李 楠 孫鳳茹 李玉龍 張華衛(wèi)

(1蘭州交通大學(xué)計(jì)算機(jī)與科學(xué)技術(shù)國(guó)家級(jí)實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心，蘭州 730070；2蘭州城市學(xué)院城市經(jīng)濟(jì)與旅游文化學(xué)院，甘肅 蘭州 730070；3蘭州交通大學(xué)電子與信息工程學(xué)院，蘭州 730070）

1 引言

信息化的社會(huì)與計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的飛速發(fā)展是密不可分的，同時(shí)，社會(huì)的信息化也需要一大批動(dòng)手能力強(qiáng)，且熟練掌握計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)知識(shí)以及相關(guān)工程技術(shù)的專業(yè)技術(shù)人才?，F(xiàn)在我國(guó)高校紛紛開設(shè)了計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程, 來(lái)滿足社會(huì)發(fā)展的需求。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程作為蘭州交通大學(xué)電信學(xué)院軟件工程專業(yè)、計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)等信息類本科生的必修課，是信息類專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課和核心課程之一，同時(shí)也是我校非信息類本科生的選修課程，2008年，我校的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程列入甘肅省精品課程，自2009年開始，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程已經(jīng)列為計(jì)算機(jī)類專業(yè)碩士研究生入學(xué)考試的必考科目。

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程由于具有學(xué)科交叉、理論知識(shí)抽象、實(shí)踐性強(qiáng)的特點(diǎn)，與其相配套的實(shí)驗(yàn)課程是不可缺少的教學(xué)環(huán)節(jié)。在實(shí)際的教學(xué)過(guò)程中，經(jīng)常出現(xiàn)的問題有：實(shí)踐環(huán)節(jié)與理論教學(xué)相脫節(jié)，實(shí)驗(yàn)課時(shí)偏少，實(shí)驗(yàn)教學(xué)一刀切，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容沒有大項(xiàng)目引領(lǐng)，缺乏實(shí)用性、創(chuàng)新性等問題，導(dǎo)致部分學(xué)生對(duì)專業(yè)課的學(xué)習(xí)興趣不夠濃厚，從一定程度上影響了對(duì)大學(xué)生的綜合素質(zhì)和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)[1-3]。因此，如何以人才培養(yǎng)體系整體出發(fā)，建立以能力培養(yǎng)為主線分層次、多模塊、相互銜接的科學(xué)系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系，是當(dāng)前實(shí)驗(yàn)教學(xué)工作者必須要考慮的問題[4-5]。

2 設(shè)計(jì)層次化、遞進(jìn)式的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模塊

2.1 確立各專業(yè)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)計(jì)劃以及合理的實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容

由于不同專業(yè)對(duì)人才的培養(yǎng)目標(biāo)不相同，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)相關(guān)課程的專業(yè)定位也不相同，比如，在計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的課程設(shè)置中，這類課程是專業(yè)基礎(chǔ)課和專業(yè)核心課，而在經(jīng)管類專業(yè)中則是選修課。因此各專業(yè)依據(jù)各自的人才培養(yǎng)目標(biāo)，制定的實(shí)驗(yàn)教學(xué)計(jì)劃也是不同的。

計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)應(yīng)注重掌握計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)、局域網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)、典型網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用及IPv6等較深層次的理論知識(shí)，熟悉交換機(jī)、路由器等網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的使用及配置方法，掌握局域網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)的工程化設(shè)計(jì)、組建技術(shù)以及相關(guān)的網(wǎng)管技術(shù)，以適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)時(shí)代對(duì)信息技術(shù)人才的需求；軟件工程專業(yè)和信息管理專業(yè)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)應(yīng)該使學(xué)生掌握網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)理論知識(shí)，注重計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的程序設(shè)計(jì)，進(jìn)而熟練掌握各種計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)相關(guān)的應(yīng)用服務(wù)。物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)依托計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)科，網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)教學(xué)目的介于以上兩個(gè)信息類專業(yè)之間。而非信息類專業(yè)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)目的在于使學(xué)生能夠通過(guò)網(wǎng)絡(luò)獲取、加工、發(fā)布信息，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)際應(yīng)用能力。針對(duì)各專業(yè)的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)教學(xué)計(jì)劃的不同，設(shè)計(jì)合理的實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容。

