時間:2022-11-10 22:03:10
導言:作為寫作愛好者,不可錯過為您精心挑選的10篇計算機網絡課程設計,它們將為您的寫作提供全新的視角,我們衷心期待您的閱讀,并希望這些內容能為您提供靈感和參考。
一、課程的性質與課程任務
這門課程是我校計算機網絡技術和相關專業的基礎課程,主要培養學生面向網絡管理員崗位的職業能力和素質,是一門面向職業崗位的專業基礎類課程。為后續的網絡工程調試以及相關的課程做前期的引導和鋪墊。課程任務是通過本門課程的學習讓學生對計算機網絡基本理論知識和實踐應用技能和計算機網絡體系結構有一個完整的學習和認識過程,培養學生作為網絡管理員所具備的網絡組建、網絡管理、網絡應用等相關的綜合性質。
二、項目引領任務驅動貫穿整個教學過程,多種教學方法互補
(一)應用多媒體的教學手段,理實一體化實施項目教學
課程由最基本的計算機雙機互聯對等網組建、星型網絡的組建等項目組成,同學們在網絡組建的過程中學到了計算機網絡的組建技術,實現了學習目標,在教學的過程中,教師應用多媒體的教學手段講解基本網絡的組建過程和一般網絡知識,教師講解結束,用演示法把網絡的組建過程呈現給同學,學生經過聽、看知道網絡的組建程序。利用理論實訓一體化的方式進行項目制作,學生在項目組建的過程中,實現職業技能的積累。
(二)課堂教學以引導法、演示法、和討論法相結合的方式進行
引導法:從實際問題入手,導入課程內容,啟發學生進行思考,把以教為重心轉移到以學為重心,使“主導”與“主體”有機結合,由學知識為重心轉移到以培養能力為重心。
演示法:計算機網絡課程全部采用多媒體課件教學,充分利用多媒體教學的直觀、易懂和信息量大的效果。通過演示如CSMA/CD的原理、令牌環和FDDI的工作過程與不同、以太網交換機MAC的學習過程等FLASH,90%以上的學生反映:原本很抽象的知識變得很容易理解和掌握。
(三)任務驅動教學方法
對于實踐性操作強的教學內容,可以先向學生布置操作任務,由學生在完成項目任務的過程中發現問題,例如小型網絡的組建,把學生在組網的過程中遇到的問題總結起來,集中講解,可達到事半功倍的教學效果。
(四)采用現場教學法
通過參觀校園網和網絡機房,使學生對計算機網絡首先有個感性認識,使學生學習網絡知識、原理從身邊實際的網絡開始,提高他們的學習興趣和求知欲。充分利用網絡實訓室,業余時間延長開放時間,開展形式多樣的課外輔導班,舉辦各種網絡技能競賽,加大對學生實踐能力的培養力度。學生通過各種網絡認證證書率接近95%以上。
(五)以賽促學法
本課程組每年都組織計算機網絡知識競賽,通過形式多樣,豐富多彩的學生競賽活動,促進了學生主動學習本課程有關知識,加深了學生對知識的理解和掌握,提高了學生的學習興趣。
三、實踐性教學的設計思想與效果
本課程的實踐性教學環節包括:實驗課、撰寫學習報告等。通過這些實踐環節的訓練,使學生加深對網絡原理的理解,鞏固課堂教學內容,初步掌握組建局域網的主要技術環節和操作方法。 課程的實驗是以小組的形式進行,從而培養了學生的合作協調能力,讓學生認識到合作的重要,為后續課程的實踐教學打下基礎。課程結構項目化,理論實踐一體化 本課程由多個項目組成,由淺入深,緊扣網絡組網技術的發展逐步展開。應用理實一體化的教學方式,學生在教師講解、演示后進行實際網絡的組建,通過各種計算機網絡的組建,學生在學會網絡搭建的同時,逐步掌握計算機網絡的有關知識,綜合培養學生的職業素質。項目根據崗位需求變化、教學實際情況可以靈活組合、動態調整。課程內容根據網絡技術發展不斷更新。教學過程展示學生的實習成就,充分調動了學生的學習主動性和積極性。學生在學完本課程后,能全面了解掌握網絡知識和基本組網技能,到達培養學生應用理論知識解決實際問題的能力。
四、作業、考試等改革舉措
(一)作業的改革舉措
作業形式中,不僅有傳統的書面的回答問題式的作業,也有課題式的作業。課題式作業有些是教師指定的課題,有些是學生自行選擇的課題;有些是需要學生單獨完成的,有些是需要學生組成小組完成的;有些是以報告的形式完成的,有些是以作品形式完成的。在這個過程中,既鍛煉的學生分析問題解決問題的能力,也鍛煉了學生的合作和處世能力,還鍛煉了學生的文字組織能力。
(二)考試的改革舉措
摒棄傳統的基于理論教學的全筆試考試模式,確立實踐性環節的考核辦法,形成性考核和期末每人一題的開卷操作結合。具體的措施有:
實踐與理論結合。也就是說既要有以測試認知水平為主的知識考試,又要有以考核動作技能為主的操作考試。
仿真與現場結合。也就是說既要在模擬的職業環境中考試,又要在真實的職業活動中考試。例如我們將學生在實際工作崗位的實訓成績也計入考核范圍。
結果與過程結合。也就是說既要有正常的工作過程的考試,重視結果的正確性,又要有以發現故障、排除故障為目的的考試,重視過程的完整性。
老師與學生結合。也就是說實訓考核和平時作業的成績由教師評價和學生之間評價結合進行,變傳統的教師主導為師生共評。例如在實訓和平時作業中有需要學生組成小組共同完成的項目,那么在這個過程中每個學生不可能單槍匹馬地工作,必須具有團隊協作精神。這就一改傳統教育中學生聽課、實驗、考試幾乎都是獨立完成,缺乏合作精神的培養的弊端。在項目結束后小組內的學生進行互評,然后老師也進行相應的評定,最終兩項結合給出每個學生的成績,這樣可以更為客觀地測量出學生能力的實際水平和完成實際任務中的缺陷。
參考文獻:
在信息技術高度發展的今天,計算機網絡技術的重要性不言而喻。經過短短幾十年的發展,計算機網絡無論其規模擴展還是應用范圍的拓展以及對人們生產、生活的影響都是巨大的,“網絡就是計算機”的理念越來越被人們所接受。無論在國外還是國內,計算機網絡已經形成一個專門的學科方向,有著自己的知識體系和研究內容;同時計算機網絡同其他學科方向廣泛交叉,產生了豐富多彩的應用,計算機網絡對其他學科產生深遠影響的同時,也產生了許多新的學科方向。
計算機網絡技術的重要性決定了計算機網絡相關課程在計算機科學與技術及相關專業本科生教育和研究生教育中的地位;同時,由于豐富的計算機網絡知識不能采用簡單的一門課程來覆蓋,需要一個經過規劃的課程群才能較為系統地使得學生掌握計算機網絡相關的基礎知識。
1計算機網絡課程群建設的目標
計算機網絡技術的知識體系總體包括計算機網絡的基礎理論和體系結構、計算機網絡的實用技術以及計算機網絡的應用技術三大部分,如圖1所示。
(1) 計算機網絡的基礎理論和體系結構:主要包括基于分層結構的計算機網絡體系結構、各層的設計要點、基礎理論、關鍵問題和關鍵技術以及主流網絡協議的分析與設計、計算機網絡的未來發展等。
(2) 計算機網絡的實用技術:主要包括計算機網絡構建、使用和管理的各種實用技術。
(3) 計算機網絡的應用技術:主要包括計算機網絡和計算機網絡技術到各個應用領域和學科的應用而產生的新的學科方向及其技術。
圖1計算機網絡的知識體系
由于計算機網絡知識體系的龐大,尤其是計算機網絡應用技術多種多樣,要在計算機網絡課程群中覆蓋計算機網絡知識體系的方方面面是不現實的,所以計算機網絡課程群建設的目標就是要在知識體系的三個層次中精心挑選重要的內容,在計算機相關專業本科生教學中組織建設若干門核心課程,建設好理論知識和實踐兩個環節,為學生奠定一個比較堅實的計算機網絡知識基礎。
2計算機網絡課程群的規劃與建設
2.1計算機網絡課程群的規劃
做好計算機網絡課程群的規劃工作,首先需要界定計算機網絡知識體系中的核心內容,確定哪些方面的知識涵蓋進計算機網絡課程群中去。我們對計算機網絡的知識體系進行了初步的劃分,要涵蓋進網絡課程群的重要內容包括現行主流網絡的基礎理論和體系結構、現行主流網絡的核心協議的分析與設計、下一代網絡的關鍵理論與技術、計算機網絡規劃與構建、計算機網絡管理技術以及有影響力的計算機網絡
的應用。
依據計算機網絡課程群的建設目標以及計算機網絡知識體系的主要內容,對計算機網絡課程群做了如下規劃,如圖2所示。
圖2計算機網絡課程群規劃
(1) 計算機網絡:計算機網絡課程群的基礎性課程,為課程群中所有課程的先導性課程。主要講授分層的網絡體系結構及其參考模型,網絡中各層的設計要點、關鍵問題及其解決方案,目前流行網絡的網絡協議的模型和原理等內容。
(2) 計算機網絡實驗:計算機網絡課程群的實踐環節之一。主要有針對性地對計算機網絡課程中的理論知識提供實驗和驗證環節,以及網絡各層中核心協議的分析和原理性實現。
(3) 計算機網絡課程設計:計算機網絡課程群的另一個實踐環節。同樣為計算機網絡課程中的理論知識提供實驗和驗證環節,與計算機網絡實驗不同的是,所選取的實驗是一些粒度更大、綜合性更強的實驗,需要學生利用軟件工程的方法和程序設計語言的編程技巧,并具備計算機網絡的理論知識背景,才能出色地完成實驗內容。部分實驗內容需要學生具備網絡編程的知識。
(4)TCP/IP協議分析:TCP/IP參考模型是事實上的工業標準,為Internet所采用的協議族,本課程為計算機網絡課程的進一步延伸,分析Internet中廣泛使用的主要協議。主要包括Internet的設計原理、編址和路由選擇技術、基于TCP的編程技術和一些應用,如:域名系統、文件傳輸、遠程登錄、電子郵件和萬維網等應用。
(5) 下一代互聯網:針對現有Internet存在的問題(主要是IPv4存在的問題),現有Internet會最終緩慢過渡到下一代Internet(IPv6),本課程為計算機網絡課程的進一步延伸,主要包括IPv6的尋址結構、擴展頭、身份驗證和安全性、對任意點播和組播的支持以及對相關協議的影響,以及IPv4向IPv6過渡的策略和應用。
(6) 網絡規劃:計算機網絡課程群中計算機網絡的實用技術之一。本課程從系統方法學和網絡工程的角度探討網絡分析、規劃和設計方面的問題,系統地介紹網絡規劃及邏輯設計流程中每個階段的設計任務、內容、原則、方法、實踐指導等。主要包括、網絡互連技術概述、網絡規劃與設計的相關工具、需求分析、流分析、技術選擇、網絡拓撲設計、網絡編址和網絡命名、路由設計、網絡性能保障設計、網絡管理設計、網絡安全設計、案例分析等。
