗、美容、航空航天等领域,几乎可以说是渗透到我们生存、生活的各个方面,发挥着无可替代的作用。而且随着通信领域的不断深入,计算机技术的快速发展,网络将会深入到各个领域,并且改善现有网络工程建设存在的一些结构、体制上存在的缺陷,从而实现通信技术和建设工程一体化、健全化的发展。
结语
在现代社会,衣食住行都已离不开通信网络,随着网络化的程度越来越高,各个建设工程对网络的依赖性也越来越强。但是不可忽视的是网络化存在一个弊端,虚拟和让人琢磨不清,所以一个建设项目往往得花额外的大笔费用来监管整个网络化的制作、运营。这会增加项目的成本,增加商家的运营压力,所以了解通信工程网络化的组织结构很有必要。因为只有熟悉项目具体的操作流程、涉及的设置设备、科学技术、人才要求,项目的负责人才能采取合理、科学的方法策略来实施计划。这样才能保证有的放矢,从而高效、科学、低成本地完成项目任务、获取更多的利益。
参考文献
计算机网络课程教学工作者们深思和研究的问题,也是一个不能再回避的问题。
1计算机网络实验教学现状
1.1计算机网络实验教学现状
目前,国外一些大学都比较重视网络实验教学,且各有其特点,例如美国的Houston大学侧重于网络管理方面的教学,CanegieMellonUniversity侧重于网络测量等内容的教学,英国的CambridgeUniversity侧重于网络安全和Internet技术的教学。我国清华大学的网络实验室主要侧重网络维护、网络协议编程等方面的实验教学。华中科技大学侧重于网络组建、网络安全以及新型网络技术应用等。全国各高校都在积极探索网络实验教学的教学体系和教学方法。一些高校资金相对雄厚,为学生提供了很好的实验环境,但还有相当多的学校投入不足,或者有一定的投入,但由于教学管理跟不上或师资等原因,造成网络实验教学质量难以提高。
1.2现有网络实验教学中存在的问题
(1)主要存在重理论、轻实践,重基础、轻技术,重验证、轻创新等问题。
(2) 将网络实验教学内容等同于理论教学内容。网络实验教学内容和理论教学内容有较多的不同之处。理论教学主要是网络原理、协议等纯理论内容,较为抽象;而实验教学内容是对理论的具体实现,是完成某一功能的命令集合,较为具体。教师主要讲解网络理论知识,较少讲解实验知识,且大部分实验课依附理论教学,实验内容不系统、不明确,随意性大,形式松,在实验中学生不知所使用的命令行所完成的功能,更无法将这些命令应用于实际的网络环境。导致学生很难将抽象的原理、协议理论与实际网络环境联系起来5。
(3) 验证型实验较多,设计型、综合型实验较少。由于实验课时少,内容单教师一般只选择一些基础的、简单的验证型实验,而较少选择设计型、综合型实验。学生只有被动地学习,缺少创新性、探索性和工程意识,学生的操作技能也大打折扣。
要解决上述问题,提高实验效果,必须从实验教学的指导思想、教学理念、内容和方法等方面进行改革。为了更好地使学生理解网络工作原理、提高计算机网络设计、应用和管理的技能和能力,提高学生的网络工程意识,在‘‘崇尚实践、回归工程”的思想指导下,将项目驱动法引入到计算机网络实验教学中,积极进行计算机网络实验教学改革的探索,以培养具有较强的学习能力、沟通表达能力、团队协作精神、实践动手能力的网络人才作为其目标。
2项目驱动法的定义和内涵
著名的心理学家皮亚杰提出的建构主义学习理论认为,知识不是通过教师传授得到的,而是学生在一定的情景下,借助他人(包括教师和学生)的帮助,利用必要的学习资料,通过意义建构的方式而获得63。项目驱动法是在建构主义的指导下,在教学活动中,以实际的工程项目为载体,在教师的组织、引导下,以学生的自主性、探索性学习为基础,由学生以小组工作方式,分组按照实际工作的完整程序围绕各自的工程项目进行讨论、协作学习,达到对所学知识的融会贯通和进一步探索,最后以共同完成项目的情况来评价学生是否达到教学目的的一种教和学的模式67。在项目教学中,学习过程成为学生自主参与的创造实践活动,注重的是完成项目的过程。学生在项目实践过程中,理解和把握项目要求的知识和技能,体验创新的艰辛与乐趣,培养分析问题和解决问题的思维和方法及团队精神和合作能力等63。项目驱动法糅合了当前三大教学法(探究教学法、任务驱动教学法与案例教学法)的特点,集中关注某一学科的中心概念和原则,旨在把学生融入到有意义的任务完成的过程中,让学生积极地学习、自主地进行知识的建构。
3项目驱动法在计算机网络实验教学中的应用
