【摘要】本文分析CDIO的內(nèi)涵,指出計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)實(shí)訓(xùn)教學(xué)中存在的問(wèn)題,用CDIO工程教育思想指導(dǎo)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)實(shí)訓(xùn)教學(xué)改革,提出了采用銳捷網(wǎng)絡(luò)工程實(shí)訓(xùn)室教學(xué)模式,提供真實(shí)的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境,真正提高學(xué)生的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和實(shí)戰(zhàn)能力。同時(shí),利用Packet Tracer模擬器進(jìn)行仿真實(shí)訓(xùn),操作簡(jiǎn)便,效果逼真,教學(xué)效果良好。
【關(guān)鍵詞】CDIO;計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù);實(shí)訓(xùn)教學(xué)
The Reform Proposals in the Experimental Teaching Mode of Computer Network Technology on CDIO
Yang Yun Tao
Yunnan Agriculture Trcgnicai Colleges Yunnan Kunming
Abstract: This paper analyzes the connotation of CDIO profoundly which points out the problems in experimental teaching of computer network technology,and guides the reform in the experimental teaching of computer network technology with CDIO engineering educational thought.In the paper, Ruijie network engineering lab teaching mode is presented for providing real network environment,and significantly mproving the students’ abilities of network technology and practice. Meanwhile,Packet Tracer simulator is adopted in the simulation training, which has the features of simple-operating, realistic effect and good teaching effect.
Key words:CDIO;Computer Network Technology;Experimental Teaching
1、高職《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)》課程實(shí)訓(xùn)教學(xué)現(xiàn)狀
高職《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)》課程是計(jì)算機(jī)類專業(yè)重要的核心課程之一,該課程具有較高的理論性和實(shí)用性,包含了先進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)方法。課程實(shí)訓(xùn)教學(xué)現(xiàn)狀如下:
(1)在高職《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)》課程教學(xué)過(guò)程中,計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)實(shí)訓(xùn)教學(xué)大都采用傳統(tǒng)的教學(xué)模式,以理論教材為主,圍繞教材內(nèi)容制定實(shí)訓(xùn)教學(xué)計(jì)劃。這種模式的主導(dǎo)思想就是為驗(yàn)證理論而進(jìn)行實(shí)訓(xùn)教學(xué)。學(xué)生做實(shí)訓(xùn),往往是教師事先安排好,按照規(guī)定的步驟完成即可,根本不會(huì)將實(shí)訓(xùn)過(guò)程作為獨(dú)立思考與研究的過(guò)程。缺少基于項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)的綜合、全面的實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系。
(2)傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)實(shí)訓(xùn)室的做法是會(huì)使得網(wǎng)絡(luò)實(shí)訓(xùn)的過(guò)程演變成了插拔線的過(guò)程。傳統(tǒng)做法的三個(gè)問(wèn)題:一、學(xué)生的寶貴實(shí)驗(yàn)時(shí)間大半浪費(fèi)在插拔線上,而不是用在真正的實(shí)訓(xùn)內(nèi)容上,學(xué)習(xí)效果差;二、不斷地插拔線,設(shè)備的端口容易損壞。一般一個(gè)端口的標(biāo)準(zhǔn)插拔次數(shù)是有限次,而一次課可能就要插拔十多次;影響實(shí)訓(xùn)教學(xué)質(zhì)量。
