发布时间:2022-03-07 04:40:32
序言:写作是分享个人见解和探索未知领域的桥梁,我们为您精选了8篇的网络工程课程设计总结样本,期待这些样本能够为您提供丰富的参考和启发,请尽情阅读。
关键词:网络工程;人才培养;实践教学
文章编号:1672-5913(2013)14-0122-04 中图分类号:G642
1 背景
培养学生的实践和创新能力是当前应用型本科教学的中心任务,其最有效的教学活动就是结合工程实际进行实践教学,让学生在校期间得到足够的实践锻炼,使其在毕业后能迅速胜任工作。为此,众多院校纷纷提出工学交替型、订单式等培养模式。学生在校期间,一要学好基本理论,二要进行与工程相关的实验、实习与实训,将专业实验课与实际工程密切结合,使学生能较早地接触工程实际,增强学生对将来要从事的工作岗位的适应性。这样的实践活动必须要靠完善的实践教学体系来支持。
2 网络工程专业实践教学培养目标
网络工程专业的职业目标是培养具有熟练专业技能及较高技术应用能力的学生,与此同时,还应因材施教,推行学生创新工程,鼓励学生参加各类技能大赛,争取获得行业企业IT职业资格证书,从而使得部分能力较强学生可以因此获得高级职位。表1列出了典型工作任务的工作流程。
3 实践教学课程
3.1 课程设置
在广泛了解与深入分析计算机网络相关工作内容的基础上,确定学生就业岗位,归纳相关岗位所需职业素质及专业能力,构建基础实验、课程设计、专业实习、校外实训、毕业设计相结合的实践教学课程体系。
基础实验主要有:高级语言程序设计实验、Java程序设计实验、计算机组成与结构实验、现代通信技术实验、数据库及服务运维实验、网络设备互联技术实验等。基础实验在对理论教学内容进行验证和巩固的基础上,模拟实际的工作过程,分解为许多小的工作项目,每一小的工作项目采用项目或者任务驱动教学,让学生逐一掌握相对独立的技术,最后通过综合性的项目让学生将相应的知识点关联起来,达到独立解决实际问题的能力。
课程设计主要有:网络设计与系统集成课程设计、构建小型企业网络课程设计、构建安全的双核心企业网络课程设计、企业网络工程项目综合实战课程设计、电子政务网络组建与信息安全部署课程设计等。在课程设计中引入案例教学,将真实的网络工程项目移植到课堂教学中,按照网络工程项目的实施流程和行业企业运营流程进行教学。在整个案例教学过程中,将专业能力、岗位技能、职业素养进行充分融合,使得学生毕业后可以直接进入企业工作。
3.2 典型实践课程实施方案
下面给出构建小型企业网络课程设计的实施方案:
(1)课程介绍:本课程设计项目中采用中小型企业整个网络工程项目案例,通过本课程设计项目的实施过程可以让学生全面而系统地学习网络组建技术和信息安全知识,并将所学的信息安全知识在项目中充分地应用和融合。
(2)培养目标:具备完成基于中小型企业网络工程项目的方案设计能力;具备基于中小型企业网络工程项目的实施能力;具备完成基于中小型企业网络工程项目的项目测试及服务能力;具备基于中小型企业的网络工程项目管理能力。
课程安排见表2。
实验环境见表3。
按上述设备数量为一组,每组4-6名学生参加实训。
(3)实施过程:在项目准备阶段,首先对基础理论知识进行总结,并学习相关行业背景知识,学生确定自己在项目中的角色,由指导教师确定团队人数和团队成员,由团队举行第一次项目会议选举项目经理,并记录会议内容。团队在项目经理的带领下进行项目需求分析、业务分析,最后形成设计方案,并撰写投标书。由企业导师和指导教师组成评标委员会,对每个团队的项目进行评标,并打分。在项目实施阶段,由指导教师组成监理组,对项目质量进行监督。在这个阶段学生进行角色选择,项目进入实施阶段。项目测试和验收阶段,由企业导师和指导教师组成评比组,对项目进行评比打分,评标分数与评比分数之和就是该团队总成绩。
4 实践教学体系建设与管理
4.1 校内实验室
校内实验室是完成基础实验、课程设计和毕业设计的主要场所。采用企业网络设备建设校内实训实验室,引进企业模式、文化氛围、工作环境和技术资源,按照现代企业真实生产环境和管理运作模式的职业情境要求,由学校和企业共同建设校内实训实验室。按照网络工程专业的特点,建设网络工程实训室和网络集成实训室两个校内实验室,即可满足网络工程实践教学的需求,每个实验室可以满足多个实验的要求。网络工程实训室的主要功能是简单的组网训练和综合布线基本技能训练,可用于一部分基础实验。网络集成实训室的主要功能是网络规划与集成技能训练,网络互联、网络安全设备的配置与调试,网络管理与维护技能训练,网络工程项目实战实训,主要用于课程设计和毕业设计。这种把多种实验集成在一个实验室的方法,既降低了实验室建设的资金要求又提高了实验设备的利用率。
专业实习、校外实训和部分毕业设计在校外实训基地完成。校外实训基地包括从事系统集成、信息安全、网络编程、网络管理与维护等领域的企业和事业单位的网络信息中心。学校和企业进行校企联合培养,由企业提供校外实训基地和实训工程项目,让学生在真实的生产环境中进一步熟悉业务流程,培养专业能力和职业素养,使得学生可以顺利地从学校过渡到职场。
4.3 实践教学师资队伍建设
师资队伍是保证人才培养的首要条件,实践教学师资队伍更有着特殊的要求。由于高校教师大多缺少工程背景,而以就业为导向的人才培养重点正是培养学生的工程实践能力,所以要建设“双师”型(具备相关IT职业资格证书或企业经历)的实践教学师资队伍。本着培养与培训并举,理论进修和到企业实践并重的原则,由企业向学校提供各层级的教师培训、到企业随工实习;同时,学校聘请企业专家作为兼职教师和企业导师。以校企合作师资培养培训体系建设为保障,以优化师资结构和提高教学实践能力为重点,全面提升本专业群教师队伍整体素质。建立稳定合作的实习单位,完善校内外实习管理制度;由企业导师和学校教师共同完成校内课程设计的指导,校外实训基地的实训活动由学校教师带队,参与实训指导。
4.4 实践教学评价体系
考核是教学工作的重要内容,对学生而言,考核不仅是要检验须掌握的基本知识和能力,更重要的是一次学习过程;对教师而言,不仅要了解学生的学习情况,更重要的是了解学生的学习过程,及时调整教学方法和内容。科学合理的考核评价体系对提高教学效果影响很大,尤其是在实践教学过程中,如果考核评价环节抓得不紧,引起学生放任自流,往往造成前功尽弃,无法达到教学目标。针对实践教学,应该建立注重过程考核的多元化考核评价体系,可以引人过程化管理软件对整个实践教学过程进行管理,并作为考核的一部分。
基础实验课程,采取平时成绩、实验操作考试、期末笔试成绩相结合的办法。平时成绩为每次实验的平均成绩,每次实验的成绩又以实验预习、实验操作、实验结果及实验报告为依据。实验操作考试通过抽签考试的形式进行,学生在操作考试中,必须按照抽签的实验命题完成实验,并完成实验考试试卷上根据实验命题提出的要求以及回答问题。
课程设计采用“目标+环节+报告”考核方式。学生综合设计能力包括资料收集、方案设计、软硬件设计、装配与调试、测试与优化、数据分析、报告撰写等全过程,因此,实验考核分项进行,统筹兼顾选题难度、设计过程、设计结果、设计报告。在项目的准备阶段、实施阶段、验收阶段分别进行评分,最后再总评。
不论是网络公司的规模如何,主要的技术人员分为两类:网络工程设计人员和网络工程实施技术管理人员。一些规模较大的网络公司都是采用具有一定工作经验或者高学历的人才进行网络的设计工作,而聘用的本科生主要是进行网络工程的实施和实施过程中的管理工作;而规模较小的网络公司则希望招聘的人才最好具有网络设计和网络实施管理双重能力。根据我们的调研,网络工程专业毕业生急需提高的能力见图2。综合图1、图2可以得出社会对网络工程专业的人才的培养模式中的能力结构与知识结构基本满意,企业普遍反映本科院校培养的网络工程专业人才,在校期间应该加强动手实践能力、创新能力与竞争意识的培养。