计算机网络课程的内容多,实验包含的内容也比较多,其中网络互联是重点和难点之一。这部分内容要求将所学的知识综合运用、融会贯通,这些实验与实际网络应用紧密结合,具有较强的工程性,适合于采用项目驱动法。在实验的过程中,将实验的内容以项目模式提出来,并针对不同的实验项目做适当的调整。现以园区网路由的设计和配置为例,说明琼州学院电子信息工程学院如何将项目驱动法应用在计算机网络实验教学中的实施过程。
3.1确定项目任务
项目任务的确定是项目驱动法成功的关键。在明确的教学目标指导下,综合考虑项目的统筹设置、项目间的联系和层次递进及各项目的任务。项目的选择和设计要以计算机网络原理的知识模块为依据,既要与书本的知识紧密结合,又要能够充分体现现实中的计算机网络互联及应用的情况,具有真实性、可行性和应用性,有利于激发学生的实践兴趣。孔子认为:“知之者不如好之者,好之者不如乐之者。”因为兴趣,特别是浓厚的兴趣是采取行动的内在动力。这就要求尽可能将实验内容确立为典型实用的网络工程项目,涵盖的知识点具有专业性、基础性、全面性和系统性,而且要难易适度,有利于学生结合理论原理,探索研究解决问题的方案。下面是基于项目驱动的理念所设计的实验项目案例。
实验项目名称:园区网路由的设计与配置
实验目的:根据园区网内部的VLAN应用情况及接入Internet的实际需求,选择合适的路由协议,设计园区网的路由并在网络实验室进行联网后配置和验证,理解路由器的工作原理,掌握各路由协议的概念、工作特点、应用范围和配置方法,理解路由在实际网络互联中的重要性。
实验科学与技术项目背景:假设某园区网中已经划分了VLAN,VLAN通过三层交换机汇聚到核心交换机,核心交换机连接到出口路由器,出口路由器再和园区网外的另1台路由器连接。要求选择合适的路由协议设计该园区网的路由并实现路由配置。
技术原理:在目前广泛使用的TCP/IP网络中,基于IP分组的路由选择是网络互联的基础。根据路由选择策略的不同可以分为动态路由选择和静态路由选择两类,所谓静态路由选择是指路由器中的路由表是静态的,路由器之间不需要进行路由信息的交换;所谓动态路由选择是指路由器中的路由表是由协议产生的,路由器之间需要进行路由信息的交换。路由器是根据路由表进行路由选择和数据转发的。路由表的产生一般分为3种方式:
(1) 直连路由:当给路由器的端口配置一个IP地址后,路由器将自动产生本端口IP所在网段的路由信息。
(2) 静态路由:在网络拓扑结构相对简单且固定的网络中,网络管理员通过手工方式配置本路由器所未知的网段的路由信息,从而实现不同网段之间的互联。
(3) 动态路由:由动态路由协议产生的路由,在规模较大且网络拓扑结构相对复杂的网络中,通过路由器上运行的动态路由协议(如OSPF、RIP等)所产生的路由信息。动态路由信息通过路由器之间的互相学习而得到。
要求:调查校园网的路由设计及实际应用情况,查找资料,以小组为单位完成园区网路由的设计(注意与前一个实验“VLAN设计与配置”相结合),可以选择不同的路由协议形成不同的方案(对比不同的方案不同的协议的优缺点和适用场所),并画出网络拓扑图,列出IP规划表,设计详细实施方案。同时给出项目实施中的注意事项,各路由协议的配置参考命令及测试要求,设置相应的实验思考题。
3.2设计项目实施方案
确定实验项目任务后,首先指导学生组建项目协作小组,细化工作目标,采用小组合作探究方式。在现实中,1个网络通常不是1个人能够建立并加以维护的,具有工程性和系统性,学生们将来从事网络方面的工作,需要与人合作。所以从实践学习的开始就注重培养学生团体意识与团队协作能力。小组协作学习是指学生以小组形式参与,为达到共同的学习目标、有明确的责任分工的互学习6]。使学生在互相讨论和共同探究中理解实验问题情境,找出解决问题的方法。教师的主要工作是提供关键技术资料并及时指导学生解决项目难题。经过一定时间准备后在实验前,让学生提交项目方案书(必须包括设计理念、应用场景、实验环境、拓扑图、详细的实验步骤、所使用的命令等),老师审阅后引导学生修改,尽量在实验前将方案不断完善。通过这样的项目构思、设计,让学生明确网络工程项目的工作任务和过程,综合运用相关知识,激发学生的学习兴趣,培养学生的团队精神、创新能力和综合素质。
项目分组标准是‘‘组内异质、组间同质”3~4名为1组,实行组长负责制“组内协作,组外竞争”。小组成员在学习过程中探索或发现的信息为全组成员共享,甚至为全班同学共享。
