基于学生工程创新能力培养的网络实验分级教学模式

2013-11-05郭文平

台州学院学报 2013年3期

陈盈，王峥，郭文平

（台州学院数学与信息工程学院，浙江临海 317000）

1 引言

随着信息化进程的不断推进，计算机网络应用空前活跃，计算机网络对经济社会发展的影响力不断增强，全球范围内也出现了对计算机网络技术应用人才的更多需求。应用型网络人才主要从事网络工程与网络应用的设计、规划、部署、实施、开发和高级管理等工作。一般具备以下特点：具备较扎实的学科与专业知识，并能以此为基础与指导，具有很强的技术实践与工程能力以及应用层面的技术创新能力；此外，作为毕业后网络方向从业人员，还要具备如下的专业素质：表达与沟通能力、团队合作与管理能力、项目实施与管理能力和终身学习能力。具备工程创新能力，是这些特点和专业素质的共同基础。

实验教学是计算机网络方向学生工程创新能力培养过程中的重要组成部分，与课堂教学一起被认为是目前传授专业知识、培养专业能力的主要途径，也是学生巩固所学理论知识、接受工程素质训练、展现个人创新能力、达成就业愿景的必经之路［1］。

2 网络实验教学现状

现有计算机网络课程群实验教学体系一般分为课内实验与开放式实验。其中课内实验教学是指与理论课捆绑的实验教学，在整个实验教学中占据了比较高的比例；开放性实验［2］则是指在实验教学中所有实验资源向学生开放，让学生成为实验的主体，实现学生自主的实验方式，能有效培养学生具备较强的实践与工程创新能力、锻炼学生的综合能力。但受各种条件限制，目前在整个实验教学中所占比例有限。如何合理分配两种实验教学方式，实现实验教学模式分级，真正有效发挥实验教学在专业人才培养中的作用是非常重要的。

传统上，实验教学被作为理论教学的辅助，其首要目标是帮助学生理解与验证复杂或较难理解的理论知识。近年来，尽管各高等院校逐渐意识到了实验教学的重要性，并开始关注应用型人才在实践方面的工程创新能力培养，但在教学模式上仍然存在较大的不适应性，多数院校依然采用传统教学目标定位下的实验教学方法。当前网络课程群实验教学体系存在的问题主要表现为：

2.1 工程能力不足

计算机网络课程群实验教学体系在当前模式下，较多采用知识理论为中心的实验教学方法。一般表现为结合特定的理论或知识点，通过一些较明确的实验任务分解并配合详细的实验步骤指导，让学生通过对所获得实验结果的观察与分析来验证某理论或知识原理，并在此过程培养学生基本的实验技能与素养［4］。但应用型人才培养需要突出工程与技术实践能力，以知识理论为中心的实验教学方法虽能能够实现学生个体的基本技能培养，但对基于工程背景的综合技术实践能力、以团队为基础的协同与实施能力培养却难以生效。经常出现的问题是，学生能顺利地按照实验指导书或讲义完成所要求的各项操作或配置任务，但如果被进一步问及一些涉及实际操作或关联技术应用背景的问题时，学生就会显得无所适从。因为从这种以理论为中心的按部就班式的教学方法中，无法了解相应的工程背景，也不知道所学的实践技能在工程中的真正作用，更缺乏将其与实际工程问题相联系以用于解决实际工程技术需求或问题的能力。

2.2 创新能力缺乏

以知识理论为中心的实验教学方法对学生而言，被动操作的成分远大于主动思考能力与应对问题能力，大于对将理论用于指导实践的分析问题与解决问题能力，以及对综合运用所学技能解决实际工程问题与应用需求能力的关注。而与现行实验教学方法配套的考核机制则主要根据出勤、平时实验报告和实验基本技能相关的卷面考试等形式来实现，考核方式难以就学生的工程创新、技术实践能力、主动学习能力、沟通与团队协作能力、团队项目实施等能力给出客观有效的评价。这两方面的因素直接导致的问题是学生的学习主体性得不到充分鼓励，从而影响到学生创新的积极性，学生自我摸索与探究的兴趣下降，创新能力的拓展受到抑制。

3 基于学生工程创新能力培养的实验分级教学模式

针对学生工程创新能力培养的目标，以计算机网络课程群实验教学体系为载体，本文给出了具有可操作性和指导性的改革与实施方案，包括分级教学方案和考核方案。分级教学方案包括：分级模式体系结构说明、教学方法设计与说明、结合各具体实验的实验教案；考核方案包括：考核说明、评价指标体系、实施案例建议等。通过在计算机网络课程群实验中的实施，对方案进行改进与优化。