制定科学的教学模块,加强学生能力培养,满足社会需求首先,改革教学体系。理论教学体系方面:基础理论课教学方面,以“必需、够用、实用”为原则,调整课程内容及学时学分数,突出基础理论的应用内容,加强反映学科发展潮流的内容;学科及专业基础理论课程应进行必要的整合,对课程进行重组,建设符合高素质应用型人才培养规格要求的学科及专业基础理论课程模块群;关键技术类课程要突出课程的应用性、先进性、综合性,体现工程技术特点;专业选修课程要增大比例,模块化设计,使学生能根据个人兴趣、爱好及就业市场的变化进行选择,注重学生的个性化发展,同时适应社会经济发展的要求;跨学科及素质拓展类课程应充分体现相关交叉学科知识和经济、管理、法学等基础知识的传授以及人文、艺术修养的教育、沟通交流能力及心理素质的培养,提高学生的综合素质。实践教学体系方面:要达到创新型人才的培养目标,必须强化实践能力的培养,构建科学、合理、完整的实践教学体系,应包含三个层次:基础、专业、应用。基础层:含自然科学基础及学科基础课程实验及认识实习等;专业层:含专业课实验、电子电工实习、网络综合布线实习、网络工程实践、专业课程设计等;应用层:有课程设计、科研训练、生产实习、毕业设计、学科竞赛、开放实验等。其次,结合高等教育的培养目标,结合专业调研与分析,网络工程专业人才培养模式应以素质教育为核心,以培养学生的专业实践能力和继续学习能力为重点。我们把整个教学过程分为网页制作模块,网络工程模块,网络数据库编程和网站建设模块。每个模块采用集中教学法,各个模块相辅相成,构建完整理论系统。每个模块侧重于不同的能力培养,网页制作模块,通过网页制作与动态网页制作的学习与综合训练,培养学生创新意识;网络工程模块,通过实际组建网络的实践,在掌握基本专业知识的基础上,培养学生动手实践能力;网络数据库编程与网站建设模块,通过信息系统与网站的设计开发,培养学生创新意识、团队合作意识与再学习能力。
创建以教学为中心的产学研一体化的创新型人才培养体系为了更好地适应当前经济快速发展的需要,我们就必须发展教学、科研、生产三者相结合的教学模式,这也是未来高等教育的发展趋势。这三者之间是相辅相成,相互促进的。教学的顺利开展离不开科研的支持,而教学和科研的主要目的就是满足企业发展的需求。所以学校应该积极地鼓励教师和企业联合开展科研,培养出一只综合水平强的教师队伍,这样也可以使教师在教授的过程中把实践和理论相结合,使学生更好的掌握专业知识。此外,也可以把一些科研项目交给一些高年级的学生来完成,增加学生的动手实践能力,增强了学生的创新思维,这也是企业所需要的高素质应用型人才。
加强实验室建设要想培养出实践能力强的高素质人才,必须充分的利用学校的实验室。学校也必须重视实验室的建设,使实验室的发展适应社会的变化。当前是网络信息时代,网络实验室的建立更加具有前瞻性,科学性,学校应该把二者相结合,更好地发挥出实验室的作用。
关键词:“3+1”人才培养模式;网络工程;课程体系;Linux系列课程
“3+1”人才培养模式就是高校四年制本科学生通过在校3年系统专业学习,最后一年到相应的企业或实训基地实习,进入企业项目组,重点进行工程实践能力的培养提高。3年校内学习包括公共基础课、专业基础课、专业课、专业选修课和公共选修课的理论课和实验课,以及课程设计、新技术专题、认识实习等集中的实践教学环节。1年的校外实习包括10周的生产实习,10周的项目实训,4周的毕业实习和13周的毕业设计,这些实习和设计环节全部在实习单位或就业单位开展。学生通过企业实践和学习,增强自身的工程实践能力,能够尽快适应企业和社会的需求。在“3+1”人才培养模式下,多样化的人才需求对高等教育的人才培养提出更高的要求。课程是高校人才培养的媒介,课程体系的构建是协调高校人才能力培养与就业市场需求关系的关键点[1]。很多高校的网络工程专业都根据自身特点进行课程体系和实践教学体系改革,有的高校采取课程群及课程分类方式[2-3],有的高校建立了“三力合一”的实践教学体系[4],有的高校建立了多元立体化实践教学体系[5],有的高校建立了“工程+创新”的实践教学体系[6],有的高校建立了多层次实践教学体系[7],还有的高校围绕专业建设进行多方面改革[8-10]。辽宁科技大学根据应用型人才培养目标定位,依据社会需求,以学生为主体,构建了模块化课程体系和以能力培养为核心的实践教学体系。
一、人才培养目标
基于社会需求和来自于毕业生、用人单位、校企共建实训实践基地的信息反馈,辽宁科技大学网络工程专业的人才培养目标为:培养掌握计算机网络系统的规划设计、维护管理、安全保障和应用开发相关的理论、知识、技能和方法,具有一定的工程管理能力和良好综合素质,能够承担计算机网络系统设计、开发、部署、运行、维护等工作。同时掌握Web服务技术及Linux平台下的网络应用开发技术,具有从事网络系统软件、网络应用软件设计与开发能力的高级工程技术人才。
二、课程体系构建原则
(一)依据社会需求
以社会经济发展和企事业单位用人需求为导向,明确企事业单位对网络工程专业毕业生的专业技能和知识能力的要求进行分析和总结,为确定人才培养目标提供依据,从而构建满足企事业单位用人需求的课程体系。学生在校期间可以有的放矢地学习和掌握用人单位要求的知识和技术,为就业打下坚实的基础。为了准确地了解社会需求,针对校园招聘会、58同城招聘、赶集网招聘等进行信息收集,走访30余家实习基地,总结分析发现主要招聘的岗位为网络工程师、网络运维工程师、网络管理员、网络安全工程师和网络研发工程师,大多要求学生熟悉网络通讯、熟悉Cisco等品牌网络设备安装与调试、熟悉Oracle和SQLServer数据库,能熟练使用Linux系统,有CCNP、H3C等厂商认证可优先录用,鉴于此,学校调整了人才培养方案。
(二)以学生为主体
课程体系和教学内容的设计必须充分考虑学生的层次和学生的个性发展需求,设置多层次多方向课程,让学生根据自身情况选择、组合课程模块,达到挖掘学生潜能,促进个性发展的目的。原来的培养方案中,培养方向为综合组网和嵌入式开发,实践学时占总学时的36%。自2006年网络工程专业第一届学生毕业以来,通过对毕业生去向调查及毕业后的跟踪走访,网络工程专业毕业生从事系统集成和网络规划设计实施工作所占比例很小,更多的学生毕业后从事软件开发工作。根据以上情况和IT行业、经济社会发展需求,以及在校学生、毕业生和企业的反馈,结合本校学生层次水平,网络工程专业勇于创新,对培养方案做大幅度调整,与Oracle上海校才科技合作,引入Oracle上海校才科技定制的网络相关的Linux系列课程和工程案例,从教学大纲、课程体系、课件、案例、教材等开展全面合作。加大力度开展实践课程,形成模块化专业知识结构,通过多模块组合实现多方向能力培养。此项合作,在全国属于首创,目前有几十家高校采用这个模式。
三、模块化课程体系构建内容
整个教学过程划分为7个环节,即公共基础课、专业基础课、专业必修课、专业选修课、公共选修课、素质拓展教育课和集中性实践教学环节。为了实现多方向能力培养,拓宽就业渠道,在原有课程体系的基础上,融入Oracle上海校才科技定制的网络相关的Linux系列课程,形成了模块化专业知识结构,将专业课程分为专业基础模块、组网技术应用模块、Linux网络开发模块、网站安全开发模块和Web应用开发模块五大模块。专业基础模块突出培养学生的编码能力;专业课程以组网技术应用模块和Linux网络开发模块为主,组网技术应用模块培养学生搭建大型网络工程应具备的能力,Linux网络开发模块培养学生从事大型底层软件开发应具备的能力,包括网络系统软件和网络应用软件的设计与开发能力;专业选修课程开设网络安全开发模块和Web应用开发模块,是对专业课程的延伸和拓展。在实施过程中,学生可以根据自身的特点和未来的职业取向选择模块的组成结构,为学生提供了更大的选择空间和自由,学好任何模块都可以适应就业需要;最后通过大四一年的企业工程项目实战,提升学生的综合应用能力和工程项目实战能力。
四、以能力培养为核心的实践教学体系
网络工程专业的实践性较强,实践教学环节在整个的课程体系建设中有着举足轻重的地位。因此,为了培养学生的实践创新能力,新的培养方案中增加了实践学时,占总学时的40%,比以往培养方案增加4个百分点,构建了以能力培养为核心的实践教学体系。通过课堂教学—实验教学—学科竞赛—创新计划—科研项目—项目实训—校企联合指导毕业设计的综合能力培养体系,构建与人才培养方案和专业能力培养相一致,层层递进、环环相扣的一体化实践教学体系。实现理论与实践相结合、课内与课外相结合、学习与应用相结合、学校与实习基地相结合、学习与就业相结合,突出实践教学的参与性、设计性和创新性,实践教学八个学期不断线。
(一)引入工程案例,强化实践教学
引入校园网、企业网、城域网,强化组网技术模块课程实战性;拆分10余个案例系统应用到组网技术、Linux网络开发、网络安全开发和Web应用开发等模块课程中,提高学生团队合作和系统编程能力。工程案例的引入,提高了学生的学习兴趣,增强了对课程知识在工程项目中应用认识,积累工程实践的经验,强化了学生就业竞争力,同时提高了教学质量。
(二)以科技竞赛为主要手段,推进创新能力培养
以ACM程序设计大赛、嵌入式程序设计竞赛、大学生创新创业训练大赛为依托,以学生自己设计的研究课题为主,鼓励学生自主探索和研发,以老带新,以赛代练,拓展学生工程意识,提高学生创新能力。
