數(shù)據(jù)通信課程教學(xué)方法改革探討

廖春萍 趙曉芳 李 明 林盛鑫 楊平 江小敏

摘? 要：針對(duì)東莞理工學(xué)院通信工程專業(yè)的人才培養(yǎng)方案與數(shù)據(jù)通信課程在應(yīng)用型本科院校教學(xué)過(guò)程中存在的問(wèn)題，結(jié)合東莞理工學(xué)院辦學(xué)目標(biāo)的定位，本研究對(duì)數(shù)據(jù)通信課程進(jìn)行了探索，包括教學(xué)方法與實(shí)踐考核等，力求激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，增強(qiáng)學(xué)生的實(shí)踐能力和專業(yè)技能，培養(yǎng)出高水平應(yīng)用型人才。

關(guān)鍵詞：數(shù)據(jù)通信;教學(xué)方法;探索;實(shí)踐能力

作者簡(jiǎn)介：廖春萍，東莞理工學(xué)院電子工程與智能化學(xué)院助理工程師，研究方向?yàn)樾畔⑻幚?趙曉芳、李明、林盛鑫、楊平、江小敏，東莞理工學(xué)院電子工程與智能化學(xué)院（廣東 東莞 523808）

基金項(xiàng)目：本文系“應(yīng)用型高校的《數(shù)字信號(hào)處理》課程教學(xué)改革”（項(xiàng)目編號(hào)：E2201630）、“面高素質(zhì)應(yīng)用型人才的IP網(wǎng)絡(luò)與UMTS課程體系建設(shè)”（項(xiàng)目編號(hào)：201801129097）和“面向新工科的通信工程專業(yè)人才培養(yǎng)模式改革的研究與實(shí)踐”（項(xiàng)目編號(hào)：GC100109-31）的研究成果。

中圖分類號(hào)：G622.4? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? 文章編號(hào)：1671-0568（2019）12-0091-03

由于通信產(chǎn)業(yè)在全球的高速發(fā)展，通信工程專業(yè)在國(guó)外成為最熱門的專業(yè)之一，市場(chǎng)對(duì)人才的需求量也相當(dāng)大。[1]國(guó)內(nèi)通信行業(yè)的變化日新月異，每一年都有大量的新技術(shù)出現(xiàn)，社會(huì)對(duì)人才的需求非常大，對(duì)人才素質(zhì)也不斷有新的要求。[2]數(shù)據(jù)通信是通信工程專業(yè)的核心專業(yè)課，是一門實(shí)踐性很強(qiáng)的課程。本課程主要要求學(xué)生在理論上掌握常用的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議及IP地址規(guī)劃;掌握以太網(wǎng)交換機(jī)和路由器基本原理、作用及相關(guān)技術(shù)配置要點(diǎn)，如新型VLAN技術(shù)的應(yīng)用、常用動(dòng)態(tài)路由協(xié)議原理、常用技術(shù)原理及相關(guān)配置要點(diǎn)和應(yīng)用，并且熟練掌握IP網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)知識(shí)及組網(wǎng)技術(shù)和方案，培養(yǎng)學(xué)生數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)技能水平，提高通信技術(shù)人才培養(yǎng)質(zhì)量及畢業(yè)生的就業(yè)質(zhì)量。因此，為了提高學(xué)生學(xué)習(xí)該課程的興趣，更好地掌握理論知識(shí)點(diǎn)和提高實(shí)踐能力，本研究對(duì)教學(xué)方法不斷展開(kāi)改革探索，使教學(xué)方法與教學(xué)效果不斷得到改進(jìn)、完善和提高。

一、數(shù)據(jù)通信課程教學(xué)存在問(wèn)題

1.教學(xué)模式陳舊。教師在教學(xué)過(guò)程中忽視了以人為本的宗旨，不注重學(xué)生能力培養(yǎng)。[3]在課堂授課過(guò)程中，任課教師講解過(guò)程單一，存在照本宣科的情況。如該課程教師以講為主，缺少?gòu)膽?yīng)用的層面增加案例來(lái)進(jìn)行動(dòng)畫視頻演示，加上數(shù)據(jù)通信課程有一些概念很抽象，學(xué)生缺少常識(shí)性認(rèn)知與感性認(rèn)識(shí)，所以很難理解知識(shí)點(diǎn)，出現(xiàn)學(xué)生對(duì)教師的授課內(nèi)容不感興趣，甚至產(chǎn)生厭學(xué)傾向的情況。

