融合CDIO與混合教學(xué)模式的路由交換課程探究

王溢琴 蘆彩林 劉慧玲

摘? 要： 針對以往教學(xué)中路由交換課程存在的問題，結(jié)合課程特點(diǎn)和社會(huì)對人才的需求，提出基于CDIO工程教育理念的教學(xué)改革思路。以項(xiàng)目工程案例為情境，重構(gòu)課程的知識體系和實(shí)訓(xùn)資源庫，同時(shí)完善與之配套的考核方式，采用基于網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)和課堂講授的混合教學(xué)模式組織教學(xué)活動(dòng)。兩年多的教學(xué)實(shí)踐表明，學(xué)生對課程的獲得感大幅提升，學(xué)習(xí)主動(dòng)性高漲，專業(yè)技術(shù)能力和實(shí)踐應(yīng)用能力得以鍛煉和提高。

關(guān)鍵詞： CDIO教育理念; 教學(xué)改革; 混合教學(xué)模式; 學(xué)習(xí)過程

中圖分類號：G640? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ?文章編號：1006-8228（2019）06-85-04

Abstract： Aiming at the problems existing in the routing and switching course in the past teaching， combining with the characteristics of the course and the needs of the society for talents， this paper puts forward the teaching reform ideas based on CDIO engineering education concept. In the scenario of project engineering cases， the knowledge system and training resource base of the course are reconstructed， the assessment methods matched with are improved， and the blended teaching mode based on network learning and classroom teaching is adopted to organize the teaching activities. More than two years of teaching practice shows that students' sense of acquisition to the course has been greatly improved， their learning initiative has increased， and their professional technical abilities and practical application abilities have been trained and improved.

Key words： CDIO education concept; teaching reform; blended teaching mode; learning process

0 引言

隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的快速發(fā)展，教育信息化的深度與廣度逐漸增強(qiáng)。十九大后，教育部出臺《教育信息化2.0行動(dòng)計(jì)劃》文件[1]，把教育信息化作為教育體系變革的內(nèi)生力量。在此背景下把信息化技術(shù)引入課堂，開展路由與交換技術(shù)課程教學(xué)改革研究就很有現(xiàn)實(shí)意義。本文在分析了實(shí)際教學(xué)中存在的問題后，引入CDIO工程教育理念重構(gòu)教學(xué)知識體系，采用線上線下混合教學(xué)模式開展教學(xué)活動(dòng)，并完善了考核機(jī)制，旨在增長學(xué)生知識，鍛煉專業(yè)技術(shù)能力和實(shí)踐應(yīng)用能力，健全職業(yè)素養(yǎng)，培養(yǎng)出符合企業(yè)需要的高素質(zhì)人才。

1 目前教學(xué)過程中存在問題分析

路由與交換技術(shù)課程是一門對理論和實(shí)踐都要求較高的課程，其中理論方面主要包括工作在不同層（鏈路層、物理層、網(wǎng)絡(luò)層等）的各種協(xié)議及其工作原理，而實(shí)踐方面則涉及各種設(shè)備（路由器、交換機(jī)、PC機(jī)、無線終端）的配置、調(diào)試及其連通等。只有具有扎實(shí)的理論基礎(chǔ)，豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，才能設(shè)計(jì)出好的方案來解決實(shí)際問題，二者相輔相成。但在以往的教學(xué)活動(dòng)中，筆者發(fā)現(xiàn)存在以下一些問題。

⑴ 理論知識體系陳舊，實(shí)踐課不受重視。計(jì)算機(jī)科技的飛快發(fā)展致使課程的理論內(nèi)容落后于社會(huì)環(huán)境，學(xué)生所學(xué)內(nèi)容與社會(huì)需求脫節(jié);再者課程內(nèi)容缺乏工程項(xiàng)目的背景，學(xué)生學(xué)習(xí)僅能達(dá)到理解知識點(diǎn)的教學(xué)目的，難于達(dá)到利用所學(xué)內(nèi)容來解決實(shí)際環(huán)境中出現(xiàn)的問題。而實(shí)驗(yàn)課上，學(xué)生僅需根據(jù)實(shí)驗(yàn)書的步驟，按部就班地操作，便可得出正確的結(jié)果，主動(dòng)學(xué)習(xí)性較差，不利于學(xué)生思維能力和實(shí)踐能力的培養(yǎng)。

⑵ 教學(xué)模式單一，授課時(shí)間短。課程教學(xué)中教師仍采用灌輸式講授、學(xué)生被動(dòng)接收的教學(xué)模式，學(xué)生學(xué)習(xí)興趣低，容易產(chǎn)生走神、看手機(jī)甚至逃課的不良現(xiàn)象;再者路由與交換技術(shù)課程的授課時(shí)數(shù)僅有32學(xué)時(shí)。在這有限的教學(xué)時(shí)間內(nèi)，既要完成理論知識點(diǎn)的講解，又要督促學(xué)生做好實(shí)驗(yàn)，顯然是困難的。