(3)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和產(chǎn)品的發(fā)展更新非???,產(chǎn)品種類繁多。網(wǎng)絡(luò)實(shí)訓(xùn)所需的軟硬件條件難以跟上應(yīng)用的發(fā)展。另外,網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品的封裝性好,使用相對(duì)簡(jiǎn)單,對(duì)網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品的介紹分析缺乏深度,使學(xué)生缺乏能動(dòng)性,難以培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。
教學(xué)和考核方法單一,過(guò)程控制不足,知識(shí)與能力培養(yǎng)不協(xié)調(diào)傳統(tǒng)的教學(xué)方法是以傳授知識(shí)為主,忽視能力培養(yǎng)和工程設(shè)計(jì)鍛煉;傳統(tǒng)的考核方法有時(shí)也只是一張?jiān)嚲?,?duì)實(shí)踐的考核明顯不足,考核方法單一。這樣完全沒(méi)有工程中的過(guò)程動(dòng)態(tài)監(jiān)控,導(dǎo)致知識(shí)與能力培養(yǎng)不協(xié)調(diào),考核結(jié)果具有很大的不公正性。
(4)學(xué)生的個(gè)體意識(shí)強(qiáng),學(xué)生幾乎沒(méi)有受到項(xiàng)目和團(tuán)隊(duì)工作的實(shí)際訓(xùn)練。在工程實(shí)踐中團(tuán)隊(duì)協(xié)作、溝通的能力沒(méi)有得到有效培養(yǎng),對(duì)工程的認(rèn)識(shí)不夠,導(dǎo)致和企業(yè)需求脫鉤,不能很好地開(kāi)展工作,更難于把工作做到更好、更高層次。
針對(duì)以上現(xiàn)狀和不足,我們認(rèn)為《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)》課程實(shí)訓(xùn)教學(xué)的改革應(yīng)是體現(xiàn)出對(duì)學(xué)生內(nèi)在創(chuàng)新沖動(dòng)及創(chuàng)新思維的充分調(diào)動(dòng)和激發(fā);實(shí)訓(xùn)內(nèi)容的設(shè)計(jì)要從新思維、新觀念的角度出發(fā),給學(xué)生提供在完整真實(shí)的問(wèn)題情境中學(xué)習(xí)創(chuàng)新、強(qiáng)化工程能力的驅(qū)動(dòng)條件。
2、CDIO工程教育模式
2.1CDIO工程教育模式產(chǎn)生及特點(diǎn)
CDIO代表構(gòu)思(Conceive)、設(shè)計(jì)(Design)、實(shí)現(xiàn)(Implement)和運(yùn)作(Operate),它以產(chǎn)品研發(fā)到產(chǎn)品運(yùn)行的生命周期為載體 ,讓學(xué)生以主動(dòng)的、實(shí)踐的、課程之間有機(jī)聯(lián)系的方式學(xué)習(xí)工程。已有幾十所世界著名大學(xué)加入了CDIO組織,其機(jī)械系和航空航天系全面采用CDIO工程教育理念和教學(xué)大綱,取得了良好效果,按CDIO模式培養(yǎng)的學(xué)生深受社會(huì)與企業(yè)歡迎。
2.2CDIO工程教育模式在《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)》課程教學(xué)中的運(yùn)用
CDIO作為國(guó)際工程教育和人才培養(yǎng)的創(chuàng)新模式,緊密圍繞“構(gòu)思→設(shè)計(jì)→實(shí)現(xiàn)→運(yùn)作”思路展開(kāi),強(qiáng)調(diào)學(xué)生通過(guò)項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)的方式實(shí)現(xiàn)工程能力和綜合創(chuàng)新能力的培養(yǎng),是“做中學(xué)”和“基于項(xiàng)目教育和學(xué)習(xí)”的集中概括和表達(dá)。將CDIO基于項(xiàng)目教學(xué)的理念有機(jī)地引入《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)》課程教學(xué)體系設(shè)計(jì)中,經(jīng)過(guò)合理科學(xué)的實(shí)施,不但能夠有效激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的主觀能動(dòng)性,而且有利于培養(yǎng)高職學(xué)生獨(dú)立分析和解決實(shí)際問(wèn)題能力。同時(shí),實(shí)訓(xùn)教學(xué)的也給學(xué)生依據(jù)自身興趣和能力水平進(jìn)行發(fā)揮提供了充足的空間,是高職學(xué)生工程素質(zhì)和創(chuàng)造性思維培養(yǎng)的動(dòng)力源泉。
