基于CDIO的“計算機網(wǎng)絡”實驗課程的設計與實踐

林澤銘 李姍姍 蔡偉鴻 陳銀冬

[內(nèi)容摘要]本文在分析目前實驗課程不足的基礎上，以CDIO理念為指導，制定了針對“計算機網(wǎng)絡”課程的實驗大綱，并以此大綱為依據(jù)，以加強實驗教學與理論教學的互補為宗旨，以培養(yǎng)學生的綜合素質(zhì)能力為目標，建立了本門課程的實驗教學體系。該體系以學生為主體，以教師為主導，內(nèi)容的設置由簡單到綜合，教學方法的運用靈活多變，使學生在深化對理論知識理解的同時，增強動手操作和系統(tǒng)思維能力，培養(yǎng)團隊協(xié)作和創(chuàng)新精神，提高職業(yè)技能和道德。

[關鍵詞]CDIO；計算機網(wǎng)絡；實驗體系；教學方法

隨著計算機網(wǎng)絡技術的迅速發(fā)展，計算機網(wǎng)絡對于人們的工作、學習和生活產(chǎn)生著越來越重要的影響。因此培養(yǎng)適用于現(xiàn)代社會的高質(zhì)量人才，是高等工程教育的重要任務，而建設合理的計算機網(wǎng)絡實驗課程，對于培養(yǎng)現(xiàn)代社會的高質(zhì)量人才具有重要的意義。然而，目前的實驗教學中存在一些問題：教師過多的參與實驗，學生缺少主動性，以驗證性實驗為主，學生對實驗缺乏興趣，不成體系、不利于學生能力的培養(yǎng)。為此，本文以汕頭大學工學院計算機網(wǎng)絡實驗室為依托，以國際工程教育改革的最新成果——CDIO理念[1]為指導，以加強實驗教學與理論教學的互補為宗旨，以提高學生的動手操作能力和培養(yǎng)學生的綜合素質(zhì)為目標，建立了針對“計算機網(wǎng)絡”課程的實驗體系。該體系以學生為主體，以教師為主導，內(nèi)容的設置由簡單到綜合，使學生在深化對理論知識理解的同時，培養(yǎng)動手操作和系統(tǒng)思維能力、團隊協(xié)作和創(chuàng)新精神，為以后工作打好基礎。

一、實驗教學大綱

1.實驗教學理念

由美國麻省理工大學、瑞典皇家工學院等四所高校創(chuàng)立的國際組織提出的CDIO工程教育模式，是近年來國際工程教育改革的最新成果。它以產(chǎn)品從研發(fā)到運行的四個生命周期：構思（Conceive）——設計（Design）——實施（Implement）——運行（Operate）為載體，讓學生以主動的、實踐的、課程之間具有有機聯(lián)系的方式學習和獲取工程能力[1]。汕頭大學工學院基于CDIO理念提出的三級項目體系將整個課程結構系統(tǒng)有機地結合起來，形成統(tǒng)一體系，該體系以項目設計為導向、以能力培養(yǎng)為目標、以專業(yè)課程為基準，把三種規(guī)模和側(cè)重內(nèi)容不同的項目貫穿于大學四年的學習過程中[2]。Ⅰ級項目規(guī)模最大、持續(xù)時間最長；Ⅱ級項目注重課程群的知識運用；Ⅲ級項目是單門課程重視教學需要而開展的小型項目。Ⅰ級項目是主線，Ⅱ級項目是支柱，Ⅲ級項目是基礎，是將理論知識、人文科學、專業(yè)基礎知識、專業(yè)核心知識和專業(yè)高級知識統(tǒng)一起來形成的專業(yè)能力培養(yǎng)體系[2]。

2.實驗教學大綱

理論教學、實踐教學和科學研究三位一體是現(xiàn)代大學的基本辦學理念。實驗教學是大學培養(yǎng)學生的重要途徑，而計算機網(wǎng)絡課是一門理論和實踐并重的課程，既包括專業(yè)知識要求，又強調(diào)能力提升要求。在這一教學目標下，參照CDIO能力大綱，制定了該門課程的能力與知識實驗教學大綱，如表1所示。

表1計算機網(wǎng)絡課程能力與實驗教學大綱

二、實驗教學體系

實驗課程的作用是配合講課內(nèi)容，有針對性地為學生提供一個實際操作平臺，使之加深對計算機網(wǎng)絡知識的理解，獲得感性的認識，培養(yǎng)和鍛煉動手操作的能力[3]。本文以CDIO理念為指導思想，以“計算機網(wǎng)絡”課程實驗教學大綱為依據(jù)，整合三級項目培養(yǎng)體系，建立了計算機網(wǎng)絡課程的實驗教學體系，如表2所示。

