卓越计划背景下计算机网络实验教学改革探索

郭锦兰

(哈尔滨理工大学 黑龙江哈尔滨 150086)

一、引言

教育部于2010年6月启动了“卓越工程师教育培养计划”(简称“卓越计划”)，其主要目标是培养造就一大批创新能力强、适应经济社会发展需要的高质量各类型工程技术人才，为建设创新型国家、实现工业化和现代化奠定坚实的人力资源优势，增强我国的核心竞争力和综合国力[1](P172-175)。哈尔滨理工大学是一所以工为主、理工结合，多学科协调发展、具有较强办学实力和特色鲜明的教学研究型大学。2011年10月，经教育部批准，学校成为“卓越工程师教育培养计划”实施高校。以“卓越计划”为指导，哈尔滨理工大学将人才培养定位于面向生产、建设、管理第一线，要求学生能够运用所学知识解决实际问题，既有坚实的理论基础，又有较强的实践能力和创新精神。在课程建设的过程中，以“卓越计划”为大前提，从实践中探索出一种适合自己的教学改革模式。

项目驱动法就是打破传统教学方法的不足,以项目带动教学，使实验教学过程从以教师为中心转变为以学生为中心,教学内容从以单元为中心转变为以项目为中心的一种教学模式。通过项目训练可以培养学生的工程素养，使学生的综合能力得到提高，从而最终实现培养造就一批具有创新精神、适应经济社会发展需要的卓越工程师。

本文以哈尔滨理工大学计算机网络实验课程为例，阐述在卓越工程师背景下，项目驱动教学法在计算机网络实验教学改革中的应用。

二、计算机网络实验改革前提

计算机网络是计算机技术和通信技术相交叉的一门学科，具有理论性强、知识面宽、应用面广、实用性强的特点，是一门公认的比较难于教学的课程。同时也是一门实践性很强的、与计算机及其相关专业紧密关联的重要的专业基础课程。其实验教学和实践环节不仅是理论教学的深化和补充，更重要的是培养学生综合运用所学的计算机网络知识解决网络实际问题的能力。

但以往的计算机网络课程教学，存在重理论轻实践、重知识学习轻创新培养等问题，而计算机网络实验也基本是围绕计算机网络原理展开。据有关调查，在高校中，计算机网络实验广泛使用由高传善、毛迪林编写的《数据通信与计算机网络实验》作为参考教材。其中的实验基本上是关于网络的协议的验证性实验，综合性和设计性实验较少，无法实现对学生工程实践创新能力的培养。

因此，怎样对计算机网络实验教学进行改革，培养计算机网络技术创新型人才，就成为计算机网络实验教学面临的新问题。

三、计算机网络实验的整合部署

从工科学生就业的角度看，主要分为研究开发和工程应用两种类型，无论属于哪一类，实验教学环节的学习对于计算机网络课程都十分重要。对于研究开发类的学生，实验环节能帮助他们深入理解理论知识，为进一步学习、研究和将来的网络新应用开发做准备；对于工程应用类的学生，计算机网络涉及防火墙、路由器、交换机等众多的网络设备，网络实验环节能够使学生更好地学习部署和应用这些设备，为毕业后实际的网络工程应用打下更好的基础。

在实验内容上，我们重新整合了计算机网络实验项目，将网络实验划分为网络工具类实验(借助一些网络工具来学习计算机网络的基本应用)；协议分析类实验(借助网络协议仿真教学系统来学习不同网络层次的数据包结构和变化规律)；程序设计类的实验(通过高级语言程序设计来实现特定网络应用)和网络设备类实验(借助真实的网络设备，如：交换机、路由器、防火墙等，模拟实际网络的部署、配置、调试)。

四、项目驱动式在计算机网络实验教学改革中的应用

“卓越计划”提出，高等学校要培养能够适合当前市场和企业需求的合格人才，使他们成为能为社会发展做出贡献的“卓越工程师”[2]。为达到这一培养目标，我们对以教师为中心教学模式进行改革，将工程教育理念引入计算机网络实验教学，采用项目驱动式教学模式设置部署网络实验内容。

(一)项目驱动式教学法

建构主义学习理论下形成的项目驱动教学法是一种教和学的模式，其集中关注于某一学科的中心概念和原则，旨在把学生融入到有意义的项目任务完成的过程中，让学生积极地学习、自主地进行知识的建构[3](P41-44)。项目驱动教学法就是教师和学生通过对一个相对完整的项目工作的实施所进行的教学活动，教师在课堂通过多媒体课件进行教学演示、学生进行分工协作、亲身实践、小组讨论，学习和掌握课程的知识体系。这些特点正与计算机网络实验教学的特点相吻合，把学生从围绕理论的验证实验带入到面向工程的项目中来，从而进一步培养学生的创新能力和工程能力。

