謝俊峰，候婉琪，葛麗娜，羅麗平

（1.廣西民族大學(xué)人工智能學(xué)院，南寧 530006；2.廣西民族大學(xué)社會科學(xué)處，南寧 530006；3.廣西民族大學(xué)電子信息學(xué)院，南寧 530006）

1 傳統(tǒng)《高級路由與交換技術(shù)》課程存在的問題

當(dāng)今世界，智能手機等移動終端快速普及，物聯(lián)網(wǎng)和移動互聯(lián)網(wǎng)等新興技術(shù)不斷成熟，計算機網(wǎng)絡(luò)科學(xué)與技術(shù)在其中扮演越來越重要的角色，已成為支撐社會發(fā)展的重要基礎(chǔ)設(shè)施，路由與交換技術(shù)是其中非常重要的技術(shù)之一。

作為網(wǎng)絡(luò)工程專業(yè)的一門核心專業(yè)課，《高級路由與交換技術(shù)》有著理論性強、復(fù)雜度高、知識點分散、工程性強、發(fā)展與更新速度快等特點。目前該課程主要還是采用傳統(tǒng)的理論教學(xué)方式，學(xué)生在學(xué)習(xí)的過程中普遍缺乏積極性和主動性，使得教學(xué)效果不佳，同時，由于知識理論教學(xué)與實踐教學(xué)之間處于失衡狀態(tài)，學(xué)生的實際操作能力往往難以滿足企業(yè)對網(wǎng)絡(luò)工程專業(yè)畢業(yè)生的要求。因此，如何適應(yīng)現(xiàn)階段計算機網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域發(fā)展的實際需求，實現(xiàn)知識理論教學(xué)與實踐教學(xué)之間的有機融合一直是教學(xué)工作的難點，亟待進(jìn)行課程教學(xué)改革。

2 CDIO工程教育理念

CDIO 工程教育理念形成于2000 年，是在Knut and Alice Wallenberg 基金的資助下由麻省理工學(xué)院、瑞典皇家工學(xué)院、查爾姆斯理工大學(xué)和林雪平大學(xué)探索研究后的成果。CDIO 是由構(gòu)思（Conceive）、設(shè)計（Design）、實現(xiàn)（Implement）與運作（Operate）四個主要內(nèi)容組成，將理論教學(xué)內(nèi)容與具體的工程項目聯(lián)系起來，通過完整參與工程項目從研發(fā)到運行整個生命周期，學(xué)生可以更加主動地完成課程教學(xué)內(nèi)容的學(xué)習(xí)，同時從工程基礎(chǔ)知識能力、個人能力、人際團(tuán)隊能力和工程系統(tǒng)能力等多個方面提升了學(xué)生的綜合素質(zhì)，滿足“新工科”背景下高等學(xué)校人才培養(yǎng)教育教學(xué)改革要求。

CDIO 工程教育理念自提出以來，就受到了學(xué)者們的廣泛關(guān)注，國內(nèi)外各本科院校和高職院校多次嘗試將其應(yīng)用于計算機專業(yè)相關(guān)課程的教學(xué)中。2015 年，姚旭東[1]在《計算機導(dǎo)論》課程中探索了基于CDIO 的教學(xué)改革；2018 年，林葉郁、林文如[2]將CDIO 應(yīng)用于大型軟件系統(tǒng)的構(gòu)建中，設(shè)計了案例與項目驅(qū)動相結(jié)合的教學(xué)模式；2019 年，鄭貴省等人[3]研究了如何將CDIO 應(yīng)用于計算機課程教學(xué)中的創(chuàng)客課堂。

CDIO 提倡讓學(xué)生在項目構(gòu)思、設(shè)計、實現(xiàn)和運作的實踐過程中主動地進(jìn)行學(xué)習(xí)，以不斷提高學(xué)生的創(chuàng)新思維能力與實踐能力，跟“新工科”背景下網(wǎng)絡(luò)工程專業(yè)人才培養(yǎng)目標(biāo)相適應(yīng)。因此，本文將研究基于CDIO 的《高級路由與交換技術(shù)》課程的教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)模式和評價體系構(gòu)建，以全面提升課程的教學(xué)效果和人才培養(yǎng)的質(zhì)量。

3 基于CDIO的《高級路由與交換技術(shù)》課程教改的具體措施

3.1 《高級路由與交換技術(shù)》課程教改的步驟

本文基于CDIO 的《高級路由與交換技術(shù)》課程教改的具體實施步驟如下所述。

（1）在對CDIO 研究的基礎(chǔ)上，結(jié)合《高級路由與交換技術(shù)》課程教學(xué)現(xiàn)狀及學(xué)生特點，分析得出目前教學(xué)中存在的問題。