(三)建立校外实践基地
校外实践基地即是课内实践教学案例的源头,也是检验提升学生实践能力的重要场所,更是提升学生就业力的保障,建立与专业人才培养相适宜的网络工程专业校外实践基地,实现培养符合产业发展特征和企业实际需求的高素质网络工程人才培养目标。软件学院建立了东华软件、天元网络等校外实习实践基地。
五、结语
几年来,学生实践创新能力和参加各类大赛积极性得到提高,毕业生的就业率稳步提高。2012届初次就业率达到92%,2013届96.8%,2014届98.04%,2015届达到了空前的99.11%。除去就业生人数的增加,毕业生的薪酬也逐年增长。2013年,辽宁省进行了“专家不进校,管办评分离”的本科专业综合评价,辽宁科技大学网络工程专业在包括大连理工大学、大连海事大学、大连民族大学等全省9所参评高校中排名第三,并被确定为辽宁省工程人才培养模式改革试点专业,进一步确定了工程案例驱动教学+Linux平台网络软件开发的专业特色。实践证明,网络工程专业采用以产业发展为导向的校企联动“3+1”人才培养模式,使学生提前获得了企业实践经验,完成了从学生向企业员工的转变,达到企业用人要求,拓宽了就业方向,增强了就业能力,学生就业层次不断提高,受到了用人单位好评和社会的认可。
参考文献:
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在高校学科建设中,普通本科院校的学科建设强调学科的完整性,学术性以及原创性,而应用型本科院校的学科建设在强调必要学术性、基础性的同时,更加注重面向市场的实际应用需要和未来实际发展的需求,注重应用型学科知识、技术和技能的学习。随着计算机技术通信技术多媒体技术网络技术的不断发展,社会对网络工程应用型人才的需要也越来越多。网络工程专业具有较强的实践性,并且各门专业课之间具有很强的关联性,其教学方法和手段,实验室的建设需要进行不断的改革与完善,并且需要教师具有丰富的网络工程实践经验。各个院校开设网络工程专业.在网络工程教学过程中,大部分教学在虚拟网络环境中进行,缺少企业级的网络环境以及真实的网络案例,教师也缺少实践工程经验,导致网络工程的教学比较抽象难懂,学生在学习过程中的动手能力及互动性缺乏。面对教学中存在的这些问题,为提高应用性本科院校网络工程的教学效果,经过大量的经验总结,文献阅读,发现CDIO工程教育模式为应用性本科院校网络工程的课堂教学提供了很好的指导作用。CDIO为强调培养学生的综合实践能力和创新能力,鼓励学生进行主动学习和经验学习,关注沟通交流能力、团队协作意识的培养,与社会发展的大环境相适应。该模式得到了国际高等工程教育的认可,其理念和实施策略是可行的。目前,很多工科高校在进行CDIO的改革和推广,按照该模式培养旳毕业生得到了用人企业的高度认可。因此,本论文将CDIO工程教育理念引入到网络工程的教学中,为应用型本科院校网络工程课程的教学提供新的思路和途径。
1、CDIO教育模式
CDIO工程教育模式的本质最好的体现了“做中学”和“基于项目的教育和学习”原则。该模式强调学生综合实践和创新能力的培养、注重团队协作能力的培养,该模式有效解决了工程教育中理论和实践能力之间的平衡问题。CDIO教育模式集知识传授与能力培养于一体,CDIO工程教育模式课程大纲具体包括如下几个层次方面内容。①技术知识推理:主要包括基础科学知识、核心工程基础知识、高级工程基础知识以及工程推理与问题解决等知识的学习。②个人的和职业的技能和特质:主要包括实践和知识发现、系统思维以及个人技能与态度等知识能力的培养。③人际技能:主要包括团队协作、沟通、用外语进行沟通以及外部与社会环境等知识能力的培养。④在企业与社会环境下构思、设计、实现与运作:主要包括企业与商业环境、构思与工程化系统、设计、实现和运作等知识能力的培养。在应用型本科院校网络工程专业课程的教学过程中,由于面对的对象不同,具体的学科也不一样。不能照搬CDIO工程教学的模式,需要根据学校的现状以及网络工程专业课程的特点进行课程的重新设计,使之更好地解决应用型本科院校网络工程教学中面临的问题。基于CDIO教育模式的特点和实施策略,结合应用型本科院校网络工程课程的自身特点,本论文在网络工程课程教学活动中采用不同等级的项目来引导学生进行知识的学习,从而调动学生的积极性与主动性。项目一般选择具体生产实践中的项目为基础,让学生充分发挥自身的能力,运用各种资源,采用“做中学”的方式完成项目的过程中学习知识。结合建构主义学习观的上述观点,本研究在教学设计与实际教学中强调以下几点:①项目为导向:课前给学生安排好具体要完成的项目,以项目作为学生学习的最终目的和学习的导向。在学生完成项目的同时,需要进行相关知识和技能的学习,让项目引导学生进行知识和技能的获取。项目的选择上强调项目的真实性,能够让项目与社会的需求进行很好的挂钩。②自主学习:要求学生能够主动学习、自主学习,学生能能够根据项目主动找到需要学习的知识,从而自己解决问题。每个学习模块以学生课前自主学习作为开端,学生课外自主学习的发生是整个学习活动顺利进行的基础。③团队协作、相互交流:在课程设计过程中要注意建立有助于交流的学习共同体,能够引导学生进行相互讨论和交流。
2、CDIO教育理念课程实施策略
CDIO理念在应用型本科学院网络工程专业课程的应用中以学生为主体、以项目为导向、以任务为驱动,在自主学习完成任务的过程中学习具体知识,最后将学习到的知识进一步用于解决问题的教学和学习模式。根据网络工程专业专科课程的特点,本论文基于CDIO教育理念,结合课程自身特点,构建了“八步递进”的课程实施策略如图1所示。每个教学单元要经过精心设计,教学过程采用项目引导的情境化教学,由情境化的任务驱动整个教学过程,充分调动学生的学习积极性,激发他们的学习兴趣。“八步递进”教学法具体解释如下:①个人项目描述:以个人项目引出课程的主要目的以及最终目标。②实施流程:具体完成项目的流程。③知识讲解:与项目有关的相关知识点的讲解。④个人项目准备:实施项目之前的准备工作。⑤个人项目实施:具体的实施过程。⑥个人项目检测:对最终项目的结果进行检验。⑦知识与技能拓展:相关知识点的扩展和讲解。⑧小组项目实训在教学过程中,个人项目是初级项目,贯穿于教师的整个授课过程中,每章会安排一个和教学内容相关的个人项目,以个人项目为引导进行教学知识点的讲解,然后在教师的指导演示下进行项目的具体实施,对所学知识点进行进一步的巩固练习;最后学生根据个人项目进行实验,完成项目并进行项目检验。目的在于让学生掌握具体知识,强调基础性。个人项目是一个完整的项目,强调前后之间的关联性,让学生体验知识的关联性,并要求学生独立完成。小组项目是以小组的形式进行实训,集中安排实训环节。实训内容的设计主要关注社会实践、学科知识或专业相关的内容,目的在于引导学生将学到的知识进一步运用在实际生活中,提高解决现实问题的能力。八步递进教学方法遵循项目展示———师生探讨———知识学习———模仿———自我检验———自主学习的方式。前三个教学环节以教师讲解、演示为主导;四五环节侧重于师生教学互动、学生实践;六、七、八环节注重学生的自主学习以及知识能力的提升。在不同教学单元的教学过程,根据不同的教学内容,对“八步递进”教学法的八个步骤都提出多种指导性的教学方法,供任课教师灵活选用。这些方法包括展示法、问题引导法、讨论法、头脑风暴法、探究法、演示模仿法、比较法、分组教学法、组员互助法、小组竞赛法、自查法、组间互查法、抽查法、自主学习法、反复训练法等多种教学方法。
3、基于CDIO理念的《Linux操作系统》教学实践
《Linux操作系统》课程是计算机科学与技术专业的一门专业方向课,该课程安排在学生第七学期上课,学时48学时。本课程的主要内容包括Linux系统的基本概念、Linux的安装和硬盘分区的基本技术、Linux系统的图形界面、Linux系统常用的基本命令、用户与组群管理、文件系统与文件管理、进程管理、网络基础知识以及网络服务器的配置。通过课程的学习,使学生能够利用桌面和Shell命令两种方式,熟练的进行Linux操作系统的管理,以及服务器的配置,为以后进一步的学习Linux操作系统奠定了基础。该课程的特点是专业性、实践性和实用性强。为了验证基于CDIO理念的课程实施策略的实践效果,以天津天狮学院11级计科1班和计科2班的《Linux操作系统》为例,分为实验班和对照班通过平时课堂观察、期末考试成绩等方面进行效果验证。通过学生上课情况的对比和问卷调查发现,实验班学生除了学到了基本的知识之外,还提高了学生的学习兴趣、信心以及学生的动手能力。成绩评定中,学生的总评成绩=平时成绩*30%+期末成绩*70%。其中期末成绩是上机成绩,平时成绩实验班和对照班的评定方式稍有不同:实验班的平时成绩由出勤、课堂表现、课堂上机和小组汇报三个部分组成;对照班平时成绩由出勤、课堂表现、课上实验三部分组成。通过一个学期的学习,学生的总评成绩对比如表2所示。从总评成绩来看,对照班成绩的标准差为11.8,说明对照班成绩分两级分化,基于CDIO的教学明显优于常规的教学。该教学模式有效的提高了学生实践能力,同时该模式有利于激发学生学习的兴趣。