(7) 計算機網絡管理:計算機網絡課程群中計算機網絡的實用技術之一。隨著計算機網絡的發展和普及,計算機網絡日益復雜化,計算機網絡管理技術變得越來越重要。網絡管理就是為保證計算機網絡的穩定、高效運行而對網絡設備所采取的方法、技術和措施。在本課程中主要包括計算機網絡管理的體系結構、計算機網絡管理的核心協議(主要是SNMP協議)、常用的計算機網絡管理工具以及簡單計算機網絡管理系統的設計方法和實現機制等實踐環節。
(8) 計算機網絡的應用課程:計算機網絡的廣泛應用產生了許多新興的應用學科方向,計算機網絡的應用課程為一系列課程,如電子商務、分布式計算和分布式系統、網格計算、Web服務等課程,在教學中可以自由開設。
2.2計算機網絡課程群的建設與實踐
經過我校計算機學院網絡課程組全體教師若干年的努力,為我校計算機科學與技術相關專業本科生開設的計算機網絡課程群已經初具規模、成效顯著。
我校計算機網絡課程群已經開設“計算機網絡課程”(基礎學位課,必修)、“計算機網絡實驗”(基礎學位課,必修)、“計算機課程設計”(基礎學位課,必修)、“TCP/IP協議分析”(專業方向限選課)、“下一代互聯網”(專業方向限選課)、“網絡規劃”(專業方向限選課)、“計算機網絡管理”(專業方向限選課)等核心課程,并在計算機網絡的應用課程中開設了“電子商務”(專業方向任選課)和“網格計算課程”(專業方向任選課),并計劃開設“分布式計算與分布式系統”課程(專業方向任選課)和“Web服務”課程(專業方向任選課)。在每一門課程(實踐課程除外)中,理論性知識講解的同時,鼓勵增加實踐環節。這些課程基本上滿足了計算機科學與技術相關專業人才培養對計算機網絡知識的需要。
(1) “計算機網絡”、“計算機網絡實驗”、“計算機網絡課程設計”、“TCP/IP協議分析”以及“下一代互聯網”等課程為學生奠定了一個堅實的計算機網絡的知識基礎,該層次的課程既包括計算機網絡的基本理論和體系結構的理論知識和實踐環節,又介紹現在Internet的主流協議族――TCP/IP協議族的進一步剖析,并介紹了未來Internet的發展和主流技術――IPv6。
(2) “網絡規劃”和“計算機網絡管理”課程為學生提供了實用性的計算機網絡知識,為學生將來從事網絡管理和網絡建設等方面的工作提供直接的技術基礎。
(3) “電子商務”、“網格計算”等新興計算機網絡應用課程在進一步鞏固學生計算機網絡知識的同時,為學生開闊了眼界,提供了接觸新興學科前沿的機會,鍛煉了學生的創新性思維和創新性能力。
教材建設作為教師開展教學實踐的關鍵和課程群建設的成果體現形式,在課程群的建設過程中一貫得到了重視。
(1) 注重引進相關課程的優秀教材[1-7],如在“計算機網絡”課程中中引進了世界經典教材――Andrew S. Tanenbaum著的《計算機網絡 第四版》,這些經典教材使得相關課程的建設與國內外優秀大學的課程教學站在了同一起點上。
(2) 重視針對一些缺乏精品教材的課程開展了自編教材的工作,鼓勵相關課程的任課教師在自身的教學經驗和科研實踐的基礎上,結合已有教材的成果,編寫具有鮮明特色的教材。
“計算機網絡實驗”采用自編的內部指導教材。
“計算機網絡”課程設計的指導教材已于2009年6月在清華大學出版社出版發行,并從2007級學生開始在計算機網絡課程設計實踐環節啟用新編的教材。
“TCP/IP協議分析”及應用教材于2007年2月由機械工業出版社出版發行,已在“TCP/IP協議分析”課程中采用,該教材榮獲2008年北京市精品教材。
“計算機網絡管理”的教材已經與清華大學出版社簽訂了出版合同,現在已完成初稿編寫工作,計劃2009年10月份完成校稿,2010年2月前由清華大學出版社出版發行,并在2009~2010學年第2學期的“計算機網絡管理”課程中采用。
此外計劃編寫的計算機網絡課程群中相關課程的教材還有:“網格計算”課程教材和“網絡規劃”課程教材。
此外,在計算機網絡課程群的建設過程中,我們還重視對教學實踐的總結和升華,積極開展教學研究工作,并取得了一定的教學研究成果[8-9]。
3結論
本文結合作者承擔的計算機網絡課程群建設的實踐,對計算機科學與技術相關專業本科生的計算機網絡課程群的目標和規劃進行了初步的探討,把計算機網絡的知識體系分為計算機網絡的基礎理論與體系結構、計算機網絡的實用技術和計算機網絡的應用技術三個層次,并結合作者所在學校的計算機網絡課程群的建設實踐,對三個知識層次中所包含的課程進行了介紹,給出了一個課程群的初步的輪廓,希望能夠對高等院校計算機相關專業的計算機網絡課程群的建設能夠有所幫助。
參考文獻:
[1]Andrew S. Tanenbaum. 計算機網絡[M]. 4版. 北京:清華大學出版社,2004.
[2] 周明天,汪文勇. TCP/IP 網絡原理與技術[M]. 北京:清華大學出版社,1993.
[3] 謝希仁. 計算機網絡[M]. 3版. 大連:大連理工大學出版社,2000.
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[5] 楊家海. 網絡管理原理與實現技術[M]. 北京:清華大學出版社,2000.
[6] 李明江. SNMP簡單網絡管理協議[M]. 北京:電子工業出版社,2008.
[7]Ian Foster, Carl Kesselman. 網格計算[M]. 北京:清華大學出版社,2005.
[8] 王勇,楊建紅,任興田. 計算機網絡課程設計的任務編制與實踐[J]. 計算機教育,2008(22):94-95.
[9] 王勇,姜正濤,楊建紅,等.“計算機網絡管理”課程的目標導向型教學實踐[J]. 計算機教育,2008(14):68-70.
Planning and Construction of Computer Network Courses
WANG Yong, REN Xing-tian, YANG Jian-hong, FANG Juan
關鍵詞:計算機網絡;核心課程;課程建設
中圖分類號:G642
文獻標識碼:B
1“計算機網絡”課程的地位和作用
計算機網絡課程是一門重要的專業基礎課。該課程的宗旨是使學生系統地掌握計算機網絡體系結構、核心概念和工作原理,掌握網絡協議的分析和設計方法,并對各種網絡技術以及網絡管理、網絡安全的基本原理、基本方法和相關技術有所了解,能夠開發網絡應用,使學生初步具有對計算機網絡進行分析、設計、開發、應用、維護和管理的能力。
國防科技大學計算機網絡教學伴隨計算機學院高性能計算機系統研制的不斷推進而發展。80年代初,為適應計算機網絡技術發展的需要,盧錫城、竇文華、龔正虎等幾位青年教師被學校派往國外一流計算機系作訪問學者,主攻計算機網絡。他們回國以后,立即參與銀河并行巨型計算機系統、銀河“玉衡”核心路由器以及高速交換機的研制工作,獲得多項國家級科研成果大獎。與此同時,高水平的計算機網絡教學如火如荼開展起來。
從1986年開始,計算機網絡作為主干課列入本科生教學計劃,教學大綱、教學內容、教材、實驗內容都瞄準國際一流水平建設,課程質量全面提升。90年代中期,網絡就是計算機成為共識,以因特網為代表的強大應用需求與自身一系列重大教學與科研工程的成功實施,使計算機網絡學科方向得到長足發展并成為計算機學院最主要的學科方向之一。
1997年啟動的“211工程”項目“軍用網絡與分布計算技術實驗室”建設,對提升本課程教學水平起到了重要作用。隨著“985工程”、“211工程”二期建設計劃的推進,該專業方向在師資隊伍、人才培養、科學研究、教學環境等方面呈現出鮮明的特色,整體水平在國內名列前茅,成為全國計算機網絡人才培養與科研的重要基地之一。
2002年,我們重新修訂了本科教學計劃,相關課程的教學大綱、教材建設、教學實驗等得到進一步規范,教學內容得到進一步拓展。2004年,我們率先在國內成立網絡工程系,設置網絡工程專業,使得計算機網絡的教學及教學管理提高到了一個新的層次,該專業首批本科學員已于2006年畢業。
目前,計算機網絡課程已經形成以高水平科研作支撐,教學科研相互促進;穩定的國際合作與學術交流,奠定逐步進入國際一流的堅實基礎;優秀的教學團隊,為課程改革創新提供人才支持的鮮明特色。2007年,計算機網絡課程被評為國家精品課程。
2“計算機網絡”課程建設實踐
(1) 以科研促教學,深化教學改革,培養高水平人才
我們將科研看作是提高教學質量的根本性途徑,積極引導和鼓勵教員申請國家和軍隊科研項目,幫助教員在優勢方向上開展深入研究。近5年來,以青年教師為主體的教學團隊承擔的代表性的課題包括國家自然科學基金4項、國家863課題3項、教育部博士點基金課題1項、總裝武器裝備預研課題2項,國防預研重點基金1項。通過從事高水平科研,教師適時將計算機網絡的最新的學術成果、最前沿的研究方向、個人的科研心得體會帶入課堂。教師在授課過程中適時采用科研中的案例,結合工程經驗講解原理,既擴展了學生的知識面,又使彌補了課堂教學的枯燥性,深受學員們歡迎。以高水平的科研促教學,教學與科研互為依托,相互促進,協調發展,亦確保了教學團隊的學術水平和教學水平不斷提升。年輕人才脫穎而出,蔡志平博士在網絡入侵檢測和預警研究上取得很好的成績,2006年獲得國家自然科學基金課題、湖南省自然科學基金課題各一項。蔡開裕副教授多年來參加“北斗一號”雙星定位信息處理分系統課題。朱培棟副教授一直從事網絡核心設備研制,先后有多個科研項目通過技術鑒定。
在計算機網絡課程教學上,我們緊跟國際權威計算機教學計劃,深化教學改革,以優勢學科和高水平科研為基礎,將本、碩、博三個層次統籌考慮,優化教學內容,構建實踐性教學體系,創新教學方法,不斷提高計算機網絡教學的教學質量,為軍內外培養了大量高水平計算機網絡方面的人才。
竇文華教授指導的博士生張鶴穎在計算機網絡權威學術會議SigCom’03發表學術論文“Design of Robust Active Queue Management Algorithm Based on Feedback Compensation”,這是我國在該會議上的第二篇論文,其研究成果對于推動網絡擁塞控制技術的發展具有重要的理論意義和應用價值,被提名參加2008年全國優秀博士論文評選。
(2) 加強國際合作和學術交流,努力提高人才培養水平
