路由与交换技术课程探索与实践

张 敏,李骥业,杨明广,张远红

（成都工业学院 计算机工程学院，四川 成都 611730）

0 引 言

路由与交换技术课程是网络工程专业的核心课程,课程目标是使学生掌握在特定拓扑环境下的路由器与交换机的基本配置、设备调试和故障排除方法,最终达到作为网络工程师应该具备的网络设备基础理论和实践能力。目前,国内很多院校都在尝试该课程的教学改革,主要的改进方式有:增加课时量[1];采用问题驱动教学法[2];加强对实验课的管理[3];实行考核激励机制[4]等。成都工业学院自从1913年建校以来,始终秉持“手脑并用、学做合一”的校训,作为新升格的应用型本科高校,网络工程专业在借鉴兄弟院校课程改革的基础上,近几年来从教学内容、教学方式、课程考核以及课程融合几个方面进行探索。

1 理论教学内容探索

1.1 行业企业选择

路由与交换技术课程一般是基于某一厂商的设备进行授课,而网络设备生产厂商众多,各生产厂商的命令又有较大差异。全球最具影响力的两家主流厂商是美国的思科系统公司和中国的华为公司,两者作为网络技术的领导者,其在行业中各有优势。成都工业学院网络工程专业的实验室现有设备大部分是思科系统公司的设备,成都工业学院又是思科网络技术学院理事会成员单位,故选择以思科系统公司的网络设备为基础进行教学。

1.2 理论教学内容分级

网络技术飞速发展,路由与交换技术也日新月异,传统教材已无法体现网络技术发展的实际需求。采用思科网络技术学院CCNA路由与交换最新电子教材,并参考思科最新的200-125 CCNA单科考试要点[5],淘汰已经过时的技术(如广域网中的X.25技术、ISDN),加入当前流行技术(如EtherChannel、HSRP/VRRP、Netf l ow、SNMPv3、Syslog、多层交换、VoIP、QoS、VPN等),另外扩充IPv6部分内容。借鉴兄弟院校经验[6-7],成都工业学院将教学内容分基础、进阶、高级3个等级。课程内容构成见表1。

2 实践教学手段改革

2.1 实验内容由浅入深

实验内容被分为基础验证性、探索性和综合性3种类型。基础验证性实验为最基本的配置实验,在实验指导书中给出实验的配置命令和具体步骤,这类实验用来让学生熟悉具体配置命令。探索性实验分为配置技能实验和故障排除实验两类,配置技能实验在实验指导书中只给出实验任务和基本步骤,不给出具体配置命令,需要学生自己完成配置命令,用来训练学生对具体理论及配置命令的掌握;故障排除实验在指导书中给出故障现象,学生根据故障现象来分析查找故障原因,确定排除故障的方法,并最终排除故障,可以培养学生解决实际网络问题的能力。例如将静态路由实验分为静态路由验证、静态路由配置、静态路由故障排除3个小实验,先让学生在静态路由验证实验中熟悉静态路由配置命令,接下来在静态路由配置实验中让学生灵活运用配置命令,最后在静态路由故障排除实验中要求学生找出静态路由的问题并排除故障。综合性实验又被分成小综合和大综合:小综合实验有交换机综合、路由器综合和路由交换综合实验,要求在平时的实验课上完成;大综合实验是在课程结束后为期一周的集中实践,学生分组完成一个可投入实际应用的中小型局域网项目,学生要将课程所学的知识综合应用到该实际项目中,提高学生之间的协作能力和实际操作的技能。

表1 路由与交换技术课程内容构成

2.2 实验环境虚实接合

数据通信网络的核心是路由与交换技术,伴随网络技术飞速发展,实验设备和实验教学手段也需要不断更新,但由于资金等原因,要在实验设备更新上完全跟上网络技术的发展是不现实的。采用虚实结合可以更好地满足技术发展和多种类型实验的需求,“虚”即通过仿真软件模拟实际网络,“实”即用真实设备搭建网络。

在“虚”的方面,实验室为每台电脑都装上Cisco Packet Tracer、GNS3等模拟软件,学生可以利用这些模拟软件仿真网络设备互联,完成一些较复杂网络配置实验。同时,学生可以在实验环境中模拟实际网络,尽量贴近工程应用,结合实际的工程案例,掌握工程应用技能,逐步培养工程思维。

在“实”的方面,通过不断更新,学院计算机网络实验室现配备了能同时进行6组CCNA路由交换实验的路由器和交换机,还配有AP、无线控制器、无线路由器等无线设备,防火墙、IDS、VPN、网络攻防平台等网络安全实验设备。学生可以直接利用这些实际设备进行操作,进行路由与交换实验和中小型企业网络搭建,解决真实网络环境中的故障问题,通过在真实设备上的训练,学生的实战能力得到增强,学习兴趣得以提高。

