路由與交換技術(shù)課程探索與實踐

張 敏,李驥業(yè),楊明廣,張遠紅

（成都工業(yè)學院 計算機工程學院，四川 成都 611730）

0 引 言

路由與交換技術(shù)課程是網(wǎng)絡工程專業(yè)的核心課程,課程目標是使學生掌握在特定拓撲環(huán)境下的路由器與交換機的基本配置、設(shè)備調(diào)試和故障排除方法,最終達到作為網(wǎng)絡工程師應該具備的網(wǎng)絡設(shè)備基礎(chǔ)理論和實踐能力。目前,國內(nèi)很多院校都在嘗試該課程的教學改革,主要的改進方式有:增加課時量[1];采用問題驅(qū)動教學法[2];加強對實驗課的管理[3];實行考核激勵機制[4]等。成都工業(yè)學院自從1913年建校以來,始終秉持“手腦并用、學做合一”的校訓,作為新升格的應用型本科高校,網(wǎng)絡工程專業(yè)在借鑒兄弟院校課程改革的基礎(chǔ)上,近幾年來從教學內(nèi)容、教學方式、課程考核以及課程融合幾個方面進行探索。

1 理論教學內(nèi)容探索

1.1 行業(yè)企業(yè)選擇

路由與交換技術(shù)課程一般是基于某一廠商的設(shè)備進行授課,而網(wǎng)絡設(shè)備生產(chǎn)廠商眾多,各生產(chǎn)廠商的命令又有較大差異。全球最具影響力的兩家主流廠商是美國的思科系統(tǒng)公司和中國的華為公司,兩者作為網(wǎng)絡技術(shù)的領(lǐng)導者,其在行業(yè)中各有優(yōu)勢。成都工業(yè)學院網(wǎng)絡工程專業(yè)的實驗室現(xiàn)有設(shè)備大部分是思科系統(tǒng)公司的設(shè)備,成都工業(yè)學院又是思科網(wǎng)絡技術(shù)學院理事會成員單位,故選擇以思科系統(tǒng)公司的網(wǎng)絡設(shè)備為基礎(chǔ)進行教學。

1.2 理論教學內(nèi)容分級

網(wǎng)絡技術(shù)飛速發(fā)展,路由與交換技術(shù)也日新月異,傳統(tǒng)教材已無法體現(xiàn)網(wǎng)絡技術(shù)發(fā)展的實際需求。采用思科網(wǎng)絡技術(shù)學院CCNA路由與交換最新電子教材,并參考思科最新的200-125 CCNA單科考試要點[5],淘汰已經(jīng)過時的技術(shù)(如廣域網(wǎng)中的X.25技術(shù)、ISDN),加入當前流行技術(shù)(如EtherChannel、HSRP/VRRP、Netf l ow、SNMPv3、Syslog、多層交換、VoIP、QoS、VPN等),另外擴充IPv6部分內(nèi)容。借鑒兄弟院校經(jīng)驗[6-7],成都工業(yè)學院將教學內(nèi)容分基礎(chǔ)、進階、高級3個等級。課程內(nèi)容構(gòu)成見表1。