⑶ 考核方式單一。以往采用平時(shí)成績（30%）+期末考試（70%）的考試方式，由于期末成績在總成績中所占比例較大，致使部分學(xué)生不太注重學(xué)習(xí)過程，平時(shí)學(xué)習(xí)松懈，僅在考試前抓緊復(fù)習(xí)，形成了不良的學(xué)習(xí)風(fēng)氣;而平時(shí)成績中實(shí)驗(yàn)成績僅占10%，比例太低，雖然紙質(zhì)考試中也有實(shí)踐操作題，但受限于紙質(zhì)考試，致使成績與動(dòng)手能力不匹配，不能客觀準(zhǔn)確地反應(yīng)出學(xué)生的真實(shí)水平。

針對以上存在的問題，為了更好地體現(xiàn)課程的價(jià)值，實(shí)現(xiàn)課程開設(shè)目標(biāo)，開展基于CDIO和混合教學(xué)模式的綜合教學(xué)改革就變得非常迫切了。

2 路由交換技術(shù)課程的教學(xué)改革

2.1 基于CDIO教育理念的知識體系改革

目前國際上全新的工程教育模式CDIO，是由美國麻省理工學(xué)院[2]牽頭并經(jīng)過四年多時(shí)間的研究論證后提出，我國也在2016年1月[3]成立了“全國CDIO工程教育聯(lián)盟”。CDIO工程教育模式涵蓋了項(xiàng)目產(chǎn)品從構(gòu)思、設(shè)計(jì)到實(shí)現(xiàn)、運(yùn)作的整個(gè)生命周期，它以實(shí)際項(xiàng)目工程為背景，注重理論教育和實(shí)踐動(dòng)手能力的雙重培養(yǎng)，強(qiáng)調(diào)“做中學(xué)”和“基于項(xiàng)目的教育和學(xué)習(xí)”[4]，積極啟發(fā)引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)并解決問題，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的主觀能動(dòng)性，改變了傳統(tǒng)灌輸式的教育方式，更好地培養(yǎng)出符合社會(huì)需求的人才。

路由交換技術(shù)課程基于CDIO工程教育理念展開教學(xué)改革，從知識體系、實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目、教學(xué)組織等方面入手，提出以工程項(xiàng)目案例為情境，子任務(wù)驅(qū)動(dòng)的實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目為主體，學(xué)生自主學(xué)習(xí)為主，教師講授為輔的新型教學(xué)模式。圖1為引入工程項(xiàng)目案例的知識體系架構(gòu)。

圖1中展示了4個(gè)主要的情境工程案例，對工程案例分析后抽取出所需理論知識點(diǎn)并放置在子項(xiàng)目中，形成了多個(gè)實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目，實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目又被細(xì)化為配置型項(xiàng)目和綜合型實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目，各子實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目與總項(xiàng)目間存在內(nèi)在的聯(lián)系，形成了本課程基于CDIO工程教育理念的理論知識體系和實(shí)訓(xùn)體系結(jié)構(gòu)。

在教學(xué)過程中教師以工程案例為情境，基于實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目展開，要求學(xué)生邊做邊學(xué)[5]，完成配置型實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目。而綜合型實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目在實(shí)訓(xùn)室進(jìn)行，依據(jù)CDIO教學(xué)理念分成四步：第一步構(gòu)思，學(xué)生以組為單位依據(jù)教師提出的項(xiàng)目要求進(jìn)行分析思考;第二步設(shè)計(jì)，各小組經(jīng)過分析討論后提出項(xiàng)目的設(shè)計(jì)方案;第三步實(shí)施，對前面提出的方案在真實(shí)的實(shí)驗(yàn)環(huán)境中進(jìn)行實(shí)現(xiàn);第四步運(yùn)作，發(fā)現(xiàn)實(shí)施方案中存在的漏洞與缺陷，不斷修復(fù)完善。

基于CDIO教育模式下的整個(gè)教學(xué)活動(dòng)過程中，教師和學(xué)生的角色都發(fā)生了改變，學(xué)生主要以聽和做為主，教師要充分調(diào)動(dòng)他們的學(xué)習(xí)興趣，激發(fā)學(xué)習(xí)潛能，激勵(lì)自主學(xué)習(xí);而教師也不僅僅是講臺上講授者，更是學(xué)生的引導(dǎo)者、評估者[6]，因此在整個(gè)活動(dòng)過程中教師要發(fā)揮好引導(dǎo)、組織、評估的作用，突出學(xué)生的主體地位，促進(jìn)教學(xué)互動(dòng)。