2.教學(xué)方法忽略現(xiàn)場(chǎng)教學(xué)的作用。缺少實(shí)踐的課堂，使學(xué)生的學(xué)習(xí)欲望不斷減退，有些高校盡管有設(shè)置實(shí)驗(yàn)課，但是比起理論授課學(xué)時(shí)，實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)非常少，學(xué)生實(shí)際動(dòng)手的機(jī)會(huì)比較少，導(dǎo)致理論與實(shí)踐脫軌。

3.課外實(shí)踐少。數(shù)據(jù)通信這門課程本身是一門實(shí)踐性很強(qiáng)的課程，至今為止，沒(méi)有獨(dú)立數(shù)據(jù)通信實(shí)驗(yàn)室的高校很多。東莞理工學(xué)院實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)能夠進(jìn)行數(shù)據(jù)通信實(shí)驗(yàn)的硬件設(shè)備臺(tái)數(shù)有限，學(xué)生真正實(shí)踐練手的機(jī)會(huì)太少。即使真正做硬件設(shè)備實(shí)驗(yàn)，學(xué)生也是以分組的形式來(lái)進(jìn)行，該方式大大影響到學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性和積極性。

4.項(xiàng)目實(shí)習(xí)經(jīng)歷少。在開(kāi)設(shè)實(shí)驗(yàn)課程項(xiàng)目方面，教師以往僅以驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)為主，缺少綜合性和設(shè)計(jì)性的項(xiàng)目?jī)?nèi)容，這種方式不足以讓學(xué)生有自由的思維空間，開(kāi)拓創(chuàng)造能力和提高實(shí)踐能力。

二、數(shù)據(jù)通信課程教學(xué)方法的改革與探討

1.課程教學(xué)方法方式。數(shù)據(jù)通信課程不是一門容易學(xué)習(xí)和教學(xué)的課程。由于這門課的思維方式不同，許多概念都是抽象的，建議教師可采用現(xiàn)代信息技術(shù)，并輔以黑板書寫和錄像進(jìn)行教學(xué)。比如，對(duì)于一些IP地址與可變長(zhǎng)度掩碼的計(jì)算過(guò)程，教師應(yīng)該注重板書分析方法，有效引導(dǎo)學(xué)生的思維，避免學(xué)生跟不上教師講課的速度，削弱學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣和積極性，導(dǎo)致學(xué)生放棄聽(tīng)課。引入Cisco Packet Tracer仿真軟件進(jìn)行課堂教學(xué)和實(shí)驗(yàn)教學(xué)，使學(xué)生對(duì)理論知識(shí)有更直觀的理解。同時(shí)，為了便于大家進(jìn)行課下學(xué)習(xí)，教師可采用線上線下混合式的教學(xué)方式，自制視頻，并且添加中文字幕供學(xué)生學(xué)習(xí)。在教學(xué)方法方面，教師可以試行“研究型”教學(xué)法，在闡述主要基本原理和技術(shù)方法的基礎(chǔ)上，結(jié)合關(guān)鍵問(wèn)題和實(shí)際應(yīng)用實(shí)例，進(jìn)行課堂討論和解釋，指定學(xué)生課外自學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生在組織材料和發(fā)現(xiàn)問(wèn)題方面的能力。教學(xué)形式層面又可分為課堂教學(xué)、課程實(shí)驗(yàn)和課外項(xiàng)目三部分。[4]其中，課堂教學(xué)主要采用研究型教學(xué)方法進(jìn)行，培養(yǎng)學(xué)生的分析、計(jì)算和歸納總結(jié)能力;本課程的實(shí)踐訓(xùn)練可以分小組來(lái)完成，提升學(xué)生的自主學(xué)習(xí)和管理能力，這樣有利于思維的碰撞，也有利于培養(yǎng)學(xué)生的情感交流與合作意識(shí)。