3、構(gòu)建基于CDIO的課程實(shí)訓(xùn)教學(xué)體系
3.1構(gòu)建基于CDIO的課程實(shí)訓(xùn)教學(xué)體系的原則
對(duì)照專業(yè)培養(yǎng)要求和《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)》課程所要達(dá)到的能力目標(biāo),在CDIO大綱指導(dǎo)下,以高職學(xué)生職業(yè)能力和網(wǎng)絡(luò)管理員綜合素質(zhì)的培養(yǎng)為基本設(shè)計(jì)導(dǎo)向,自頂向下遵循“系統(tǒng)一模塊一單元”這條主線逐層展開(kāi)課程實(shí)訓(xùn)踐教學(xué)體系的架構(gòu),有序進(jìn)行各項(xiàng)能力的分解和配置,并按照“學(xué)網(wǎng)”、“建網(wǎng)”、“用網(wǎng)”、和“管網(wǎng)”的順序?qū)⑵浼?xì)化后的能力落實(shí)到各個(gè)實(shí)踐環(huán)節(jié)。依據(jù)CDIO“構(gòu)思→設(shè)計(jì)→實(shí)現(xiàn)→運(yùn)作”這樣的理念,本課程結(jié)合云南農(nóng)業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院茭菱校區(qū)校園網(wǎng)絡(luò)具體環(huán)境,按照茭菱校區(qū)校園網(wǎng)絡(luò)需求組織教學(xué)內(nèi)容,在教學(xué)中以項(xiàng)目為中心。圍繞項(xiàng)目任務(wù)安排教學(xué)。把《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)》課程的實(shí)訓(xùn)教學(xué)以基本功訓(xùn)練為主,兼顧網(wǎng)絡(luò)發(fā)展新技術(shù)分為十三個(gè)項(xiàng)目化實(shí)訓(xùn)。分別制定出相應(yīng)的訓(xùn)練內(nèi)容、訓(xùn)練要求、實(shí)施方法,每個(gè)項(xiàng)目課題間既有嚴(yán)密的邏輯聯(lián)系,又有一定的獨(dú)立性和完整性。項(xiàng)目化教學(xué)提高了學(xué)生獨(dú)立操作能力,形成教、學(xué)、做三位一體的教學(xué)模式,可以調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性,增加學(xué)生個(gè)性發(fā)展機(jī)遇,使之自由發(fā)展、全面發(fā)展,不斷提高學(xué)生的創(chuàng)造性、創(chuàng)新意識(shí)、創(chuàng)新精神、創(chuàng)新能力,提高他們的綜合能力,為將來(lái)進(jìn)入社會(huì)打下良好的基礎(chǔ)。
3.2構(gòu)建CDIO理論下的課程學(xué)習(xí)架構(gòu)
在學(xué)習(xí)之前首先對(duì)學(xué)生進(jìn)行分組,一般每組4—5人,小組中的每個(gè)同學(xué)各負(fù)其責(zé),完成相應(yīng)的實(shí)訓(xùn)任務(wù)。每組選出相應(yīng)的項(xiàng)目組長(zhǎng),依據(jù)CDIO“構(gòu)思→設(shè)計(jì)→實(shí)現(xiàn)→運(yùn)作”這樣的理念,實(shí)訓(xùn)過(guò)程中,積極思考,相互交流、溝通,增強(qiáng)團(tuán)隊(duì)協(xié)作意識(shí)。努力突出學(xué)生的主體地位,強(qiáng)調(diào)學(xué)生自學(xué)能力和動(dòng)手能力的培養(yǎng),要求運(yùn)用所學(xué)的理論知識(shí)獨(dú)立進(jìn)行設(shè)計(jì),從方案論證、原理圖設(shè)計(jì)、制作、調(diào)試,全部以項(xiàng)目小組的形式完成,并最終上交項(xiàng)目報(bào)告。項(xiàng)目報(bào)告以PPT和DOC格式的文檔。
4、銳捷網(wǎng)絡(luò)工程實(shí)訓(xùn)室教學(xué)模式
銳捷網(wǎng)絡(luò)工程實(shí)訓(xùn)室是專門提供實(shí)踐教學(xué)、實(shí)踐創(chuàng)新的場(chǎng)所。它提供真實(shí)的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境,可以讓學(xué)生親自搭建網(wǎng)絡(luò)、親自動(dòng)手調(diào)試、配置網(wǎng)絡(luò)設(shè)備,分析網(wǎng)絡(luò)狀態(tài),讓學(xué)生全方位了解各種網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和應(yīng)用環(huán)境,真正達(dá)到對(duì)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)技能的掌握,真正提高學(xué)生的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和實(shí)戰(zhàn)能力,增強(qiáng)他們?cè)趯?lái)就業(yè)競(jìng)爭(zhēng)中的優(yōu)勢(shì)。