3.3实施所设计的项目方案
根据所设计的实施方案到网络实验室进行实验,项目组成员根据分配到的具体任务,经过互相配合的相关操作及配置、测试,质疑等过程,讨论分析所碰到的问题,记录实验情况。实施过程中要注意分散重点、难点,采用循序渐进的方法;实施时,要考虑‘‘项目”的大小、知识点的含量、前后的联系、实验环境等多方面的因素。
在实验的过程中,要注意对学生质疑的指导,建议采用非直接、非全面的提示性指导。对于实验中碰到的问题,实验教师积极引导,支持和促进学生自主思考、互相讨论、挖掘产生问题的原因,共同解决问题。例如,在上述的实验中,学生对路由器和3层交换机进行配置后,但不同VLAN中的PC机之间彼此PING不通。这时提示学生根据所学的知识和已有的经验,PING不通的原因有哪些?当学生根据已有的知识和经验排除所有可能的原因后,依然PING不通,接着继续引导学生注意不同的VLAN或网络进行通信时须经过网关,VLAN或网络的网关如何设置、PC机的TCP/IP属性中的网关应设置为哪个IP等。通过这样一系列相关问题的提示,学生一点即通,轻松地解决了问题,综合运用所学的知识。
通过实践证明:实验中,非直接、非全面的提示性指导不但使学生记忆深刻,还能锻炼学生的发散思维,培养其主动探索精神、创新能力及综合运用所学知识的能力,巩固所学的理论知识。
3.4评价实验项目
评价实验项目是项目驱动教学法的重要环节,其评价直接关系到实践教学过程中学生的学习和实践过程的动机和效果,对实验教学具有导向和促进作用。
传统的实验教学其评价是重结果、重验证,轻实验过程,不利于培养学生的实践技能与探究创新能力。而基于项目驱动的实验教学体现了充分发挥学生的主体作用、强调以人为本的教学理念,所以评价也应该体现这种理念,科学的评价是非常关键的。在借鉴的基础上,经过不断探索与改进,逐步形成相对科学的评价体系:既有定量的评价也有定性的评价,由学生自我评价、小组之间的相互评价这样的定性评价和小组评分、指导老师评分这样的定量评分组成,基本评价指标包括实验过程与实验结果2项,更侧重于实验过程的评价。
学生在实施过程中会遇到各种各样的问题,教师在评价时要指出问题的所在及解决的方法,要总结比较各组的特点,指出项目相关的知识要点和技能要点;对项目中的亮点进行表扬和推广,引导他们学习别人的长处来改进和提高自己的能力,这有利于小组之间相互学习、积极竞争,使学生的各种能力在评价中得到提高。
学生要进行自我评价:由每组学生分别介绍设计实施方案的思路,项目实施的具体任务、目标、方法、手段、技巧以及体会、收获,可以使师生了解其实验项目的方方面面,看到其独到之处。实验项目完成后的成果一般由项目组长和指导老师先后进行总结。思路总结能帮助学生明晰完成项目的最佳思考方法,找到自己理论上的不足和实验中存在的问题;技巧总结使学生学会‘‘举一反三”,为学生展示不同的解决方法。最后,要求学生以小组为单位提交项目设计方案和实验报告。
4项目驱动法的特色及教学效果
4.1 项目驱动法的特色
(1)项目驱动法是实施探究教学的一种方法,适用于学习各种实践性和操作性较强的知识和技能。实践项目贯穿于整个学习过程,有效地激发了学生学习的内在动力。项目与现实生活或工程实际紧密相关,激发其兴趣,增强了学生学习的主动性,使学生真正感受到学以致用。
(2) 注重培养学生的多种能力。项目驱动教学的过程培养了学生的自学能力、观察能力、动手能力、研究和分析问题的能力,提高学生独立思考和独立工作的能力。在项目的实施过程中,学生体验了创新的艰辛和乐趣。学生通过分组协作研究,培养学生的团队精神和交际交流能力以及工程实践能力,同时充分突出了学生的主体地位,为学生将来从事实践工作奠定了基础。
(3) 充分发挥教师的创造性。项目驱动法是一套教学策略,教师借此引导学生对现实生活或工程实际中的问题进行深入的学习与研究。项目驱动法有一套灵活但较复杂的体系,它要求教师有极大的创造性和应变能力及工程实践能力。
4.2 实验教学效果
通过基于项目驱动的实验教学,学生能够比较系统全面地掌握了计算机网络的基本理论和基础知识,学习实践技能。最重要的是,学生亲自参与构思、设计和实施网络工程项目,最后还参与评价项目,既深入理解了计算机网络的理论知识和网络工程的组建原理,又体验了网络项目的构思、设计、实施、运行的全过程。有效地培养学生综合实践、自主思考、探索研究、自主学习与协作创新的能力,增强了实践创新能力和工程意识。为学生后续的学习和工作奠定了良好的基础。