2 實踐教學手段改革

2.1 實驗內(nèi)容由淺入深

實驗內(nèi)容被分為基礎(chǔ)驗證性、探索性和綜合性3種類型?；A(chǔ)驗證性實驗為最基本的配置實驗,在實驗指導書中給出實驗的配置命令和具體步驟,這類實驗用來讓學生熟悉具體配置命令。探索性實驗分為配置技能實驗和故障排除實驗兩類,配置技能實驗在實驗指導書中只給出實驗任務和基本步驟,不給出具體配置命令,需要學生自己完成配置命令,用來訓練學生對具體理論及配置命令的掌握;故障排除實驗在指導書中給出故障現(xiàn)象,學生根據(jù)故障現(xiàn)象來分析查找故障原因,確定排除故障的方法,并最終排除故障,可以培養(yǎng)學生解決實際網(wǎng)絡問題的能力。例如將靜態(tài)路由實驗分為靜態(tài)路由驗證、靜態(tài)路由配置、靜態(tài)路由故障排除3個小實驗,先讓學生在靜態(tài)路由驗證實驗中熟悉靜態(tài)路由配置命令,接下來在靜態(tài)路由配置實驗中讓學生靈活運用配置命令,最后在靜態(tài)路由故障排除實驗中要求學生找出靜態(tài)路由的問題并排除故障。綜合性實驗又被分成小綜合和大綜合:小綜合實驗有交換機綜合、路由器綜合和路由交換綜合實驗,要求在平時的實驗課上完成;大綜合實驗是在課程結(jié)束后為期一周的集中實踐,學生分組完成一個可投入實際應用的中小型局域網(wǎng)項目,學生要將課程所學的知識綜合應用到該實際項目中,提高學生之間的協(xié)作能力和實際操作的技能。

表1 路由與交換技術(shù)課程內(nèi)容構(gòu)成

2.2 實驗環(huán)境虛實接合

數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡的核心是路由與交換技術(shù),伴隨網(wǎng)絡技術(shù)飛速發(fā)展,實驗設(shè)備和實驗教學手段也需要不斷更新,但由于資金等原因,要在實驗設(shè)備更新上完全跟上網(wǎng)絡技術(shù)的發(fā)展是不現(xiàn)實的。采用虛實結(jié)合可以更好地滿足技術(shù)發(fā)展和多種類型實驗的需求,“虛”即通過仿真軟件模擬實際網(wǎng)絡,“實”即用真實設(shè)備搭建網(wǎng)絡。

在“虛”的方面,實驗室為每臺電腦都裝上Cisco Packet Tracer、GNS3等模擬軟件,學生可以利用這些模擬軟件仿真網(wǎng)絡設(shè)備互聯(lián),完成一些較復雜網(wǎng)絡配置實驗。同時,學生可以在實驗環(huán)境中模擬實際網(wǎng)絡,盡量貼近工程應用,結(jié)合實際的工程案例,掌握工程應用技能,逐步培養(yǎng)工程思維。

在“實”的方面,通過不斷更新,學院計算機網(wǎng)絡實驗室現(xiàn)配備了能同時進行6組CCNA路由交換實驗的路由器和交換機,還配有AP、無線控制器、無線路由器等無線設(shè)備,防火墻、IDS、VPN、網(wǎng)絡攻防平臺等網(wǎng)絡安全實驗設(shè)備。學生可以直接利用這些實際設(shè)備進行操作,進行路由與交換實驗和中小型企業(yè)網(wǎng)絡搭建,解決真實網(wǎng)絡環(huán)境中的故障問題,通過在真實設(shè)備上的訓練,學生的實戰(zhàn)能力得到增強,學習興趣得以提高。

采用仿真軟件和真實設(shè)備的虛實結(jié)合,構(gòu)建多種形式的實驗平臺。在實驗教學過程中鼓勵學生自主搭建硬件平臺和軟件環(huán)境,進行個性化的創(chuàng)新實驗,不但提高了學生的學習興趣,還利于學生從動手實踐中發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題,從而理解路由與交換技術(shù)的基本理論,提高應用能力。

2.3 實驗過程分組協(xié)作

在實驗教學活動中,不僅要培養(yǎng)學生知識技能,還要培養(yǎng)他們的責任感和團隊合作能力。課程中采用分組協(xié)作模式,根據(jù)學生情況進行分組,每組5～6人。采用分組學習的方式可以充分發(fā)揮團隊的作用,小組內(nèi)發(fā)現(xiàn)問題,可以先在小組內(nèi)部尋求解答,小組內(nèi)不能解決的問題再由組長代表全組問老師。老師只需面對幾個組長,而不是全體學生,減輕了老師指導的工作量。學生也由被動變主動,把教師指導、小組討論、個人自學有機地結(jié)合起來,促使小組之間合作、競爭,挖掘?qū)W習潛能,激發(fā)學習熱情。