4、结论
关键词:网络工程;TCP/IP协议;课程建设;教学改革
文章编号:1672-5913(2013)14-0042-04 中图分类号:G642
TCP/IP协议是高校计算机网络工程专业的专业基础课,是计算机网络学科领域和网络工程专业人才应具备的理论基础,在网络工程专业课程体系中处于重要地位。该课程是高级路由与交换、网络性能测试与分析、网络通信程序设计、网络信息安全等课程的前导课程,如果学习不好会直接影响网络工程专业学生学习后续专业课的兴趣和信心,从而影响整个课程体系的教学质量。然而,TCP/IP协议课程内容以各类通信协议为主,教学过程中容易出现以下问题:学生感到内容抽象和枯燥,似懂非懂、不好理解;网络技术的飞速发展易使理论与实际脱节,学生以为在实际工作中用处不大;实验环节设计不够合理,难以发挥应有作用。笔者针对长春大学计算机科学技术学院网络工程专业多年来在TCP/IP协议课程的建设和教学改革过程中积累的一些微薄经验加以总结,供广大教师同行切磋探讨。
1 课程定位与目标
TCP/IP协议是网络工程专业的一门专业基础课,而且是必修课,是在本专业学生已有的计算机网络知识基础上进一步学习研究互联网的核心技术,以提高和加深学生的理论深度和实践水平。通过该课程的教学,教师引导学生逐步理解因特网的网络体系结构――事实上的国际标准TCP/IP,理解多个异构物理网络如何能够互连在一起,互连网络协议如何协调工作,应用程序如何使用互连网络系统,数据如何从一个应用进程传输到另一个应用进程。学生可以了解到Intemet的许多技术细节和前沿热点,掌握TCP/IP协议族的结构,掌握TCP/IP协议族中各子协议的结构和功能,重点掌握ARP协议、IP协议、UDP协议和TCP协议等相关理论知识。该课程的学习将为下一步的专业学习和计算机网络相关的应用、设计和开发工作打下必要且坚实的基础。
2 课程建设与改革探索
2.1 教学内容规划及教材的选用
按照TCP/IP协议课程的定位与目标,依据教育部高等学校计算机科学与技术教学指导委员会编写的《高等学校网络工程专业规范(试行)》,结合长春大学培养应用型本科网络工程专业人才的定位和学生的实际情况,将该课程规划为48学时,其中理论课38学时,实验课10学时。该课程是网络工程专业学生在学完计算机网络课程后进一步深入学习和掌握计算机网络理论的进阶课程,主要内容包括底层物理网络技术、ARP协议、IPv4编址技术、IP辅助协议、单播路由选择协议、UDP协议、TCP协议、SCTP协议、应用层协议和IPv6相关协议等。教材选用的是清华大学出版的《TCP/IP协议族(第4版)》,由Behrouz A.Forouzan著,王海、张娟等译。该教材为世界著名的计算机经典教材,曾荣获“第八届全国高校出版社优秀畅销书一等奖”。该教材大量运用图文并茂的方法讲述技术性很强的内容,重点突出、实例丰富。我们从该教材第二版开始使用一直到目前的第四版,效果较好。该课程的具体理论课讲授学时规划如下:
(1)引言(概论)部分占2学时,主要讲授Intemet简史、协议和标准、因特网标准、因特网管理机构,适当扩展一些互联网的前沿和热点技术以激发学生对该课程的兴趣,使学生了解Intemet历史,理解并掌握协议和标准概念,了解标准创建委员会,掌握RFC的成熟度。
(2)OSI模型和TCP/IP协议族部分占2学时,主要讲授OSI模型、TCP/IP协议族,使学生掌握数据通信和组网中多层结构的思想以及层与层之间的相互关系,掌握OSI模型中每一层的功能,掌握TCP/IP协议族与OSI模型的差异和特点。
(3)底层技术部分占2学时,主要讲授有线局域网技术、无线局域网技术、广域网技术和常用互连设备,使学生掌握有线局域网中占主导地位的以太网技术理论知识,包括传统以太网、快速以太网等,了解无线局域网技术、蓝牙技术、点到点广域网技术。
(4)IP编址部分占4学时,主要讲授IP编址的方法、地址的种类、分类地址、分类地址互联网划分实例、划分子网的方法、无分类编址、构成超网的方法,使学生理解IPv4编址思想以及如何在分类编址中实现,掌握分类结构中的划分子网的方法以及构造超网和无分类编址方法。
(5)IP分组交付和路由选择部分占2学时,主要讲授面向连接和无连接、直接交付与间接交付、路由选择的类型,使学生理解面向连接和无连接的区别,直接交付与间接交付的区别,掌握路由器结构和路由选择的类型。
(6)网际协议(IPv4)部分占4学时,主要讲授IP数据报首部、分片、选项、检验和IP软件包设计,使学生理解IP协议的总体思想,掌握IP数据报的一般格式、首部中各个字段的名称和意义,掌握IP数据报的分片和重装,理解IP数据报首部中检验和计算方法以及IP协议软件设计算法。
(7)地址解析协议(ARP)部分占2学时,主要讲授地址映射、ARP协议、ATMARP、ARP软件包设计,使学生掌握ARP的基本原理、ARP数据包格式和各字段意义、了解ARP存在的问题和缺陷、了解RARP的用途。
(8)网际控制报文协议(ICMP)部分占2学时,主要讲授ICMP报文类型、ICMP报文格式、排错工具的原理和用法、ICMP软件包设计原理,使学生掌握ICMP报文的分类及格式、Ping和Traceroute的用法和工作原理,理解ICMP协议软件设计思路。
(9)移动IP部分占2学时,该节内容较新,主要讲授移动IP编址、归属、外地、移动主机通信的3个阶段、移动IP的低效率,使学生了解移动IP通信的相关基础、存在的问题与解决方案。
(10)用户数据报协议(UDP)部分占2学时,主要讲授UDP用户数据报、UDP的服务和应用、UDP软件包设计算法,使学生掌握UDP报文格式及各字段意义,了解检验和的基本概念和计算方法、UDP协议软件实现思路。
(11)传输控制协议(TCP)占6学时,主要讲授TCP服务类型与特点、TCP报文段首部格式、连接控制、流量控制、差错控制、拥塞控制、TCP软件包设计思路,介绍流控制传输协议SCTP,使学生掌握TCP的报文格式,理解TCP的服务类型、滑动窗口的概念、流量控制和差错控制的方法、TCP的传输机制、TCP协议软件实现思路,了解SCTP协议。
(12)单播路由协议部分占2学时,主要讲授RIP、OSPF和BGP,使学生理解自治系统的概念,掌握距离向量和链路状态路由选择协议特点,重点掌握RIP、OSPF、BGP的原理及应用。
(13)应用层协议部分占4学时,主要讲授客户一服务器范式、DHCP、域名系统DNS、远程登录、文件传送协议、万维网、电子邮件、网络管理SNMP等应用层协议,使学生理解常用应用层协议的基本原理和用途。
(14)IPv6协议部分占2学时,主要讲授IPv6编址、分组格式、IPv4到IPv6的过渡技术,使学生掌握IPv6地址记法、3种地址类型、过渡技术,了解IPv6分组格式和优越性。
教学内容以大纲和教材为基础,适当结合和扩充一些较新的技术热点,尽量做到理论联系实际。学生普遍认为课程内容设置较合理,易于理解和接受,对该课程的学习兴趣较高。
2.2 实验内容的设计
经过多年的实践与改进,目前长春大学计算机科学技术学院TCP/IP协议课程共规划了5个实验(10学时),分别为IP协议分析、ARP地址解析协议分析、ICMP协议分析与应用、UDP用户数据报协议分析、TCP传输控制协议分析。每个实验都包括基础实验、进阶实验、思考、创新设计4个环节,主要内容见表1。
实验课内容由TCP/IP协议课程组教师精心组织和设计,已充分考虑到课程的重、难点以及后续课程学习的需求。实验目的要保证清晰明确,这对学生做实验至关重要。实验内容分为基础和进阶两段,好处是基础实验操作简单,容易实现,增进了一些基础较差学生的信心与兴趣,更方便进一步在其基础上完成进阶实验内容。每个实验都设置了几个让学生思考的问题,使学生发现不足、开拓思路。完成以上几项内容,该实验目的就基本达到。创新设计环节则是对学生提出的更高要求,对学生理论联系实际、创新和学以致用提供了发挥空间。该实验规划考虑到了不同层次的学生情况,从实验课指导和实验报告提交情况来看也基本达到了课程组的预期目标。
2.3 教学团队建设
