基于CDIO的“数据通信与计算机网络”课程教学研究

李琦　武睿　武一　高军萍

摘 要：將CDIO理念引入“数据通信与计算机网络”课程改革，分析了实验课程教学的主要问题，针对教学方法、实验内容、考核方式等环节对该课程的改革进行研究。通过构建虚实结合的课程实训体系，采用多元化教学方法、层次化实践环节、项目驱动教学模式，弥补课堂教学与实际应用间的断层，使课程教学更具实效，达到培养学生综合应用知识以及团队合作能力的目的。

关键词：CDIO 课程改革 实验教学

中图分类号：G642 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2018）02（c）-0189-03

CDIO工程教育模式是近年来国际工程教育改革的最新成果，其理念是以产品从研发到运行的生命周期为载体，让学生以主动的、实践的、课程之间存在有机联系的方式学习工程，也称之为“做中学和学中做”。针对我国工程教育实践所存在的一些问题：如：重理论轻实践、强调个人能力忽视团队协作、重视知识学习轻视创新培养等问题，教育部大力推广CDIO工程教育模式，并取得了满意的效果。

“数据通信和计算机网络”课程是一门实践性很强的信息类相关专业课程，其实验教学与实践环节不仅是对理论教学的深化和补充，而且对培养学生综合运用所学知识、解决实际问题的能力起着非常重要的作用。特别是随着网络协议不断升级、新技术不断涌现、知识点不断增加，使该课程的理论教学和实验教学更添难度。

为了进一步加大课程建设，我院于2015年投资购买了华为网络通信平台和虚拟仿真平台，这为课程的发展带来了契机，近两年课程组教师以CDIO理念为指导，对“数据通信与计算机网络”课程开展虚实结合的实训教学改革研究，并取得了一定的成效，现与大家分享。

1 问题分析

课程组几任教师在课程的理论和实验教学方面进行大量的教学改革探索。虽然该课程已经取得了一些成绩，但是通过深入分析课程教学的实际情况，课程组发现有些问题还有待改进。

第一方面，“重理论轻实践；重视知识学习轻视创新培养；强调个人能力而忽视团队协作等问题”，这些恰恰与CDIO工程教育模式的理念不符。因此为了解决这些问题，加大此方面能力的培养，将CDIO工程教育模式引入到“数据通信与计算机网络”课程教学中势在必行。

第二方面，“在传统实验教学中，由于受实验设备、场地等因素的限制，实验系统的构建模式不够完善，实验项目的开发受到影响，限制了学生参与实验的开发和独立操作，导致学生动手能力和创新思维能力没有得到有效的训练和培养”。针对这方面问题，课程组结合华为网络通信平台和虚拟仿真平台，通过在真实网络环境基础上，借助虚拟仿真技术及网络综合实训系统，构建一个内容丰富、操作灵活、虚实结合、性价比高的网络实训平台。把真实与虚拟实验有机整合，建立虚实结合的网络实验教学体系，实现实用型、创新型人才的培养目标。

2 解决办法

通过构建集成化的课程体系、采用多元化的教学方法、层次化实践环节、引入项目驱动法教学模式等教学改革措施，弥补课堂教学与实际应用间的断层，达到以下教学效果。

2.1 引入“CDIO”理念构建集成化的课程体系

作为一种工程教育教学的模式，CDIO理念在强调学生理论基础知识的同时，注重培养学生应用能力、团队合作能力以及工程系统掌控能力[1-2]。针对本课程特点，课程组在“数据通信和计算机网络”课程教学中引入CDIO理念，从CDIO培养大纲所要求的工程基础知识、个人能力、团队协作能力和工程系统能力四个层面，将实践环节中的“构想—设计—实施—操作”作为工程教育的背景，培养学生具备产品设计、生产流程、系统构建技能；将教师与学生的关系从教师单向的知识传授扩展至师生基于问题解决的互动学习，将学生以继承知识为主的学习引导至对未知事物主动探索的学习；尝试以“项目实现”作为工程实践教育的组织原则，培养学生交流沟通能力和多学科、大系统的掌控意识和能力[1]。通过教学模式的改革，弥补课堂教学与实际应用间的断层，从而使课程教学更具实效。