表2 “計算機網(wǎng)絡”課程實驗體系

該體系以教師為主導，以學生為主體，實驗內(nèi)容的設置由淺入深、循序漸進，并分為三個等級：1.基礎性實驗，主要是以鞏固和加強有關知識內(nèi)容、培養(yǎng)實驗操作能力為目的[4]。這些實驗都是相對比較簡單的，只要學生掌握了基本的原理就可以很容易的實現(xiàn)。2.綜合性實驗，是指實驗內(nèi)容涉及本課程的綜合知識或與本課程相關的課程知識的實驗[4]，本課程實驗體系中的綜合性的實驗分為不同的模塊，可以根據(jù)自己的興趣點所在，自由選擇實驗題目，主要是為了培養(yǎng)學生解決問題的系統(tǒng)思維和綜合動手能力。3.項目設計性實驗，是與我院三級項目培養(yǎng)體系相聯(lián)系的，包括其中的三級項目和二級項目。旨在培養(yǎng)學生團隊意識、責任感，并在此過程中體驗項目構思、設計、實施、運作的全過程，并且項目設計性實驗的實驗題目開放，除了可選題目外，學生也可根據(jù)自己的興趣來自設題目，但必須要經(jīng)過老師的審核。并且從表2可看出，該實驗體系與CDIO能力培養(yǎng)大綱相吻合。

三、實驗教學方法

實驗教學體系的實施需要配合好的實驗教學方法，才能調(diào)動學生的積極性，提高學生的學習興趣。對于基礎性實驗由于實驗本身的限制，比較枯燥和乏味，教師應根據(jù)不同的實驗變換不同的方式，比如可以在實驗的過程中提出一些問題，讓學生通過實驗去發(fā)現(xiàn)、解決這些問題，這樣不僅可以引起學生的重視，也能激發(fā)出對實驗的學習興趣。由于綜合性實驗是選做的實驗，可以讓具有相同興趣的同學分為一組，這樣更利于討論和相互學習。在項目設計性實驗的實施過程中，則采用隨機分組的方式，使每個學生有機會接觸更多不同性格的人，達到培養(yǎng)溝通能力和團隊合作精神的目的。

實驗考核制度是保證實驗質(zhì)量的重要環(huán)節(jié)，對于各個層次的實驗制定了相應的考核制度。對于基礎性和綜合性實驗，老師則根據(jù)同學個人在實驗中的表現(xiàn)及提交實驗報告的情況來決定實驗的成績；項目設計更看重的是整個項目的實施過程，希望學生在項目的實施當中，各方面的能力都得到鍛煉和提高，因此，對于項目設計性實驗的最終成績由以下六個方面來評定：系統(tǒng)運行結果（20%）、小組項目報告（15%）、集體開會議程和記錄（15%）、個人項目報告（20%）、個人答辯情況（20%）、小組成員互相打分（10%）。

四、結論

“計算機網(wǎng)絡”課程具有專業(yè)技術知識覆蓋面廣、技術水平要求高的特點。為了使該課程的教學達到應有的效果，也為了培養(yǎng)學生的專業(yè)技能和綜合素質(zhì)，我們建立了“計算機”網(wǎng)絡課程的實驗體系，該實驗體系的實施取得了良好的教學效果，先后獲得了校級、省級大學生科技創(chuàng)新大學獎。事實證明，該實驗體系的建立，為學生提供了一個親手操作網(wǎng)絡設備的機會，深化了學生對計算機網(wǎng)絡的基本原理、技術以及協(xié)議的理解，并能夠提高動手操作能力，培養(yǎng)學生的綜合素質(zhì)。

參考文獻：

[1] Edward F Crawley :The CDIO Syllabus一一A Statement of Gold8 for Undergraduate Engineering Education R J．The MIT CDIO Syllabus Report, 2001.

[2] 顧佩華等. 從CDIO 到EIPCDIO——汕頭大學工程教育與人才培養(yǎng)模式探索[J], 高等工程教育研究, 2008(1):12-20.

[3] 張力軍，曹慶華，錢德沛等. 計算機網(wǎng)絡實驗教學改革與實踐[A]// 大學計算機課程報告論壇組委會.大學計算機課程報告論壇論文集[C], 北京：高等教育出版社, 2009:325-331.

[4] 許新征，趙作鵬，李向群等. 高校嵌入式系統(tǒng)課程的實驗教學研究[A]// 大學計算機課程報告論壇組委會.大學計算機課程報告論壇論文集[C], 北京：高等教育出版社, 2009:359-362.

（責任編輯 武之華）