基于CDIO的網(wǎng)絡(luò)工程項(xiàng)目實(shí)戰(zhàn)課程設(shè)計(jì)與實(shí)踐

楊英鵬 孫清聞 何宗剛 趙振國

摘 ?要：CDIO教育理念強(qiáng)調(diào)項(xiàng)目導(dǎo)向，強(qiáng)調(diào)做中學(xué)。網(wǎng)絡(luò)工程項(xiàng)目實(shí)戰(zhàn)是一門實(shí)踐性很強(qiáng)的課程，基于CDIO教育理念，課程以項(xiàng)目為核心開展教學(xué)，綜合了網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃與設(shè)計(jì)、路由與交換技術(shù)、Linux服務(wù)器管理和綜合布線技術(shù)多門課程的知識點(diǎn)，構(gòu)建了以企業(yè)園區(qū)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)為目標(biāo)的實(shí)踐項(xiàng)目。本文從教學(xué)目標(biāo)，教學(xué)內(nèi)容，教學(xué)實(shí)施與效果幾個(gè)方面給出了課程設(shè)計(jì)與實(shí)施的全過程。實(shí)踐證明，本課程對于提升學(xué)生實(shí)踐能力和培養(yǎng)學(xué)生綜合應(yīng)用知識的能力發(fā)揮了重要的作用。

關(guān)鍵詞：CDIO;網(wǎng)絡(luò)工程;項(xiàng)目實(shí)戰(zhàn)

中圖分類號：TP393 ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

Abstract：The educational idea of CDIO emphasizes project orientation and learning by practice.Network engineering project practice is a highly practical course.Based on the educational idea of CDIO，project practice is taken as the core to carry out the course teaching.The practice project is designed，aiming to construct enterprise networks with the knowledge of several other courses，which include network planning and design，routing and switching technology，Linux server management and cabling technology.This paper gives the whole process of course design and implementation in aspects of teaching objectives，content，implementation and effectiveness.It is proved that this course plays an important role in improving student practical ability and cultivating student ability of using knowledge comprehensively.

Keywords：CDIO;network engineering;project practice

1 ? 引言（Introduction）

CDIO工程教育模式是國際工程教育改革的優(yōu)秀成果。CDIO已經(jīng)成為中國高等工程教育界重要的改革運(yùn)動之一[1]。CDIO代表構(gòu)思（Conceive）、設(shè)計(jì)（Design）、實(shí)施（Implement）和運(yùn)行（Operate）。CDIO工程教育理念來源于產(chǎn)品/系統(tǒng)的生命周期過程，體現(xiàn)一個(gè)產(chǎn)品從構(gòu)思、設(shè)計(jì)、實(shí)施到運(yùn)行的全過程[2]，倡導(dǎo)一種基于項(xiàng)目全生命周期的學(xué)習(xí)，將“學(xué)科導(dǎo)向”變?yōu)椤绊?xiàng)目導(dǎo)向”，以項(xiàng)目為主線組織課程，變“強(qiáng)調(diào)學(xué)科知識的完備性與系統(tǒng)性”為“注重項(xiàng)目訓(xùn)練的完整性”[3]。CDIO的教育理念特別適合于項(xiàng)目教學(xué)，學(xué)生通過完成項(xiàng)目，采用“做中學(xué)”的形式，提高了項(xiàng)目設(shè)計(jì)、實(shí)施、運(yùn)行能力和解決具體問題的能力。

《網(wǎng)絡(luò)工程項(xiàng)目實(shí)戰(zhàn)》是大連東軟信息學(xué)院網(wǎng)絡(luò)工程專業(yè)一門項(xiàng)目實(shí)踐課程，綜合應(yīng)用了綜合布線技術(shù)、路由與交換技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃與設(shè)計(jì)、Linux服務(wù)器管理多門課程的知識點(diǎn)。課程基于CDIO教育理念，通過讓學(xué)生完成一個(gè)完整的企業(yè)園區(qū)網(wǎng)絡(luò)項(xiàng)目，培養(yǎng)學(xué)生項(xiàng)目構(gòu)思、設(shè)計(jì)、實(shí)施、運(yùn)行的能力和解決具體問題的能力。

2 ? 課程教學(xué)目標(biāo)（Course teaching objective）

傳統(tǒng)的教學(xué)模式注重認(rèn)知目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)，而CDIO工程項(xiàng)目教學(xué)是以能力目標(biāo)為核心[4]。《網(wǎng)絡(luò)工程項(xiàng)目實(shí)戰(zhàn)》是一個(gè)綜合多門課程的二級項(xiàng)目，項(xiàng)目涉及大學(xué)三年級所學(xué)的多門課程，能夠使學(xué)生對所學(xué)知識融會貫通，培養(yǎng)學(xué)生分析問題、解決問題、溝通表達(dá)、團(tuán)隊(duì)合作以及項(xiàng)目的設(shè)計(jì)、實(shí)施、運(yùn)行等能力。課程的教學(xué)目標(biāo)詳見表1。

