工程案例法在《網(wǎng)絡(luò)工程》實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的實(shí)踐

郭文平,陳 盈

（臺(tái)州學(xué)院 數(shù)學(xué)與信息工程學(xué)院，浙江 臨海 317000）

1 引言

隨著計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的快速發(fā)展，互聯(lián)網(wǎng)在我國(guó)迅速普及。截至2012年6月底，中國(guó)網(wǎng)民數(shù)量達(dá)到5.38億，互聯(lián)網(wǎng)普及率為39.9%［1］。在此背景下，網(wǎng)絡(luò)工程的基礎(chǔ)性、全局性作用日益增強(qiáng)，構(gòu)建安全、可靠、高效的網(wǎng)絡(luò)已成為當(dāng)今社會(huì)的必然選擇，網(wǎng)絡(luò)工程專業(yè)人才已成為信息社會(huì)的急需人才。部分工科實(shí)力較強(qiáng)的高校率先開設(shè)網(wǎng)絡(luò)工程專業(yè)，以培養(yǎng)從事計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)工程及相關(guān)領(lǐng)域中的系統(tǒng)研究、設(shè)計(jì)、運(yùn)行、維護(hù)和管理的高級(jí)工程技術(shù)人才。但對(duì)于大部分地方性高校而言，由于辦學(xué)條件、師資力量等因素的限制，并沒有條件開設(shè)網(wǎng)絡(luò)工程專業(yè)。作為一種補(bǔ)充方案，計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)在開設(shè)除《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)》核心課程外，也會(huì)開設(shè)1～2門與網(wǎng)絡(luò)工程相關(guān)的課程，如《網(wǎng)絡(luò)工程》、《網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)》、《網(wǎng)絡(luò)設(shè)備使用與維護(hù)》等。

實(shí)驗(yàn)教學(xué)是高校學(xué)生專業(yè)能力培養(yǎng)的重要組成部分，與課堂教學(xué)一起被認(rèn)為是目前高校傳授專業(yè)知識(shí)、培養(yǎng)專業(yè)能力的主要途徑，也是學(xué)生鞏固所學(xué)理論知識(shí)、接受工程素質(zhì)訓(xùn)練、培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力、達(dá)成就業(yè)愿景的必經(jīng)之路［2］。就《網(wǎng)絡(luò)工程》這門課程而言，實(shí)驗(yàn)教學(xué)的重要性甚至超過理論教學(xué)。

因此，如何在有限的實(shí)驗(yàn)課時(shí)里，構(gòu)建合適的《網(wǎng)絡(luò)工程》實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)模式，對(duì)實(shí)現(xiàn)教育部“卓越工程師教育培養(yǎng)計(jì)劃”提出的強(qiáng)化培養(yǎng)學(xué)生的工程能力和創(chuàng)新能力［3］，具有十分重要的意義。

2 《網(wǎng)絡(luò)工程》實(shí)驗(yàn)教學(xué)現(xiàn)狀

相比計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的其它課程，如《程序設(shè)計(jì)》、《計(jì)算機(jī)組成原理》等，《網(wǎng)絡(luò)工程》類課程在高校開設(shè)的時(shí)間相對(duì)較短。又由于計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展十分迅速，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備更新很快，協(xié)議和各類標(biāo)準(zhǔn)也在不斷更新，因此《網(wǎng)絡(luò)工程》的實(shí)驗(yàn)教學(xué)受實(shí)驗(yàn)室場(chǎng)地、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備及師資力量的影響很大，目前還沒有一套成熟的實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系。

從實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容上看，不足之處主要有以下幾種情況：

（1）部分高校沒有開設(shè)《網(wǎng)絡(luò)工程》相關(guān)課程，只是在《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)》課程里增加一些如雙絞線制作、交換機(jī)配置等實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。

（2）部分高校側(cè)重講解典型網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的配置，但由于實(shí)驗(yàn)室并沒有多套設(shè)備提供給學(xué)生進(jìn)行操作，導(dǎo)致教師演示后學(xué)生無太多實(shí)際操作機(jī)會(huì)。

（3）部分高校采用模擬軟件進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，學(xué)生能掌握不少的配置命令，但由于沒有接觸過真實(shí)的設(shè)備，一到工程現(xiàn)場(chǎng)，往往還是無從下手。

