網(wǎng)絡(luò)工程專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的探究

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1實(shí)驗(yàn)教學(xué)結(jié)構(gòu)改革的具體內(nèi)容與方法

1.1面向能力培養(yǎng)的實(shí)驗(yàn)

設(shè)置實(shí)踐創(chuàng)新能力的培養(yǎng)是目前實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)的重要目標(biāo)。為了適應(yīng)不同層次的培養(yǎng)目標(biāo)，許多高校根據(jù)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的難易程度將實(shí)驗(yàn)分為驗(yàn)證型、操作型、綜合型和設(shè)計(jì)型等幾種類型[1]。然而，這種單一的劃分方式不能很好地體現(xiàn)對學(xué)生各種能力的培養(yǎng)需求。學(xué)生的實(shí)踐創(chuàng)新能力是多方面具體能力的綜合體現(xiàn)，包括發(fā)現(xiàn)問題能力、問題解決能力、想象能力、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力、技術(shù)開發(fā)能力、產(chǎn)品改進(jìn)能力和應(yīng)用能力等[2]，因而有必要建立面向各種具體能力培養(yǎng)的更細(xì)粒度的實(shí)驗(yàn)設(shè)置體系。本文結(jié)合本校的網(wǎng)絡(luò)工程課程教學(xué)要求和目標(biāo)，從知識(shí)學(xué)習(xí)能力、問題發(fā)現(xiàn)和解決能力、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力、學(xué)習(xí)遷移能力4個(gè)角度設(shè)置實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，希望探討一種更好的培養(yǎng)學(xué)生能力的教學(xué)方法。

1.1.1面向知識(shí)學(xué)習(xí)能力的實(shí)驗(yàn)

面向知識(shí)學(xué)習(xí)能力的實(shí)驗(yàn)的教學(xué)目標(biāo)是讓學(xué)生學(xué)習(xí)網(wǎng)絡(luò)工程中基本組件的配置使用方法和驗(yàn)證基本組件的工作原理。通過實(shí)驗(yàn)，學(xué)生能達(dá)到加深理解和鞏固課堂教學(xué)內(nèi)容的目標(biāo)。這類實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容設(shè)置方法與傳統(tǒng)的驗(yàn)證型或操作型實(shí)驗(yàn)相似，由教師指定具體的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及實(shí)驗(yàn)步驟，學(xué)生通過逐步完成實(shí)驗(yàn)，掌握實(shí)驗(yàn)內(nèi)容涉及的相關(guān)知識(shí)。為了加深學(xué)生對實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的記憶和學(xué)習(xí)，教師還應(yīng)在實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，總結(jié)實(shí)驗(yàn)實(shí)施過程中學(xué)生普遍存在的問題和易犯的錯(cuò)誤。適用于該類型的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容包括網(wǎng)絡(luò)線纜的制作、交換機(jī)與路由器的啟動(dòng)及基本配置等。

1.1.2面向問題發(fā)現(xiàn)和解決能力的實(shí)驗(yàn)

面向問題發(fā)現(xiàn)和解決能力的實(shí)驗(yàn)的教學(xué)目標(biāo)是讓學(xué)生學(xué)習(xí)如何在實(shí)際網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行環(huán)境中發(fā)現(xiàn)存在的問題，以及利用所學(xué)知識(shí)解決這些問題，從而獲得對網(wǎng)絡(luò)知識(shí)的深刻理解和深入把握；培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用理論知識(shí)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的能力，為學(xué)生未來從事網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用和管理的相關(guān)工作打下良好的基礎(chǔ)。