3 ? 課程教學(xué)內(nèi)容（Course teaching content）

《網(wǎng)絡(luò)工程項(xiàng)目實(shí)戰(zhàn)》以某企業(yè)園區(qū)網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)為主要內(nèi)容，學(xué)生需要根據(jù)實(shí)際需求，規(guī)劃、設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)一個(gè)企業(yè)園區(qū)網(wǎng)絡(luò)。企業(yè)園區(qū)建筑平面圖如圖1所示。

項(xiàng)目包括兩大部分：

（1）企業(yè)園區(qū)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)與實(shí)施

學(xué)生根據(jù)需求，完成園區(qū)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)設(shè)計(jì)、綜合布線設(shè)計(jì)、VLAN及IP規(guī)劃、可靠性設(shè)計(jì)、安全性設(shè)計(jì)、Internet接入設(shè)計(jì)等內(nèi)容，并使用模擬器實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)的內(nèi)容。

（2）構(gòu)建高性能高可靠的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)

在完成網(wǎng)絡(luò)部分的基礎(chǔ)上，學(xué)生根據(jù)需求，完成企業(yè)園區(qū)內(nèi)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。包括高可用負(fù)載均衡的Web集群，MySQL高可用雙機(jī)服務(wù)器、iSCSI共享存儲服務(wù)的設(shè)計(jì)、安裝、配置和運(yùn)行。

4 ? 課程教學(xué)設(shè)計(jì)與實(shí)施（Course teaching design and implementation）

4.1 ? 進(jìn)度安排

《網(wǎng)絡(luò)工程項(xiàng)目實(shí)戰(zhàn)》教學(xué)安排為4周，總學(xué)時(shí)80學(xué)時(shí)，課程進(jìn)度安排詳見表2。

4.2 ? 教學(xué)實(shí)施

在課程教學(xué)中，以CDIO理念為指導(dǎo)，將項(xiàng)目分為構(gòu)思、設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)和運(yùn)行四個(gè)階段。將學(xué)生按每兩人分成一組，以學(xué)生為教學(xué)主體，教師是教學(xué)過程的組織者、引導(dǎo)者和監(jiān)督者[5]，指導(dǎo)學(xué)生分階段、分步驟的完成課程項(xiàng)目。

（1）構(gòu)思

教師完成課程項(xiàng)目準(zhǔn)備、項(xiàng)目描述文檔和需求文檔的準(zhǔn)備工作，給學(xué)生下發(fā)項(xiàng)目文檔，并講解具體要求。學(xué)生組內(nèi)討論，細(xì)化任務(wù)分配，并確定時(shí)間安排。

（2）設(shè)計(jì)

學(xué)生根據(jù)需求文檔，完成需求分析和系統(tǒng)設(shè)計(jì)。在需求分析中，分析項(xiàng)目的具體需求，給出準(zhǔn)備采用的技術(shù)路線或方向。在系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，根據(jù)需求分析中的技術(shù)路線和方向，完成具體的設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)包括三部分內(nèi)容。

①綜合布線系統(tǒng)設(shè)計(jì)：包括系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖、路由平面施工圖、側(cè)立面圖等。

②園區(qū)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)：包括網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)、VLAN和IP地址規(guī)劃、生成樹、路由、冗余可靠性、無線網(wǎng)絡(luò)、接入Internet、安全等。

③園區(qū)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器的架構(gòu)設(shè)計(jì)：包括調(diào)度服務(wù)器、Web集群、數(shù)據(jù)庫服務(wù)器、存儲服務(wù)器。

在設(shè)計(jì)階段，學(xué)生完成綜合布線設(shè)計(jì)、園區(qū)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)和服務(wù)器架構(gòu)設(shè)計(jì)后，需要階段性地提交設(shè)計(jì)文檔，教師提出修改意見，學(xué)生修改、完善設(shè)計(jì)文檔。學(xué)生設(shè)計(jì)的網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)如圖2所示。

（3）實(shí)施

學(xué)生依據(jù)設(shè)計(jì)文檔，完成項(xiàng)目的實(shí)施。項(xiàng)目實(shí)施分為兩部分：網(wǎng)絡(luò)部署實(shí)施和服務(wù)器部署實(shí)施。

網(wǎng)絡(luò)部署實(shí)施中，學(xué)生使用模擬器軟件（EvE或PacketTracer）搭建網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?，配置IP地址、VLAN、生成樹、路由協(xié)議、NAT、ACL等內(nèi)容，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)互通、訪問Internet，以及安全、冗余等其他特性。

