基于PDCA循環(huán)的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革

梁艷 潘家輝 蘇意玲

（華南師范大學(xué)，廣東 佛山 528225）

摘? 要：針對目前高等院校計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的現(xiàn)狀和特點(diǎn)，提出基于PDCA循環(huán)的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革方案，把PDCA循環(huán)理論應(yīng)用到實(shí)驗(yàn)教學(xué)管理工作領(lǐng)域，建立“三模塊四類型”的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)體系，為學(xué)生提供多模塊、多類型、多層次的實(shí)驗(yàn)任務(wù)。實(shí)踐證明，這些改革有助于規(guī)范實(shí)驗(yàn)教學(xué)的管理，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和創(chuàng)造力，從而最終促進(jìn)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)課程的教學(xué)質(zhì)量不斷提升，培養(yǎng)能更好適應(yīng)社會發(fā)展需要的人才。

關(guān)鍵詞：計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò);實(shí)驗(yàn)教學(xué);PDCA循環(huán);教學(xué)管理

中圖分類號：G642.0? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A? ? ?文章編號：1002-4107（2019）05-0016-03

收稿日期：

作者簡介：梁艷（1979—），女，廣東肇慶人，華南師范大學(xué)軟件學(xué)院講師，主要從事模式識別、圖像處理、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)研究。

基金項(xiàng)目：廣東省高等教育教學(xué)研究和改革項(xiàng)目“《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)課程》虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺建設(shè)”（粵教高函〔2018〕1號 No155）

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)是計(jì)算機(jī)相關(guān)專業(yè)的一門核心課程，涵蓋了網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)、網(wǎng)絡(luò)協(xié)議、網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)、網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用、網(wǎng)絡(luò)管理、網(wǎng)絡(luò)安全等知識，其理論性和實(shí)踐性要求都非常強(qiáng)[1]。作為計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)的重要組成部分，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)教學(xué)是不可或缺的環(huán)節(jié)，它在幫助學(xué)生理解計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)理論知識的同時，也增強(qiáng)了學(xué)生的實(shí)踐操作能力[2-3]。但是，目前的實(shí)驗(yàn)教學(xué)仍存在著不少缺陷，如：實(shí)驗(yàn)類型仍以演示性實(shí)驗(yàn)和驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)為主，依附于理論教學(xué)[4-5];做實(shí)驗(yàn)時，通常教師會給出詳細(xì)的實(shí)驗(yàn)步驟，學(xué)生只需要根據(jù)實(shí)驗(yàn)步驟進(jìn)行操作即可，這樣容易令學(xué)生受限于具體的步驟，雖然完成了實(shí)驗(yàn)任務(wù)，但對實(shí)驗(yàn)內(nèi)容缺乏整體的認(rèn)識[6];實(shí)驗(yàn)過程中，學(xué)生處于被動狀態(tài)，缺少參與實(shí)驗(yàn)的主動性和積極性，創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力無法得到充分培養(yǎng)[7]。這些問題制約了計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)教學(xué)水平的提高，不利于高層次計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)人才的培養(yǎng)。

本文將PDCA循環(huán)理論引入計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)教學(xué)管理工作領(lǐng)域，以華南師范大學(xué)軟件學(xué)院為例，結(jié)合該學(xué)院的辦學(xué)目標(biāo)、學(xué)生的特點(diǎn)，探索如何提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量，為實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革提供新思路。

一、PDCA循環(huán)理論

PDCA循環(huán)理論最早由休哈特博士提出，后來經(jīng)質(zhì)量管理專家戴明博士進(jìn)行完善，在企業(yè)的質(zhì)量管理中得到了廣泛的應(yīng)用。PDCA循環(huán)包括Plan（計(jì)劃）、Do（執(zhí)行）、Check（檢查）和Action（處理）四個階段。這四個階段循環(huán)往復(fù)地進(jìn)行，實(shí)現(xiàn)階梯式螺旋上升。同時，每個階段內(nèi)部也能進(jìn)行PDCA小循環(huán)，形成一個大環(huán)套小環(huán)，小環(huán)推動大環(huán)，不停向前移動的循環(huán)機(jī)制[8]。