2.2 制定層次化、遞進(jìn)式的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模塊

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的目標(biāo)是提高學(xué)生科學(xué)實(shí)驗(yàn)素質(zhì), 培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新和工程實(shí)踐能力。首先組織全校的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)相關(guān)課程的任課教師以及相關(guān)研究領(lǐng)域的專家，共同探討梳理計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)課的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，淡化專業(yè)界限，將不同專業(yè)、不同課程的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目進(jìn)行統(tǒng)一理順、整合，將每個(gè)實(shí)驗(yàn)劃分到具體的模塊中，然后按照實(shí)驗(yàn)的教學(xué)目的進(jìn)行層次化劃分，所有的實(shí)驗(yàn)可分為基礎(chǔ)驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)、綜合性實(shí)驗(yàn)和創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)四個(gè)層次[6-7]，每個(gè)實(shí)驗(yàn)?zāi)K內(nèi)的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目由此排列，并且根據(jù)模塊類別進(jìn)行由易到難地排序，使各類實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目之間緊密銜接，形成一個(gè)遞進(jìn)式的、逐步引導(dǎo)學(xué)生掌握理論知識(shí)的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目教學(xué)體系，從而有利于培養(yǎng)“厚基礎(chǔ)、寬口徑”的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)專業(yè)人才[8]。

目前我校開設(shè)的與計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)相關(guān)的課程有網(wǎng)絡(luò)原理與工程技術(shù)實(shí)驗(yàn)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)、TCP/IP協(xié)議與網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)、網(wǎng)絡(luò)信息安全、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與應(yīng)用，對(duì)這些課程的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目進(jìn)行優(yōu)化處理，打通傳統(tǒng)基礎(chǔ)驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)的分支，將項(xiàng)目引領(lǐng)、任務(wù)驅(qū)動(dòng)式的教學(xué)理念貫穿其中[8]，以“機(jī)房小型局域網(wǎng)的設(shè)計(jì)與構(gòu)建”、“中型企業(yè)網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)”等項(xiàng)目模塊為依托安排實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，歸納了局域網(wǎng)組建、網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用、網(wǎng)絡(luò)協(xié)議分析與編程、網(wǎng)絡(luò)互連、網(wǎng)絡(luò)安全、工程實(shí)踐、網(wǎng)絡(luò)新技術(shù)七個(gè)模塊，每個(gè)模塊中除了必做實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目外，還包含了一定數(shù)量的選作實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，旨在提高學(xué)生們分析問題和解決問題的能力。

2.3 網(wǎng)絡(luò)硬件設(shè)備與虛擬軟件相結(jié)合的實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)境

傳統(tǒng)的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)教學(xué)通常會(huì)采用單一的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式，即硬件教學(xué)模式或者軟件教學(xué)模式。單純硬件的實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式使學(xué)生們的動(dòng)手能力確實(shí)得到了極大的鍛煉，但是往往忽視了對(duì)理論知識(shí)的加深理解，尤其一些實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目也無(wú)法靠硬件設(shè)備實(shí)現(xiàn)，比如FTP的協(xié)議分析、DNS服務(wù)器的安裝和配置等。而純軟件的教學(xué)效果正好相反。我校的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)室，隸屬于國(guó)家級(jí)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心，每年完成實(shí)驗(yàn)任務(wù)130余萬(wàn)人時(shí)數(shù)，擁有銳捷、H3C等獨(dú)立的實(shí)驗(yàn)設(shè)備及6組銳捷集成實(shí)驗(yàn)機(jī)柜，并且配有銳捷公司的協(xié)議分析軟件（PATS）及華為路由器模擬軟件（HWLYQMN）。教學(xué)過(guò)程中，針對(duì)不同類型的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，選用不同的軟硬件設(shè)備?；A(chǔ)驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)和設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)選用硬件方式，使同學(xué)們較容易地掌握相應(yīng)的理論知識(shí)；綜合性實(shí)驗(yàn)以及創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)，由于需要深入地對(duì)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目進(jìn)行剖析以及實(shí)踐，則選用軟硬件結(jié)合的方式。

3 模塊化、遞進(jìn)式的實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系的確立

根據(jù)歸納整理好的實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容，針對(duì)前面提出的七個(gè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模塊，設(shè)計(jì)相應(yīng)的基礎(chǔ)驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)、開放性實(shí)驗(yàn)和創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容由淺入深，兼顧各個(gè)專業(yè)達(dá)到提高學(xué)生動(dòng)手的能力以及分析解決實(shí)際問題的目的。具體如圖1所示。