服務(wù)器部署實(shí)施中，學(xué)生使用Linux虛擬機(jī)，完成高性能高可靠服務(wù)器集群的配置與實(shí)施，包括Nginx、PHP、Web集群、MySQL集群、iSCSI存儲服務(wù)器的安裝和配置。

在整個(gè)實(shí)施過程中，教師對學(xué)生實(shí)施中遇到的問題及時(shí)給予解答，并總體把握項(xiàng)目實(shí)施的進(jìn)度，確保項(xiàng)目實(shí)施在預(yù)期內(nèi)完成。

（4）運(yùn)行

學(xué)生在完成項(xiàng)目實(shí)施階段后，運(yùn)行項(xiàng)目并進(jìn)行系統(tǒng)測試，對系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化和調(diào)整。教師在此階段對學(xué)生項(xiàng)目的運(yùn)行情況逐一做出檢查，根據(jù)運(yùn)行情況，給出成績。

4.3 ? 課程考核

課程考核重點(diǎn)在于考核學(xué)生CDIO能力達(dá)成度。課程考核分為平時(shí)考核和期末考核兩部分。平時(shí)考核采用教師檢查學(xué)生項(xiàng)目和學(xué)生答辯方式進(jìn)行，項(xiàng)目檢查主要考核學(xué)生分析問題、項(xiàng)目設(shè)計(jì)、實(shí)施和運(yùn)行能力，答辯主要考核學(xué)生口頭表達(dá)和團(tuán)隊(duì)合作能力。期末考核采用口試的方式進(jìn)行，主要考核學(xué)生的專業(yè)知識、學(xué)習(xí)態(tài)度和習(xí)慣和口頭表達(dá)能力。課程考核的各個(gè)項(xiàng)目和CDIO能力對應(yīng)詳見表3。

5 ? 課程教學(xué)效果（Course teaching effectiveness）

在《網(wǎng)絡(luò)工程項(xiàng)目實(shí)戰(zhàn)》課程的教學(xué)過程中，學(xué)生通過項(xiàng)目的設(shè)計(jì)、實(shí)施和運(yùn)行，將理論課的知識應(yīng)用到了實(shí)踐項(xiàng)目中，積累了項(xiàng)目工程經(jīng)驗(yàn)，提高了分析問題、解決問題和工程實(shí)踐的能力，鍛煉了團(tuán)隊(duì)合作和溝通表達(dá)能力。同時(shí)課程對教師的學(xué)科知識、項(xiàng)目構(gòu)思、課程組織、溝通協(xié)調(diào)、總體把握能力也提出了更高的要求。通過課程教學(xué)，教師能力也得到了提升，做到了教學(xué)相長。

6 ? 結(jié)論（Conclusion）

CDIO教育理念強(qiáng)調(diào)項(xiàng)目導(dǎo)向，注重做中學(xué)，通過項(xiàng)目的構(gòu)思、設(shè)計(jì)、實(shí)施和運(yùn)行四個(gè)階段，培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用知識、分析問題和解決問題的能力。教師從課程知識的講授者轉(zhuǎn)變?yōu)轫?xiàng)目實(shí)施的引導(dǎo)者、課堂學(xué)習(xí)的組織者，學(xué)生從被動聽講轉(zhuǎn)變?yōu)閷W(xué)習(xí)主體，主動思考、主動查閱資料，主動動手實(shí)踐、主動交流學(xué)習(xí)[6]?！毒W(wǎng)絡(luò)工程項(xiàng)目實(shí)戰(zhàn)》將CDIO教育理念運(yùn)用到課程的教學(xué)中，為我校網(wǎng)絡(luò)工程專業(yè)的實(shí)踐項(xiàng)目體系建設(shè)和學(xué)生實(shí)踐能力培養(yǎng)提供了有力的支持。今后課程將在項(xiàng)目內(nèi)容進(jìn)一步優(yōu)化，使項(xiàng)目內(nèi)容更符合企業(yè)生產(chǎn)實(shí)際，并在課程教學(xué)中加大對學(xué)生專業(yè)理論知識的要求，使學(xué)生在實(shí)踐能力提升的同時(shí)，專業(yè)理論知識也能進(jìn)一步得到鞏固和加強(qiáng)。

參考文獻(xiàn)（References）

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作者簡介：

楊英鵬（1975-），男，碩士，副教授.研究領(lǐng)域：虛擬化，云計(jì)算.

孫清聞（1981-），女，碩士，講師.研究領(lǐng)域：軟件定義網(wǎng)絡(luò).

何宗剛（1970-），男，碩士，副教授.研究領(lǐng)域：網(wǎng)絡(luò)安全.

趙振國（1978-），男，碩士，講師，研究領(lǐng)域：網(wǎng)絡(luò)安全.