PDCA循環(huán)有效地保證了質(zhì)量管理水平的持續(xù)提升，而計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的管理工作也是一個需要持續(xù)提升和改進(jìn)的管理過程。因此，運(yùn)用PDCA循環(huán)分析和指導(dǎo)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)教學(xué)管理的流程是切實(shí)可行的。

二、 PDCA循環(huán)在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的實(shí)施

對于一門課程的教學(xué)管理而言，整個管理系統(tǒng)是一個大的PDCA循環(huán)，教師作為課程的設(shè)計(jì)者、主導(dǎo)者，這部分由任課教師負(fù)責(zé)管理和監(jiān)控。具體來講，在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)這門課中，教師負(fù)責(zé)每個實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的設(shè)計(jì)（Plan）、指導(dǎo)學(xué)生完成實(shí)驗(yàn)內(nèi)容（Do）、檢查學(xué)生完成情況（Check）、總結(jié)經(jīng)驗(yàn)（Action）四個階段。

以學(xué)生為執(zhí)行者的小循環(huán)嵌套在Do階段中，學(xué)生負(fù)責(zé)自行設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)步驟，并學(xué)會自己檢查實(shí)驗(yàn)結(jié)果及排錯。整個實(shí)驗(yàn)教學(xué)管理模式如圖1所示。這種管理模式把以教師為主導(dǎo)的大循環(huán)和以學(xué)生為主體的小循環(huán)結(jié)合起來，形成一個環(huán)環(huán)相扣的教學(xué)管理體系。

（一）Plan階段：建立“三模塊四類型”的實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)體系

在Plan階段，首先要針對學(xué)生的特點(diǎn)，確定合適的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及實(shí)驗(yàn)類型。這是非常重要的階段，實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目設(shè)計(jì)是否得當(dāng)，決定了實(shí)驗(yàn)課程能否順利開展。以華南師范大學(xué)軟件學(xué)院為例，該學(xué)院以培養(yǎng)工程應(yīng)用型專門人才為目標(biāo)，實(shí)踐性是其人才培養(yǎng)的顯著特點(diǎn)，對學(xué)生的實(shí)驗(yàn)技能具有較高的要求。針對學(xué)生的情況，我們建立了“三模塊四類型”的實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)體系，包含交換基礎(chǔ)、路由基礎(chǔ)、WAN互連等三個實(shí)驗(yàn)?zāi)K和驗(yàn)證型、設(shè)計(jì)型、探索型、綜合型等四種類型的實(shí)驗(yàn)。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)課程的知識模塊如圖2所示。

為了培養(yǎng)學(xué)生在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)工程方面的實(shí)際操作能力、分析能力、故障診斷與排除能力，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)課程的實(shí)驗(yàn)分為驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)、設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)、探索型實(shí)驗(yàn)、綜合型實(shí)驗(yàn)等四種實(shí)驗(yàn)類型，其中，驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)和設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)主要在實(shí)驗(yàn)課中完成，探索型實(shí)驗(yàn)和綜合型實(shí)驗(yàn)則主要在課后完成。此外，除了驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)是由教師給出具體實(shí)驗(yàn)步驟外，其他三種類型實(shí)驗(yàn)都是以學(xué)生為主體，在理解的基礎(chǔ)上，由學(xué)生自行設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)步驟。