島式布局是目前最流行的網(wǎng)絡(luò)實(shí)訓(xùn)室布局方式,每個(gè)物理實(shí)訓(xùn)組成為一個(gè)小島,每個(gè)組推薦6-8個(gè)學(xué)生使用。每組設(shè)備是獨(dú)立的。通過(guò)獨(dú)立的分組設(shè)計(jì),組與組之間的成員不會(huì)相互干涉,相對(duì)獨(dú)立,避免了組與組之間的成員誤操作或惡意操作帶來(lái)的危害。在實(shí)際使用中,根據(jù)實(shí)際需求可以通過(guò)傳輸介質(zhì)將若干組連接起來(lái)。每組的基礎(chǔ)設(shè)備為:2臺(tái)路由器、2臺(tái)三層交換機(jī)、2臺(tái)二層可網(wǎng)管交換機(jī)、1臺(tái)無(wú)線控制器AC、2臺(tái)無(wú)線AP、8臺(tái)PC機(jī)(配雙網(wǎng)卡)、1臺(tái)設(shè)備管理控制服務(wù)器(簡(jiǎn)稱RCMS,通過(guò)八爪線分別連接8臺(tái)基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的Console口,對(duì)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和實(shí)驗(yàn)行為進(jìn)行集中管理,設(shè)備的“一鍵清”初始化自動(dòng)地進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的場(chǎng)景恢復(fù))、1臺(tái)實(shí)驗(yàn)室機(jī)柜。可擴(kuò)充的功能模塊:無(wú)線模塊、安全模塊、存儲(chǔ)模塊、融合通信模塊、網(wǎng)絡(luò)管理、網(wǎng)絡(luò)協(xié)議原理。每組的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備集中擺放在一個(gè)機(jī)柜中,構(gòu)成一個(gè)RACK組,這樣方便對(duì)各組網(wǎng)絡(luò)設(shè)備進(jìn)行統(tǒng)一管理。由網(wǎng)絡(luò)硬件設(shè)備組成的實(shí)驗(yàn)室必須考慮可管理的問(wèn)題,否則無(wú)法發(fā)揮設(shè)備的作用。采用這種設(shè)備模式,組內(nèi)設(shè)備自由組合,學(xué)生無(wú)需反復(fù)拔插配置口,而是通過(guò)網(wǎng)絡(luò)登錄RCMS對(duì)這些設(shè)備進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作,大大提高了實(shí)驗(yàn)教學(xué)的效率和秩序,方便老師對(duì)實(shí)驗(yàn)過(guò)程進(jìn)行管理、監(jiān)督、檢查。
5、Packet Tracer 教學(xué)模式
PacketTracer是思科公司開(kāi)發(fā)的仿真網(wǎng)絡(luò)實(shí)訓(xùn)平臺(tái)。是一個(gè)為網(wǎng)絡(luò)初學(xué)者設(shè)計(jì)的用于提供計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)、配置和網(wǎng)絡(luò)故障排除模擬環(huán)境的學(xué)習(xí)平臺(tái),支持學(xué)生和教師建立仿真、虛擬和活動(dòng)網(wǎng)絡(luò)模型。這樣可以將網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)環(huán)境拓展到學(xué)生的個(gè)人計(jì)算機(jī)上,學(xué)生可以自由安排個(gè)人的時(shí)間先通過(guò)該環(huán)境進(jìn)行實(shí)訓(xùn),然后才到銳捷網(wǎng)絡(luò)工程實(shí)訓(xùn)室進(jìn)行真實(shí)的實(shí)訓(xùn)。既可增加學(xué)生的實(shí)訓(xùn)時(shí)間且實(shí)訓(xùn)方式靈活,又減少對(duì)網(wǎng)絡(luò)硬件設(shè)備環(huán)境的使用時(shí)間,降低學(xué)校的辦學(xué)成本。
該軟件有下列特點(diǎn):
(1)支持多協(xié)議模型:支持常用協(xié)議HTTP、DNS、TFTP、Telnet、TCP、UDP、SingleArea OSPF、DTP、VTP and STP,同時(shí)支持IP、Ethernet、ARP、wireless、CDP、Frame Relay、PPP、HDLC、inter- VLAN routing and ICMP等協(xié)議模型。
(2)支持大量的設(shè)備仿真模型:路由器、交換機(jī)、無(wú)線網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、服務(wù)器、各種連接電纜、終端等。提供圖形化和終端兩種配置方法。各設(shè)備模型有可視化的外觀仿真。學(xué)生操作界面直觀,容易理解。
(3)支持邏輯空間和物理空間的設(shè)計(jì)模式:邏輯空間模式用于進(jìn)行邏輯拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的實(shí)現(xiàn);物理空間模式支持構(gòu)建城市、樓宇、辦公室、配線間等虛擬設(shè)置。虛擬設(shè)置邏輯空間模式用干進(jìn)行邏輯拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的規(guī)劃和實(shí)現(xiàn)。