為了進一步培養高層次創新人才,我們積極拓展與境外大學的合作培養。2005年,學院在香港建立“國防科大/香港理工大學聯合實驗室”,多位博士生在香港開展高水平合作研究。李東升博士在計算機網絡國際頂級學術會議InfoCom’05上“FISSIONE: A Scalable Constant Degree and Low Congestion DHT Scheme Based on Kautz Graphs”。
2005年8月,盧錫城院士會同美國國家自然科學基金委員會計算機網絡部主任趙偉教授主持第三屆計算機網絡與移動計算國際會議(ICCNMC’05)。竇文華教授與四位頂尖計算機專家D. Towsley、J. Stankovic、L. Ni和張曉東教授一起主持網絡技術前沿主題會。近5年來,20多位海外知名計算機網絡專家到我院作學術報告,與本團隊開展廣泛的學術交流。徐明教授積極拓展無線網絡與移動計算方向,帶領科研小組在移動數據查詢、無線傳感器網絡、無線Mesh網絡等領域做出多項創新性研究,在EURASIP Journal Wireless Communications and Networking,IEEE Transaction on Wierless Communication,IEEE PerCom’06,MOM’06等國際知名期刊與會議上發表了一系列高水平論文;同時徐明教授應邀多次訪問澳大利亞國立大學、新南威爾士大學、香港理工大學、香港科技大學并做多場學術報告,與上述學校建立了穩定的合作關系,同時還擔任IASTED International Journal of Computers and Applications國際學術期刊編委。
(3) 注重師資隊伍建設,培養優秀教學團隊
我們積極瞄準計算機科學與技術發展前沿,遵循高等教育發展規律,依據計算機網絡課程及其相關課程的教學目標以及人才培養類型的多樣化對教師隊伍的需求,每年制訂明確的隊伍建設規劃,重點突出青年教師的培養計劃,實施青年教師科學、合理、有序的引進和培養,不斷優化教師隊伍的年齡結構、知識結構和學緣結構。
例如,我們積極鼓勵青年教師參加國際、國內全學術交流會議以及全國和全軍的教學研討,選派青年教師前往國際知名大學進行訪問和學習;如姚丹霖副教授、朱培棟副教授多次出訪海外,參加InfoCom’04、MSN’06、ICOIN’07等國際學術會議,并將于近期出國進行交流訪問。鼓勵任課教師承擔和參與相關的前沿性、基礎性的科研課題;我們積極主辦全軍院校計算機課程教學研討會,并主持其中的計算機網絡教學專題研討;積極參與計算機網絡工程專業學科建設規劃、校重點課程論證報告以及計算機網絡專業教學團隊申請與建設,開闊教師的學術視野,提高他們的學術水平和教學水平。
(4) 努力改進教學方式,不斷創新教學方法和教學手段
在“計算機網絡”課程教學方式上,我們除了注重課堂教學外,特別強調實踐性教學。同時,在課堂教學方面,我們不斷創新教學方法和教學手段。針對計算機網絡的重點和難點內容,我們提出并實踐了“自底向上”與“自頂向下”相結合教學法、自主研究式學習法案例教學法、案例教學法、圖形解析教學法、虛擬實驗先行教學法等方法,不斷提高教學效果和教學質量。另外,在課程教學過程中,我們采用Packet Tracer軟件來模擬跟蹤網絡報文經過路由器和交換機之后各個字段所發生的變化,讓學員直觀地了解和掌握了路由器和交換機對網絡報文處理的過程。
在教學手段方法,除了引入多媒體教學。另外,我們投入了大量人力、物力開發了計算機網絡課程輔助教學系統NetDemo。該系統以動畫為主,結合文字和圖片,將問題的提出、解決問題的方法以及具體協議的工作過程通過動畫生動形象地展現出來,這樣既提高了學生的學習興趣,又提高了教學效果。多年的教學實踐表明,使用輔助教學系統可以達到寓教于樂、事半功倍的效果。同時,動畫形式極大地豐富了教學手段、活躍了課堂氣氛,激發了學員主動思考和創造的熱情。
在課程綜合設計實驗中,我們通過布置實驗題目,讓學員用EtherPeek或Sniffer軟件實時捕獲各種網絡報文并對捕獲到的網絡報文進行分析研究,使學員更直觀地理解各種網絡協議和報文。
為了提高實驗室的利用效率,增強實驗的效果,我們提前將NetSim模擬軟件發給學員,先讓學員在模擬軟件NetSim上熟悉路由器和交換機的配置方法和過程,最后才讓學員到實驗室,在真實的路由器和交換機上進行配置實驗,這樣既提高了實驗設備的使用效率,同時也提高了學員實驗的效果。
為了使學員鞏固對重難點內容的掌握,我們開發了一套“計算機網絡試題庫”并分發給所有學員使用,每學完一章/節,學員可以自主組題對所學內容進行測試,以驗證知識點的掌握情況并加以鞏固。
為了提高學生學習的主動性,方便學生的學習,我們積極構建網絡教學環境,通過網絡教學平臺和交流平臺,課程的教學資料并進行網上答疑、作業上交與批改等。通過該平臺交流教學課件,并能夠通過該平臺進行輔導答疑、提交/批改作業、模擬考試等,該平臺業已成為學員們學習網絡課程的好工具。
(5) 加強實踐教學條件建設,不斷完善實驗體系和內容
實踐是創新的源泉,創新來源于實踐。為了培養學生的創新精神、創新能力以及團隊精神和組織能力,我們不斷加強實踐教學條件建設,不斷完善實驗體系和內容。我們開設了“網絡工程課程設計”、“網絡攻防課程設計”等綜合實驗課程,是國內最早開設計算機網絡綜合實驗的學校之一。
多年來,學校和學院對本科教學傾斜支持,教學設施與教學設備技術先進,配套齊全,教學實踐環境和實踐配套設備逐年加強,基本滿足了學員學習的要求。計算機網絡課程被學校列入“十一五”重點建設課程,有望學校投入更多的建設經費。
目前,網絡實驗室均面向學生全時段開放。實驗室共有微機1300余臺,專用于網絡實驗的Cisco 2600、Cisco 8540 SR等多功能交換機及路由器20余臺、各種防火墻近10臺,還實現了無線Wi-Fi組網覆蓋。此外,多種模擬仿真軟件用于課程實驗教學,部分優異生甚至在大學三年級就進入導師的課題,從事混合網絡、光交換技術、無線傳感器網絡等研究項目。
學校建有本科學員創新實驗基地支撐了部分優秀學員進行創新實踐活動。授課教室全部為多媒體教室,裝備有高亮度的投影儀、實物投影儀等,每位授課教師都配發1臺筆記本計算機。可以說,教學實踐環境和實踐配套設備基本滿足課程實驗和綜合性課程設計的需要。
2008年初,本科計算機網絡與信息安全實驗室將于建成并投入運行,該實驗室將支持本科階段所有的網絡相關課程,將完全滿足本課程本科階段及其他相關網絡課程的實踐教學需要。
通過實踐教學環節,絕大部分學員真正掌握了計算機網絡的基本知識,綜合素質也得到了整體提高,并能很好地應用到實際中去,同時也增強了學員動手操作學習能力,使他們畢業后能迅速適應崗位的需要,取得了良好的效果。通過加強實踐體系與內容設計,使學生在實踐中學原理、在實踐中長才干。
(6) 緊跟學科前沿,編寫優秀教材
計算機網絡課程是計算機及其相關專業本科高年級學生的必修課。近年來網絡技術發展迅猛,網絡技術的應用已經滲透到各個行業,對于計算機專業的畢業生網絡技術的掌握情況,對于能否很快適應社會需求極為重要。黑河學院自2004年正式批準成為綜合類本科院校以來,其計算機專業的網絡課程經歷了從無到有,教學隊伍已發展到一個精英教學團隊,教學體系、教學內容、教學方法和教學手段從模糊、粗放到精益求精。
1.課程內容體系結構
計算機網絡課程體系龐雜,為了突出辦學特色,充分發揮本院優勢,黑河學院對網絡工程專業學生提出4項基本學習目標,即懂、建、管、用:
“懂”是能夠正確認識和認知網絡術語及協議標準;
“建”是能夠對現有網絡提出建設性意見,并能夠作出實施方案;
“管”是能夠使用網絡硬件設備對網絡進行管理和維護;
“用”是能夠熟練地掌握網絡信息、站點的。
在對課程內容設置上也充分考慮到計算機網絡中的一些經典內容,包括具有一定深度的知識。例如,在講授擁塞控制內容基礎上,滲透部分神經網絡的知識開拓學生的視野,不斷引入最新網絡技術,如高速LAN、無線LAN、藍牙、ATM、IPV6等。為了使學生能夠全面、深入理解和熟練掌握計算機網絡知識體系,對于網絡工程專業不同方向的學生在教授網絡課程時以TCP/IP協議體系結構為主線,以Internet和Intranet作為實例來講解網絡基本原理和其應用。網絡課程內容及知識點的設置見表1。
不同的專業方向對計算機網絡課程的教學目的和要求不一樣,學生也存在個體差異,因此本著因材施教的基本原則,在教學內容和教學進度的安排和組織形式上采取多類別分類教學,具體類別如下。
1)計算機網絡(72學時,理論36,實踐36)。
適用于網絡工程專業本科生,采用謝希仁教授編著的教材《計算機網絡》第四版進行教學,講授內容包括網絡概述、數據通信基礎、計算機網絡的體系結構、局域網及介質訪問控制、廣域網技術、網絡操作系統(Windows2003、Linux)。在應用層重點講述HTTP、FTP、SMTP、DNS、DHCP、SNMP等協議的原理,P2P模式與C/S模式的差別;在傳輸層講述可靠傳輸的基本條件、流量控制、差錯控制以及TCP、UDP協議;在網絡層主要講述路由算法、IP協議、構造超網與子網劃分、網絡互連、路由器基本原理等。實驗內容包括互聯網應用、應用層網絡協議驗證、網絡操作系統基本命令、網絡測試、網絡編程。1個學期后,可以根據實際情況開設網絡課程設計,內容包括企業網方案設計、局域網P2P即時通訊軟件的實現等?;靖采w了表1中所有的知識點,另外對于網絡管理與網絡安全、神經網絡也做了講述。
2)計算機網絡與通信(54學時,理論36,實踐18)。
適用于網絡工程專業(通信工程)方向本科生,采用電子工業出版社出版的《計算機網絡與通信》教學,講授內容以Internet為線索,系統介紹協議、服務、數據報、數據交換、信道復用等網絡基本概念,應用層的重要協議如DNS、TCP、UDP、IP、FTP、SMTP、HTTP和網絡設備。重點講述多路訪問控制協議、IP子協議以及交換機、路由器、模擬與數字通信的方法與過程、效率與性能,噪聲與干擾對通信的影響等。對計算機安全包括RSA加密算法、數字簽名、電子郵件加密傳輸、認證協議、加密通信等進行介紹。實驗內容包括協議分析和網絡通信仿真實踐,重點在于理解協議的概念、應用和脈沖編碼調制,實現一般網絡應用。覆蓋表1中的基本和中高級內容。