圖1 模塊化的實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系框圖

在實(shí)驗(yàn)教學(xué)研究過(guò)程中，隨著教學(xué)觀念的更新，可以實(shí)施對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模塊的完善，以適應(yīng)時(shí)代發(fā)展對(duì)人才培養(yǎng)的需要；每個(gè)模塊中的具體實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目也可以根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)整更換，構(gòu)成切合實(shí)際的實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系的模塊化結(jié)構(gòu)。

4 實(shí)施模塊化、遞進(jìn)式實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系的具體措施

在實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程中，不能急于求成，應(yīng)該循序漸進(jìn)地轉(zhuǎn)變教學(xué)觀念，合理設(shè)置實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容，改革教學(xué)方法和教學(xué)手段，建立滿足培養(yǎng)人才需求的模塊化遞進(jìn)式的實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系。

1）轉(zhuǎn)變教學(xué)觀念,激發(fā)學(xué)生參與實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的興趣。以往舊的教學(xué)觀念認(rèn)為理論重于實(shí)踐，往往一門課程中理論教學(xué)的課時(shí)占到90%左右，學(xué)生將多數(shù)時(shí)間花在對(duì)理論知識(shí)的理解上，最終完成相應(yīng)的理論考試。現(xiàn)在應(yīng)該轉(zhuǎn)變舊的觀念，重視實(shí)驗(yàn)教學(xué)，不再依附于理論教學(xué)，形成實(shí)驗(yàn)教學(xué)和理論教學(xué)統(tǒng)籌協(xié)調(diào)的理念和氛圍，加大實(shí)驗(yàn)課教學(xué)課時(shí)，獨(dú)立開設(shè)實(shí)驗(yàn)課，專業(yè)化的教學(xué)計(jì)劃，模塊化的教學(xué)內(nèi)容，使實(shí)驗(yàn)課程真正實(shí)現(xiàn)對(duì)學(xué)生的操作能力與創(chuàng)新意識(shí)培養(yǎng)的教學(xué)目的；在全校范圍召開實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目宣講會(huì)，由高年級(jí)的學(xué)生介紹親身參與實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的心得體會(huì)，完成的項(xiàng)目實(shí)物作品展示，可以激發(fā)在場(chǎng)學(xué)生參與實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的熱情，增強(qiáng)了創(chuàng)新意識(shí)，可以更加有效地提升學(xué)生的實(shí)踐技能。

2）實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法與手段的改革。傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)通常按照“概念-理論-實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目”的方式來(lái)組織教學(xué)，為了讓學(xué)生更加深刻地理解實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，可以采用“案例-理論-概念”的案例驅(qū)動(dòng)教學(xué)法，案例就是對(duì)一個(gè)具體的情景加以描述，案例教學(xué)的最大特點(diǎn)是它的真實(shí)性.由于教學(xué)內(nèi)容是具體的實(shí)例，加之采用是形象、直觀、生動(dòng)的形式.給人以身臨其境之感，易于學(xué)習(xí)和理解。教師于教學(xué)中扮演著設(shè)計(jì)者和激勵(lì)者的角色，在課堂上和學(xué)生一起討論思考，學(xué)生可以全身心的投入到共同探討問題的過(guò)程中，進(jìn)一步地提高了學(xué)生的創(chuàng)新精神和實(shí)際解決問題的能力。

例如，可以通過(guò)如下的案例引入到“RIP路由協(xié)議配置”實(shí)驗(yàn)中去：某大學(xué)有兩個(gè)校區(qū)辦學(xué)，每個(gè)校區(qū)分別有一臺(tái)路由器連接兩個(gè)子網(wǎng)，需要將兩臺(tái)路由器通過(guò)物理鏈路互聯(lián)并進(jìn)行一定的配置，以實(shí)現(xiàn)分散的校園網(wǎng)各個(gè)子網(wǎng)之間的通信。通過(guò)案例描述，可以講兩臺(tái)路由器通過(guò)快速以太網(wǎng)端口連接在一起，每個(gè)路由器上設(shè)置2個(gè)Loopback端口模擬子網(wǎng)，在所有端口運(yùn)行RIP路由協(xié)議，就能夠?qū)崿F(xiàn)所有子網(wǎng)間的互通，實(shí)驗(yàn)拓?fù)鋱D如圖2所示。