(4)可視化的數(shù)據(jù)包工具:配置有一個(gè)全局網(wǎng)絡(luò)探測(cè)器,可以顯示仿真數(shù)據(jù)包的傳送路線,并顯示各種模式,前進(jìn)后退,或一步步執(zhí)行。
(5)數(shù)據(jù)包傳輸采用實(shí)時(shí)模式和仿真模式,實(shí)時(shí)模式與實(shí)際傳輸過(guò)程一樣,仿真模式通過(guò)可視化模式顯示數(shù)據(jù)包的傳輸過(guò)程,使用戶能對(duì)抽象的數(shù)據(jù)的傳送具體化。以上這些特點(diǎn)可方便快捷地進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)的組建、設(shè)備的配置、協(xié)議的測(cè)試等網(wǎng)絡(luò)技術(shù)相關(guān)的學(xué)習(xí)。
6、結(jié)束語(yǔ)
CDIO工程教育模式采用現(xiàn)代教學(xué)理論,創(chuàng)新教學(xué)方法,提供新的學(xué)習(xí)環(huán)境,體現(xiàn)了“基于項(xiàng)目學(xué)習(xí)”和“做中學(xué)”的理念原則。這些有利于學(xué)生掌握個(gè)人和人際技能和網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)構(gòu)建能力,同時(shí)使學(xué)生掌握了工程科技知識(shí);CDIO工程教育模式為培養(yǎng)大學(xué)生的創(chuàng)新能力提供了一種新的可能。
云南農(nóng)業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院銳捷網(wǎng)絡(luò)工程實(shí)訓(xùn)室是專門提供實(shí)踐教學(xué)、實(shí)踐創(chuàng)新的場(chǎng)所。它提供真實(shí)的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境,可以讓學(xué)生親自搭建網(wǎng)絡(luò)、親自動(dòng)手調(diào)試、配置網(wǎng)絡(luò)設(shè)備,分析網(wǎng)絡(luò)狀態(tài),讓學(xué)生全方位了解各種網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和應(yīng)用環(huán)境,真正達(dá)到對(duì)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)技能的掌握,真正提高學(xué)生的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和實(shí)戰(zhàn)能力。
基于Packet Tracer的網(wǎng)絡(luò)實(shí)訓(xùn)教學(xué),對(duì)于教師來(lái)說(shuō)教學(xué)設(shè)計(jì)比較容易,實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單,可以在課堂上做計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)實(shí)訓(xùn)。對(duì)于學(xué)生來(lái)說(shuō),要為學(xué)生提供可靠、真實(shí)而較為廉價(jià)的實(shí)訓(xùn)環(huán)境。PacKet Tracer可以讓學(xué)生在自己的計(jì)算機(jī)上反復(fù)設(shè)計(jì)、練習(xí)、測(cè)試計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的實(shí)訓(xùn)。雖然PacKet Tracer不能完全替代真正的網(wǎng)設(shè)備,但它方便學(xué)生練習(xí)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備配置所使用的命令行操作;能模擬真實(shí)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)功能,排除絡(luò)故障;還能積累計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中設(shè)備配置與管理的工作經(jīng)驗(yàn)。但是,Packet Tracer并不能模擬網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的所有操作,所以采用基于Packet Tracer的實(shí)訓(xùn)教學(xué)方案,與銳捷網(wǎng)絡(luò)工程實(shí)訓(xùn)室軟件或硬件設(shè)備相互結(jié)合,取長(zhǎng)補(bǔ)短,共同完成實(shí)訓(xùn)教學(xué)。才能夠提高《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)》課程的教學(xué)質(zhì)量。
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