3)計算機網絡基礎(48學時,理論36,實踐12)。
適用于網絡工程專業(物聯網)方向本科生,采用清華大學出版社出版的《計算機網絡技術基礎教程》教學,主要講授內容包括網絡概述、通信原理、TCP/IP協議結構、局域網技術、廣域網技術、網絡設備及應用。實驗內容包括互聯網應用、應用層網絡常用協議實現、網絡測試及管理命令使用和組網技巧。主要覆蓋表1中的基本知識內容,省略了網絡層和運輸層中較為復雜的知識內容。
2.實踐項目設置
計算機網絡課程教學的主要環節在于實踐,實踐教學的定位是激發學習興趣,加深對基本原理的理解,培養基本的網絡應用能力,為后續學習打下基礎。圍繞這一目標,黑河學院為網絡工程專業及相關方向開設的網絡實驗項目如表2所示。
根據以上實踐教學內容的設置,針對專業方向的不同需要,對網絡課程的內容和實驗項目要求做相應整合,滿足各專業方向對于網絡教學的要求。
3.教學方法與教學效果
計算機網絡課程知識點多、覆蓋面寬、系統要素多、各種協議實體交互復雜,單一的教學方法無法解決所有問題,為了改變過去傳統的一味講授的教學模式。課程組采取了多種教學方法實施教學,具體方式如下。
1)討論式教學。
由實驗授課教師講解本節實驗的理論原理和具體的實驗內容,針對難點和重點,設計思考題并要求實時記錄實驗過程,實驗完成時,通過提問或研討分析的方式實現教師與學生之間的互動。這樣學生印象深刻,對于比較復雜的協議有實質性的了解,避免死記硬背。
2)任務驅動式教學。
在理論課教學中,教師精心設計每個“任務”,并分解成若干個“子任務”。按照“提出任務分析任務引出教學內容講授新知識總結評價”的過程展開課程。
在教學過程中充分利用學校的網絡環境,以校園網拓撲結構為參照,使學生在計算機網絡教學中接觸到真實的網絡案例,從分析網絡拓撲結構到網絡規劃與設計再到硬件設備的選擇逐步展開。教師在講解的基礎上,指定內容如計算機網絡的概念、計算機網絡的拓撲結構、Internet的發展過程、網絡系統拓撲結構設計、網站建設與維護等,安排3~5名學生組成小組,查閱資料、討論并寫出專題報告,并在課堂上向同學講述,一起討論、分析和評價,使每個學生都有興趣積極參與,活躍課堂氣氛,培養其自學能力。
3)開放式實驗教學。
學院于2011年建設了網絡實驗室,引進了最新的網絡仿真設備,對學生全天開放,學生不僅在課堂上能夠學習理論知識,在課外也可隨時練習課堂實踐內容,在實踐中發現問題并解決問題,既強化了理論知識又鍛煉了實際動手能力。
隨著計算機網絡的發展和普及,社會對計算機網絡專業人才的需求也在不斷增長。在此背景下,為了適應社會發展,各級各類院校都相繼開設了計算機網絡技術專業。在內江職業技術學院計算機網絡技術專業建設過程中,我們經過不斷地學習、調查、實踐和思考,逐漸獲得了對專業建設的一些認識。
一、計算機網絡人才需求現狀
隨著計算機網絡在各級各類機關、企事業單位的廣泛應用,各單位、各行業都迫切需要既懂技術開發,又能進行管理、維護的復合型計算機網絡技術人才。據國家信息產業部預測,今后幾年,我國從事網絡建設、網站應用及網絡服務的新型網絡人才需求將達到60~100萬人,而現有符合新型網絡人才需求的人還不足20萬。計算機網絡人才需求缺口巨大。因此,只要我們能夠圍繞社會需求制定出符合社會需要的計算機網絡人才培養計劃,那么就一定能夠培養出為社會接受,受社會歡迎的計算機網絡專業技術人才。
二、計算機網絡技術專業崗位和職業能力分析
1 通過調查分析各個行業對計算機網絡人才的需求,將計算機網絡技術專業人才崗位進行劃分
(1)按照工程實施流程劃分
售前工程師(包括技術支持工程師、網絡規劃設計師),售中工程師(包括現場項目實施經理即現場經理、工程實施工程師),售后工程師(包括客戶服務技術支持工程師即呼叫中心技術支持CALLCENTER和售后服務工程師)。
(2)按照工作內容角度劃分
可分為:網絡工程師(負責網絡設備的安裝調試)、網絡管理員(負責網絡系統維護)、主機管理員、存儲管理員、系統管理員(負責NOS系統平臺管理)、數據庫管理員(負責MS SQL/ORACLE/SYBASE等數據庫系統的管理)、中間件平臺管理員、信息安全師(負責安全設計與安全維護),網絡設計師(負責網絡規劃設計)。
(3)根據以上內容,可歸納出計算機網絡專業的典型職位類型有:網絡工程師(具體又可分為網絡設計師、系統集成工程師、網絡安裝工程師、綜合布線工程師、系統測試工程師)、網絡管理員(主要進行網絡系統管理、主機管理和存儲管理)、應用工程師(主要進行NOS維護、數據庫與中間件等應用系統平臺維護)、信息安全師(負責安全設計與安全維護)和網絡設計師(負責網絡的總體架構設計)。
2 根據各崗位所需能力要求,結合用人單位對學生的素質要求培養學生必備的職業能力
(1)應具備的核心能力:能夠按照項目所規定的要求合理地搭建網絡軟硬件平臺,并能實施單元測試和集成測試,及時修復系統缺陷,達到最終交付網絡系統的能力;應具有維護網絡機房環境,維護網絡運行平臺系統,系統優化的能力;能按照信息系統整體架構的要求,進行信息系統安全性的管理和維護,具有合理部署安全策略、處理應急事件的能力。
(2)應具備的基本能力:能持續學習和掌握網絡工程實施的流程、規范、方法與工具。能對項目實施任務和工程實施進度、日常運行維護工作進行有效管理。能夠建立穩定的日常工作環境與和諧的工作關系。有一定技術文檔編寫能力,具有一定的專業外語水平,能夠閱讀專業技術文檔。
(3)應具備的專業能力:能夠熟練地根據項目的流程、規范和質量標準搭建出合格的網絡軟硬件平臺,能按設計要求使用恰當的工具和方法高效實施網絡建設方案,具有對通信線路、主機系統、數據庫系統進行系統管理與維護的能力,能夠熟練應用信息安全相關技術和相關安全工具,進行信息系統安全保障工作,處理維護安全工作中的各類問題。
三、學生職業能力培養方案及相應課程體系建設
根據以上職業能力分析,確定我院計算機網絡專業的培養目標為:培養具有較強實際動手能力同時又具備相當理論基礎的技能型人才。圍繞這個目標,在制定培養方案和進行課程建設時注意克服以往“理論講得多,動手操作少”的問題,特別強調和突出實際操作和動手能力的培養,注意理論學習和實踐動手能力的配合,以促使學生能順利地將所學知識向技能轉化。同時注意加強學生職業素質的培養,并創造機會使學生進入企業和社會見習或實習,使學生了解企業、社會的人才需求狀況,建立企業、行業意識,為以后進入職場做好準備。根據以上分析,建立起以下與學生職業能力培養目標相適應的課程體系:
四、實踐課程建設及實訓基地建設
對計算機網絡技術的學生來說,實驗課程和實訓尤其重要。根據以上對計算機網絡技術專業的崗位分析,將網絡專業的重點教學內容確定為計算機網絡技術、網絡系統集成與工程設計、網絡互聯設備的安裝與調試、網絡安全與管理、網站建設等幾個方面。在設計實踐課程時一方面應考慮其獨立性、完整性、實用性,另一方面還要考慮對課程教學的輔助作用。在具體題目的選取上既要傳統,也要實用,既要有所為,也要有所不為;既要限制固定,也要兼顧靈活性。這樣才能訓練學生對課程的全面掌握和靈活運用。由于計算機網絡是門實踐性很強的學科,因此幾乎每門專業課都有實驗內容。所以應針對以上核心課程精心設置實驗和實訓內容。實驗是課堂理論教學的補充,通過實驗,使學生加深對課程理論和知識點的理解。課程實驗有驗證性實驗和創新實驗之分,專業基礎課程的實驗多為驗證性的,創新實驗是非驗證性的、激發創新思維的實驗,多用于開發設計的課程。為了保證各門實驗課程的順利進行,在實踐課程的建設過程中,應具體說明該課程課內實驗的目的、具體內容、要求、所要達到的目標,并制定相應的實驗計劃和實驗指導書,使實驗課程的進行有依據和法度。
課程實訓的題目應該是最新的,可以有一定的難度,能充分發揮學生的潛力。應以應用為目的,以學生為主體,教師為指導,強調學生獨立完成為原則,激發學生學習的主動性、積極性、創造性。通過課程實驗、課程設計,使學生初步具備獨立分析問題和解決問題的能力、語言文字的表達能力、相互協作和團隊精神的工作技能。
在實訓基地建設上,一是通過校企共建,實現校內實訓基地與校外實訓基地統一規劃,互為補充,體現統一性;實訓室的構建和設備配置應與對應企業吻合度高,做到貼近企業,貼近技術發展。校內實訓基地要基本參照企業真實生產環境建設,開設的實訓絕大部分要是生產性實訓。實訓基地建設方案要參考IBM公司、思科公司、華為3COM公司等企業專家的意見。實訓室要逐步建設為開放型實訓室,由學生來負責機房內設備的維護及管理,同時也負責上機人員的協調。通過這樣的鍛煉,達到提高學生的技術能力和管理能力的目的。二是創建一種基于網絡平臺的“網絡設備虛擬實訓環境”,改善學生的實訓條件。增加學生的實訓機會。三是爭取開發一種與計算機交互的“手把手”實訓教學軟件,以豐富實訓手段。
我國現行的計算機網絡專業課程教學辦法,大多數以傳統教學模式為基礎,進行較小幅度的新技術應用和新型專業技術培養,因此具有一定的局限性。目前來看,我國應用型計算機網絡專業課程的設置主要有:數據通信技術、計算機網絡技術、局域網組網技術、計算機安全技術、TCP/IP、通信編程技術、Web數據電子技術和網絡安全技術等課程。
一、對現行的計算機網絡工程專業課程體系的分析
對于傳統本科教育來講,其具有一定的科學性和合理性,本科學生的文化素質相對較高,對新型技術知識的適應能力較強,對于這類教學目標,我國大多培養的是學生畢業后能夠進入政府機關、企事業單位和科研部門從事相對高端的計算機網絡技術、計算機語言開發和管理維護工作,或在高校從事網絡工程的教學與技術研究工作。但對于新辦本科教育來講,現有模式具有一定的缺陷。
隨著計算機技術的高速發展及各種新型數字信息技術的豐富,計算機網絡專業已成為計算機技術的一個分支,而軟件開發技術在當今也不再是硬件技術的附庸產業,軟件開發技術已獨立發展成為計算機技術的一項小分支。因此,傳統的計算機網絡專業課程以無法滿足現代計算機技術的發展和社會人才的需求。