2.修訂人才培養(yǎng)方案和教學(xué)計(jì)劃。通過(guò)不斷探索并修訂人才培養(yǎng)方案，開(kāi)設(shè)數(shù)據(jù)通信實(shí)驗(yàn)課程。實(shí)驗(yàn)課程過(guò)程中主要以使用硬件設(shè)備為主，Cisco Packet Tracer仿真實(shí)訓(xùn)平臺(tái)為輔。通信工程專業(yè)的數(shù)據(jù)通信課程只有54個(gè)課時(shí)，其中18個(gè)是實(shí)驗(yàn)課。教學(xué)改革的目標(biāo)是在較短的時(shí)間內(nèi)向?qū)W生傳授更多的知識(shí);課堂教學(xué)是提高教學(xué)質(zhì)量的中心環(huán)節(jié);教學(xué)計(jì)劃的修訂應(yīng)遵循基本概念教學(xué)、基本技能掌握和內(nèi)外兼顧的原則;綜合系統(tǒng)寬容原則應(yīng)與教學(xué)內(nèi)容合理結(jié)合，突出教學(xué)的重點(diǎn)和難點(diǎn)。[5]

3.教學(xué)資源和設(shè)備平臺(tái)的建設(shè)與完善。教材是課程體系和教學(xué)內(nèi)容的重要載體，在構(gòu)建教材的過(guò)程中，教師要體現(xiàn)課程中知識(shí)點(diǎn)與班級(jí)群體之間的內(nèi)在聯(lián)系;在內(nèi)容上，教師要體現(xiàn)古典與現(xiàn)代、基礎(chǔ)理論與工程技術(shù)、分析方法與仿真方法的結(jié)合;在形式上，有必要建立紙質(zhì)教材和網(wǎng)上課程。[6]但是，線上課堂主要是視頻播放，且錄制效果欠佳，也沒(méi)有完善的習(xí)題庫(kù)和在線解答等配套內(nèi)容，學(xué)校后面將重點(diǎn)進(jìn)行建設(shè)和完善。同時(shí)，學(xué)校不斷解決設(shè)備緊缺的問(wèn)題，購(gòu)置了專門的硬件設(shè)備，以中興三層交換機(jī)3928A和路由器為例，教師利用這些硬件設(shè)備對(duì)工程實(shí)踐中的實(shí)際數(shù)據(jù)進(jìn)行驗(yàn)證和分析，提高學(xué)生的實(shí)際操作能力和實(shí)際實(shí)驗(yàn)室設(shè)備的利用率。Packet Tracer 是由Cisco公司發(fā)布的一個(gè)輔助學(xué)習(xí)工具，為學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)通信課程而設(shè)計(jì)、配置、排除網(wǎng)絡(luò)故障提供了網(wǎng)絡(luò)模擬環(huán)境。[7]該仿真軟件有圖形用戶界面，能構(gòu)建比較直觀的拓?fù)?，有助于新手的學(xué)習(xí)。軟件中的IOS子集允許學(xué)生配置設(shè)備，并提供數(shù)據(jù)包在網(wǎng)絡(luò)中行進(jìn)的詳細(xì)處理過(guò)程，幫助教師觀察網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)運(yùn)行情況。[8]

