“网络工程技术”课程的教学模式在CDIO的教学改革的研究探讨
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摘要：通过分析《网络工程技术》课程的特点，依据CDIO工程教育模式对计算机网络工程课程教学提出了改革方案，同时改进教学模式，并对改革方案进行试点，提高学生的工程素养和团队协作能力，取得了较好的效果，实践证明，其实践教学改革实施效果较好。
关键词：cdio；网络工程；教学模式
中图分类号：G642文献标识码：A文章编号：1009-3044(2011)10-2470-03
"Network Engineering" Course Teaching Reform in the CDIO Study of Teaching
QIU Shu-wei
(Anhui Institute of Architecture and Industry Information & Network Center, Hefei 230022, China)
Abstract: The "Network Engineering Technology" characteristic of the course is analyzed. According to CDIO engineering education model，the computer network project of teaching reformation scheme is proposed，and we improved on model of teaching，and the pilot reform program to improve their engineering quality and teamwork, and achieved good results Practice has proved that the implementation of better teaching practice.
Key words: CDIO; network engineering; teaching model
在计算机网络技术迅猛发展和应用的今天，网络工程技术基本知识与基本操作技能成了计算机网络及通信专业类学生必不可少的专业素质，因此《网络工程技术》这门核心课程在人才培养过程中就显得尤为重要。网络工程专业必须围绕课程群支撑体系，为了使本课程的教学更有实效，在该课程的建设过程中，以知识构建和应用能力培养为重点，在此基础上进行网络工程技术实践教学体系的构建，选择与专业核心要素有关的基础理论知识，将应用能力与专业基础知识和专业技能重新组合，整合成新的课程结构，以工程化为主线，教学过程推行“工程案例式”，“目标任务驱动法”和“工程项目教学”法教学，使教学过程的针对性更强。同时依托自身的实验基地和学院信息网络中心、校内外实训基地开发建设，提供良好的工程实训环境，保证动手应用能力的培养；推行“教学外置”，鼓励学生参与学院实践的工程项目，使参与学生得到了很大的锻炼；考核过程注重“过程考核”，加大实训所占比例，使实训效果更加明显。
CDIO(Conceive-Design-Implement-Operate)工程教育模式是近年来国际工程教育改革的最新成果，是由美国麻省理工学院、瑞典哥德堡查尔姆斯技术学院、瑞典皇家技术学院和瑞典林雪平大学4所工程技术大学发起的一项工程教育改革计划。目前已经有来自全世界30多个国家的大学加入CDIO国际组织，并在各自的工程院系实施CDIO模式[1]。在国内，教育部CDIO工程教育模式研究与实践课题组成立后，已经在多所高校进行试点。
1 网络工程技术课程的特点
网络工程技术是网络工程专业和网络系统管理类的一门核心课程，本课程的主要任务是以网络工程的国际标准和国家标准为依据，从本科专业的认知能力出发，阐述网络工程的设计技术、施工技术、施工工程管理技术、网络测试技术、工程验收和管理维护等内容，围绕工程实践中的具体案例进行分析，突出学生在结构化综合布线技术、系统集成技术和网络管理与运营技术的工程施工和管理等实践能力的培养。使学生掌握各种网络工程和园区网设计、网络工程和园区网施工方案撰写、项目管理和积累工程实践经验。毕业后能够很快胜任网络工程工程师、网络管理员等职业岗位。
2 CDIO工程教育模式
CDIO以产品生命周期上的四个环节――构思(Conceive)、设计(Design)、实施(Implement)和运行(Operate)代表四个教育和实践训练环节[2]。其理念是以产品的从研发到运行的生命周期为载体，让学生以主动的、实践的、课程之间存在有机联系的方式学习工程，也有人称之为“做中学和学中做”。CDIO培养大纲将工程毕业生的能力分为工程基础知识、个人能力、人际团队能力和工程系统能力四个层面，大纲要求以综合的培养方式使学生在这四个层面达到预定目标[3]。并理解研究和技术发展对社会的重要性和战略地位。CDIO不仅提出以能力培养为目标的CDIO大纲，而且系统地提出能力培养、实施指导、实施过程和结果检验的12条标准，有很强的可操作性。