优秀的课程和实验资源离不开教师的讲授,课程建设与改革需要建设一支高水平的教学团队。TCP/IP协议课程教学团队由5名教师组成,是一支长期从事本课程及相关课程教学的“双师型”队伍(取得了如CCNA、RCNA、CCNP等业界著名的网络厂商认证)。职称结构为副教授2人、讲师3人,学历结构为博士1人、硕士4人。团队成员都是中青年教师,接受和更新知识能力强,经常参加各种技术培训与学术交流,参与企业公司的网络工程项目和实验室建设,具备扎实的理论基础和丰富的工程经验,在教学过程中对重点把握到位,理论与实践融会贯通。课程组还定期召开教学研讨会,交流在课程讲授过程中的心得和问题;每学期都组织互听课,相互学习并指出不足。教学团队成员的讲课水平不断提高,在学生评教测评中成绩突出,深受学生欢迎。近几年来课程组成员承担和完成各级教学质量工程项目9项,其中省级5项、校级4项,公开发表教学论文7篇,建设省级优秀课一门,并荣获2012年校级优秀教学团队称号。
2.4 教学方法与教学管理的改进
教学团队业务水平进步的同时,教学方法和教学管理也应不断地改进,先进的教学方法与科学的教学管理必然获得更好的教学效果。本文主要就以下方面进行探讨。
(1)发挥多媒体优势,扬长避短。现在多媒体授课已经在高校普及,多媒体课件图文并茂、信息量大,但是也有弊端。在多媒体教室授课的教师很难离开控制台,一边讲课一边控制电脑的过程容易忽略与学生的交流,一些形象的肢体语言也无暇表达。很多学生感觉教师缺少了传统黑板讲课的潇洒。教师使用有无线翻页功能的激光笔就可以基本解决这个问题。这样教师可以走下控制台,来到学生中间,无形中便拉近了与学生的距离,教师与学生更容易交互和沟通,课堂气氛会更加轻松融洽。制作课件时,能用动画演示的尽量不用图,能用图表达的尽量不用文字。比如讲解数据从一台计算机的进程传送到另一台计算机进程时,用动画的形式来演示一下会更容易理解。
(2)用好Wffeshark和Packet Racer工具辅助教学。TCPdP协议课程中有大量的协议,协议数据单元到底是什么样子?单纯靠语言讲述效果是有限的。若利用协议分析工具Wireshark现场抓包、现场分析,讲解效果会直观且容易理解。Packet Tracer是由Cisco公司的一个辅助学习工具,除了模拟设计、配置网络环境外,还可以提供数据包在网络中行进的详细处理过程,观察网络实时运行情况。例如在讲授路由选择协议时,可以利用Packet Tracer清晰地观察到路由信息传递和学习的过程。还可以模拟跟踪网络报文经过路由器和交换机之后各个字段所发生的变化。在本课程教学中用好这两样工具可以起到事半功倍的效果,学生学会使用这两样工具在实验和实际工作中也大有用途。
(3)加强与学生的课后交流。虽然现在提倡启发式教学,鼓励学生积极参与教学,但是课堂时间毕竟有限,课程任务要完成还是以教师讲授为主,不可能所有学生都有机会参与,所以要多利用网络资源不受时间地点限制的优势,如使用QQ群进行课程讨论、为学生答疑,这样所有的学生都能看到,从而避免了重复解答同类问题,提高效率。
(4)注重过程化教学管理,改革考核制度。改变以往全靠期末考试定成绩的办法,根据长春大学计算机科学技术学院制订的“课程过程考核制度管理办法”,提出过程与能力有机结合的考核体系,加大学生课堂讨论和发言表现、课后作业质量、实验质量、课堂测验所占总成绩的比重,全面考核学生的知识、能力和综合素质,增强学生学习自觉性和主动性。
3 结语
经过多年对TCP/IP协议课程的建设与改革研究,该课程的教学和实验内容不断改进,教学资源不断丰富,教学团队也在课程建设和教学改革中不断进步和成长,可谓硕果累累。网络工程专业的实践性很强,我们的课程教学也应更加紧密结合实际,紧跟因特网的发展步伐,不断改革创新,为社会培养更多高质量的网络工程应用型人才。
参考文献:
[1]教育部高等学校计算机科学与技术教学指导委员会,高等学校网络工程专业规范(试行)[M],北京:高等教育出版社,2012
[2]ForouzanBA,TCP/IP协议族[M],4版,王海,张娟,等,译,北京:清华大学出版,2011:3-4
【关键词】安全协议 综合教学 网络工程 实践
一、安全协议的教学现状
由于信息安全是较新方向,专业基础课程的教学还处于不断的摸索和改革之中。概括地讲,目前关于安全协议的教学存在如下几个问题:
(一)安全协议的教学定位不明确
当前,有关信息安全的教材很多,普遍被认同的教学内容主要包括:密码学、访问控制、防火墙、入侵检测以及信息安全相关法律等。密码学、密钥管理、访问控制、防火墙、入侵检测、信息安全模型与管理,以及信息安全相关法律等。安全协议渗透在密码学、密钥管理、访问控制等教学内容中,提出作为独立课程者甚少。纵使学生理解密码学基础知识,也难以系统掌握安全协议的原理与技术。
(二)缺乏通俗易懂的安全协议教材
据不完全统计,面向网络工程专业的安全协议教材出现过几本。例如高等教育出版社的《网络安全通信协议》和北京邮电大学出社的《安全协议》,前者侧重于在现有的TCP/IP安全协议的原理和实现,后者侧重基本的理论研究,学生普遍反映,教材的理论性太强,忽视了作为大学教材的通读性特点。
(三)安全协议教学的实用性不强
目前安全协议相关内容教学,通常以详细介绍安全协议实例为主,如讲解SSL、SET、PKI协议等原理和流程,缺少实现安全协议的方法及安全协议设计的要点等实践。学生停留理论模型的认识上,无法掌握实现安全协议的相关技术。因此,本文尝试寻求一种综合教学实践方法,引导学生自主设计安全协议、灵活运用理论和工程相结合的方法分析安全协议,帮助学生快速掌握安全协议的基本原理与应用技术。
二、安全协议的综合教学实践方法
鉴于我校注重实际、注重实干、注重实践的办学特色。在学习理论的同时,重点培养学生的动手能力和实战水平。本文提出了基于图1所示的安全协议综合教学实践平台的整体框架。
图1 安全协议综合教学实践平台的整体框架
首先,在学习安全协议过程中,由老师和同学一起搜集基本的安全协议模型,建立安全协议标准模型库。根据不同协议的不同设计要求,总结出相应的安全协议的设计的一般方法,作为规则,形成安全协议的设计方法集合,在这个过程中,学生在收集和整理的过程中都可以进行性学习。教师在此基础上建立简化的协议模型,建立安全协议自主设计命题库。
其次,学生在掌握了基本的安全协议设计的基本准则后,在通用的安全协议设计方法指导下,学生尝试自己设计安全协议。对于我校网络工程专业安全方向的学生都具备相应的密码学基础,对于非专业的学生可以适当补充学习一下密码学的相关于被知识。
再次,学生完成了基本的安全协议的设计雏形后,可以利用各种形式化分析方法,如逻辑类、模型监测、定理证明等分析方法进行分析,找到存在的安全问题,进行改进,不断地改进协议模型,最终形成自主的协议。
最后,学生选择适当的开发工具,例如Java、Visual C++等相应的安全开发包和开源的密码库等进行独立的开发,实现自己设计的安全协议,并在相应的网络环境中进行运行和测试。
结合课程设计和学生的具体情况目前已经设置的安全协议自主设计命题内容如表1所示。
表1 安全协议自主命题内容
实验项目可以根据学生的兴趣和掌握的情况,适当进行调整,包括具体的秘钥分配方案和采用密码算法,但协议的整体流程学生必须完成。
三、综合教学方法的特点
(1)激发学习兴趣。通过综合教学法的引入,由学生直接参与安全协议分析、设计、测试乃至性能分析的整个流程,最直观的感受,对安全协议产生兴趣,对课程学习也感兴趣。
(2)发挥学生的学习自主性。以自主设计命题的形式引导学生学习安全协议的设计和分析技术,可充分调动学生学习积极性。
(3)支持学生的学习协作性。安全协议综合实践的过程既可指定学生单独完成,也可让学生分组合作,共同完成协议的设计和分析任务。
(4)知识点的综合和交叉。自主安全协议设计和分析过程包括标准模型简化、协议设计、形式化分析技术、密码库开发和调用技术,及网络协议分析等技术,可充分体现安全协议技术涵盖知识面的综合性,使学生全面认识信息安全的实施过程。
四、结束语
本文在多年开展安全协议课程教学经验的基础上,总结了学生对理论知识掌握的不深入,理解难度大等教学特点,给出了综合的教学实践方案,有效地将安全协议相关理论与实践相结合,是学生能够参与其中,全面理解和掌握安全协议的模型和应用。经教学实践证明,通过该方法学生能够快速的把握安全协议的设计和分析方法,不仅提高了学习的积极性,还增强了学生的科研动手能力。
关键词:MOOC;网络工程;教学;整合;改革
0.引言