(二)项目驱动下的计算机网络实验实例

在计算机网络实验教学中，项目设计是最重要的环节。首先，项目的大小关系到知识点间的关联性和学生实验时间；其次，项目本身也要与工程中的实际问题紧密结合。我们在网络实验开始时设定实验项目，布置学生在网络课程的学习和实验中层层递进，最后完成整个项目的要求。

1.项目设定实例

某学校计划建设自己的园区网络，希望该网络的环境安全、可靠、高效且可扩展，园区接入Internet网络，内部能够方便地实现网络资源共享。同时学校内部能实现不同部门之间的信息隔离和对公网的安全访问。

给定企业环境如下：

(1)学校有两处不同办公地点及教学区，且相距较远；

(2)A教学区入网信息点有2000多个，是主要的办公场所，对网络可用性和可靠性要求较高；

(3)B教学区办公人员较少，有因特网接入；

(4)学校具有若干个公网IP地址供内网接入使用，内部使用标准的私网地址。

实验要求：要求学生给出IP地址划分、端口分配、设备连接及配置方案等，画出网络的拓扑图。

由该项目设定可以看出，交换机的VLAN划分、VLAN间的路由配置、交换机端口安全设置、路由器上广域网接口配置、动态路由配置、IP地址的NAT转换、三层交换机的端口聚合以及路由器上的访问控制列表ACL的配置等诸多内容都融合在了该项目中。

2.实验项目实施

项目实施的过程控制对于实验项目是非常重要的，教师对项目中涉及的知识点、难点、重点以及关键环节等给学生以必要的实质性指导。学生采取团队合作方式，在实验过程中完全以学生为主、教师为辅，给学生充足的灵活性和自主性[4](P142-145)。

项目推进步骤：

(1)将学生分成不同点行政组，分别任命一个组长，每组4位成员组成；

(2)要求每组针对一个项目的描述，先画出网络结构图雏形，再根据实际项目需求进行分解，逐一确定下一级的子需求及其对应的解决方案；

(3)各组分别对规划方案进行阐述、讨论和修改完善；

(4)根据完善后的网络规划方案，画出详细的拓扑结构图，并提供设备端口的VLAN划分、连接关系、IP分配等详细信息；

(5)写出详细实验步骤和实验流程；

(6)逐项实施、测试并验收，最后写出完整的实验总结报告。

3.实验项目的评定

作为项目式网络实验教学，实验结果的评定应涵盖在整个实验过程，而非依据最终的实验结果来给出学生实验成绩。教师应对每一小组的规划设计、实验流程、需求分析、实验步骤和结果等所有环节进行跟踪，给出较为恰当的指导，并对每个项目小组的各个实验环节作出合理评价。

五、结论

为了适应市场环境，高等学校人才培养，应以“卓越计划”为大前提。在计算机网络实验教学改革中，应用项目驱动实验教学方法，能够更好地促进学生对计算机网络原理和网络工程应用的理解，使学生从理论和实践两方面更为系统地掌握计算机网络技术[5](P102-104)。在项目教学的实施过程，能够培养学生分析问题和解决问题的能力，查阅参考资料的综合应用能力也会得到提升，培养学生的工程素养，逐步消除企业需求与学生能力之间的差距。并且，在实验过程中，学生发扬团队协作精神，发现问题、解决问题、收获成果，最终能够体会到项目成功带来的快乐。试点实验证明，项目驱动式网络实验教学，能够有效实现多层次的实验教学体系，具有极强的可操作性，是最终实现良好教学效果有效手段。项目驱动式网络实验的教学改革，可以成为高校以“卓越计划”为培养目标，从实践中探索实验教学改革的一种新模式。

[1]刘鹏辉.“卓越工程师”培养模式的研究[J]．现代教育科学,2012(1)．

[2]教育部关于实施卓越工程师教育培养计划的若干意见 [EB/OL].www.moe.gov.cn,2011-01-08.

[3]贺平.项目教学法的实践探索[J].中国职业技术教育，2006(3)．

[4]钱权，张瑞等.计算机网络课程中的项目式实验教学[J]．实验室研究与探索，2013(5).

[5]彭静，齐林等.卓越工程师背景下的“组网工程”课程改革实践[J]．计算机教育，2011(11).