瑞典国家高教署(Swedish National Agency for Higher Educa 2tion) 2005年采用这12条标准对本国100个工程学位计划进行评估，结果表明，新标准比原标准适应面更宽，更利于提高质量，尤为重要的是新标准为工程教育的系统化发展提供了基础[4]。清华大学在数据结构和数据库系统原理两门课中采用CDIO教学方法，取得了满意的教学效果。
签于CDIO工程教育模式特别适合计算机网络和网络工程相关专业的教学，因此在教学过程中逐步推广应用于网络工程专业的《网络工程技术》等课程中。
3 实施面向CDIO的实践教学改革
3.1 教学思路
在教学过程中采用按照高等学校计算机应用型人才培养模式进行，研究和借鉴应用型大学人才培养模式，采用模块化教学将“以知识为本位”转变为“以能力为导向”的教学体系。模块描述的是围绕特定主题或内容的教学活动的组合，即一个模块是一个内容上和时间上自成一体的教学单位，它可以由不同的教学活动组合而成，可以对其进行定性(内容)和定量(学分)地描述，它还能够被评判(通过考试)。一个模块是一个专业中最小的教学构成单位，在这个专业中的每一个模块都具有特定的功能。
作为主干课程网络工程技术课程可以是一个模块，而该课程中每个章节就是一个子模块。每个子模块培养一定的专业能力，子模块包含培养这些专业能力所需要的知识及知识应用等相关教学内容。
教学过程按照OSI参考模型从低层到高层逐步展开，如物理层（综合布线）、数据链路层（交换技术）、网络层（路由和三层交换）、高层（网络应用服务、网络管理、网络安全）以及网络故障排除顺序进行教学，最后对整体大型工程案例进行综合分析。
3.2 课程实践环节依据的CDIO 标准
1) 标准1：以CDIO为基本环境。网络工程项目实施以项目工程生产周期作为工程管理的环境。基于工程项目需求要求学生从项目需求、项目设计、项目实施、项目验收和测试作四个环节，完成一个实际项目开发。项目小组由3至4名学生组成，结合阶段评审答辩。
2) 标准2：学习目标。要求运用网络工程技术理论、网络工程项目的管理标准和规范，系统掌握网络工程技术基础知识，具备计算机技术、网络规划与设计、网络管理技术、网络分析技术和网络安全技术实践应用能力[5]。掌握网络工程建设的各阶段（用户需求分析、网络规划、设计、实施、运行与维护）实际需求，并设计符合该项目的《网络工程设计标准和技术实施方案》标准的文档，达到中小型园区网设计和实施专业技术人才要求。
3) 标准3：一体化课程设置。网络工程专业的课程培养计划中突出网络的工程特点。从安徽建筑工业学院学生的定位来说，将网络工程专业的培养目标定位在“工程型”人才，按网络工程前段、中段和后段三个阶段设置课程，每个阶段都有相应的支撑课程。根据市场调研及时调整部分课程，通过网络工程一体化生命周期的专业学习，学生具有网络规划、设计、构建、维护、管理和开发等能力。
4) 标准4：工程导论。在网络工程技术课程之前，学生已经完成作为工程导论的计算机网络原理课程、TCP协议等课程学习，已理解计算机网络相关知识，并已具备初步网络工程项目的建设能力。
5) 标准5：设计和制作实践。网络工程技术课程可以要求学生安装园区网结构化综合布线项目、园区网络的系统集成项目和园区网运维管理项目建设周期进行构思、设计、实现以及运作。
6) 标准6：工程实践场所。实践环节通过校园网及校信息网络中心、校外实训基地和实际网络工程设计与施工现场教学，提供学生对网络系统集成实践能力锻炼的机会。在实训教学过程中部分学生参与校园网工程建设和后期网络运行工程。同时采用教师带领网络专业的学生走出校门，到真实的网络工程设计与施工现场，对《网络工程技术》课程实行实训和实际工程相结合。
7) 标准7：集成化教学过程。首先是构建集成化课程体系，在构建课程体系的过程中，重点对专业核心课程进行重构，以适应基于项目的做中学、做中练、做中教的教学模式，即课程以“做项目”为主线来组织课程，以“用”导“学”，选择实际工程项目来做主线，教师全程指导。
8) 标准8：主动学习。首先要使学生明确学习课程的目的，培养学生学习的毅力。使学生主动参与工程项目的实施、评审。让学生进行相应角色转换参与项目，让学生主动提出思路，再经小组讨论和全班讨论，充分激发学生的积极性。从而实现由学生被动转为学生主动学习。同时教师要注意对学生的思路加以引导，对学生所提的方案加以鼓励，帮助学生树立创新意识，学会从多角度思考问题。
9) 标准9：教师CDIO能力的提升。主讲教师通过参加思科、华为和锐捷等网络公司组织的各类师资培训来提升自身的CDIO能力，也通过与企业的横向项目合作来进一步提高教师的工程经验。此外还邀请华为和锐捷资深工程师为学生开设短期培训。