（2）對照CDIO 培養(yǎng)學(xué)生四種能力的要求，研究優(yōu)化課程建設(shè)的具體措施。針對學(xué)生工程基礎(chǔ)知識能力，結(jié)合計算機網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域各種新技術(shù)與新應(yīng)用，對教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行擴(kuò)展，進(jìn)一步開闊學(xué)生視野；針對學(xué)生個人能力和人際團(tuán)隊能力，研究“項目導(dǎo)入、任務(wù)驅(qū)動”的教學(xué)模式，由淺入深，循序漸進(jìn)，讓學(xué)生在潛移默化中學(xué)會設(shè)計和應(yīng)用計算機網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)；針對學(xué)生工程系統(tǒng)能力，研究建立綜合全面的考評體系，從實踐能力、創(chuàng)新能力和綜合素養(yǎng)等多方面對學(xué)生做出更全面、準(zhǔn)確、客觀的考核和評價。

（3）將CDIO 工程教育理念應(yīng)用于實際的課程教學(xué)中，收集學(xué)生的反饋信息，并不斷完善課程教學(xué)。

3.2 基于工程基礎(chǔ)知識層面的教學(xué)內(nèi)容擴(kuò)展

《高級路由與交換技術(shù)》課程教學(xué)內(nèi)容主要包括路由技術(shù)和交換技術(shù)的工作原理、特點，以及網(wǎng)絡(luò)設(shè)備（如路由器、交換機等）的配置、驗證和排錯等操作技能。路由技術(shù)部分主要包括路由基礎(chǔ)知識、靜態(tài)路由配置、距離矢量路由協(xié)議（RIP 和EIGRP）、鏈路狀態(tài)路由協(xié)議（OSPF 和IS-IS）。交換技術(shù)部分主要包括虛擬局域網(wǎng)VLAN、VLAN 間路由（單臂路由和三層交換機配置）、VTP 協(xié)議和生成樹協(xié)議。近年來，網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域不斷涌現(xiàn)出各種新技術(shù)，新技術(shù)的成熟又促進(jìn)了新應(yīng)用的蓬勃發(fā)展，而在傳統(tǒng)的《高級路由與交換技術(shù)》課程教學(xué)過程中，對于網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域的新技術(shù)和新應(yīng)用涉及很少，因此需要及時更新和擴(kuò)展教學(xué)內(nèi)容?！陡呒壜酚膳c交換技術(shù)》課程教改中，在系統(tǒng)、全面地介紹傳統(tǒng)路由技術(shù)和交換技術(shù)基本知識的基礎(chǔ)上，結(jié)合網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域中的新技術(shù)和新應(yīng)用，將軟件定義網(wǎng)絡(luò)（SDN）、信息中心網(wǎng)絡(luò)（ICN）、網(wǎng)絡(luò)功能虛擬化（NFV）、移動邊緣計算（MEC）、人工智能（AI）、區(qū)塊鏈（Blockchain）等學(xué)科前沿加入到教學(xué)內(nèi)容中，以進(jìn)一步開闊學(xué)生視野，激發(fā)學(xué)生探索網(wǎng)絡(luò)新技術(shù)的興趣，促使其更加積極主動地進(jìn)行學(xué)習(xí)。

3.3 “項目導(dǎo)入、任務(wù)驅(qū)動”的教學(xué)模式改革

CDIO 工程教育理念既有別于傳統(tǒng)的課堂式教學(xué)，亦不同于傳統(tǒng)的項目式教學(xué)，而是將課堂教學(xué)與實踐教學(xué)融為一體，不僅沒有弱化學(xué)科理論教學(xué)，反而強調(diào)通過項目實踐訓(xùn)練進(jìn)一步構(gòu)建相對完善的學(xué)科理論體系。因此，需要基于社會、企業(yè)的工程實踐項目設(shè)計科學(xué)合理的課程教學(xué)方案，讓學(xué)生“做中學(xué)”，以培養(yǎng)高素質(zhì)的應(yīng)用型工程人才。

《高級路由與交換技術(shù)》課程教改中，采用“項目導(dǎo)入、任務(wù)驅(qū)動”的教學(xué)模式，課程實踐項目安排如表1所示。為了解決由于學(xué)生的計算機網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)能力不同而導(dǎo)致的課程教學(xué)出現(xiàn)諸多困難的問題，對于同一個實踐項目，會設(shè)置難易程度不同的三個子項目，適用于能力不同的學(xué)生。

表1 基于CDIO 的《高級路由與交換技術(shù)》課程實踐項目安排

在課程的教學(xué)環(huán)節(jié)中，學(xué)生以小組為單位（2-4 人為一組），每個組選一名組長；教師以每一講內(nèi)容為依據(jù)提出與其相對應(yīng)的實踐項目；學(xué)生以小組為單位選擇適宜難度的子項目，討論并確定項目方案，對項目進(jìn)行設(shè)計，并在實驗平臺上完成仿真和實現(xiàn)；在項目進(jìn)行過程中，教師負(fù)責(zé)課堂組織與答疑，學(xué)生通過主動學(xué)習(xí)完成項目；最后各小組撰寫項目報告，并選派項目主講人匯報項目的設(shè)計思路、原理、關(guān)鍵技術(shù)、實施過程、存在的問題，以及項目總結(jié)與收獲等。這種教學(xué)模式促使學(xué)生以團(tuán)隊形式完成項目，激發(fā)其探究熱情，最大限度調(diào)動其學(xué)習(xí)的積極性，同時培養(yǎng)了個人能力和人際團(tuán)隊能力。