随着网络技术的不断发展,MOOC已经成为时下最火爆的教学方式之一。与传统教学相比,MOOC具有更高的灵活性和开放性。无论电脑、手机还是平板电脑,只要拥有一台能连入网络的电子设备,便可以不受时间、地点的限制,随时随地进行学习。MOOC全是免费的,可以大大降低学习成本;没有年龄和规模限制,只要有学习兴趣,就随时可以加入其中,按照自己的规划和安排展开教学活动。此外,与视频公开课相比,MOOC具有更高的交流性和学习方式的多样性。MOOC摆脱视频教学的局限性,通过社交网络拉近师生间的距离,学生可以随时提出疑问,也可以发挥自己的特长为课程做出自己的贡献。与开放式课程相比,MOOC更注重范围和社交性。开放式课程注重一门或几门相关学科,MOOC的范围则广泛得多;开放式课程多为大学课堂录像、相关课件等资源型内容,而MOOC更多面向网络学习者,单节课程短小精悍,学习过程中可以与教师进行互动和咨询,吸引更多的用户。在MOOC的推动下,网络工程教学也进行了相关改革。如何推进课堂教学、自主学习和灵活学习,实现线上线下双向学习和巩固以及灵活的教学与实验相结合,为提高教学质量提供有力保障,成为新时代高等教育下网络工程教学改革的新方向,对教师的教学方法和教育理念提出新的要求。
1.教学形式改革
混合式教学(blended teaching)是在网络教学大背景下提出的一种新型教育方法。它既是一种策略,又是一种形式。在教学活动中,教育者使用网络技术,将线上教学与线下教学有机融合,实现知识的多元获取,使学生在学习过程中具有充分自主性和目标性。在传统的教学环境下,教育者在按照自己的安排传授知识,学生只能按照教师的进度和方法被动接受。长此以往,学生的积极性被不断打消,学习兴趣不高,效果不佳,掉队后又无法尽快赶上进度,从而形成恶性循环。在MOOC背景下,教育者可以实现多种教学环境的有机结合。线上提供教学资源,开放答疑与讨论功能,一方面供学员自主学习。按照实际情况管理自己的学习方式,另一方面根据学员答疑和讨论情况,及时掌握学生的学习反馈和进度;线下根据反馈灵活调整教学安排,争取最大限度地适应学员的学习进度和学习能力。线上线下相结合,通过教学环境的调整,改变教育者和学员的角色关系,学生从学习的“被动者”变为课堂的“主动者”,学习兴趣大大提升,学习效果显著提高。传统的教学方式以线下课堂教学为主,时间固定,内容单一。MOOC背景下,教育者可以实现线上与线下教学方式相结合,学员根据自身情况选择适合自己的学习进度和学习时间。传统的教学资源主要以教学者课件为主,在覆盖教学要点上可以达到很好的效果,但视野有限,延展性差,无法实现良好的本领提升。在MOOC背景下,教学中加入了许多延展阅读材料:对于需要巩固知识点的学员,延展材料可以提供多种应用方法,令学员通过知识点的应用巩固其掌握;对于需要提高能力的学员,延展材料可以拓宽其视野,使其接触到更多的实践方式,提高未来的应用能力。
2.教学内容改革
MOOC的社交性与多元性特点决定其教学内容的特殊性。为了适应其灵活高效的教学目标,在课程安排上,需要做到短小精悍,用零散的时间达到最大化的学习效益。然而,随着MOOC的发展,教学内容的安排会遇到如下问题。
1)课程完成率不高。
课程完成率不高始终是网络课程的通病。网络课程的自主化和个性化同样降低了监督性。数据显示,在各类网络课程中注册的学习者能够坚持完成的比例一般不超过10%,甚至有很多人仅仅注册账号却没有开始学习。学员不能坚持完成学习主要是因为缺乏必要的背景知识、足够的学习动力和自制力等,其中缺乏学习动力和自制力被认为是影响完成率的最主要因素。
针对缺乏必要的背景知识,一般而言,院校在开设相关学科前均已完成前置教学内容。考虑到学有余力和需要提前学习其他学科的优秀学员,教学者可以在MOOC上提供必要的前置课程或相关的学习资料,通过学习资料完善学员的学习背景,从而达到学科的学习要求。然而,如何安排前置课程又是一项很重要的问题,前置课程安排不合理将直接导致学科体系的崩塌,内容安排过多又将导致冗余,降低学习效率。此外,如何提高前置课程的完成率又是一个值得思考的难点。
针对学员缺乏足够的学习动力和自制力,教学者一方面可以将实际教学内容与网络课程内容穿插,安排考勤、检测等机制对学员学习进行监督;另一方面可以改善网络课程的安排,缩短课时,浓缩知识,提高每一秒的学习价值。与此同时,教学者可以采取以学带赛、竞赛驱动等方法,利用竞赛提高学生的自主学习积极性和主动性。
2)课程缺乏个性化。
MOOC的低成本、易普及、高效率等核心优势导致学员的规模大,学员的大规模化又导致课程缺乏个性化。教师面对大量学员,不可能与每一个人进行交流。即使在社交网络中,这种交流也很难办到。交流的缺乏使得教学者很难得到完整的学员反馈,从而导致教学内容更新的停滞,教学者无法根据学员的实际情况安排进度。
针对课程缺乏个性化的问题,教学者可以利用线下交流的机会得到学员反馈,根据反馈调整线上进度,形成反馈环。此外,人工智能等技术应用到MOOC教学中,对于推动在线学习的个性化发展有非常重要的作用。通过对学员行为的搜集、统计和分析,可以尝试实现有针对『生的教学。
3)学习缺乏体验。
学员是学习活动的主体。学习不只是对事实和结果的直接获取,更应该是在主体实践中的体验和感受。MOOC虽然在教学形式和技术方法上有一定的创新,但是本质上依旧是对传统真实课堂的模拟。由于科技水平和其他因素限制,这种模拟缺乏必要的人际交流,依旧具有很大的不完整性。此外,MOOC的视频教学依然是知识的直接传授,对于主体的体验没有一定的安排,缺乏对知识的实践。对于网络工程尤其是物联网,实践能力培养更是学科培养的主要部分。因此,安排足够的实践体验尤为重要。
针对缺乏交流的问题,教学者可以将论坛等社交网络引入教学内容中,通过相关交流实现答疑和意见反馈。使用社交网络模拟现实交流的同时,可以将交流作为考核的一部分,鼓励学员多学习、多思考、多提问、多反馈,提高交流性和学习效果。
针对缺乏实践的问题,教学者可以将教学与实践相结合,增加实践课时。教学者可以对学员开放实验室,随时提供实验条件,在实践中巩固课程内容知识。在实践课时安排上,教学者可以根据学员的不同知识和能力情况,开放不同的实验环境和课题,实现有层次、有针对性的实践补充。
3.MOOC教学实践
大连理工大学国家示范性软件学院网络工程系在促进教学体系发展、提高软件教学水平、响应国家示范性软件学院联盟号召的背景下,提出一门面向国内的MOOC课程――物联网感知、识别与控制技术课程。该课程适用于网络工程物联网专业本科生,包括课程讲授和上机实践两部分。此外,辅助的实践教学还有物联网课程设计和本科生毕业设计环节。
为提高教学质量,实现教学风格的多样性,该课程配备优质教师进行讲授。物联网感知与识别技术课程团队由教授2名、讲师1名和实践工程师2名共5人组成,其中具有博士学位的2名,在职博士2名。该教学团队是一支实验教学与理论教学队伍互通,教学、科研、技术兼容,核心骨干相对稳定,结构合理的教学团队。团队教师授课经验比较丰富,曾主讲过智能仪器设计技术、嵌入式系统设计与应用、嵌入式综合理论设计与应用、嵌入式电路设计技术、无线传感器网络等课程,其中2门课程获得教育部和辽宁省精品课程称号。团队教师近年来在国家级出版社编写近10本相关内容的统编教材且多部教材获得奖励。此外,授课教师一直从事物联网、嵌入式系统设计、网络技术和智能设备开发与应用方面的科学研究工作,具有丰富的理论知识与实践经验,在国内外核心期刊、会议上发表了几十篇相关领域研究论文,其中被SCI、EI检索的有10多篇。团队的建设过程中,实行青年教师“一带一”的导师责任制,缩短青年教师授课初始的磨合期。在授课的过程中,利用每周教研活动时间,进行青年教师讲课训练,通过课程教研活动、交流检查教案和课件、跟班听课、课后交流等形式,帮助青年教师不断提高教学水平,使青年教师在教学上尽快成长,迅速提高青年教师的教学和科研水平;同时,不定期地邀请专家作讲座,及时了解学科的前沿动态,拓宽教师视野,提高教师业务水平。
在教学内容上,物联网感知、识别与控制技术课程是针对物联网体系中感知识别层次而开设的。据了解,国内有的院校只是开设了物联网概论和无线射频身份识别技术(Radio FrequencyIdentification,RFID)课程,其内容覆盖面只是该层次的一部分。到目前为止,还没有开设完全针对物联网结构中感知、识别与控制层的课程,因此根据物联网工程架构体系及社会需要,开设物联网感知、识别和控制层方面的专业课程十分必要;同时精心选择授课内容,可选用《物联网感知与控制技术》教材,该教材目前已被国内几十所院校物联网专业所应用。该课程可以作为国内大专院校物联网专业学生的必修课或其他专业的选修课,也可以作为硕士研究生的选修课程。课程采用“三步式”教学安排,即理论教学32学时+实验操作24学时+课程设计48学时。第一步,扩充理论基础知识,优化课程内容结构;第二步,提供多层次实验案例,提升学生实践操作技能;第三步,提供综合理论知识,使学生具备系统设计与工程应用能力。课程的培养目标包括5点:①学习物联网感知与识别层次的软硬件方面相关知识,具备实践应用的能力;②掌握通用的设计原理、方法和设计等的一般规律,具有硬件系统设计的基本能力;③掌握基本硬件系统的创新方法,培养学生追求创新的态度和意识;④培养学生的工程实践学习能力,使学生掌握典型硬件电路的实验方法,获得基本的实验技能,具有查阅有关技术资料的能力;⑤了解物联网与无线传感器网络的前沿和最新发展动向。