10) 标准10：教师教学能力的提高。首先要提高教师自身的基本教学能力和技能，同时要加强教师的教育科研能了的提高。并通过组织课程组教学研讨会，来提高教学在集成化教学过程、运用案例教学和基于项目的教学方法以及学生考核等方面的能力。
11) 标准11：学生考核。各个小组由小组长负责组织、分工、控制进度等，制定分阶段、互评定的二次考核体系。课程考核由三部分组成理论考核、实践考核和平时考核，实践成绩的评定包括小组成绩和个人成绩两部分；小组成绩由各个小组阶段成绩的平均值与完成的项目的最终验收的情况组成（主要包括工程实施和项目管理的汇报情况、系统工程的质量的抽检报告、项目文档等）。小组的阶段性成绩由教师和该项目组之外的其他项目组共同评定；个人成绩由教师根据小组每个成员的答辩成绩来评定，答辩的内容为小组成员在项目开发中所完成的任务，其中，评定项目负责人个人成绩时，还应考查其项目开发的组织、管理能力。
12) 标准12：专业评估。本课程通过实施CDIO后，学生在后续的课程，如岗位实践课程以及毕业设计项目中应用和理解网络原理、项目设计与工程实施相比实施前的学生明显提高。
3.3 本课程按照CDIO标准来分析，研究采用以下三种教学模式
1) 基于实践知识主导的案例教学模式
进行对比分析实践知识主导的案例教学模式和理论知识主导的案例教学模式，实践模式通过模拟真实实践情景，可为学生提供一种融会贯通所学知识的境遇性体验[6]。同时，实践模式能使学生在积累实践经验的过程中，体验知识的主观性、境遇性和生成性。可以在学生中创建共同的交流平台，营造一种促进学生经验学习的气氛，让学生在案例讨论中合作性地解决问题，保证每个学生在模拟实践的情况下，都会基于自己经验背景，建构与问题相关的实践知识。
按照此教学模式可以搭建网络教育互动平台，使学生学会在网络环境中合作解决问题。
2) 基于目标导向式教学模式
基于网络的目标导向式教学模式强调的是目标导向性，即教师在授课前，应根据有关课程的教学大纲和工程项目案例，在吃透教材的基础上理清该课程的知识体系，并明确各知识点及其所要达到的学习目标。在进行各知识点单元教学前，需预先告知同学们这个知识点所要达到的教学目标，如何应用在具体的工程项目中。使学生形成一种对学习目标的心理准备，从而做到有备而来。而在实现教学目标的过程中，可以通过涵盖各个知识点的案例和工程项目，不断地设法引导学生向既定的教学目标接近，并在实现教学目标后与学生一起进行课堂总结，以便学生巩固提高。
这种教学模式的教学目标明确，具有循序渐进的特点，适合于提高学生的学习主动性和激发参与意识。
3) 网络技术课程的项目教学模式
在项目教学模式中，学校和企业共同组成项目小组，深入实际，在解决问题的同时，学习和应用已有的知识，在实践的第一线培养解决问题的能力。在建构主义理论的指导下，师生通过共同实施一个完整的“项目”工作而进行的教学活动。通过示范项目让学生掌握基础的知识，并架起学习新知识的支点，然后运用知识迁移、协作讨论等方式来完成对知识的意义建构。通过完成相应的项目达到培养解决实际问题的能力。
项目教学模式提高了学生运用计算机网络原理、综合布线技术和网络工程技术等知识解决实际问题的能力。采用这种模式，使学生掌握各种网络工程和园区网设计、网络工程和园区网施工方案撰写、项目管理和积累工程实践经验。毕业后能够很快胜任网络工程工程师、网络管理员等职业岗位。
4 结束语
通过在网络工程技术课程实践教学中实施了CDIO，取得了良好的教学效果。通过整合网络工程师认证技术资源，按照CDIO能力大纲以及12条标准进行面向CDIO实践教学改革后，同时不断深化教学模式的研究，改进教学模式和教学方法后，学生普遍反映能够较好地理解并掌握综合布线理论知识、交换路由实用配置、操作系统各类服务器的架设，网络安全常规安全硬件防火墙等的方法和技术，通过在CDIO环境中学习，学生工程素质、团队合作能力都得到明显提高，更重要的是它增强了学生在今后求职过程中的信心。
参考文献：
[1] 雷环,汤威颐,Edward F. Crawley.培养创新型、多层次、专业化的工程科技人才[J].高等工程教育研究,2009(5):29-35.
[2] Crawley E, Malmqvist J, Ostlund S.Doris Brodeur (2007). Rethinking Engineering Education.The CDIO Approach.Springer,2007.
[3] 查建中.工程教育改革战略:产学合作、“做中学”和国际化[R].2008.
[4] 姜春艳,吴克寿.CDIO工程教育教学模式在OOAD课程教学中的探索与实践[J].计算机教育,2010(14):24-29.
[5] 李颂华,黄儒乐,袁津生.网络工程技术[M].北京:人民邮电出版社,2007.
[6] 张红.实践知识主导的案例教学模式理论基础与教学价值研究[J].高等理科教育,2009(2):61-64.