圖2 校園區(qū)域網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D

以上的案例涉及到的僅是一個(gè)情景，根據(jù)實(shí)際案例的復(fù)雜程度的不同，案例中可以包含多個(gè)情景。

3）加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)隊(duì)伍建設(shè)。首先改變觀念，實(shí)驗(yàn)教學(xué)隊(duì)伍建設(shè)與理論教學(xué)隊(duì)伍建設(shè)同等重要，實(shí)行同等條件下的同級(jí)別待遇，使實(shí)驗(yàn)室的專職教師更加專心地投入到實(shí)驗(yàn)教學(xué)中；其次，目前實(shí)驗(yàn)教學(xué)隊(duì)伍知識(shí)結(jié)構(gòu)不合理，高職稱、高學(xué)歷的人員不足，技術(shù)性教師偏少，為了適應(yīng)培養(yǎng)創(chuàng)新人才的實(shí)驗(yàn)教學(xué)目標(biāo)，一定要優(yōu)化教學(xué)隊(duì)伍，選擇有創(chuàng)新科研項(xiàng)目的教授直接從事創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的開發(fā)，及時(shí)將研究成果轉(zhuǎn)化為相對(duì)應(yīng)的實(shí)驗(yàn)課題，保證實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容的前瞻性和先進(jìn)性；同時(shí)加強(qiáng)對(duì)實(shí)驗(yàn)室專職教師的培訓(xùn)，不斷提升他們的業(yè)務(wù)水平；另外，積極探索知識(shí)講授和探索研究相結(jié)合的教學(xué)模式，鼓勵(lì)學(xué)生參加各類創(chuàng)新性的比賽，學(xué)生不但可以獲得基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)技能的訓(xùn)練，還可以最大限度地挖掘內(nèi)在的科研潛力，最終實(shí)現(xiàn)培養(yǎng)實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力兼?zhèn)涞娜瞬诺哪繕?biāo)。

4）注重實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目考核的規(guī)范性?？茖W(xué)規(guī)范的實(shí)驗(yàn)考核體系是合理評(píng)價(jià)學(xué)生實(shí)驗(yàn)成績(jī)的重要依據(jù)[9]。模塊化、專業(yè)化的實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系中將實(shí)驗(yàn)分為四類：基礎(chǔ)驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)、開放性實(shí)驗(yàn)和創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)，不同類別的實(shí)驗(yàn)制定相應(yīng)的評(píng)分細(xì)則，注重評(píng)分細(xì)則的科學(xué)性和可操作性?；A(chǔ)驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)和設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，主要是要求學(xué)生掌握理論知識(shí)以及相關(guān)的技術(shù)，因此，每學(xué)期期末要組織實(shí)踐考試，試題從不斷更新變化的題庫(kù)中進(jìn)行選取，最終實(shí)驗(yàn)成績(jī)等于平時(shí)成績(jī)（50%）與實(shí)踐考試成績(jī)（50%）兩者之和；開放性實(shí)驗(yàn)和創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)，每學(xué)期組織一次交流會(huì)，由專家評(píng)委小組根據(jù)學(xué)生的設(shè)計(jì)報(bào)告、答辯報(bào)告、實(shí)物演示、技術(shù)難易程度、實(shí)際應(yīng)用價(jià)值以及學(xué)生答辯中的臨場(chǎng)發(fā)揮等因素綜合考慮核定成績(jī)，通過(guò)答辯，培養(yǎng)了學(xué)生的表達(dá)能力和應(yīng)變能力，促進(jìn)了學(xué)生之間的相互交流，開闊了學(xué)生的視野，進(jìn)一步提高了學(xué)生的工程實(shí)踐水平。

5 結(jié) 語(yǔ)

模塊化、專業(yè)化的實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系是結(jié)合我校開設(shè)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)相關(guān)課程專業(yè)的實(shí)際情況，進(jìn)行大量的教學(xué)調(diào)研逐步形成的，經(jīng)過(guò)近一個(gè)學(xué)期的運(yùn)行，教學(xué)效果良好。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，始終堅(jiān)持“以學(xué)生為本”的理念，提供更多的機(jī)會(huì)給學(xué)生，在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中手腦結(jié)合，不斷積累實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，從而可以自主地分析問題和解決問題。學(xué)生們普遍對(duì)這種改進(jìn)后的教學(xué)體系表示認(rèn)可，一致認(rèn)為在專業(yè)實(shí)踐能力、創(chuàng)新性思維以及團(tuán)隊(duì)協(xié)作意識(shí)等方面均得到了進(jìn)一步的提升，為今后在社會(huì)中成為創(chuàng)新型技術(shù)人才打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

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