在实践安排上,教师团队在2013年研发具有知识产权的“物联网工程综合实训平台”。该实训平台硬件部分包括以国内最先进的嵌入式多核处理器(ARM Contex-A9)为核心的网关及显示与控制平台,以及基于SOC(片上系统)CC2530的多种固定式和移动式无线节点两部分。在该实训平台上,能够完成物联网感知识别、网络传输和综合服务应用3个层次所涉及关键技术的操作。学生通过在该平台的具体应用和操作,能够掌握贯穿物联网3个结构层次所涉及的知识和技能,提高自身在物联网应用方面的实践能力。
实训平台针对物联网感知、识别与控制层的实践教学需要,设计了无线单节点的感知、识别与控制模块的应用实例以及无线传感节点问通信、组网应用与实例内容,两大部分共计2l项应用实例。该部分实例可分为必做、选做、创新提高3个层次,以适应不同学生的需要。实验环节部分安排12学时。
针对网络层教学的需要,教学团队设计了基于Linux环境下物联网网关平台的构建与应用,共计7项应用实例,另外还完成基于Android环境下物联网网关平台的构建与应用,共计4项应用实例;针对综合应用层次的实践教学需要开发了基于物联网智能家居和环境监测2项综合应用实例。以上这些实例主要配合理论课程的教学需要,实验环节操作共安排12学时。
通过以上两步的学习,学生能够具备本课程的基本运用能力。为了让学生尽快地与工程实际项目接轨,针对整个课程体系中高年级的学生,课程团队实行“请进来、走出去”的方针,加强学生与工业界的直接联系。“请进来”就是定期请业界的相关人员作技术、管理前沿的讲座,聘请业界精英直接参与制订和联合指导学生课程设计环节(48学时),从而使学生从思想上与校外业界的发展保持一致,了解最新的技术发展动态;“走出去”就是利用业界专家这一渠道与企业建立友好而密切的关系,在业界现场建立毕业实习基地,安排青年教工和学生进入公司实习。此外,鼓励学生选择适当的企业界专家担任校外毕业设计指导教师。
学校还可以建设设施先进的集实验、实习、实训和实践环节为一体的课外学生综合实践教学基地,依托基地开展高水平的教育活动和进行训练;激励大学生进入课外综合教育基地进行科研活动,为学生课外活动提供充分的硬件和软件支持;建立宽松的教育环境和平台,提倡和鼓励学生参加国内外各种大学生科技创新、创业竞赛。团队成员从2011年至今,指导本科学生参加国内科技竞赛,荣获2012年第八届博创恩智浦杯全国大学生嵌入式物联网设计大赛全国一等奖、辽宁省一等奖,201 1全国大学生电子设计竞赛全国二等奖、辽宁省特等奖,2012年首届TI杯辽宁省大学生电子设计竞赛一等奖,2013年全国大学生电子设计竞赛辽宁省二等奖,2014年全国大学生程序设计大赛全国二等奖。这些丰硕的获奖成果体现了教学的成功。
在政策方面,我们的MOOC被选入学校精品资源共享课程建设。大连理工大学精品资源共享课建设的总体目标是在省级、国家级精品课程建设的基础上,充分运用现代信息技术进行课程资源建设以及教学方法和教学手段改革,完成从以教师为服务对象到以高校学生与教师为服务对象并兼顾社会学习者的转变。精品资源共享课程建设工作的主要内容是在大连理工大学近几年开展的课程体系改革和建设基础上,完善课程资源系统,选择适合的课程进行网络公开传播共享并能保证课程高效使用和可持续建设与更新。此外,学校还设立专项经费以支持精品课程建设,对立项建设的每门课程给予1万元建设经费,对已获得省级、国家级精品资源共享课程的课程分别给予1:1的经费配套,同时提供5-10万元的奖励和建设经费;制作专门的精品课程建设工作网页,优良的校园网络环境和精品课程专用服务器为学校的各级精品课程资源系统完善提供了有力的技术支撑和运行保障;学校还对在建精品资习兴趣,提升了学生自主学习的能力。多数学生意识到软件类课程并没有他们起初想象的那么难学,看似枯燥的代码和技术其实都是对实践生动的总结。学生对课程有了信心,出勤率提高了,课堂气氛也活跃了。尤其是以学生为主体的项目成果展示活动,提高了学生的学习积极性和主动性。同时,教师授课时不是空洞地讲理论,而是有例可举、有理可依,学生对课程感兴趣,教学互动很容易开展,学生评教结果满意度提高。
关键词:课程建设;精品资源;共享;实践
中图分类号: TP393 文献标识码:A 文章编号:1009-3044(2016)28-0161-03
1 研究背景
《网络组建与维护》课程组经过“走出去”到企业调研、将企业专家“请进来”探讨和论证、在国家示范性院校建设中勇于探索和改革,提出了基于“6Z6C”的专业建设与教学整体解决方案,即6个零距离6个转换(6Zero6Change),如图1所示;设计了基于“1H3S2A”的校企合作实训基地建设模式,其内涵为在实训基地建设方面校企合作共建一个硬件平台(1H),合作配置三类软件(3S),从两方面使用好实训基地(2A),积累凝练了比较成熟的课程设计思路。
研究本课程建设,通过深入企业进行再调研、进修学习。一方面校企合作共同修订人才培养方案,针对工作岗位的能力、知识、技能和素养的要求,制定项目考核标准,全方位、多层次渗透职业性;另一方面以实际项目为背景,基于工作过程,真题实做,把企业真实的项目加以提炼,序化,融入职业素养的教育,让学生能切实掌握实际技能。
2 研究思路和方法
(1)突出课程的实践性。注重行业、企业参与课程设计,通过与行业企业合作,针对毕业生可能面向的不同的潜在的就业岗位,如网络管理员、网络工程师、网络信息化管理等,按照“分解岗位工作任务确定工作能力设置课程内容设计教学思路”课程设计思路,构建“基于工作过程”的模块化课程内容体系,采取“项目案例”式组织教学。“项目案例”均由合作单位共同参与制订,每一个项目均按照“项目描述知识准备项目实施过程项目实施步骤实训结果验证实训项目考核小结点评相关学习资源”的模式来组织,多数任务在实训室或企业现场讲解,让学生“做中学,学中做”,实现“教、学、做”一体化。
(2)注重课程的针对性。结合国家、社会职业资格认证体系,确定课程内容在课程设计上,我们注重当前信息类产业的特点,一方面紧扣国家职业资格认定的相关内容,同时加强与华三、锐捷等知名厂商的认证体系结合,将其职业资格认证与企业培训课程引入课程体系。另一方面我们又不拘泥于国家与厂商的认证内容,而是结合区域经济、技术发展的要求,借助课程置换、拓展教学等办法对其内容进行取舍,使得我们的课程内容更加贴近区域经济发展的要求。
(3)学习方式的自主性。借鉴社会培训、认证的先进经验,开发立体化的自主学习教学资源,确保学生的个性化学习。我们强调培养学生的自主学习能力,通过开放式实训平台、在线网络课程、论坛等技术手段,设计实现学生不受时间、地点限制进行自主化、个性化学习的目标。
3 研究基本内容和效果
《网络组建与维护》是计算机网络技术专业的一门核心专业课程,是一门以培养学生技能为主的综合实训课程[1]。课程建设研究内容主要基于示范性建设时期提出的“6Z6C”的专业建设与教学整体解决方案,围绕“1H3S2A”的校企合作实训基地建设模式和课程设计思路,进一步增强教学内容的针对性和适应性,采取基于工作过程的课程开发方法,通过市场、企业、行业的最新需求进行再调研,进一步明确岗位要求,精心设计教学案例、细化工作任务,以集中课程训练为主、在线学习为辅的方式来实现学生知识目标、技能目标和素养目标的全面提高。通过行业标准与实训项目标准相结合、典型工作任务与企业真实项目相结合以及校内实训基地与网络自主学习平台相结合的原则甄选教学内容、开发教学资源和制定考核标准,实现课程建设的职业化、技能化和标准化。
课程建设围绕五部分的技能点展开,本课程共五个单元,分别是局域网组建技术基础、WINDOWS 2000、Linux组网技术、网络设备配置、局域网管理维护。共抽取了20个工作任务。
本课程采取“理实一体化”模式教学,以集中课程训练的方式来进行。
教学安排一般为集中两周,60学时。