（4）部分高校則比較側(cè)重專門知識(shí)的教學(xué)，如綜合布線系統(tǒng)的設(shè)計(jì)等，對(duì)網(wǎng)絡(luò)工程全局掌握不足。

從實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式上看，同樣存在著較多問題，主要表現(xiàn)在以下三個(gè)方面：

（1）傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式以驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)為主，先由實(shí)驗(yàn)教師講解實(shí)驗(yàn)任務(wù)和實(shí)驗(yàn)過程，然后學(xué)生按照實(shí)驗(yàn)教材或講義進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。實(shí)踐證明，這種“依樣畫葫蘆”的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式難以激發(fā)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的興趣，也不適應(yīng)以培養(yǎng)學(xué)生工程能力和創(chuàng)新能力為主的工科專業(yè)相關(guān)課程的實(shí)驗(yàn)教學(xué)。

（2）受實(shí)驗(yàn)課時(shí)的限制，學(xué)生很難在有限的時(shí)間里完成一些復(fù)雜的設(shè)計(jì)性、綜合性和創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)。

（3）學(xué)生實(shí)驗(yàn)課的成績(jī)?nèi)狈茖W(xué)、合理的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，導(dǎo)致學(xué)生上課缺乏主觀能動(dòng)性。

網(wǎng)絡(luò)工程建設(shè)是一項(xiàng)專門工程，技術(shù)含量高，涉及的知識(shí)范圍較廣，知識(shí)體系綜合交叉。培養(yǎng)既適應(yīng)社會(huì)需求，又適應(yīng)技術(shù)革新的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)人才是網(wǎng)絡(luò)工程實(shí)驗(yàn)的教學(xué)目的所在。在實(shí)踐中，我們探索了基于工程案例法的《網(wǎng)絡(luò)工程》實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式，取得了不錯(cuò)的成效。

3 工程案例法

3.1 工程案例法教學(xué)的內(nèi)涵

案例教學(xué)法是一種以案例為基礎(chǔ)的教學(xué)方法［4］［5］，起源于20世紀(jì)20年代，由美國(guó)哈佛大學(xué)商學(xué)院所倡導(dǎo)。其方法是采取獨(dú)特的案例形式進(jìn)行課堂教學(xué)，這些案例都是來自于商業(yè)管理的真實(shí)情境或事件。此種教學(xué)方式有助于引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)參與課堂討論，領(lǐng)會(huì)案例涉及領(lǐng)域業(yè)務(wù)實(shí)踐中的重要思想、基本技能及內(nèi)在原理。而工程案例法，則是在具有較強(qiáng)工程背景的課程教學(xué)中，引入工程實(shí)際案例，旨在培養(yǎng)學(xué)生的工程觀念，提高學(xué)生的綜合能力和解決實(shí)際問題的能力，進(jìn)而達(dá)到激勵(lì)學(xué)生主動(dòng)參與教學(xué)活動(dòng)、提高教學(xué)效果的目的。

實(shí)踐中，我們把工程案例教學(xué)法引入到《網(wǎng)絡(luò)工程》的實(shí)驗(yàn)教學(xué)中。以某一個(gè)工程為主線，把知識(shí)點(diǎn)分解到不同的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目中，每小組（3-5位同學(xué)）選定一個(gè)網(wǎng)絡(luò)工程，并完成所有的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。這種實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法，綜合了當(dāng)前傳統(tǒng)探究教學(xué)、任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)和案例教學(xué)的特點(diǎn)，能充分發(fā)揮學(xué)生的主觀能動(dòng)性，讓學(xué)生在完成一個(gè)網(wǎng)絡(luò)工程的環(huán)境中，充分了解網(wǎng)絡(luò)工程的特點(diǎn)、所需的技術(shù)及要解決的主要問題，以此培養(yǎng)學(xué)生的工程能力和創(chuàng)新能力。