3 考核方式重視過程

針對路由與交換技術(shù)課程實踐性強的特點,探索以過程性考核為主,重在實踐操作,兼顧理論的考核方式。將課程的考核分為平時成績、考勤、期末實驗考試和期末筆試4部分。其中考勤10%,平時成績50%,期末實驗和筆試各20%。平時成績由思科網(wǎng)院E-learning系統(tǒng)中章節(jié)考試成績和實驗成績構(gòu)成,平時成績占比的增加使學生更加重視課程全過程學習,而不是在期末時搞突擊;期末實驗考試與筆試結(jié)合,可以兼顧對理論知識以及實際操作的考核。課程考核同時兼顧創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育,增加學生的實踐鍛煉機會[8],對創(chuàng)新實驗和CCNA證書實行考核激勵加分。創(chuàng)新實驗為后續(xù)科研創(chuàng)新工作打下良好的基礎(chǔ),CCNA證書代表學生擁有了進入行業(yè)的敲門磚,因此作為加分項目。

4 與職業(yè)認證課程深度融合

結(jié)合應用型本科的特點和網(wǎng)絡工程專業(yè)人才培養(yǎng)需求,在課程體系中引入了思科網(wǎng)絡技術(shù)學院最新的CCNA R&S課程。對于2013級首屆網(wǎng)絡工程專業(yè)的本科生,沒有進行課程置換,只是在第3學期學習計算機網(wǎng)絡原理課程時為學生開了CCNA R&S第1學期課程,第4學期學習路由與交換技術(shù)課程時開設(shè)CCNA R&S第2-4學期課程,使學生能夠進行線上、線下同步學習,構(gòu)建“互聯(lián)網(wǎng)+”的學習生態(tài)。2014級和2015級進行了課程置換,學生在學完“路由與交換技術(shù)”課程的同時,也完成了思科網(wǎng)絡技術(shù)學院CCNA R&S 第1-4學期課程的學習,4個學期期末成績合格的學生可以獲得思科網(wǎng)院畢業(yè)證,成績優(yōu)秀的學生還可以獲得CCNA R&S考試折扣號,能以優(yōu)惠的價格考取思科CCNA證書,提高了學生的就業(yè)優(yōu)勢。通過與思科網(wǎng)絡技術(shù)學院CCNA R&S課程的融合以及教學方法的改進,學生對專業(yè)的興趣大大增加。2016年2014級網(wǎng)絡工程專業(yè)學生42人(總數(shù)70人)參加“思科網(wǎng)院杯”CCENT校內(nèi)選拔賽,5人進入全國決賽,2人獲全國二等獎,1人獲三等獎;2017年2015級73人(總78人)參加“思科網(wǎng)院杯”CCENT校內(nèi)選拔賽,5人進入全國決賽,1人獲全國一等獎,2人獲全國二等獎;2014級63人(總86人)參加“中國高校計算機大賽-網(wǎng)絡技術(shù)挑戰(zhàn)賽”,5組(15人)進入?yún)^(qū)域賽,獲1個區(qū)域一等獎,2個區(qū)域二等獎。在近兩年的各類專業(yè)競賽中,學生的參與度大大提高,競賽成績也穩(wěn)步上升。

5 結(jié) 語

成都工業(yè)學院在路由與交換技術(shù)課程的教學上進行一些有益的探索,試圖找到“手腦并用、學做合一”的“成工”特色應用型本科的教學方式方法。通過合理設(shè)計教學內(nèi)容、合理使用實驗教學方法、合理實施考核方式,課程教學效果基本達到預期。在該課程的后續(xù)教學過程中,還需進一步根據(jù)企事業(yè)單位對網(wǎng)絡工程實際工作崗位的要求,不斷地探索和實踐“手腦并用、學做合一”的“成工”特色,才能培養(yǎng)出真正適應社會的網(wǎng)絡工程應用型人才。

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