“数据通信和计算机网络”课程与先导课程“通信原理”，以及后继课程“通信网基础”、“光纤通信”等有着极大的联系[3]。结合CDIO建立集成化的课程体系以避免内容重复，使学生掌握各门课程知识之间的联系，用于解决综合问题。这种由问题导出理论，然后由理论再衍生出实践或新技术的方法，将原本零散的知识点组成具有逻辑性的层次结构知识，并与先导课和后续课程关联，加深学生对网络的基本理论和数据通信技术的理解。集成化的课程体系如图1所示。

2.2 构建虚实结合的课程实训教学模式

打破传统教学中的“实践教学围绕理论教学内容”的模式，实行“以实际技术、工程背景来组织实践教学内容”的创新模式，本着以“实”为目标、“虚”为手段，建立以“实”为主、以“虚”为辅、“虚实结合”的实验环境；以局域网构建、网络互联、网络管理、网络编程等实际问题为依托，通过分析用户需求-提出解决方案-实施解决方案-解决方案测试等一系列的调研、分析、总结，设计真实情境的实训项目；针对设计课题采取小组协作，共同攻关的方式，即小组同学之间共同探讨、取长补短，共同攻克难关，以锻炼团队协作精神。通过这些虚实结合的课程实训项目的实战锻炼，来提高学生综合素质和就业竞争力。实验教学方案如图2所示。

结合CDIO理念，构建了更加科学合理的、虚实结合的一体化实训课程体系和项目案例库。同时，加大网络系统集成、网络安全与管理、网络综合设计等项目作业的份量。从而建设以技术、技能训练为主，理论与实践相互融合的实验教学管理体系。实验课程管理体系如图3所示。

2.3 采用多元化的教学方法和合理的评价机制

课程组在传统教学方法基础上，将虚实结合的方法则是贯穿于整个教学模式当中。推行案例教学法、项目驱动教学法、理论实践一体化教学法，采用“讲授一演示一练习一评价”四位一体的教学模式，也就是：首先教师将网络基础知识、基本原理、技术要求和操作过程等相关理论知识融合到实训实习项目中进行讲解；其次是教师模拟真实的工作场景和职业氛围，演示各种网络设备：路由器、交换机、防火墙的配置和使用；再次学生根据教师的讲解、演示，亲自动手操作，在设备上练习自己所学的网络配置命令，体会技能操作的要领和步骤；最后学生自评和互评、教师评价，对学生配置网络设备情况和系统配置进行课堂现场点评、阶段效果测评和社会评价。

四个环节互相依托，环环相扣，构成一个完整的教学活动过程，将教学目标、教学过程、教学内容、教学方法和教学评价集合在一起，并通过有效的评价体系，科学地对学生的动手能力、综合运用能力、工程实践能力、团队协作能力进行综合评价和考核。

2.4 校企紧密结合，培养行业人才

通过进一步密切校企合作，建立开放的先进实验平台和高水平的教师队伍。课题组多次与华为、讯方、河北华恒信、北京金戈大通、北京泰克网络实验室等通信企业合作，促进实验条件、教学体系及内容与专业技术发展同步，通过与企业开展师资培训、校外实习等方式，多名教师在华为进行了培训，并以优异的成绩获得了讲师资格，这为理论与工程实践的紧密结合提供了有力的保障。

3 结语

课程组针对“数据通信与计算机网络”课程存在的一些问题，将CDIO的理念引入课程改革之中，构建了虚实结合的课程实训体系，采用多元化的教学方法、层次化实践环节、引入项目驱动法教学模式，弥补课堂教学与实际应用间的断层，不仅提高了教学效果，而且使课程的教学更具实效，真正培养学生综合应用知识的能力，以及自我创新、团队合作交流的能力，这为相关专业的网络课程改革提供了参考。

参考文献

[1] 顾佩华，包能胜，康全礼，等.CDIO在中国（上）[J].高等工程教育研究，2012（3）：24-40.

[2] 顾佩华，胡文龙，陆小华，等.从CDIO在中国到中国的CDIO：发展路径、产生的影响及其原因研究[J].高等工程教育研究，2017（1）：24-43.

[3] 李琦，武睿，武一，等.“数据通信与计算机网络”精品课程建设的思考[J].中国电力教育，2013（7）：96-97.