3.2 工程案例的選擇

工程案例法教學(xué)的難點(diǎn)在于選取合適的工程案例作為學(xué)生的實(shí)驗(yàn)選題，其要點(diǎn)包括：

（1）選題不能太大，太大的選題對(duì)于正在學(xué)習(xí)的學(xué)生而言較難完成。如某大學(xué)的校園網(wǎng)設(shè)計(jì)，因所涉及的內(nèi)容太廣，該選題對(duì)于學(xué)生而言就太大了。

（2）選題不能太小，太小則無法提供作為一個(gè)網(wǎng)絡(luò)工程所需的知識(shí)點(diǎn)。如一個(gè)小型辦公室的網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)，就網(wǎng)絡(luò)設(shè)備選型而言，一個(gè)或幾個(gè)交換機(jī)就可以完成；就綜合布線設(shè)計(jì)而言，只涉及工作區(qū)的布線；該選題對(duì)于學(xué)生而言就太小了，很難讓學(xué)生得到真正的訓(xùn)練。

（3）選題不能全是虛擬的，完全虛擬的題目無法讓學(xué)生真正融入到一個(gè)網(wǎng)絡(luò)工程的真實(shí)環(huán)境中去，也無法真正開展網(wǎng)絡(luò)工程需求調(diào)查與需求分析，后續(xù)的實(shí)驗(yàn)也往往會(huì)流于形式。

結(jié)合以上3點(diǎn)選題要求，我們課程組主要從以下三方面組織實(shí)驗(yàn)選題：

（1）任課教師承接的一些中小型網(wǎng)絡(luò)工程橫向項(xiàng)目。讓學(xué)生直接參與，提供真正直接的網(wǎng)絡(luò)工程讓學(xué)生進(jìn)行實(shí)踐練習(xí)；

（2）根據(jù)大學(xué)的特點(diǎn)，選擇典型的校園網(wǎng)子系統(tǒng)讓學(xué)生作為實(shí)驗(yàn)選題。如教學(xué)樓、行政辦公樓、宿舍區(qū)、計(jì)算機(jī)系實(shí)驗(yàn)樓、公共機(jī)房、圖書館等區(qū)域性網(wǎng)絡(luò)工程。

（3）鼓勵(lì)學(xué)生到一些企業(yè)、公司等進(jìn)行實(shí)地調(diào)研。

實(shí)踐中，實(shí)驗(yàn)選題是一個(gè)動(dòng)態(tài)更新的過程。以臺(tái)州學(xué)院為例，近年來大力推進(jìn)椒江校區(qū)建設(shè)。椒江校區(qū)的許多大樓是以學(xué)院為單位進(jìn)行設(shè)計(jì)的，如醫(yī)化樓、生命樓、藝術(shù)樓等，隨著工程的推進(jìn)，這些大樓的網(wǎng)絡(luò)工程都可以作為學(xué)生實(shí)驗(yàn)選題，學(xué)生進(jìn)行實(shí)地調(diào)查和需求分析也很方便。另外一方面，隨著院系的調(diào)整，也經(jīng)常出現(xiàn)二級(jí)學(xué)院從一個(gè)校區(qū)搬遷到另外一個(gè)校區(qū)，或者從一幢樓搬遷到另一幢樓的情況，這些網(wǎng)絡(luò)工程的設(shè)計(jì)與實(shí)施也可讓學(xué)生直接參與，既可以為學(xué)校節(jié)省資金，也可以讓學(xué)生學(xué)以致用。當(dāng)然，在網(wǎng)絡(luò)工程的總體質(zhì)量上還需負(fù)責(zé)的老師把關(guān)。事實(shí)上，進(jìn)行工程案例教學(xué)法對(duì)于任課教師的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和能力要求很高，但教學(xué)相長(zhǎng)，對(duì)于教師也是一個(gè)學(xué)習(xí)和提高的過程。

4 基于工程案例法的《網(wǎng)絡(luò)工程》實(shí)驗(yàn)教學(xué)

4.1 實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的設(shè)計(jì)

工程案例法的教學(xué)重點(diǎn)是實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的設(shè)計(jì)。網(wǎng)絡(luò)工程建設(shè)具有階段性，其生命周期的階段可劃分為：籌備階段（立項(xiàng)與可行性論證）、設(shè)計(jì)階段（包括邏輯設(shè)計(jì)與物理設(shè)計(jì)）、實(shí)施階段、系統(tǒng)測(cè)試與工程驗(yàn)收階段、系統(tǒng)管理與維護(hù)升級(jí)階段［6］。