4.實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)?！皵?shù)據(jù)通信”實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，現(xiàn)階段主要是以使用交換機(jī)、路由器、計(jì)算機(jī)等硬件設(shè)備為主、以使用Cisco Packet Tracer仿真實(shí)訓(xùn)平臺(tái)為輔開(kāi)展。學(xué)生對(duì)數(shù)據(jù)通信里一些協(xié)議的實(shí)際概念缺乏理解，因此未來(lái)教學(xué)中一方面要保留傳統(tǒng)的硬件實(shí)驗(yàn)，通過(guò)實(shí)驗(yàn)設(shè)備幫助學(xué)生搭建網(wǎng)絡(luò)框架，連接線路，自行調(diào)試設(shè)備，從而提升學(xué)生的實(shí)操能力;另一方面開(kāi)展仿真實(shí)訓(xùn)平臺(tái)的實(shí)驗(yàn)，在數(shù)據(jù)通信實(shí)驗(yàn)課程中引進(jìn)Cisco Packet Trace仿真實(shí)訓(xùn)平臺(tái)軟件，從而豐富實(shí)踐教學(xué)方法。這種虛擬仿真實(shí)驗(yàn)，不僅鍛煉了學(xué)生用計(jì)算機(jī)輔助分析解決實(shí)際工程問(wèn)題的能力，而且還為后續(xù)的相關(guān)課程以及畢業(yè)設(shè)計(jì)奠定了基礎(chǔ)。[9]

由于綜合設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)涉及的理論知識(shí)點(diǎn)較多，對(duì)實(shí)踐能力要求較高，能夠更有效地提升學(xué)生的創(chuàng)新能力，所以近兩年來(lái)，各實(shí)驗(yàn)課都開(kāi)設(shè)了相應(yīng)的綜合設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)。針對(duì)學(xué)生的個(gè)體差異和個(gè)性發(fā)展，在實(shí)驗(yàn)教學(xué)大綱中，教師結(jié)合實(shí)際工程案例，為學(xué)生提供項(xiàng)目所需的案例拓?fù)淇蚣?，使他們能夠根?jù)自己的想法設(shè)計(jì)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，避免學(xué)生局限于驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，從而提高學(xué)生設(shè)計(jì)自己實(shí)驗(yàn)的成就感，增加學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)的交流和信心。

5.考核方法。在考核方式上，學(xué)?？梢圆捎美碚摵蛯?shí)驗(yàn)相結(jié)合的考核方式，在普通班的理論綜合成績(jī)中，期中考試成績(jī)占30%，期末考試成績(jī)占70%;實(shí)踐綜合成績(jī)中，實(shí)驗(yàn)報(bào)告占30%，實(shí)驗(yàn)考核成績(jī)占70%。卓越工程師班會(huì)有兩次大作業(yè)，每次占5%的成績(jī)，期中考試占20%，期末考試成績(jī)占70%，卓越工程師實(shí)踐綜合成績(jī)與普通班類似。為防止實(shí)驗(yàn)作弊，分別出A、B、C、D四套題目，相鄰學(xué)生題目不一樣，也可以根據(jù)實(shí)際情況，讓學(xué)生從所有選做試驗(yàn)中抽取1個(gè)實(shí)驗(yàn)，獨(dú)立完成。

在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中增加專門的實(shí)驗(yàn)考核，如在數(shù)據(jù)通信實(shí)驗(yàn)課程中，教師可以在考試之前搭建一個(gè)故障網(wǎng)絡(luò)，學(xué)生結(jié)合相關(guān)理論和故障網(wǎng)絡(luò)中的故障參數(shù)，分析故障的原因，提出排除故障的方法。教師也可以結(jié)合實(shí)際工程案例，給出實(shí)際案例的小型網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D，給出相關(guān)功能要求，考核學(xué)生是否能夠準(zhǔn)確獲取用戶需求。考核學(xué)生選擇網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、合理設(shè)計(jì)網(wǎng)絡(luò)邏輯結(jié)構(gòu)、完成子網(wǎng)劃分、WAN劃分和IP路由設(shè)計(jì)等工作的能力。

近年來(lái)，在東莞理工學(xué)院的支持下，結(jié)合校企合作專業(yè)建設(shè)的新思路，教師針對(duì)培養(yǎng)目標(biāo)、培養(yǎng)方案等問(wèn)題做了積極的探索。本院校通過(guò)修改人才培養(yǎng)方案，加強(qiáng)實(shí)踐與實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力。通過(guò)探索與實(shí)踐，學(xué)生學(xué)習(xí)效果得到提升，學(xué)生在實(shí)踐課上的氛圍也明顯活躍很多。

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責(zé)任編輯 程? 哲