我們應當看到,現行的網絡專業技術課程較陳舊,教學內容往往與現行社會普遍使用的計算機系統、軟件開發環境相比更為落后,同時,教學課程在計劃和安排上存在內容重復與重疊現象。以編程和開發環境課程為例,教學中所開設的編程課程雖然種類較多,但大部分內容較為相似,尤其在開發環境和計算機語言課程上,看似種類繁多,實則類同。再例如,Web數據庫與電子信息技術,其中Web數據庫只是編程技術中的一小部分,但如果專門開設課程學習Web數據庫開發,往往忽略了整個編程,最終使學生只能學到編程技術的一點皮毛,對以后的工作和應用也沒有實際意義。
數據通信與計算機網絡課程包含了內容非常多,而系統集成和TCP/IP的課程內容多數是數據通信與計算機網絡上過的,造成“舊菜重炒”,開設的課程雖然很多,但是每門課程都只是學了一些基本的知識,深度不夠。因此,這樣的課程設置泛而不專,不能體現“一專多能”的作用。學生在校學到的計算機知識廣而不精,畢業生面對社會擇業時很難馬上適應工作,而用人單位顯然不愿意錄用沒有專長的學生。
二、課程設置中必須明確培養目標
應用型的計算機網絡專業現行的課程,與相應的研究型本科專業課程設計相比,存在比較尷尬的地方,培養的學生理論基礎不如研究型的學生,實際應用能力不如高職高專,近年來,網絡工程技術類應用發展迅速,社會對這幾個方面人才的需求也較大,但是,本科“具有計算機網絡應用與維護能力的應用型人才”的培養目標定位太含糊,在四年的學習時間里,學生很難把幾個應用方向的應用技術都掌握,造成計算機專業教學效果并不理想,因此對應用型本科計算機課程體系進行改革迫在眉睫。
為順應時展和新型計算機網絡專業技術的不斷普及,在教學內容與課程設置上的改革迫在眉睫。首先應明確教學目的,包括培養技術的方向和定位,可以根據需要對計算機網絡專業進行分類。從不同方向制定科學的、系統的獨立專業,使學生能學到全面的計算機網絡技術知識;同時學生還能根據自己的興趣愛好,選擇自己特長的學科或技術作為今后的重點發展方向。
三、課程設置必須突出“一?!?/p>
計算機網絡專業的教學計劃,幾乎每年都要調整,但總體而言,沒有實質性的突破。很多高校網絡課程的一些老教師為了提高學生的綜合能力,嘗試在三年級開設綜合作業課程,旨在培養學生的綜合應用能力。綜合作業的課程主要以任務驅動及實例教學為主。通過學習和模仿,制作出一個相對完整的、能夠完成一定操作的程序(或應用軟件)。這種嘗試,在提高學生的動手能力及學生的學習興趣方面雖收到一定的效果,但改革力度是不夠的。
四、課程設置對策
建立切實可行、符合本校特色的教學計劃、培養方案和課程體系是計算機學科教學與學科建設的基礎,教學內容和課程結構體系要瞄準人才培養目標,通過現代教育技術手段濃縮課時,科學合理地整合課程,構建合理的知識結構。
對應用型科來說,網絡課程體系結構應分為:基礎類、組網類、管理類、網絡應用開發類,學完后畢業生應能考過網絡工程師和CCNA或CCNP,可以開發web應用程序,開設課程課時要足夠多,數據通信與計算機網絡這門課程應包含的內容應該是網絡工程師考試的內容,可以把一些課程合并,網絡架構主要網絡的基本架構的實現及管理的內容,網絡安全主要是密碼學及應用,Web應用開發內容腳本編寫和Web編程。CCNA課程學完后,學生能通過CCNA考試。
實驗內容分為組網類和管理類,組網類的實驗包含:路由器和交換機的基本配置實驗、交換機實驗(VLAN,VTP,生成樹)、路由器實驗(靜態、RIP,OSPF、ACL、NAT),廣域網協議基本實驗包含:網絡架構的實驗(AD活動目錄,DNDHCP,數字證書、遠程訪問RAS、IAS、IPSec,網絡檢視)。
對于應用開發類,布置大作業,期末可以已實訓的方式,參照一些成功經驗的做法,24個學時在機房由老師指導。課外輔導,應成立學生學習興趣小組,分成兩個方向,組網類及管理類的小組和應用開發類的小組。分別由指導老師指導,并給學生下達課題或大作業??梢远ㄆ谂e辦各種類型網絡技能比賽。
六、存在的問題
師資水平直接影響教學質量,而這一問題在應用型本科計算機網絡工程教育中更加突出。應用型本科網絡工程專業教育中應以培養學生的動手能力為目標,這個目標應該是明確的,比如,三維設計,其培養目標就是讓學生成為一名計算機繪圖員或設計師,要實現這個目標,教師在三維設計方面,自己首先要達到繪圖員或設計師的水平,否則就無法保}正教學質量。但在高校上計算機網絡課程的教師中,大部分是從學校到學校的教師,沒有實踐經驗,有實踐經驗的教師太少了,這一事實直接影響了教學質量。因此,選擇有實踐經驗的教師作為主講教師,才能保證教學質量,提高學生的動手操作能力。
中圖分類號:G434 文獻標識碼:B 文章編號:1671-489X(2011)36-0089-02
Design and Development of Network Course of Computing Applications//Chen Cuie
Abstract We have walked into a true information world with fast-growing information technology and more and more popular internet recent years. Online course education has become a very important member of modern education family. This article will try to describe the theory and practice of how to design and develop On-line course education via an online education course named Computing Applications.
Key words online education; the basis for computing applications; database
Author’s address Southwest Jiaotong University, Chengdu, China 610031
1 研究背景
21世紀是信息時代、計算機時代和網絡時代,是科學技術高速發展的時代。計算機教育能啟發學習者對先進科學技術的追求,激發學習者的創新意識,提高學習者學習新知識的主動性,培養學習者的自學能力。因此,計算機知識的學習對于現在的人們而言顯得特別重要,而計算機應用基礎網絡課程的開發恰好滿足了這一重要的需求。
2 網絡課程的設計原則
網絡課程教學雖然有別于傳統的課堂教學,但它最終的目的還是為學習提供服務,是一款教學軟件,應該在一定的教學理論支持下進行編制。網絡課程又有別于傳統課程,它的開放性可以為學習者提供更為豐富的學習資源及多樣化的學習模式,因此要充分利用網絡的優勢來開發網絡課程。目前關于網絡課程的設計與開發的研究有很多,關于網絡課程的設計原則總結起來有3點。
2.1 以學習者為中心的教學活動
網絡課程以學習者為中心,盡可能地為每個學習者的發展需求創造與之適應的學習環境。學習者在學習過程中,沒有教師的實時指導,自己建構知識主體,不同的學習者有不同的學習風格,網絡課程的設計要注重為不同的學習者提供個性化的學習方式,支持學習者建構自己個性化的學習過程。
2.2 豐富的學習資源
網絡課程的另一個重要特點就是能為學習者提供豐富的學習資源。網絡課程是一個開放性的學習系統,利用豐富的網絡學習資源,學習者可以真正做到自主學習、個性化學習。每一位學習者都可以根據自己的學習特點和現有的知識水平在網絡上選擇適合自己的網絡課程。
2.3 網絡課程設計中的交互性原則
網絡環境中的交互學習環境可以使學生參與認知過程,提高學習興趣,增強學生對信息進行高度認知處理的能力,更好地掌握學習內容。在網絡課程中利用在線論壇等方式,使學習者在學習過程中遇到的問題能夠及時得到解決,這樣既縮短教師與學習者、學習者與學習者之間的距離,又鞏固了所學的知識,調動了學習者的學習積極性。
3 計算機應用基礎網絡課程的設計與實現
3.1 網絡課程體系結構
該網絡課程的體系結構如圖1所示。
3.2 系統實現
該網絡課程的主要開發工具是Dreamweaver 8.0結合ASP動態數據庫訪問技術,后臺數據庫為比較簡單方便的Access數據庫,結合視頻、音頻處理技術實現多媒體網絡課件。
3.3 課程學習
課程學習模塊是網絡課程的核心部分,該模塊將在PowerPoint中做好的課件成網頁的形式,這樣就使課件與網頁能夠充分的融合。在Dreamweaver中通過插入shockwave播放器實現視頻教程在網頁中的播放。
同時在課件下載模塊,學習者還可以將網絡課程中的課件下載到自己的電腦上,這樣學習者不用訪問網絡也可以進行課程的學習,使學習更加簡潔、方便。
3.4 考試試題
該模塊為學習者提供了一個在線測試的平臺,用于檢測學習者的學習效果。該模塊采用ASP技術實現數據庫的動態交互。利用JavaScript語言編寫“do_it()”“show_it()”函數來實現任意選擇試題的功能(框1)。
3.5 在線討論
網絡課程中的交互可分為操作交互、信息交互和概念交互3個層次。對于學習者而言, 在利用網絡課程學習時,是在操作交互的基礎上,主要進行信息交互,而信息交互的目的是為了實現學生在學習過程中的概念交互。信息交互主要包括學生與學習資源的信息交互、學生與教師的信息交互和學生與學生的信息交互3種類型。學生與教師及學生之間的交互會對學生與學習內容的交互起到催化劑作用。為此,在計算機應用基礎網絡課程中提供在線討論這個模塊。在線討論模塊采用論壇的形式,給教師與學習者、學習者與學習者提供交流的場所。
4 結束語
計算機應用基礎網絡課程的開發為學習者計算機知識的學習提供一個很好的平臺?;谟嬎銠C網絡技術的教學,改變了傳統教學中以教師為中心的模式,在教學過程中以學習者為中心,使學習者的學習做到真正的開放與自主,很好地體現了因材施教這一偉大的教學理念。在課程設計中利用新穎的教學方法和設計,做到科學性、技術性與藝術性的結合,極大地提高學習者的學習興趣。
參考文獻
[1]何克抗,李文光.教育技術學[M].北京:北京師范大學出版社,2002.