結(jié)合網(wǎng)絡(luò)工程的各個(gè)階段，課程組設(shè)計(jì)了系列實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，如表1所示：

表1 實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的設(shè)計(jì)

對(duì)于實(shí)驗(yàn)3～實(shí)驗(yàn)5，主要是常用的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的典型配置，是完成實(shí)驗(yàn)8的基礎(chǔ)，如果受實(shí)驗(yàn)課時(shí)限制，可以把這些實(shí)驗(yàn)內(nèi)容分解到不同的網(wǎng)絡(luò)課程里去。為避免實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的重復(fù)教學(xué)，可以通過計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程群進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的總體規(guī)劃實(shí)現(xiàn)。表1的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容設(shè)計(jì)主要考慮在《網(wǎng)絡(luò)工程》這一門課程里能夠基本完成網(wǎng)絡(luò)工程生命周期的各個(gè)階段的知識(shí)點(diǎn)，讓學(xué)生通過一門課程的學(xué)習(xí)就能較好的掌握網(wǎng)絡(luò)工程所需的知識(shí)。

4.2 實(shí)驗(yàn)教學(xué)的組織

實(shí)驗(yàn)教學(xué)的組織是工程案例教學(xué)法能否取得預(yù)期效果的關(guān)鍵。在實(shí)際操作中，以學(xué)生小組為單位開展實(shí)驗(yàn)。以臺(tái)州學(xué)院計(jì)算機(jī)科學(xué)與專業(yè)的人才培養(yǎng)計(jì)劃為例，網(wǎng)絡(luò)工程作為選修課程，單學(xué)期學(xué)生選課人數(shù)在40人左右，因此在劃分小組時(shí)，一般3～5人一組，每小組選定一名小組長(zhǎng)，由小組長(zhǎng)負(fù)責(zé)組內(nèi)的分工合作事宜。學(xué)生實(shí)驗(yàn)過程中，要學(xué)習(xí)如何與團(tuán)隊(duì)其它成員合作，也要面對(duì)其他小組的競(jìng)爭(zhēng)。每次實(shí)驗(yàn)要根據(jù)不同的實(shí)驗(yàn)要求完成相應(yīng)的文檔。

為了提高競(jìng)爭(zhēng)性，又避免過多重復(fù)，每一實(shí)驗(yàn)選題都由兩組學(xué)生完成。如某學(xué)期選課人數(shù)較多，也可以讓三組同學(xué)同時(shí)進(jìn)行一個(gè)實(shí)驗(yàn)選題，這樣基本上每學(xué)期只要5個(gè)實(shí)驗(yàn)選題即可。在實(shí)驗(yàn)過程中的不同環(huán)節(jié)，同一實(shí)驗(yàn)選題的不同小組，還需進(jìn)行面對(duì)面的辯論，展示自己的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，如調(diào)查報(bào)告、設(shè)計(jì)方案、完成情況等。這樣的良性競(jìng)爭(zhēng)可以激發(fā)學(xué)生的進(jìn)取心，提高實(shí)驗(yàn)的投入度。實(shí)驗(yàn)教學(xué)的組織如圖1所示：

圖1 實(shí)驗(yàn)教學(xué)組織

4.3 實(shí)驗(yàn)教學(xué)的實(shí)施

工程案例法的實(shí)驗(yàn)教學(xué)不同于傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)，主要以設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)和綜合性實(shí)驗(yàn)為主。要完成實(shí)驗(yàn)，必須發(fā)揮小組的團(tuán)隊(duì)合作精神。

另外，由于部分實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目需要課外時(shí)間，如需求調(diào)查與需求分析、常見線纜及網(wǎng)絡(luò)設(shè)備價(jià)格市場(chǎng)調(diào)查等。所以在時(shí)間安排上一般是小組同學(xué)在課外完成后，在課堂內(nèi)進(jìn)行報(bào)告與講解，最后再補(bǔ)充和完善相應(yīng)文檔。

4.4 實(shí)驗(yàn)成績(jī)?cè)u(píng)價(jià)