該類實(shí)驗(yàn)內(nèi)容設(shè)置的難度較大，教師需根據(jù)教學(xué)內(nèi)容和自身經(jīng)驗(yàn)，設(shè)計(jì)完整的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渑c配置方案，將網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用中可能存在的實(shí)際問題部署在實(shí)驗(yàn)網(wǎng)絡(luò)中。學(xué)生的實(shí)驗(yàn)任務(wù)就是發(fā)現(xiàn)教師設(shè)計(jì)的網(wǎng)絡(luò)中存在的問題，并進(jìn)一步提出對這些問題的解決方案，最終依據(jù)自己可行的解決方案完成實(shí)驗(yàn)的配置和測試任務(wù)。該類實(shí)驗(yàn)不同于傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)，學(xué)生在整個(gè)實(shí)驗(yàn)實(shí)施過程中，沒有事先確定的步驟可循。在問題發(fā)現(xiàn)階段，學(xué)生需經(jīng)過自己的觀察和測試分析網(wǎng)絡(luò)存在的問題，這種方式既鍛煉了學(xué)生分析和發(fā)現(xiàn)問題的能力，同時(shí)也激發(fā)了學(xué)生的實(shí)驗(yàn)興趣；在問題解決階段，實(shí)驗(yàn)設(shè)置不拘泥于統(tǒng)一的解決方案，這使得學(xué)生有了更大的自主空間，發(fā)揮自身的主動(dòng)性和創(chuàng)新性。他們可根據(jù)已發(fā)現(xiàn)的問題，提出自己的解決方案并論證其合理性，最終完成實(shí)驗(yàn)任務(wù)。適用于該類型的實(shí)驗(yàn)包括路由協(xié)議、路由環(huán)路、廣播風(fēng)暴以及交換機(jī)環(huán)路等。

1.1.3面向?qū)嶒?yàn)設(shè)計(jì)能力的實(shí)驗(yàn)

面向?qū)嶒?yàn)設(shè)計(jì)能力的實(shí)驗(yàn)的教學(xué)目標(biāo)是進(jìn)一步深化學(xué)生對網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)及規(guī)劃設(shè)計(jì)的理解，讓學(xué)生學(xué)習(xí)如何收集網(wǎng)絡(luò)需求、分析網(wǎng)絡(luò)性能、制定具體網(wǎng)絡(luò)技術(shù)解決方案及網(wǎng)絡(luò)工程的實(shí)施。該類實(shí)驗(yàn)設(shè)置的內(nèi)容包括兩部分：文檔設(shè)計(jì)和實(shí)驗(yàn)部署。教師使用案例式教學(xué)方法[3]，通過具體情境，提出實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的問題和要求。學(xué)生需詳細(xì)分析這些問題和要求，確定具體的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案（包括網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洌?，并進(jìn)一步將方案轉(zhuǎn)化為具體的實(shí)現(xiàn)。實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力是實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ淖罡邔哟?，其本身具有較強(qiáng)的綜合性、創(chuàng)造性和靈活性等特點(diǎn)。筆者所提出的面向?qū)嶒?yàn)設(shè)計(jì)能力的實(shí)驗(yàn)設(shè)置部分類似于傳統(tǒng)的綜合設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)，但更強(qiáng)調(diào)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，要求學(xué)生必須完成設(shè)計(jì)文檔，文檔中需針對實(shí)際情境中的具體問題和要求是否在實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案得以體現(xiàn)和解決給出詳細(xì)說明。適用于該類型的實(shí)驗(yàn)有小型局域網(wǎng)設(shè)計(jì)實(shí)踐和三層網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃設(shè)計(jì)等。

1.1.4面向?qū)W習(xí)遷移能力的實(shí)驗(yàn)

所謂學(xué)習(xí)遷移能力是指應(yīng)用一種情境中所學(xué)的理論和知識(shí)解決另一情境中相似問題的能力，有時(shí)也被認(rèn)為是教育的最終目標(biāo)[4]。面向?qū)W習(xí)遷移能力的實(shí)驗(yàn)的教學(xué)目標(biāo)就是讓學(xué)生利用已學(xué)的一種理論知識(shí)和原理通過自學(xué)解決另一種相似原理的設(shè)備使用和配置問題。