1.概述
MOOC(massive open online courses)即“大規模開放在線課程”或“慕課”。2011年美國斯坦福大學Sebastian Thrtm教授開設的免費課程“人工智能導論”(introduction to artificial intelligence)吸引了190個國家16萬學生網上注冊學習,從而使得大學課程及課程資料通過網絡免費開放,真正帶來了大規模的在線課程學習。可汗學院(Kahn Academy)推出的在線視頻課程涉及數學、歷史、金融、物理、化學、生物、天文學、計算機科學等科目的內容,吸引了全世界數以千萬的學習者注冊學習。伴隨著MOOC的發展,“nippedclassroom”即“翻轉課堂”教學模式開始流行。所謂翻轉課堂是指教師提供課程視頻等教學資源,學生課前觀看視頻等教學資料完成課程知識學習,教師在課堂上組織學生對視頻課程內容進行深入交流討論并完成作業習題和答疑解惑的教學形態。這種教學模式顛覆了教師課堂講授、學生課后作業的教學模式,將傳統課堂中知識講授放在課外完成,知識的內化吸收轉移至課堂時間完成。
MOOC和翻轉課堂是借助于互聯網而產生的新興教育模式,吸引了全球教育工作者和學習者的關注,大規模互動參與、開放共享教學資源的在線課程教育模式,給高校教育帶來了沖擊和挑戰。基于MOOC理念,以山東省精品課程“計算機網絡原理”建設和改革為契機,提升課程開發、教學設計和實施能力,促進“計算機網絡原理”課程教學模式的改進,激發學生學習興趣和主動探索性,培養學生創新能力,提高課程教學質量和教學效果。
2.MOOC和翻轉課堂帶來的教學模式改變
相比傳統的教學模式,翻轉課堂教學模式有如下3個方面的不同。師生角色的變化:教師不再是傳統的課堂知識傳授者,而是作為課堂的組織者,引導學生在課堂上進行交流討論完成知識消化和吸收。學生從傳統課堂上被動的聽課者變成課堂交流討論的主體。教師通過學生課堂交流討論和習題解答的具體情況,進行課程重點難點知識再梳理或安排答疑解惑來組織課堂教學。②課程教學資源建設的不同:傳統課程教學的主要資源是教材和課程課件,而翻轉課堂教學的基礎是課程教學視頻、課程網站和相關課程輔助教學材料的建設。教師根據課程教學大綱和專業學生的具體情況錄制教學視頻用于學生課前學習,并為學生制作與教學視頻相關的多媒體教學課件、習題測試和輔助教學資源。課堂時間的安排:翻轉課堂教學模式是通過減少教師課堂教授時間,增加學生課堂參與討論交流的時間,在課堂上通過學生之間、師生之間的交流與協作來完成教學任務。即將傳統教學模式中教師課堂教授變為學生課前觀看視頻學習;教師通過精心設計課堂討論內容和話題,讓課堂時間真正最大化和有效化。
翻轉課堂的教學理念來源于建構主義理論(constructivism)。建構主義理論強調教學應以學生為中心,教學建立在學生對知識的主動探索、主動發現和對所學知識的主動建構,學生在一定的情境中借助教師或同伴的幫助,利用必要的學習資料,主動學習獲得知識。翻轉課堂理念混合了教師重點講解和建構主義學習,使教師成為學生身邊的“指導者”而不是講臺上的“圣人”;學生可以靈活選擇觀看課程視頻的時間和地點,激發其課前主動學習和課堂討論積極性;增加課堂上學生和教師之間的互動和個性化交流時間,讓學生得到個性化教育。這種翻轉課堂的教學模式體現了“以學生為學習主體”的思想。結合傳統教學中易于課程知識體系化和具體化的優勢以及翻轉教學易于增強學生創新性、主動性和個性化培養的優勢,在“計算機網絡原理”教學中融入MOOC理念和翻轉課堂教學模式,確立“教師重點知識引導和學生自主學習”相結合的課程教學模式。
3“計算機網絡原理”精品課程立體化建設
“計算機網絡原理”是計算機類專業的核心必修課,是一門理論與實踐并重、跨學科、知識面廣的專業課程。課程教學中確立教師教學的主導地位和學生學習的主體地位,教師不再只是傳統意義上的知識傳授者,而是知識學習的指引者和引路人,給予學生更多自主學習和探索的空間,引導學生課前觀看課程視頻、課上進行小組討論和協作探究、課后思考拓展。
“計算機網絡原理”精品課程立體化建設包含:課程知識體系和教學課件優化調整、課程網站平臺構建、微課教學設計、教學輔助系統開發等。通過“計算機網絡原理”精品課程的立體化建設,可以有效保障學生做好課前預習、參與課堂交流討論、增強課后實踐反饋3個教學環節。
3.1課程知識體系優化調整
為適應計算機類學生的培養目標,“計算機網絡原理”課程要求學生掌握計算機網絡的基本概念、基本原理和基本方法;掌握計算機網絡的體系結構和典型網絡協議;了解典型網絡設備的組成和特點,理解典型網絡設備的工作原理;能夠運用計算機網絡的基本概念、基本原理和基本方法進行網絡系統的分析、設計和應用。以謝希仁的《計算機網絡(第六版)》作為教材,基于傳統教學與翻轉課堂教學相結合的理念,重新梳理課程知識體系。按照計算機網絡層次參考模型學習各層的功能、原理、算法和協議,圍繞網絡各層協議數據封裝和各層典型設備組成結構原理這兩條主線對課程核心知識點進行組織,確立傳統教學與翻轉課堂教學知識點比例大致為3:2,課程核心教學知識點劃分如表1所示。在教學內容組織方面,強調計算機網絡原理是根本,Intemet技術是實例。
3.2課程網站平臺建設
課程平臺建設是精品課程建設的主要內容?!坝嬎銠C網絡原理”精品課程網站提供了課程主講教師介紹、課程描述、教學大綱、授課教案、多媒體課件、主講教師教學錄像、實驗指導、作業解答、課程參考資料、常見問題解答、研究型教學文檔等教學資源,并鏈接課程檢測習題供學生自我測試。主講教師課程視頻(如圖1所示)是保障學生課前預習、參與課堂討論交流的基礎。學生通過課程平臺可以下載課程課件和參考資料,在線觀看教學視頻,開展網上討論,課后通過課程網站平臺提交作業或學結報告。
3.3微課教學設計
針對課程的難點和重點設計微課教學案例(包含背景、教學目標、教學內容、教學方法、教學總結等),錄制微課,便于學生利用碎片時間通過微課學習鞏固課程的重點難點內容。
廣域網分組轉發機制的微課教學案例設計如表2所示。
3.4課程教學輔助系統
掌握計算機網絡分層參考模型的各層功能、協議和算法,是學好計算機網絡原理課程的關鍵。由于網絡原理協議眾多且抽象難懂,設計一個簡單實用、直觀形象、交互性好的課程教學輔助系統可以幫助學生直觀地學習課程內容。利用Authorwarer的交互圖標、計算圖標和編程接口,通過程序片段的有效嵌入,可以模擬仿真網絡原理和協議的復雜工作過程?;贏uthorware開發設計了3個功能模塊:①課程學習模塊用于滿足課程學習任務;②習題檢測模塊用于檢測學生對知識點的掌握;③課堂助手模塊提供學生考勤、教學公告、輕松驛站等輔助信息。
課程學習模塊設計實現了3種信息交換、數據鏈路層停止等待協議、網絡層帶有子網劃分的分組轉發過程、地址解析協議ARP、傳輸層三次握手的連接過程、應用層STP生成樹協議、DHCP動態主機配置協議等計算機網絡的典型網絡協議和過程原理。使用子網掩碼的分組轉發模擬過程如圖4所示嘲,當用戶手動輸入主機H1(IP地址為128.30.33.13)要發送分組的目的IP地址為128.30.36.62后,可以仿真模擬分組數據的轉發過程,使學生更加直觀地掌握分組轉發過程的工作原理。
2003年教育部下發《關于啟動高等學校教學質量與教學改革工程精品課程建設工作的通知》(教高[2003]1號)以來,包括高職院校在內的國內高校各級精品課程建設工作開展的如火如荼。就計算機網絡課程而言,目前已有包括本科、高職兩個層次,國家級、省級、校級等多個層次的數十所院校的精品課程項目得以立項、建設。精品課程的建設目標是建設“具有一流教師隊伍、一流教學內容、一流教學方法、一流教材、一流教學管理等特點的示范性課程”[1]。國內兄弟院校前期開展的計算機網絡精品課程建設[2-3],大多圍繞這個目標,根據不同學校的辦學定位和人才培養目標,在課程體系、教學內容、教學方法和手段、師資隊伍、教學資源建設等方面大膽改革和創新,取得顯著成效,產生了很好的借鑒和示范效應。
我校是一所有著二十四年辦學歷史的地方性高職高專院校。長期以來,學校堅持走“工學結合、校企合作”的應用型人才培養之路,十分重視專業建設和課程改革工作。計算機網絡是我校信息與電子工程系計算機類、自動化類專業的一門重要專業基礎課。我們在精品課程建設中汲取他人寶貴的經驗,借鑒兄弟院校的創新成果,同時結合自身地域經濟發展和人才培養定位的具體特點,積極探索以崗位核心能力培養為目標的計算機網絡精品課程(組)建設和改革新路子,這是一項具有重要現實意義的工作。
1高職畢業生網絡技術職業崗位能力分析
1.1網絡技術崗位特點分析
計算機網絡是當今信息社會最基本、最重要的公共基礎設施之一。社會用人單位對網絡技術專業人才的需求持續旺盛,工作崗位呈現多樣性。IT行業中,計算機網絡技術工作崗位主要特點可概括如下。
1.1.1技術更新快
計算機網絡技術發展迅猛,新知識、新技術不斷涌現,因此對從業人員的知識更新和能力提升的要求特別突出。學生不可能僅僅依靠學校所學的知識和養成的能力去適應其長久職業生涯的發展需要,這就要求學生注重自我學習、自我發展能力的培養和訓練。高職高專學校2~3年的在校學習時間本身比較短暫,如何兼顧基本專業技能的訓練,以快速適應未來就業崗位;以及如何培養學生自我學習的能力,使之具備未來在崗知識更新的要求需要很好地加以平衡。