實(shí)驗(yàn)成績(jī)?cè)u(píng)價(jià)也有別于以往的傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)的評(píng)價(jià)方式，主要從兩個(gè)方面進(jìn)行：

（1）出勤及課堂表現(xiàn)，主要由任課教師進(jìn)行記錄并打分。

（2）每個(gè)實(shí)驗(yàn)的完成情況采用答辯方式進(jìn)行。每個(gè)實(shí)驗(yàn)由小組成員進(jìn)行演示、講解，不同的實(shí)驗(yàn)必須由不同的成員進(jìn)行答辯，以便讓每一個(gè)學(xué)生都能經(jīng)歷答辯這樣一種考核方式，鍛煉學(xué)生的口頭表達(dá)能力和現(xiàn)場(chǎng)反應(yīng)能力；任課老師和其他小組的同學(xué)可以隨時(shí)向當(dāng)前正在答辯的小組的任一學(xué)生進(jìn)行提問，最后再綜合實(shí)驗(yàn)報(bào)告及完成情況做出最終的考核成績(jī)。采用這種科學(xué)的考核方式能讓學(xué)生也參與到實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的考核和評(píng)定，這對(duì)學(xué)生積極參與實(shí)驗(yàn)，發(fā)揮主觀能動(dòng)性，起到了很好的促進(jìn)作用。

4.5 教學(xué)效果

基于工程案例法的《網(wǎng)絡(luò)工程》實(shí)驗(yàn)教學(xué)在我校已實(shí)施兩年，教學(xué)效果已從以下幾個(gè)方面得到反饋：

（1）學(xué)生參與實(shí)驗(yàn)的興趣得到很大的提升。完成所有的實(shí)驗(yàn)后，學(xué)生有很強(qiáng)的成就感，進(jìn)一步激發(fā)了學(xué)生的求知欲。

（2）從學(xué)生參與的一些實(shí)際工程來看，學(xué)生的工程能力有明顯提高。

（3）部分參與企業(yè)實(shí)際網(wǎng)絡(luò)工程建設(shè)的同學(xué)，在畢業(yè)后直接被相關(guān)企業(yè)錄用，并繼續(xù)從事網(wǎng)絡(luò)工程的設(shè)計(jì)、管理與維護(hù)工作。

5 結(jié)束語

本文分析了《網(wǎng)絡(luò)工程》的實(shí)驗(yàn)教學(xué)現(xiàn)狀，提出了基于“工程案例法”的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式。從工程案例的選擇、實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目設(shè)計(jì)、教學(xué)組織與實(shí)施、成績(jī)?cè)u(píng)價(jià)等方面介紹了工程案例法在《網(wǎng)絡(luò)工程》實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的實(shí)施，并給出了相關(guān)案例。當(dāng)然，學(xué)生的工程能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)是一個(gè)系統(tǒng)工程，需要不斷實(shí)踐和改進(jìn)，基于工程案例法的實(shí)驗(yàn)教學(xué)也有待于進(jìn)一步的完善。

［1］中國(guó)互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)信息中心.中國(guó)互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)發(fā)展?fàn)顩r統(tǒng)計(jì)報(bào)告 ［R］.2012年7月.http://www.cnnic.cn/hlwfzyj/hlwxzbg/hlwtjbg/201207/P020120723477451202474.pdf

［2］于延，張軍，周國(guó)輝等．面向應(yīng)用型人才培養(yǎng)的開放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式［J］.計(jì)算機(jī)教育，2010（16）：127-130

［3］教高〔2011〕1號(hào).《教育部關(guān)于實(shí)施卓越工程師教育培養(yǎng)計(jì)劃的若干意見》.http://www.moe.gov.cn/publicfiles/business/htmlfiles/moe/s6342/201102/xxgk_115066.html

［4］朱文．案例教學(xué)法研究［J］.西南民族大學(xué)學(xué)報(bào)（人文社科版），2003，24（10）：39-41．

［5］朱金生，劉耀輝．案例教學(xué)法在教學(xué)中的應(yīng)用探討［J］．理工高教研究，2005，24（6）：66-67．

［6］趙小明，郭文平，陳盈．網(wǎng)絡(luò)工程［M］．北京:科學(xué)出版社，2010．