這種類型的實(shí)驗(yàn)是本文教學(xué)改革中最大膽的一個(gè)嘗試，希望通過該實(shí)驗(yàn)的設(shè)置在一定程度上啟發(fā)和培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)遷移能力，為學(xué)生后續(xù)的深造學(xué)習(xí)及相關(guān)應(yīng)用建立基礎(chǔ)。該類實(shí)驗(yàn)設(shè)置的內(nèi)容完全是學(xué)生自學(xué)知識(shí)，教師只提出實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)和實(shí)驗(yàn)結(jié)果要求，由學(xué)生獨(dú)立自學(xué)完成實(shí)驗(yàn)，教師只針對學(xué)生遇到的疑難問題統(tǒng)一講解。適用該類型的實(shí)驗(yàn)如防火墻的配置與使用，由于包過濾防火墻的工作原理與路由器的訪問控制列表的工作原理相似，因而學(xué)生可將之前所學(xué)知識(shí)遷移應(yīng)用到該實(shí)驗(yàn)的實(shí)施過程中。

1.2主體—主導(dǎo)論的師生角色

教師與學(xué)生是教學(xué)活動(dòng)中的兩大主體，構(gòu)成了教與學(xué)的基本關(guān)系。傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)以教師為中心，遵循“傳授知識(shí)—以知識(shí)點(diǎn)為核心設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)—布置實(shí)驗(yàn)任務(wù)—檢查實(shí)驗(yàn)結(jié)果”的基本過程，學(xué)生在整個(gè)實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)中只能被動(dòng)接受，按部就班地完成實(shí)驗(yàn)任務(wù)，束縛了學(xué)生學(xué)習(xí)主體作用的發(fā)揮，不利于學(xué)生應(yīng)用能力和創(chuàng)新思維的培養(yǎng)。

這種教學(xué)結(jié)構(gòu)雖然極大程度地促進(jìn)了學(xué)生的主動(dòng)學(xué)習(xí)，但忽略了教師的主導(dǎo)作用，學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中可能偏離教學(xué)目標(biāo)。因而，有些教育工作者提出了優(yōu)勢互補(bǔ)的教學(xué)模式，即以教師為主導(dǎo)，以學(xué)生為主體的“主體—主導(dǎo)論”[5]。我們使用“主體—主導(dǎo)論”的思想處理網(wǎng)絡(luò)工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)的師生角色，力求實(shí)驗(yàn)過程中的教師主導(dǎo)作用和學(xué)生主體地位的體現(xiàn)，同時(shí)對教師和學(xué)生也提出了新的要求。

1.2.1教師的主導(dǎo)作用教師的主導(dǎo)作用

體現(xiàn)在實(shí)驗(yàn)設(shè)置、實(shí)驗(yàn)活動(dòng)監(jiān)控和實(shí)驗(yàn)檢查評價(jià)3個(gè)步驟中。面向能力培養(yǎng)的實(shí)驗(yàn)設(shè)置對教師提出了更高的要求，不但要求教師全面把握教學(xué)目標(biāo)和內(nèi)容，還需要教師增加網(wǎng)絡(luò)工程的實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，推動(dòng)教師投入更多的精力和時(shí)間去考查、思考和設(shè)計(jì)復(fù)雜的基于學(xué)生各種具體能力培養(yǎng)的實(shí)驗(yàn)。在實(shí)驗(yàn)活動(dòng)監(jiān)控環(huán)節(jié)，教師需充當(dāng)幫助者和促進(jìn)者的角色，盡可能引導(dǎo)學(xué)生獨(dú)立完成實(shí)驗(yàn)過程。最后，在實(shí)驗(yàn)檢查評價(jià)階段，教師對實(shí)驗(yàn)報(bào)告的要求不拘泥于實(shí)驗(yàn)步驟和結(jié)果，應(yīng)通過實(shí)驗(yàn)報(bào)告促進(jìn)學(xué)生對實(shí)驗(yàn)的反思和反饋，給學(xué)生更大的空間思考一些開放性的問題。

1.2.2學(xué)生的主體地位

學(xué)生是實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)的主體，其主體地位體現(xiàn)在學(xué)生“思考分析—自我展示—反思總結(jié)—調(diào)節(jié)提高”的完整過程中。學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過程中要充分發(fā)揮主動(dòng)性，積極分析情境和思考問題，弄清楚需求是什么，該采用什么技術(shù)來滿足需求，然后自己動(dòng)手解決和實(shí)現(xiàn)問題；還需反思總結(jié)前期行為，以便對實(shí)驗(yàn)過程有全面的解析和認(rèn)識(shí)，促進(jìn)改進(jìn)未來行為；必要時(shí)學(xué)生還可通過與其他同學(xué)的團(tuán)結(jié)合作或與教師的交流溝通完善自己的認(rèn)識(shí)。