1.1.2實踐能力要求高
與其他IT技術崗位類似,網絡技術工作崗位對畢業生的實踐能力,特別是實際動手和實際應用能力的要求也非常突出。學生無論從事的是網絡組建、網絡運行、網絡開發,還是網絡管理等不同崗位的具體工作,都需要在熟悉典型網絡技術、掌握典型網絡設備運用技能的基礎上,突出實踐、注重應用。這就為高職院校的人才培養指明了路子――那就是必須在學校教學中,加強實踐環節的訓練,以真實工作崗位的模擬環境為實踐教學空間,立足應用能力的培養。
1.1.3知識的復合特點明顯
從事網絡技術工作崗位的專業技術人員,除了要有一定計算機科學素養,熟悉計算機軟件、硬件的基礎知識外,另外具體崗位類型的細分,對畢業生的知識和能力結構還提出了一定的復合要求。比如,從事網絡應用,如網站開發和管理工作的學生,除了對計算機局域網、互聯網比較熟悉外,還需要具有一定的數據庫、程序設計等知識和技能。
1.2網絡技術典型工作崗位及其能力規格分析
我系計算機應用技術專業開設于1993年,多年來,先后為周邊地區企事業單位培養、輸送了一大批IT技術應用型人才。在先期開展的畢業生就業典型崗位調查中,我系針對計算機類專業畢業生提出了包括企事業單位中小型局域網管理與維護、企事業單位網站建設與管理、企事業單位中小型MIS系統程序員等6個典型工作崗位,并對不同的職業崗位分析了各自應重點培養和訓練的核心專業能力。
從用人單位的調查發現,從事網絡技術工作的計算機類專業畢業生不僅要具有一定的計算機專業素養和綜合素質,還需要具備較強職業崗位能力,包括核心技能、行業通用技能和職業專門技能等。從實際崗位的需求看,畢業生的專業能力和素質分析如表1所示。
2 “計算機網絡”課程組建設的具體實踐
表1的網絡技術工作崗位職業素養和能力分析,為高職高專計算機類專業培養計劃中計算機網絡相關課程組的體系構建提出了目標,指明了方向。
2.1計算機網絡課程組體系設計
從高職高專技術應用型人才培養的目標出發,培養計劃中計算機網絡課程組的設置,既要突出未來從事網絡技術工作學生的能力培養,也要兼顧未來從事其他IT技術工作學生的需要[4-5]。經過多年的探索,我們提出計算機類專業“網絡技術課程組體系設計”,如圖1所示(圖中“*”課程系選修課)。
為使學生通過相關課程組的學習和訓練,初步具備計算機網絡分析、設計、開發、應用、維護和管理的能力,圖1中網絡技術課程及實踐教學環節分為以下4個不同的層次。
2.1.1計算機基礎應用能力課程
主要包括3門課程:計算機應用基礎、PC組裝與維護、Linux操作系統。這一模塊為網絡技術職業崗位的專業知識學習和專業技能培養奠定基礎。全部課程為必修課。
2.1.2計算機網絡基礎(核心課程)
該課程的目標是使學生初步掌握計算機網絡體系結構、基本概念和基本原理,掌握典型局域網組網技術,深刻理解TCP/IP原理和技術,培養學生典型網絡技術的基本專業素養。該課程作為網絡技術課程組中的核心課程,其重要性不言而喻,是課程建設的重點。課程的教學采用“理論+實驗”的形式組織,實驗部分可分為模擬環境的驗證性實驗和真實環境的開放性實驗兩類。
2.1.3網絡基礎架構能力培養課程
主要包括實用組網技術和PDS與組網兩門課程。前者以基本路由、交換技術為重點,以著名網絡設備廠商的典型設備為背景,學習、掌握常見網絡設備(路由器、交換機等)的配置和管理技術,使學生熟悉業界主流網絡基礎設備的應用;后者為選修課,供有意從事網絡技術專業的學生選學。該課程的學習使學生初步掌握結構化綜合布線系統的基礎知識,訓練其實踐應用能力。同時,該課程中通過典型組網案例的分析、課程實訓等環節,使學生具備獨立開展一般中小企業內部局域網、互聯網接入的規劃和設計能力。
2.1.4網絡綜合技能訓練教學環節
由“網絡管理與網絡安全”、“網絡工程實訓”以及“網絡技術職業技術資格認證培訓”構成。該模塊強調的是網絡綜合應用技能的訓練,屬于提高性課程,旨在使學生在前述3個模塊學習的基礎,進一步延伸、拓展專業知識,進一步訓練網絡綜合工程能力。
2.2核心課程的優化與重組
課程建設初期,通過對我校及兄弟高職院?,F行課程教學情況的調研,我們發現計算機網絡課程的教學目前還存在許多問題:
(1) 課程應用性特點尚不鮮明。
計算機網絡課程本身是一門具有很強應用性和實踐性的課程,但傳統國內高校該課程的教學內容以OSI/RM七層模型為主線加以組織,“學院”氣息很重。這一點對高職高專院校來說,問題特別突出。過于強調計算機網絡專業知識的深度、廣度和系統性,顯然與高職院校的培養目標和人才定位實際不相符合,導致課程教學與網絡技術的飛速發展和廣泛普及的現狀嚴重脫節。
(2) 教學方法單調,課堂氣氛呆板。
一般的計算機網絡課程大多采用“課堂教授+驗證實驗”的教學形式。從該課程教學內容的特點看,這本無可厚非,符合課程的教學特點?,F今存在的一個突出問題是,由于過多強調課程的理論知識傳授,導致“灌輸式”、“填鴨式”教學形式的風行,課堂教學內容陳舊、枯燥,特別是網絡體系結構和協議分析部分,高職學生往往如墜云霧,師生難以互動,學習趣味索然。
(3) 師資隊伍不能與時俱進。
這主要體現在兩個方面,首先,許多擔任計算機網絡課程教學的教師,自身缺少專業實踐背景,從學校到學校,從書本到書本的現象普遍存在,授課只能紙上談兵,難以適應高職院校應用型人才培養的基本要求;其次,部分教師不注重自身專業素養的提升和知識更新,使課程教學與技術發展不相適應。
(4) 實踐教學環境和條件建設滯后。
受專業建設時間和教學經費投入的制約,高職院校的實驗、實訓條件與本科院校的差距十分明顯,而計算機網絡課程本身具有很強的實踐性特征,兩者的矛盾比較突出。單純依靠普通計算機機房開設基于模擬環境(如Boson、Packet Tracer等)的網絡基礎實驗,使得學生在網絡技術諸多專業的技能訓練上受到很大制約,存在很多缺失。
基于上述分析,我系計算機網絡課程建設實踐,首先從課程教學內容的優化重組入手。其基本思路是:
(1) 突出高職高專應用型人才培養的特點。
以培養學生的職業崗位能力為重點,突出職業性和崗位性。通過與思科網絡技術學院、神州數碼網絡大學等著名網絡教學平臺的合作,開展課程設計與課程開發。倡導以學生為主體的教育理念,以崗位需求和職業能力為依據,以工作過程為導向,把課程的教學貫穿于實際的網絡構建、應用和管理的工作過程中,突出職業能力、職業素養的培養和訓練。
(2) 強調學以致用,完善實踐教學環節。
加強與周邊網絡、通信行業、企業的聯系與互動,積極探索校企合作的課程開發新路子;充分發揮已建立的“思科網絡技術學院”等校企合作平臺的作用,深化課程實踐教學改革;構建校內網絡實驗室、網絡工程實訓室以及校外實習基地的建設,拓展實踐教學空間;以驗證性基礎實驗、案例式組網實訓、網絡工程綜合實訓和實際崗位實踐等形式,充實完善課程實踐教學環節。
(3) 課程教學與職業證書有機結合。
將網絡技術職業技能取證引入課程教學體系之中,在前期已開展的“網絡設備調試員”培訓考證工作的基礎上,進一步引入思科、H3C、神州數碼等著名網絡行業資格證書,豐富課程的教學模塊,凸現課程教學的職業性。
為此,我們在課程教學內容的設計上,大膽擯棄了傳統的OSI/RM模型為主線的組織體系,新的教學內容的組織體現了一般知識基礎、基本技術方法和綜合技術應用3個層次,兼顧了網絡與通信基本原理、典型局域網技術、TCP/IP原理與技術和Internet典型應用等4個重點,如表2所示。
2.3實踐教學體系的構建
在我們的課程改革探索中,課程實踐教學環節的改革是其中的重點工作。首先在實踐教學內涵的充實上,初步構建了以下較為完善的體系。
(1) 網絡基本原理實驗:以校內“網絡實驗室”、“網絡工程訓練中心”為基地,采用真實環境與虛擬環境(如Cisco Packet Tracer、Boson等)相結合的實驗方式組織開展。
(2) 典型案例綜合實驗:在校內“網絡工程訓練中心”及校外合作企業中國電信衢州分公司、衢州市愛得發網絡工程公司等基地分別組織實施。
(3) 網絡工程實訓:主要借助校企合作平臺在校外實習實施,并與學生的畢業設計和頂崗實習有機結合。
與此同時,為了提高實踐教學效果,我們通過依托校外合作企業,在實踐教學中聘請了十余名行業技術專家,參與實踐教學的指導。本系教師在配合外聘教師工作的同時,也得到了很好的實踐鍛煉機會。
2.4課程教學與職業技能取證的有機融合
為了體現計算機網絡課程教學的職業性特點,我們將網絡技術職業技能取證與相關課程組建設加以融合。相關證書與課程教學內容的關系如下:
(1) 網絡設備調試員(管理員)技能證書:計算機網絡課程教學內容應覆蓋該證書所要求的知識、能力規格,學生修完該課程,完成全部理論和實踐教學環節后,具備參加該證書考試的條件。
(2) CCNA、HCNE、DCNE等行業通用證書:計算機網絡課程教學內容融入上述證書的部分教學模塊供學生課內選修。學生修完本課程,選修網絡技術課程組后續課程,或利用課程網站自主學習,擴展知識能力結構,經過短期培訓后,具備參加該證書考試的條件。
3結語
我校計算機網絡課程組建設的探索與實踐開展以來,大大推進了計算機類專業核心能力“中小型企事業單位計算機網絡組建、運行、維護和管理能力”的訓練工作。限于篇幅,課程建設其他層面的工作,如師資隊伍建設、教材和教學資源建設、教學方法和教學手段的革新、課程考核評價體系的完善等,本文沒有系統介紹,留待后續進一步總結和報告。