實(shí)驗(yàn)課中，每個實(shí)驗(yàn)提供多個層次不同、體現(xiàn)不同能力的實(shí)驗(yàn)任務(wù)，學(xué)生可根據(jù)自身的學(xué)習(xí)進(jìn)度和學(xué)習(xí)能力完成不同的內(nèi)容。以“交換機(jī)的VLAN配置”實(shí)驗(yàn)為例，該實(shí)驗(yàn)提供3個任務(wù)，分別是：任務(wù)1、在單臺交換機(jī)上配置VLAN;任務(wù)2、在多臺交換機(jī)上配置VLAN;任務(wù)3、VTP的配置。對于任務(wù)1，教師會給出網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D、詳細(xì)的實(shí)驗(yàn)步驟和完整的配置命令，學(xué)生只需要按照步驟操作就能完成該任務(wù)，掌握VLAN的基本原理、特性及如何在單臺交換機(jī)上配置VLAN。該任務(wù)屬于驗(yàn)證類型的實(shí)驗(yàn)，要求所有學(xué)生必須完成。對于任務(wù)2，教師僅給出任務(wù)要求：請自行設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)步驟，完成跨交換機(jī)（2臺以上）的VLAN配置。學(xué)生需要在理解跨交換機(jī)配置VLAN的原理的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D、實(shí)驗(yàn)步驟，并完成相關(guān)的配置。在完成該任務(wù)的過程中，學(xué)生需要獨(dú)立思考，根據(jù)各人的能力設(shè)計(jì)復(fù)雜度不同的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?。另外，由于該?shí)驗(yàn)步驟是自行設(shè)計(jì)，事先沒有驗(yàn)證過，所以容易出現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)故障，學(xué)生需要想辦法解決。因此，完成任務(wù)2的過程中，學(xué)生的故障診斷與排除能力得到極大的提高。任務(wù)3與任務(wù)2類似，也是需要學(xué)生根據(jù)要求自行設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)步驟，兩者都屬于設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)。

通過這樣的設(shè)計(jì)，為計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)課程建立起“三模塊四類型”的教學(xué)體系。實(shí)驗(yàn)的四種類型與三個模塊相結(jié)合，不同層次的實(shí)驗(yàn)相結(jié)合，既強(qiáng)調(diào)獨(dú)立性，又加強(qiáng)模塊化，循序漸進(jìn)、由淺入深，形成了協(xié)調(diào)一致的有機(jī)整體，達(dá)到創(chuàng)新實(shí)踐能力培養(yǎng)的目的。

（二）Do階段：實(shí)驗(yàn)教學(xué)的實(shí)施

在實(shí)驗(yàn)課堂上，任課教師指導(dǎo)學(xué)生完成相關(guān)的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。對于設(shè)計(jì)型、探索型和綜合型實(shí)驗(yàn)，學(xué)生需要根據(jù)任務(wù)的要求，自行設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，并自己檢查實(shí)驗(yàn)結(jié)果及排錯。因此，學(xué)生要完成這幾種類型的實(shí)驗(yàn)，就要根據(jù)PDCA循環(huán)模式對實(shí)驗(yàn)過程進(jìn)行管理。具體包括：在計(jì)劃階段，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D、實(shí)驗(yàn)步驟;在執(zhí)行階段，按照設(shè)計(jì)的方案進(jìn)行操作，完成實(shí)驗(yàn)內(nèi)容;在檢查階段，對照設(shè)計(jì)要求，檢查、驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)結(jié)果是否符合預(yù)期的要求，如果發(fā)現(xiàn)問題，需要想辦法解決;在處理階段，總結(jié)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，積累經(jīng)驗(yàn)，為下一次實(shí)驗(yàn)做準(zhǔn)備。

通過利用PDCA循環(huán)模式管理實(shí)驗(yàn)過程，學(xué)生從傳統(tǒng)的課程內(nèi)容消費(fèi)者轉(zhuǎn)變?yōu)檎n程內(nèi)容設(shè)計(jì)者，不但讓學(xué)生掌握了實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，更激發(fā)了學(xué)生的創(chuàng)造力和學(xué)習(xí)興趣。

（三）Check階段：實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果檢查

學(xué)生完成實(shí)驗(yàn)以后，教師要一一檢查學(xué)生的完成情況，根據(jù)完成的任務(wù)量給出相應(yīng)的分?jǐn)?shù)。這個過程非常重要，如果教師僅僅布置了實(shí)驗(yàn)任務(wù)，但不檢查學(xué)生的完成情況，下課就讓學(xué)生直接離開，長此以往，學(xué)生沒有緊迫感，就會在上課時開小差、玩游戲、看手機(jī)等，嚴(yán)重影響教學(xué)效果。此外，在檢查的過程中，教師可以及時發(fā)現(xiàn)問題、解決問題。

除了課堂檢查以外，課后學(xué)生還要提交實(shí)驗(yàn)報(bào)告。撰寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告可以對實(shí)驗(yàn)過程進(jìn)行分析和總結(jié)，有助于學(xué)生掌握實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、原理和技能，還能通過觀察、分析實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和結(jié)果，訓(xùn)練學(xué)生的邏輯思維能力、綜合分析能力和文字表達(dá)能力。

