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CDIO视野下的计算机网络实验教学探索与实践

时间:2016-06-24 09:44 文章来源:http://www.lunwenbuluo.com 作者: 陈潮 靳慧云 点击次数:

  摘要:分析计算机网络实验教学现状和存在的问题;在CDIO工程教育理念的指引下,研究实验教学内容;运用竞赛驱动、项目化、任务驱动等教学方法,建立以形成性评价为主的实验考核评价标准,从而重构计算机网络实验教学体系。经过三年、三届学生的教学探索与实践,显示该教学体系提升了学生的网络技术水平,激发了学生的创新思维,学生的团体协作意识得到培养。

  关键词:CDIO;计算机网络;实验教学;探索与实践

  引言

  根据中国互联网络信息中心(CNNIC)发布的第37次《中国互联网络发展状况统计报告》[1],截至2015年12月,中国网民规模达6.88亿,互联网普及率达到50.3%,半数中国人已接入互联网,互联网对于整体社会的影响已进入到新的阶段。计算机网络课程是我国大学计算机、通信、电子和自动化等专业学生必修的一门核心课程,是一门理论与实践紧密结合的课程,从2009年开始,教育部将计算机网络作为计算机科学与技术专业硕士研究生入学考试的一部分,也充分体现了国家对计算机网络课程的重视[2-3]。计算机网络课程是一门公认的难教难学的课程,所涉及的概念和名词多、抽象、不容易理解,因其技术和知识更新快,故导致教学难度较大。该课程的实验教学是培养学生实践能力的重要环节,在计算机网络课程教学中占有举足轻重的地位[4-6],因此进行计算机网络实验教学的研究、改革和创新显得尤为重要。

  2000年,麻省理工学院、查尔摩斯工业大学、林雪平大学和瑞典皇家工学院四所大学组成的跨国研究获得KnutandAliceWallenberg基金会资助,创立了CDIO工程教育理念,成为近年来国际工程教育改革的最新成果。CDIO代表构思(Conceive)、设计(Design)、实现(Implement)和运作(Operate),它以产品研发到产品运行的生命周期为载体,让学生以主动的、实践的、课程之间有机联系的方式学习和获取工程能力[7-8]。

  在CDIO工程教育理念的指引下,本文分析计算机网络实验教学的现状和不足,从实验内容、实验方式方法、实验实施和实验评价等方面进行研究与分析,重新构建计算机网络实验教学体系,并进行计算机网络实验的探索与实践。

  1计算机网络实验教学现状和存在的问题

  实验教学与理论教学是课程教学的两个核心,国内不少院校在实验环境建设、人才师资队伍建设、实验项目设计和实施等方面进行了有益的探索与实践[8-10],计算机网络实验教学改革取得了一定的成效。以下分析计算机网络实验教学的现状及存在的问题。

  1.1保障实验教学的专业实验室建设落后

  计算机网络课程是一门侧重实践性教学的课程,其中实验教学是重中之重,而实验教学需要相应专业实验室的支撑。计算机网络实验室不同于普通的机房,它的核心设备不是普通的计算机,而是交换机、路由器、网络管理系统等硬件和软件,在设备、场所、经费和管理维护方面的成本远高于普通的机房,不少院校因为经费短缺、场地有限等原因无法建设专业的计算机网络实验室,只能在普通的机房开展实验教学,导致一些设计性和综合性的实验无法开设,即使建设有专业的计算机网络实验室,也会因为实验设备数量不足,而不得不需要把一个教学班的一次实验分成若干次实验来完成。这些给实验教学的开展带来一定的困难。

  1.2实验师资队伍建设落后

  由于长期以来形成的不重视实验师资队伍的培养,实验师资队伍的建设一直落后于理论师资队伍的建设,特别是近十年来,一大批学校升格为本科院校,师资短缺现象较严重,部分院校甚至没有配备专业的实验师资队伍,而是由理论教师或机房管理员兼任实验教师。即使配备专门的实验师资队伍,也会由于培训经费无法保障、缺少工程经验等问题,而导致实验师资队伍教学水平不高,影响了实验教学质量。

  1.3实验项目设计和实验教材质量不高

  兴趣是学生学习知识的重要推动力,计算机网络实验教学本身由于课程特点,存在学生学习起来感觉枯燥乏味、动力不足等问题,如果实验教师继续采用传统的实验教学方法,不重视新型实验教学方法和手段的运用,实验教学的效果可想而知。

  优秀的实验教材在一定程度上能够弥补理论教学中存在的不足,学生可以在实验教材的指导下开展实验,加深对知识点的理解。虽然市面上已经有不少计算机网络相关的实验教材,但是这些教材存在实验体系单一、项目设计粗糙、实验方式单一、与理论联系不密切等问题。

  1.4实验考核评价不合理

  计算机网络课程既重视理论教学,也要强调实验教学,两者相辅相成。但是在课程考核的实施过程中,部分院校把实验教学视为理论教学的辅助,缺失实验教学考核,或者只是把实验考核的内容整合到期末卷面考试中。这种不重视实验考核的情况,在一定程度上会误导学生,导致学生只重视理论知识的学习,轻视实验教学,学生的动手操作能力得到不锻炼,理论知识无法通过实验的验证,这样培养出来的学生往往是高分低能。

  2CDIO视野下计算机网络实验教学改革

  在CDIO工程教育理念的指导下,加强专业实验室建设和实验师资队伍建设,将实验教学内容与实际项目紧密联系起来,运用竞赛驱动、项目化和任务驱动等教学手段,实施以过程考核为主的实验考核评价方法,重构计算机网络实验教学体系,从而有力地推动计算机网络实验教学改革[11-12]。

  2.1加大投入,建设和完善专业实验室


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