鑒于課程建設工作的系統性和長期性特點,我系前期開展的圍繞計算機網絡技術職業崗位能力培養的相關課程組建設工作,尚在進一步完善和深化之中。此前的許多改革實踐,借鑒了兄弟院校的寶貴經驗,在此深表謝意。
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Professional Competence-oriented Computer Network Course Group
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(Department of Information and Electronic Engineering, West Branch of Zhejiang
北京市教育委員會于2008年啟動了“北京市中等職業學校以工作過程為導向的課程改革實驗項目”。課程改革實驗項目探索以工作過程為導向,構建理論與實踐一體化、與職業資格標準相融合的、具有首都特色的中職教育課程體系和課程實施的途徑和方法。
2011年我校承擔了北京市計算機網絡專業課程改革任務,筆者有幸參與了《廣域網接入及監管》課程開發、課程標準制定和教學方案設計實施等工作,并主編完成了校本教材《廣域網接入及監管》課程編寫工作。
目前課程改革已進入到教學設計和實施階段。新的課程模式下如何按照工作過程進行一次課的教學設計與實施并沒有太多的經驗可以遵循。本文試圖以《廣域網接入及監管》的一次“光纖熔接”課為例,探討課堂教學實踐的設計與實施過程,以期對專業核心課程教學設計與實施中的問題提供一些解決思路和方法。
《廣域網接入及監管》課程的主要任務是培養學生運用網絡設備和軟件等,培養他們能接入廣域網的能力,和能夠管理檢測網絡的運行狀況的能力。
近年來隨著網絡的普及,人們對網絡通信的速度、效率和安全性需求日益提高,使得具有高帶寬、大容量、低損耗等優良特性的光纖成為將數據傳送到客戶端的媒質的必然選擇。因此,掌握并完成光纖熔接顯得尤其重要。并且預計今后幾年,FTTX (光纖到網吧、光纖到家庭等)網將會有更大的發展。
在本課例的教學設計和實施中將利用我校的網絡實訓中心,以職業活動為主線,模擬某網吧的網絡環境,按實際工作結構重新組織和設計教學內容和教學過程。讓團隊中的學生以網絡管理員的身份進行角色扮演,針對網絡案例發現問題,提交相應的網絡項目解決方案,并能掌握并完成光纖熔接技術解決相關的網絡問題最后完成網絡項目中的光纖熔接任務。
1.教學總體設計
教學目標設計分為“知識目標、能力目標、德育目標”三個部分。知識目標是了解光纖特性;了解光纖熔接機的使用方法。
能力目標是能熟悉光纖熔接流程同時也能能按規范要求完成光纖熔接。
德育目標是通過學生自己動手解決工作實際問題來激發學生的學習興趣和熱情。
在團隊的技術比賽中培養學生的競爭意識和團隊意識。
本課的重點是光纖熔接;難點是尾纖準備。在教學手段上,我依托現代教學技術,利用多媒體輔助教學。
所用的教學方法是案例教學法、角色扮演法。就是用案例教學法來引導學生發現問題,分析問題;用角色扮演法來引導學生解決實際問題。
教學內容設計依據課程標準和已經開發完成的教學項目來進行。本課程目標崗位是網絡管理員層次的崗位。教學內容主要涉及了兩個方面:一是光纖和光纖熔接的概念、原理、方法等理論知識;二是光纖熔接的實踐能力。
根據課程定位及任務特點,準備了先進的光纖熔接機和相關設備以了解光纖及光纖熔接的工作原理及操作方法等作為本次課的主要教學內容。教學內容的選取為課程教學目標服務,為培養學生的綜合職業能力服務。
2.教學過程設計與實施
根據學生的認知水平,經過認真思考我設計了如下的教學過程
2.1工作任務準備過程
2.1.1備案例
首先將某網吧廣域網網線升級為光纖作為本次課的案例,準備工作任務書。我提前按照工作任務的進度,在一些可能出現問題的關鍵的環節給學生提供錦囊妙計,讓學生不會感到無從下手,產生悲觀情緒,保證工程的順利實施。
2.1.2備環境
我按照案例中的網絡環境提前對網絡中心進行了相應調整,將光纖熔接機檢查調試好。同時給學生準備好了相應的網絡實訓工具。
2.1.3備學生
根據學生學習能力強弱搭配分成四個團隊,每個團隊有兩個小組,選好組長。組長作為我的“小助手”。這樣在教學中我就可以充分調動學生,使他們相互幫助,合作學習。并提前讓學生了解光纖熔接技術。
在實訓中要求學生紀錄網絡項目工程日志,首先是工程項目的需求,同時要求學生嚴守職業規范、培養學生嚴謹的工作作風,這都將使學生在即將走上的工作崗位上受益。
2.2 工作任務設計
課前的充分準備,就是在實施“老師搭臺”,學生能否把戲唱起來還看老師怎么“導”而不是“教”的能力了。在寫本部分時,我重點把心思花在“導”上,“導”好了,傳統意義上的老師最累的教學環節將變得輕松起來。
2.2.1預設案例引入
由藍天網吧為了適應要求越來越高的網絡游戲,吸引上網愛好者,提高網速。網吧投資方要對線路進行升級。引出光纖入機位需求,調動起學生的學習興趣。
2.2.2分析案例
首先用進入老師FTP服務器完成學習資料的下載,思考并學習光纖和光纖熔接相關的理論技術知識。在這過程中需要了解光纖熔接流程圖如下,建立光纖熔接整體印象。
然后學習光纖熔接工藝資料PPT,規范和視頻,了解并完成光纖的熔接方法。
要重點了解光纖熔接主要分為四個步驟:剝、切、熔、護。
所謂的剝:是指將光纜中的光纖芯剝離出來,這其中包括了最外層的塑料層,中間的鋼絲,內層中的塑料層及光纖表面的顏色油漆層。
所謂的切:是指將剝好準備熔接的光纖的端面用“切割機”切齊。
所謂的熔:是指將兩根光纖在“熔接機”中熔接到一起。
所謂的護:是指將已經熔接好的光纖接頭部份用“熱縮管”保護起來。
這樣學習資料和工作任務書來引導學生積極學習、思考、討論,最后各團隊分別確定各自的解決方案。
2.3 工作任務實施
這時給各隊下發網絡工程日志。同時告訴學生本堂課要他們自己以網絡管理員的身份來自己解決上面網吧光纖接入的問題,而且四個團隊同時開始比賽,看誰先解決該網吧的光纖接入問題。(引導學生參與競爭,激發他們的主觀能動性)
各團隊在組長的帶領下,根據在上一環節討論得出的解決方案,各成員分工合作,共同來解決。
在本環節最能體現“導”的作用。我巡回指導,了解學生的情況,發現問題及時給予個別指導。對于普遍存在的問題,利用投影儀操作演示給予及時統一指導。
在工作中我啟發引導同學們跨過三道難關,首先是發現同學們在光纖涂面層的剝除這道工序上遇到很大困難,我及時告訴同學們熟練掌握平、穩、快三字剝纖法?!捌健保闯掷w要平。左手拇指和食指捏緊光纖,使之成水平狀,所露長度以5cm為它,余纖在無名指、小拇指之間自然打彎,以增加力度,防止打滑?!胺€”,即剝纖鉗要握得穩。“快”,即剝纖要快,剝纖鉗應與光纖垂直,上方向內傾斜一定角度,然后用鉗口輕輕卡住光纖,右手隨之用力,順光纖軸向平推出去,整個過程要自然流暢,一氣呵成。
第二關是裸纖的切割,操作規范操作人員應經過專門訓練掌握動作要領和操作規范。首先要清潔切刀和調整切刀位置,切刀的擺放要平穩,切割時,動作要自然、平穩,勿重、勿急,避免斷纖、斜角、毛刺、裂痕等不良端面的產生。另外,關鍵是要學會“彈”,合理分配和使用自己的右手手指,使之與切刀的具體部件相對應、協調,提高切割速度和質量。
對于最關鍵的光纖熔接這關我提前制作了視頻和PPT來輔助同學們學習,同時用演示法給同學們范例,最后圓滿完成各道工序。
3.效果評價、拓展總結
首先,各團隊的代表分別匯報本隊的解決方案的實施和完成情況,給自己的團隊自評分。其他小組的同學幫助分析。然后老師根據任務書的評分細則進行評分。
同時我們發現在熔纖過程中,同學們手忙足亂,思維混亂。這樣就有了必須規范操作流程的想法。其實在光纖的熔接工程實踐中有過很多流程,大都比較籠統,沒有對各個重要步驟里的細節給予明示,也不方便施工人員記憶。
為了規范流程、保證加工質量。我和同學們在工程實踐中按流程和規范總結出下面“光纖熔接6句口訣”,比較容易理解上口也快,便于讓光纖熔接的施工人員和初學者熟記,如下所示:
準備工作要做好:鉗、刀、管、棉加酒精
剝纖謹記三字訣:放平、拿穩、速度快
切割光纖是關鍵:流暢、平穩、勤打掃
熔接光纖重中重:Test、Auto時要觀察好
光纖保護有竅門:管要早放,纖盤好
嚴把質量安全關:優化工藝保高效
實踐證明,同學們在自己總結光纖熔接施工六條口訣后,大大減少了操作遺漏,任務完成速度明顯加快。同時也提高了合格率。
最后老師根據同學們的整體表現,對本次實訓課作一個總評,引導學生發現自己的優點,幫助他們樹立自主學習的信心,培養他們良好的心態。
4.結論
總之,本次課通過具體的網絡工程案例來整合鞏固學生零散的知識,學生通過角色扮演來自主探究,合作交流,完成了實際工作過程為導向的課程設計和實施,從過去的傳統教學轉變到工作過程系統化教學。學生帶著問題去學習,學生對網絡課程的興趣有了明顯的增加,自主學習能力有了明顯的提高。在這種授課方式下師生共同在教學中創造良好的氛圍,讓學生始終被這種氣氛陶醉、感染、激勵,由此而產生興趣,主動積極的學習,提高教學質量,達到學以致用的教學目標。
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