3.1 建立实验分级模式

将计算机网络课程群实验按照验证性实验项目、设计性和综合性实验项目划分三级实验模式，如图1所示。

图1 工程创新能力驱动的分级实验模式

图1给出了以工程创新能力驱动的计算机网络课程群的分级实验模式的框架结构，具体包含两个层次：一是从验证性实验到设计性实验，再到综合性实验的第一层次。基本实验、设计性实验与综合性设计实验的区别在于，验证性实验以掌握某个或某些技能点为目标，设计性实验由学生自行设计实验方案并加以实现、以熟练运用某个或某些技能点为目标，综合性实验则以课程所涉及的多个或全部技能点的综合应用为目标［3］。二是每个实验内部的层次，由相应的基本实验内容出发，根据其所内含的技能点，通过难度分解与分级，提供从“基本技能→进阶技能→创新技能”的分级教学，基本技能以传统的验证或操作式的实验教学方法为主，会提供较详细的指导；进阶技能要求以基本技能掌握为基础，结合所给出的一些要点或难点提示自行设计并完成具有一定难度或复杂度的任务，培养其一定的主动学习能力以及团体协作能力；创新技能则着重以初步的综合技能为目标，要求自主完成，通常创新活动中还往往包含一些不能应用现有知识或技能所解决的技术难题，以培养学生的分析与解决问题能力，并借此引申出下一个基本实验，起到承上启下的作用。

以我校开设的计算机网络课程群实验教学体系为例，根据实验本身的性质和工程创新能力驱动的三级实验模式的特点进行划分，能让学生更好地进行“基本知识点→专业知识点→交叉知识点”的获取和创新能力的培养，划分后的实验群架构如图2所示。

图2 分级实验模式下的计算机网络课程实验群架构

3.2 优化实验教学方法

围绕学生的工程创新能力培养开展教学工作，在教学中采用多种改革手段和方法：

（1）引入竞赛理念，激发学生创新气氛

将竞赛的理念引入教学，并将竞赛作为推动教学的手段，通过竞赛检验阶段教学成果。任课教师在实验教学中除安排学生必须完成的基本内容外，还要按照教学进度安排适量面向全体学生的竞赛内容。在以往的实验教学中，经常会出现学生抄袭实验方案、报告等行为，这导致部分学生自己不动手做实验，而自主完成实验的学生的积极性也会受到影响。为了杜绝此类现象，推动学生投入实践，提高学生创新能力，通过设置完成时间和积分挂钩、实验方案原创积分奖罚等机制。只要学生实验完成度好、效率高，方案为原创，即可获取积分，积分可转换成平时成绩等；若发现抄袭行为，将扣除其积分作为惩罚，以此来鼓励学生以获取积分为主要动力，从而激发学生实践和创新的热情，同时也可以保证学习的公平性。

（2）采用工程案例法，引导学生主观能动性

在网络课程群的实验教学中采用工程案例教学法，以工程任务为主线，把知识点分解到细化的实验项目中［7］。作为应用型网络人才，必须具备良好的团队合作精神，在教学中由若干位学生组成小组，选定一个网络工程，分工合作完成所有的实验项目。在实验教学的竞赛部分加入这样的规则，要求学生组队参赛，可以使学生在学习课程过程中逐渐培养团队合作的意识和互助协作的精神，并具有良好的沟通能力［5］。

同时在实验分级模式教学中，部分“进阶技能”、所有“创新技能”所在的实验，均鼓励学生以小组或团队形式进行实施，包括问题或需求分析、方案设计、方案现场介绍、方案实施等基本环节。组建项目组时，要求学生借鉴实际工程项目管理与实施过程中的基本规范，如每个人有明确的项目角色或职责，既有分工又有合作，既有讨论又有决策的工作模式，以此来培养沟通能力、团队合作与项目实施能力为标志的专业素质。优化后的工程案例实验教学方法综合了当前案例教学法、任务驱动教学法和探究教学法的特点，既能发挥学生的主观能动性，又可以让学生在一个工程化环境中，充分了解该网络实验的特点、所需的技术及要解决的主要问题，以此培养学生的工程创新能力。

（3）建立实验平台，实时追踪学生学习情况

实验教学平台可对学生学习情况、学习成果进行实时客观的统计分析。教师可随时了解所教学生的学习动态，及时发现学生学习中出现的问题，利用平台提供的论坛、站内邮件以及教师建立的教学QQ群，与学生进行多种方式的互动，有针对性地进行学习指导与督促。

3.3 改革实验考核机制

针对新的分级实验教学模式下的教学方法，现有实践评价考核体制已不能准确体现教学目标，为此我们设计了过程与能力有机结合的考核体系，如图3所示。

图3 过程与能力结合的实验考核体系

对过程考核，主要是将强调课堂出勤转向对过程综合评价。通过引入实验表现，将人态度与能力、对团队的参与和贡献度等考核要素实施由个人自主评价、团队评价和教师评价三部分加权平均组成；对结果考核，以设计性和综合性实验为载体，给出若干以实际工程中的典型问题或需求为对象的案例，考核学生立足相应的专业知识与技能进行规划、设计、实施与测试的综合技术实践和技术应用能力，另外，通过竞赛中的口试问答和书面设计报告等形式考核学生在专业问题上的口头与文字表达能力。