1.3現(xiàn)場實(shí)驗(yàn)與仿真實(shí)驗(yàn)并存的實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ?/p>

網(wǎng)絡(luò)工程的特點(diǎn)決定其實(shí)驗(yàn)設(shè)備的復(fù)雜性和多樣性，國內(nèi)高校網(wǎng)絡(luò)工程實(shí)驗(yàn)室的基本硬件多以小型的交換機(jī)和路由器為主，輔以少量的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、終端[6]。限于資金與場地空間的不足，現(xiàn)場網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)室的條件限制了實(shí)驗(yàn)組網(wǎng)的規(guī)模，無法有效地給學(xué)生一個(gè)完整的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，從而影響了部分實(shí)驗(yàn)的部署實(shí)施。仿真實(shí)驗(yàn)便于觀察、設(shè)計(jì)和參與實(shí)際操作，是傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的延伸與擴(kuò)展[7]，大大拓寬了教學(xué)的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，開拓了學(xué)生的視野，更重要的是學(xué)生能夠按他們自己的節(jié)奏完成學(xué)習(xí)過程和決定他們的個(gè)人需求；但是，如果單一依賴仿真實(shí)驗(yàn)，學(xué)生會(huì)缺乏對實(shí)際設(shè)備的直觀認(rèn)識(shí)，不能鍛煉學(xué)生動(dòng)手施工的能力，同時(shí)也不利于提高學(xué)生規(guī)范操作和安全操作的能力。因而，網(wǎng)絡(luò)工程的實(shí)驗(yàn)設(shè)置應(yīng)將現(xiàn)場實(shí)驗(yàn)與仿真實(shí)驗(yàn)相結(jié)合，為學(xué)生創(chuàng)造一個(gè)完整的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。對于驗(yàn)證型和學(xué)習(xí)型實(shí)驗(yàn)內(nèi)容應(yīng)以現(xiàn)場實(shí)驗(yàn)為主，學(xué)生通過操作實(shí)際設(shè)備掌握和理解設(shè)備的使用和工作原理；對于設(shè)計(jì)型和問題解決型實(shí)驗(yàn)，其內(nèi)容設(shè)計(jì)應(yīng)以仿真實(shí)驗(yàn)為主，通過模擬現(xiàn)實(shí)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，讓學(xué)生在更高層次把握網(wǎng)絡(luò)工程的教學(xué)內(nèi)容。另外，在實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的設(shè)置上，應(yīng)該注意這些內(nèi)容之間的聯(lián)系和銜接，盡可能地讓前一次實(shí)驗(yàn)的平臺(tái)成為后一次實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)或是將現(xiàn)場平臺(tái)移植到仿真環(huán)境，避免學(xué)生在同樣的知識(shí)點(diǎn)上多次重復(fù)實(shí)驗(yàn)。

2結(jié)論

經(jīng)過多年的課程建設(shè)，內(nèi)蒙古大學(xué)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)團(tuán)隊(duì)已成為自治區(qū)級(jí)優(yōu)秀教學(xué)團(tuán)隊(duì)。網(wǎng)絡(luò)工程是計(jì)算網(wǎng)絡(luò)系列課程的核心課程，根據(jù)課程的培養(yǎng)目標(biāo)及特點(diǎn)，深化實(shí)驗(yàn)教學(xué)的研究和改革是每個(gè)專業(yè)教師的職責(zé)。本文所述內(nèi)容多來自個(gè)人教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，部分理論和改革設(shè)想還有待于在實(shí)踐中進(jìn)一步完善和提高。未來的教學(xué)活動(dòng)中，我們將以更多樣化的形式探索因地制宜、因材施教的教學(xué)方法，以期達(dá)到更好的教學(xué)效果。

作者：王燕 李華 盧慧 單位：內(nèi)蒙古大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院 內(nèi)蒙古大學(xué)網(wǎng)絡(luò)信息中心