為了降低基于CDIO 的《高級路由與交換技術(shù)》課程教學(xué)改革的經(jīng)濟(jì)成本負(fù)擔(dān)，實踐項目的設(shè)計與完成統(tǒng)一采用網(wǎng)絡(luò)模擬器“Packet Tracer”，它是思科公司開發(fā)的，以其網(wǎng)絡(luò)設(shè)備為基礎(chǔ)，用于網(wǎng)絡(luò)設(shè)計、配置、故障排除等的模擬實驗平臺。學(xué)生可以利用該模擬器很容易地建立網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洌瑢崟r觀察網(wǎng)絡(luò)的運行情況和數(shù)據(jù)包的傳輸過程，方便學(xué)生驗證《高級路由與交換技術(shù)》課程理論教學(xué)內(nèi)容。

3.4 綜合全面的考評體系建設(shè)

傳統(tǒng)的考評體系不太適合基于CDIO 的課程，在制定《高級路由與交換技術(shù)》課程考核方式時，單一考核方式無法真正衡量一個學(xué)生的真實水平，應(yīng)該合理增加項目實踐和實驗在考評體系中的比重，讓學(xué)生充分意識到實踐的重要性，采取考核面廣、比例適當(dāng)?shù)目己朔绞?，加強對學(xué)生學(xué)習(xí)過程和應(yīng)用能力的檢查與評定，全面考查學(xué)生各方面的能力。

《高級路由與交換技術(shù)》課程考評體系建設(shè)中，把過程考核與結(jié)果考核相結(jié)合，主要從平時成績、項目實踐成績和理論知識成績?nèi)矫鎸W(xué)生進(jìn)行評價。

平時成績主要由考勤、發(fā)現(xiàn)和提出問題、解答他人問題三部分組成。考勤是學(xué)生學(xué)習(xí)態(tài)度的一個反映，沒有一個好的學(xué)習(xí)態(tài)度，很難有好的學(xué)習(xí)效果。發(fā)現(xiàn)和提出問題是一個學(xué)生創(chuàng)新能力的具體體現(xiàn)，問題是教學(xué)活動的主線，是學(xué)生吸收知識、鍛煉思維能力的前提，對于激發(fā)學(xué)生的求知欲和創(chuàng)造力非常有幫助，所以培養(yǎng)其發(fā)現(xiàn)問題和提出問題的能力尤其重要。解答他人的問題可以體現(xiàn)出一個學(xué)生是否對所學(xué)的理論知識進(jìn)行了深入思考，是否舉一反三，這是學(xué)生進(jìn)行自主學(xué)習(xí)時必備的一個能力。

項目實踐成績主要由項目完成情況、討論合作情況、項目匯報表現(xiàn)、組內(nèi)成員評價四部分組成。項目完成情況和組內(nèi)討論合作表現(xiàn)可以很好地反映出組內(nèi)成員之間的團(tuán)隊協(xié)作能力和溝通能力，一個小組內(nèi)部成員之間如果分工明確、各司其職、認(rèn)真討論、有效溝通，不僅可以很好地完成項目的各項要求，而且對提高小組成員的個人能力也很有幫助。項目匯報是一個學(xué)生語言表達(dá)能力的重要體現(xiàn)，好的語言表達(dá)能力，可以讓其他組學(xué)生更容易更清晰了解本組項目實踐的各方面情況，對于成果匯報是非常重要的。組內(nèi)成員評價可以很明確地反映出在項目完成過程中小組內(nèi)其他成員對自己工作的認(rèn)同程度。

理論知識成績主要檢查學(xué)生對課程內(nèi)容的理解和掌握情況，如果學(xué)生能夠清晰、準(zhǔn)確地表達(dá)出所學(xué)的知識點，則考核合格，在此基礎(chǔ)上，要鼓勵學(xué)生觸類旁通，靈活運用課程教學(xué)內(nèi)容來解決實際問題。

綜上所述，通過表2 所示的考評體系，可以從實踐能力、創(chuàng)新能力、團(tuán)隊協(xié)作能力、溝通能力、語言表達(dá)能力、自主學(xué)習(xí)能力等多方面對學(xué)生做出更為全面、準(zhǔn)確、客觀的考核與評價。

表2 考評體系中的評價指標(biāo)及所占的比例

4 結(jié)語

為更好地適應(yīng)新形勢下社會對計算機網(wǎng)絡(luò)工程人才的需求，培養(yǎng)具有較高工程實踐能力的學(xué)生，本文基于CDIO 對《高級路由與交換技術(shù)》課程進(jìn)行了教改實踐。通過教學(xué)內(nèi)容擴(kuò)展、“項目導(dǎo)入、任務(wù)驅(qū)動”的教學(xué)模式改革、綜合全面的考評體系建設(shè)等多方面的具體措施，從工程基礎(chǔ)知識能力、個人能力、人際團(tuán)隊能力和工程系統(tǒng)能力等多個方面提升了學(xué)生的綜合素質(zhì)，完全符合“新工科”背景下網(wǎng)絡(luò)工程專業(yè)人才培養(yǎng)目標(biāo)。