引入CDIO教育理念后的路由交換技術(shù)課程，其知識體系結(jié)構(gòu)和教學(xué)活動(dòng)過程都是以工程項(xiàng)目為背景展開，理論知識與實(shí)踐綜合能力并重，學(xué)生所學(xué)、所做與社會(huì)需求相吻合，利于學(xué)生綜合能力的培養(yǎng)。

2.2 教學(xué)模式轉(zhuǎn)變

在“互聯(lián)網(wǎng)+”的信息化背景下，教師也要緊跟時(shí)代的步伐，把先進(jìn)的技術(shù)手段引入課堂，如翻轉(zhuǎn)課堂[7]，就是利用互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，把學(xué)習(xí)資料放置在網(wǎng)絡(luò)上，引導(dǎo)學(xué)生課前做好預(yù)習(xí)工作，課上答疑解惑，課后鞏固復(fù)習(xí)，若有疑問再與老師同學(xué)互動(dòng)交流的一種混合教學(xué)模式。結(jié)合本門課程的特性，借鑒翻轉(zhuǎn)課堂的教學(xué)模式，提出了基于網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)空間+課堂講授的混合教學(xué)模式，如圖2所示。

在基于網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)空間+課堂講授的混合教學(xué)模式中，教學(xué)活動(dòng)流程由課前準(zhǔn)備、課堂深度學(xué)習(xí)和課后反饋三部分組成。教師在上課之前，會(huì)在網(wǎng)絡(luò)上發(fā)布下節(jié)課的教學(xué)內(nèi)容，同時(shí)把一些簡單的知識內(nèi)容和易于實(shí)現(xiàn)的子案例放置在網(wǎng)絡(luò)中，學(xué)生用較少的時(shí)間在課外完成自主學(xué)習(xí)，為課堂教學(xué)做好準(zhǔn)備。課堂上教師會(huì)把本節(jié)課重點(diǎn)、難點(diǎn)知識點(diǎn)進(jìn)行講解，并要求學(xué)生同步操作，達(dá)到深度學(xué)習(xí)和實(shí)踐操作的目的。課后學(xué)生可以通過交流平臺討論問題和解題，完成作業(yè)，進(jìn)而鞏固學(xué)習(xí)成果;而教師為了開拓學(xué)生視野和增長學(xué)生的見識，還會(huì)放置一些案例，供學(xué)有余力的學(xué)生自主學(xué)習(xí)。

我們提出的混合式教學(xué)模式，注重學(xué)生的學(xué)習(xí)主體地位，尊重學(xué)生個(gè)體的差異性，能滿足不同需求的學(xué)生學(xué)習(xí)，真正體現(xiàn)出學(xué)生才是學(xué)習(xí)的主人;同時(shí)線上自學(xué)和課堂深度學(xué)習(xí)相結(jié)合，既保證了教學(xué)質(zhì)量，又有效地延伸了學(xué)習(xí)時(shí)間，解決了本門課程上課時(shí)間較短的問題。

2.3 考核方式變革

建立合理、有效的考核機(jī)制是教學(xué)改革的重要一環(huán)，為了給學(xué)生一個(gè)客觀、公正的評價(jià)，提出以技能考核為核心、學(xué)習(xí)過程為主的多元化考核體系，同時(shí)鼓勵(lì)學(xué)生參加各種競賽，對獲獎(jiǎng)學(xué)生給予加分獎(jiǎng)勵(lì)。

突出技能考試。由于本課程的實(shí)踐性較強(qiáng)，我們要加強(qiáng)對學(xué)生實(shí)踐技能的考核。實(shí)驗(yàn)依據(jù)圖1中的實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目要求，對配置型實(shí)驗(yàn)主要考核學(xué)生在掌握理論知識點(diǎn)的基礎(chǔ)上，完成網(wǎng)絡(luò)中各種設(shè)備、協(xié)議、管理控制等的配置，我們在機(jī)房采用模擬軟件PacketTracer[8]中的活動(dòng)向?qū)斫M織[9]，便于教師快速記錄學(xué)生的實(shí)驗(yàn)成績，在公開、透明的環(huán)境下激勵(lì)學(xué)生更好地完成后續(xù)學(xué)習(xí)。以配置RIP協(xié)議為例，具體操作步驟有：

Step1 制作好考試卷面如圖3（a），并通過活動(dòng)向?qū)?dǎo)入試卷后設(shè)置考試時(shí)間;

Step2 配置本次實(shí)驗(yàn)的詳細(xì)得分知識點(diǎn)如圖3（b），并設(shè)置好試卷編號后，把生成的測試試卷發(fā)送給學(xué)生;