教学过程的设计主要采用引入真实或模拟的项目案例,按照实际岗位工作过程,主要以小组协作方式来进行,通过实践研究,课程建设从以下几个方面取得了效果。
(1)突破了设备配置实验、校内实训基地网和实训平台的物理局限性。完善课程实训平台建设,依托校园网和SSL VPN技术,在校园网出口部署Array 3000一款VPN设备,师生可以依据账号安全、方便地访问校内资源和校内实训平台,把实验平台安全延伸,使学生可以虚拟化、开放式、全天候的申请配置设备和进行Web组网实验,做到“开放、兼容”管理已建成的lamp远程实验平台[2]。
SSL VPN 是采用 SSL 技术的一种 VPN 产品,适用于 Client to Site 的安全接入方式。SSL技术是位于 TCP 之上的协议,具有数字证书身份验证,数据加密等安全手段。在实现 VPN访问内部应用时主要采用 Proxy 、Application Traslation 、Network Extension 等技术手段实现。用户通过 SSL VPN 访问内部应用系统,必须先用 HTTPS 协议登录到 SSL VPN 网关提供的 SSL VPN 门户站点,我们称之为 Virtual Site,Array 的 SPX 系列单台设备可以配置多个 Virtual Site ,具体数量视 license 而定。
部署后校园网拓扑如图2所示:
通过以上设备的部署,不管电信用户还是教育网用户在访问学院门户网站以及其他web应用都比较快捷。同时也解决了其他非校园网用户(不在学校家属区居住的教职工、出差在外的教职工、假期的学生)访问校内资源的问题。他们通过登陆VPN网关依据SSL的加密隧道可以快速访问校内应用,既方便快捷又安全。
(2)学生的综合能力进一步增强。根据我国IT人才结构性短缺的问题,通过前期市场调研分析,课程内容的针对性与专业培养目标一致,根据网络行业、企业不同岗位的工作需求,以综合职业素质为基础,以能力为本位,着力培养学生的综合应用能力。课程提炼20个典型工作任务,从网络的规划与设计、综合布线施工方案设计、Windows 2000及2003服务器的配置、Linux服务器的搭建和网络安全管理与维护等五个方面,培养学生的懂网、建网、用网和管网的综合能力。如图3所示。
在课程案例化研究过程中,直接参与学院信息中心网络设备Linux管理系统建设和综合服务中心的网络规划与调试工作,提炼教学案例1个,抽取典型工作任务3个。师生共同参与项目建设,将理论应用于实践,综合能力进一步增强。Linux校园网设备管理服务拓扑如图4所示。
(3)教学案例更加实用。《网络组建和维护案例教程》紧扣职业教育的特点,按照全国示范性高等职业院校建设中关于课程建设的基本精神,课程的建设,进一步精选了实用组网及维护过程中的典型案例;校企合作,把实际公司项目与课程内容融通结合;在具体操作上,老师为辅,学生转换为企业员工,通过真题实做,从组建网络的技术要求和岗位能力出发,通过完成案例(公司项目)的目标要求,使学生在理解网络基本原理的基础上,掌握组建和维护网络的基本技能和职业素养。
2011年项目组成员带领学生分别完成了学院财务收费和新生报到专网的改造,提炼网络规划和方案设计真实教学案例各1个,综合布线、施工管理和用户培训等典型工作任务抽取3个。
2012年项目负责人带领学生完成了甘肃陇南某乡镇数字化乡镇的网络改造,提炼网络规划和设计方案教学案例1个,综合布线、设备调试和互联、网络策略管理等典型工作任务3个。
2013年项目组成员、信息中心老师和学生共同完成了兰州石化职业技术学院校园网流量控制和网络认证管理系统升级改造工作,随着校园网应用增加及用户越来越高的上网体验需求,导致校园网出口压力十分巨大。为了进一步优化资源配置、保障有效办公带宽,此次改造的流控系统实施了基于桥模式的IP带宽控制策略,策略控制了P2P、BT、迅雷下载及暴风影音等大流量的数据应用。系统实时统计功能全面,可以做到实时统计出口流量、楼宇流量及在线主机应用等。通过主持项目建设,将真实项目转化为真实网络管理与维护教学案例1个,提炼流量管理、策略配置、特征识别和网络认证等典型工作任务4个。
师生共同参与项目建设,将真实案例教学化处理,提炼典型工作任务,教学案例更加实际具体,进一步增强了教学的针对性和课程活力。
(4)教学内容的适用性得到增强。一是加强行业标准与实训项目标准的结合,按照网络工作人员的国家职业技能鉴定标准、软件水平考试、行业企业认证所必需的知识(基本理论知识、专业知识、法律知识、安全知识)、技能(基本技能、专业技能、综合技能)、职业道德(职业道德基本知识、职业守则)要求来选取教学内容,制订课程标准,采取项目标准式教学模式,开发实训项目子标准和实训项目卡,组织实训教学。二是注重校内实训基地与网络自主学习相结合,为了要突出职业能力培养,体现基于职业岗位分析和具体工作过程的课程设计理念,以真实工作任务或社会产品为载体组织教学内容,充分发挥校内实训基地作用,开发基于校园网的在线实训平台,构建网络自主学习课程,使学生突破时间、空间的限制,在真实工作情境中采用新的教学方法和手段进行实施[3]。
课程建设组成员依据标准,重新修订了《网络组建与维护课程标准》,增设网络安全考核细则,增加网络安全取证要求。2011―2013年,该门课程完成行业认证取证(趋势科技信息安全专员)和锐捷网络工程师取证共300人次,取证率达93%。
项目组成员带领学生参与完成兰州石化职业技术学院实训基地网和在线实训平台建设,提炼网站管理与设计、Windows 2000服务器额配置真实教学案例2个。
(5)突破学习方法单一、沟通渠道不畅通、资源更新不及时的难题。课程建设过程中,注重立体化教学资源的开发,在BlackBoard学习平台上,建设《网络组建与维护》网络课程,设置师生交流论坛、实现在线交流和答疑、远程教学和在线测试;建设课程知识库,不断更新课程资源和行业信息,使学生及时了解和掌握最新技术知识和岗位能力要求。课程网址:http:///webapps/login/
4 创新与总结
《网络组建与维护》精品资源共享课程建设过程中,较以前版本有如下优点:
(1)以行业企业为依托,与职业岗位需求相结合,确定课程设计目标,体现课程职业性。
通过深入企业(如锐捷网络、H3C、甘肃教育网络、甘肃万维、甘肃海腾、上海威讯)进行调研、进修学习、挂职锻炼,并聘请企业专家作为专业建设指导委员会成员和课程组成员,充分剖析市场对网络专业人才的需求,校企合作共同制订人才培养方案,并针对工作岗位要求和知识、技能和素养的要求,通过每一个项目完成过程,通过企业认证标准作为课程考核手段,从多方位、多层次渗透了课程的职业性。
(2)以企业真实项目为背景,学以致用,强化技能训练,突出课程实践性。
从企业引入真实的项目加以提炼,融入职业态度、素质的教育,让学生能切实掌握实际技能,以真实的工作任务为载体,在深度和广度上层次递进,以真实性促进实践性。
(3)根植企业,面向行业,以学生为主体,教师为引导,用职业人的标准来衡量,强调能力培养,注重开放性。
合作开放,密切与行业企业合作,保持内容标准不断更新,将职业素质、职场文化融入学习氛围,让学生在潜移默化中养成职业态度,提升职业能力;自主创新开发blackboard在线学习平台,平台与精品课程网站、实训网站完美结合,课程立体化资源更丰富。学习方式开放,利用Bb在线学习平台,本课程的教学可通过网上在线教学;实训开放,实训室对专业学生实施开放,专门的试验平台可通过远程实训。开放性可保证学生按需学习和自主学习,增强持续学习能力。
(4)过程考核,专业认证,采用社会化评测机制,确保质量保障的公平公正。
多样化的过程考核,特别是项目标准及运行卡的实施,注重细节,注重过程;专业认证方式,是一种社会化的评测机制,更贴近于实际。
通过本课程建设的研究,密切与行业企业合作,能保持课程内容标准不断更新,将职业素质、职场文化融入学习氛围,让学生在潜移默化中养成职业态度,提升职业能力;在教学中增加实践环节,包括课内实践、课外拓展、自主学习、生产性实训、项目实战等,校企合作,校内外实训基地相结合,以真实的工作任务为载体,从简单到复杂、从单一到综合,从深度和广度上层次递进,以真实性促进技能提高。因此《网络组件与维护》精品资源共享课程建设,进一步甄选了教学内容、优化设计思路、设计教学案例、开发课程资源和完善课程考核标准,是“1H3S2A”实训基地建设模式的最佳化实践,是“6Z6C”人才培养模式的集中体现,具有很高的理论研究价值和现实意义。
参考文献:
[1] 王东,梅,姜惠民,等.高职《网络组建与互联》精品课程的建设[J].职教论坛,2010(32):34-36.