（四）Action階段：總結(jié)經(jīng)驗(yàn)

在本階段，軟件學(xué)院的教師借助“學(xué)者網(wǎng)”教學(xué)平臺，加強(qiáng)對學(xué)生學(xué)習(xí)效果的監(jiān)控，收集學(xué)生的反饋信息，總結(jié)實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中成功的經(jīng)驗(yàn)，肯定有效的教學(xué)計(jì)劃和教學(xué)方法，發(fā)現(xiàn)不足之處，進(jìn)行改進(jìn)、修正，擬定解決方法，逐漸完善后進(jìn)入下一輪PDCA循環(huán)，使學(xué)生隨著實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的不斷開展，可以不斷地提高綜合能力。

此外，在講授計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)理論知識、配置命令、測試方法的基礎(chǔ)上，注重吸收計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的最新科研成果，將新技術(shù)、新方法引入教學(xué)實(shí)踐中，不斷充實(shí)和完善實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和實(shí)踐創(chuàng)新能力，持續(xù)改進(jìn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量。

三、教學(xué)效果

從2015年開始，我們連續(xù)三年把PDCA循環(huán)理論應(yīng)用于計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)教學(xué)管理，獲得了學(xué)生非常高的評價。對學(xué)生進(jìn)行教學(xué)質(zhì)量評價調(diào)查，該門課程在2015、2016和2017年分別獲得95.47、97.80和98.68的評分。部分評價項(xiàng)目的滿意度如表1所示。

從表1可以看到，2016、2017年各項(xiàng)教學(xué)質(zhì)量評價項(xiàng)目的滿意度都比2015年有了較大的提高。其中，2016年有98.46%的學(xué)生認(rèn)為“教師制定了適合我的特點(diǎn)的教學(xué)計(jì)劃”，98.15%的學(xué)生認(rèn)為“講課進(jìn)度適宜，難度適當(dāng)，重點(diǎn)突出”，2017年98.18%的學(xué)生認(rèn)為“練習(xí)內(nèi)容豐富，積極組織觀摩、實(shí)踐”。這些數(shù)據(jù)表明，為學(xué)生提供多種類型、不同層次的實(shí)驗(yàn)任務(wù)，學(xué)生可根據(jù)自身的學(xué)習(xí)能力選擇完成不同的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，有利于因材施教，進(jìn)行個性化培養(yǎng)。

2017年有97.27%的學(xué)生認(rèn)為“我的學(xué)習(xí)興趣提高了，求知欲更強(qiáng)”以及“我能運(yùn)用該課程的基本理論分析問題”，比2015年相應(yīng)的評價項(xiàng)目的滿意度分別增加了4.72%和6.68%。這些數(shù)據(jù)有力地證明了引入PDCA循環(huán)對計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)課程進(jìn)行管理，對計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)課程的教學(xué)體系、教學(xué)方法進(jìn)行改進(jìn)，能極大地增加學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，有效地提高學(xué)生分析問題、解決問題的能力，有利于創(chuàng)新人才的培養(yǎng)。

實(shí)驗(yàn)教學(xué)在高校教學(xué)體系中具有十分重要的地位，如何進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革、提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量是非常值得探討的問題。本文將PDCA循環(huán)理論運(yùn)用到計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)教學(xué)管理工作中，把以教師為主導(dǎo)的大循環(huán)和以學(xué)生為主體的小循環(huán)結(jié)合起來，實(shí)現(xiàn)了教師管理和學(xué)生自我管理的有機(jī)結(jié)合。在實(shí)踐過程中，提出了“三模塊四類型”的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)體系，為學(xué)生提供多種模塊、多種類型、多種層次的實(shí)驗(yàn)任務(wù)。這些改革措施有助于更好地實(shí)現(xiàn)教學(xué)目標(biāo)，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)積極性和主動性，便于學(xué)生進(jìn)行自主學(xué)習(xí)和探究學(xué)習(xí)，有利于創(chuàng)新思維的培養(yǎng)。在未來的工作中，我們將嘗試把這些改革措施推廣到其他實(shí)驗(yàn)課程，拓寬它的受益面和適用性。

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