Step3 學(xué)生在規(guī)定時(shí)間內(nèi)做完后，即可查看自己的分?jǐn)?shù)如圖3（c）。

綜合型實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目學(xué)生以組為單位，根據(jù)教師提出的具體項(xiàng)目案例要求，依據(jù)CDIO工程教育理念，完成項(xiàng)目案例的構(gòu)思、設(shè)計(jì)并提出解決方案，在真實(shí)的實(shí)驗(yàn)環(huán)境中驗(yàn)證方案正確后，告知教師完成實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)過程中考慮到每位學(xué)生不同的職責(zé)分工，故學(xué)生實(shí)驗(yàn)成績?yōu)樾〗M總成績與每個(gè)人分工成績的加權(quán)和;若實(shí)驗(yàn)時(shí)間允許，鼓勵(lì)同組中學(xué)生角色互換，并給予較高權(quán)重值作為獎(jiǎng)勵(lì)。

全程量化考試。為了督促學(xué)生在整個(gè)學(xué)期都認(rèn)真學(xué)習(xí)，避免考試前臨時(shí)抱佛腳的現(xiàn)象，要量化考核學(xué)生的出勤（10%）和實(shí)驗(yàn)成績（50%）?？己顺銮诳梢圆捎檬謾C(jī)終端藍(lán)墨云班課APP中的一鍵簽到功能，教師可以在很短時(shí)間 （如30秒） 內(nèi)快速完成，并且公開透明;實(shí)驗(yàn)成績由每個(gè)階段的各實(shí)驗(yàn)子成績組成，更好地體現(xiàn)出學(xué)生在整個(gè)學(xué)期的真實(shí)操作水平;最后再加上筆試成績（40%），教師能從多個(gè)方面考核評價(jià)學(xué)生，成績也能真實(shí)客觀地反映學(xué)生的能力。

充分利用校內(nèi)實(shí)訓(xùn)基地。由于本門課程的實(shí)踐性較強(qiáng)，需要我們緊密依托企業(yè)。銳捷公司在我院建立了專門的網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)室，每年都會(huì)指派具有豐富實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的工程師來我院上課，講授新技術(shù)、新應(yīng)用，并帶領(lǐng)老師和同學(xué)們一起完成實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，即開闊了視野，又鞏固了所學(xué)知識，進(jìn)一步提升了學(xué)生的綜合應(yīng)用能力。

改進(jìn)后的考核方式即注重學(xué)習(xí)過程，又注重理論與實(shí)踐結(jié)合的能力，改掉了一張期末試卷的形式，有利于調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，形成良好的學(xué)習(xí)氛圍，更好地培養(yǎng)出社會(huì)所需人才。

3 教學(xué)改革的實(shí)踐效果

本次教學(xué)改革基于校級項(xiàng)目展開，經(jīng)過兩年多的不斷嘗試與實(shí)踐，取得了一些可喜的成績。對本系400多名同學(xué)展開問卷調(diào)查，結(jié)果顯示學(xué)生對本門課程的獲得感由原來的72%提升到91%，對混合教學(xué)模式的認(rèn)同為90.23%，對考試方式的接收程度為91.5%，學(xué)生普遍在動(dòng)手能力和學(xué)習(xí)主動(dòng)性方面有顯著提高;同時(shí)，有多名學(xué)生主持并完成了全國大學(xué)生創(chuàng)新、創(chuàng)業(yè)項(xiàng)目，10多人取得CCNA證書，還有部分學(xué)生直接在實(shí)習(xí)企業(yè)就業(yè)，取得了良好的社會(huì)效益。

在改革過程中也出現(xiàn)一些問題，例如有的學(xué)生不滿意他們的日常時(shí)間被占用、有的學(xué)生覺得工程案例過于復(fù)雜、還有的學(xué)生使用網(wǎng)絡(luò)非常不方便等。因此本課程的教學(xué)改革仍是一個(gè)長期的過程，需要根據(jù)不同年級學(xué)生的特點(diǎn)、教學(xué)過程中學(xué)生反饋回的信息、企業(yè)人才需求等多方面，不斷進(jìn)行探索和研究，最終實(shí)現(xiàn)育好人的教學(xué)目的。

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收稿日期：2019-01-07

*基金項(xiàng)目：基于CDIO教育理念的路由交換技術(shù)課程教學(xué)模式探究（ZJ2016jg07）; 教育部高等教育司產(chǎn)學(xué)合作協(xié)同育人項(xiàng)目（201802123038）; 在新建本科院校中開展CDIO工程教育的研究與實(shí)踐（J2018178）; “互聯(lián)網(wǎng)+”視域下的《精密制造與特種加工》課程翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)研究（J2018175）

作者簡介：王溢琴（1980-），女，山西高平人，碩士，副教授，主要研究方向：數(shù)據(jù)分析和云計(jì)算研究。