面向機械類專業(yè)計算機網(wǎng)絡(luò)課程教學(xué)的案例教學(xué)研究

袁楚明+劉競+李斌

（華中科技大學(xué)機械學(xué)院，湖北 武漢 430074）

摘要：針對機械類專業(yè)《計算機網(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，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，結(jié)合專業(yè)特點設(shè)計核心案例，分層次地引入相關(guān)技術(shù)問題，將理論知識與應(yīng)用實踐有機結(jié)合，旨在探索一種新的教學(xué)模式，構(gòu)建一個新的教學(xué)體系，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性和對專業(yè)的興趣。

關(guān)鍵詞：案例教學(xué)；計算機網(wǎng)絡(luò)課程；教學(xué)研究

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

一、引言

《計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及應(yīng)用》是機械大類專業(yè)課程體系中的一門重要專業(yè)基礎(chǔ)課程，該課程特點是基本概念多、理論抽象、實踐性強、工程應(yīng)用突出。傳統(tǒng)的理論講授教學(xué)法是基于課程知識體系，根據(jù)課程內(nèi)容章節(jié)的知識點，先從概念入手，然后介紹理論知識和原理，最后給出應(yīng)用實例來說明知識原理的應(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)生對知識與技能的融會貫通，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)實生活的場景或案例，通過案例討論等方式開展學(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，運用典型案例，將學(xué)生帶入特定事件的現(xiàn)場進(jìn)行案例分析，通過學(xué)生的獨立思考或集體合作，進(jìn)一步提高其識別、分析和解決某一具體問題能力的一種特殊教學(xué)方式。它從實際案例出發(fā)，提出問題、分析問題和解決問題，培養(yǎng)自主行為能力，綜合應(yīng)用所學(xué)知識。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，越來越多的學(xué)者開始嘗試在工程學(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

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

將“計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)”劃分為“計算機網(wǎng)絡(luò)基本概念”、“計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)基礎(chǔ)”、“計算機網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用技術(shù)”和“計算機網(wǎng)絡(luò)設(shè)計”4個教學(xué)模塊，每個模塊都是某一方面的研究主題，可以按照幾個項目（或章）來組織教學(xué)內(nèi)容。每一章通過“案例”給出“問題原由”，即“案例原由”，它又是本章教學(xué)內(nèi)容的背景，通過案例引入教學(xué)內(nèi)容的知識要點；“教學(xué)重點”既是本章的知識要點，也是本章的教學(xué)任務(wù)；“能力要求”則是本章教學(xué)對能力培養(yǎng)的基本要求，也是本章的教學(xué)目標(biāo)（任務(wù)）。

通過列舉大量的實例，以加深學(xué)生對理論知識的理解；結(jié)合機械專業(yè)應(yīng)用背景，列舉一些計算機網(wǎng)絡(luò)在制造工程中的應(yīng)用案例，以增強學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，并促進(jìn)理論與實際應(yīng)用相結(jié)合。為了加強學(xué)生動手能力的培養(yǎng)，實訓(xùn)環(huán)節(jié)至關(guān)重要，除了課程教學(xué)中列舉大量的實例和應(yīng)用案例之外，針對每章設(shè)計相應(yīng)的實訓(xùn)環(huán)節(jié)，重點章節(jié)設(shè)計綜合訓(xùn)練環(huán)節(jié)，以實際應(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

隨著現(xiàn)代工業(yè)技術(shù)的發(fā)展，制造自動化、數(shù)字化與網(wǎng)絡(luò)化已成為必然趨勢，計算網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在制造領(lǐng)域的應(yīng)用日趨重要。因此，針對機械類專業(yè)的背景，在課程教學(xué)中結(jié)合計算機網(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)用的實際案例，就顯得十分重要和必要了。

結(jié)合專業(yè)特點設(shè)計若干核心案例，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)問題、擴展技術(shù)問題和探索性技術(shù)問題，并歸納總結(jié)引出相關(guān)知識環(huán)節(jié)的教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)目標(biāo)，使學(xué)生在了解和熟悉計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在制造業(yè)的應(yīng)用背景的前提下，有針對性地學(xué)習(xí)相關(guān)的網(wǎng)絡(luò)理論和技術(shù)知識，激發(fā)對專業(yè)的興趣和學(xué)習(xí)動力。其中，基本技術(shù)問題是已經(jīng)學(xué)過的知識，可以在課堂上讓學(xué)生來討論回答；擴展技術(shù)問題則是本章要學(xué)習(xí)和解答的問題，這樣讓學(xué)生帶著問題去思考、學(xué)習(xí)；探索性問題是課程教學(xué)之外的深度探討性問題，可以布置給學(xué)生課后查閱相關(guān)文獻(xiàn)資料來解答，以3—5人為一小組，分工協(xié)作，各小組之間可以展開交流與討論，課堂中派代表講解，老師給予點評。

例如，在“局域網(wǎng)技術(shù)”這一章的教學(xué)一開始，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)，以實現(xiàn)生產(chǎn)過程的控制管理，諸如通過服務(wù)器：（1）集中管理NC加工程序，并通過網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)郊庸ぴO(shè)備；（2）實現(xiàn)生產(chǎn)計劃的調(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)涉及的擴展技術(shù)問題：（1）車間網(wǎng)絡(luò)的介質(zhì)訪問控制方法是什么？（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。通過這些問題，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。

隨后，提出一些深度的探索性問題：（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)手段來實現(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，還需要一個基于網(wǎng)絡(luò)的生產(chǎn)管控系統(tǒng)平臺才能實現(xiàn)對設(shè)備的管理控制，那么，實現(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，以實現(xiàn)基于Internet的網(wǎng)絡(luò)制造？通過這些問題，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。

四、結(jié)束語

將案例教學(xué)應(yīng)用于機械類專業(yè)計算機網(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)的積極性與主動性，提高學(xué)生的分析問題和解決問題的能力。結(jié)合專業(yè)特點的案例教學(xué)，極大地增強了學(xué)生對專業(yè)的興趣，教學(xué)活動緊密結(jié)合工程應(yīng)用實際，有利于具有工程背景人才的培養(yǎng)。

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