采用仿真软件和真实设备的虚实结合,构建多种形式的实验平台。在实验教学过程中鼓励学生自主搭建硬件平台和软件环境,进行个性化的创新实验,不但提高了学生的学习兴趣,还利于学生从动手实践中发现问题、分析问题和解决问题,从而理解路由与交换技术的基本理论,提高应用能力。

2.3 实验过程分组协作

在实验教学活动中,不仅要培养学生知识技能,还要培养他们的责任感和团队合作能力。课程中采用分组协作模式,根据学生情况进行分组,每组5～6人。采用分组学习的方式可以充分发挥团队的作用,小组内发现问题,可以先在小组内部寻求解答,小组内不能解决的问题再由组长代表全组问老师。老师只需面对几个组长,而不是全体学生,减轻了老师指导的工作量。学生也由被动变主动,把教师指导、小组讨论、个人自学有机地结合起来,促使小组之间合作、竞争,挖掘学习潜能,激发学习热情。

3 考核方式重视过程

针对路由与交换技术课程实践性强的特点,探索以过程性考核为主,重在实践操作,兼顾理论的考核方式。将课程的考核分为平时成绩、考勤、期末实验考试和期末笔试4部分。其中考勤10%,平时成绩50%,期末实验和笔试各20%。平时成绩由思科网院E-learning系统中章节考试成绩和实验成绩构成,平时成绩占比的增加使学生更加重视课程全过程学习,而不是在期末时搞突击;期末实验考试与笔试结合,可以兼顾对理论知识以及实际操作的考核。课程考核同时兼顾创新创业教育,增加学生的实践锻炼机会[8],对创新实验和CCNA证书实行考核激励加分。创新实验为后续科研创新工作打下良好的基础,CCNA证书代表学生拥有了进入行业的敲门砖,因此作为加分项目。

4 与职业认证课程深度融合

结合应用型本科的特点和网络工程专业人才培养需求,在课程体系中引入了思科网络技术学院最新的CCNA R&S课程。对于2013级首届网络工程专业的本科生,没有进行课程置换,只是在第3学期学习计算机网络原理课程时为学生开了CCNA R&S第1学期课程,第4学期学习路由与交换技术课程时开设CCNA R&S第2-4学期课程,使学生能够进行线上、线下同步学习,构建“互联网+”的学习生态。2014级和2015级进行了课程置换,学生在学完“路由与交换技术”课程的同时,也完成了思科网络技术学院CCNA R&S 第1-4学期课程的学习,4个学期期末成绩合格的学生可以获得思科网院毕业证,成绩优秀的学生还可以获得CCNA R&S考试折扣号,能以优惠的价格考取思科CCNA证书,提高了学生的就业优势。通过与思科网络技术学院CCNA R&S课程的融合以及教学方法的改进,学生对专业的兴趣大大增加。2016年2014级网络工程专业学生42人(总数70人)参加“思科网院杯”CCENT校内选拔赛,5人进入全国决赛,2人获全国二等奖,1人获三等奖;2017年2015级73人(总78人)参加“思科网院杯”CCENT校内选拔赛,5人进入全国决赛,1人获全国一等奖,2人获全国二等奖;2014级63人(总86人)参加“中国高校计算机大赛-网络技术挑战赛”,5组(15人)进入区域赛,获1个区域一等奖,2个区域二等奖。在近两年的各类专业竞赛中,学生的参与度大大提高,竞赛成绩也稳步上升。

5 结 语

成都工业学院在路由与交换技术课程的教学上进行一些有益的探索,试图找到“手脑并用、学做合一”的“成工”特色应用型本科的教学方式方法。通过合理设计教学内容、合理使用实验教学方法、合理实施考核方式,课程教学效果基本达到预期。在该课程的后续教学过程中,还需进一步根据企事业单位对网络工程实际工作岗位的要求,不断地探索和实践“手脑并用、学做合一”的“成工”特色,才能培养出真正适应社会的网络工程应用型人才。

[1]孙良旭, 吴建胜. 工程实践驱动的“路由与交换技术”课程教学环境构建研究[J]. 实验技术与管理, 2014(9): 212-215.

[2]何利娟. 理实一体化教学模式在网络专业课程中的应用:以“路由与交换技术”课程为例[J]. 石家庄职业技术学院学报,2012(2): 69-71.

[3]刘志丹, 马士玲.“核心路由与交换技术”教学探索与实践[J]. 电脑知识与技术, 2012(10): 2306-2308.

[4]刘静, 赖英旭, 徐玮, 等. 路由与交换技术课程教学的创新探索与实践[J]. 中国教育技术装备, 2015(2): 88-91.

[5]思科网络学习空间. 200-125 CCNA单科考试要点[EB/OL]. [2018-03-20]. http://www.clnchina.com.cn/.

[6]尹航, 张玉军, 孙良旭. 路由与交换技术课程建设思路 [J]. 中国冶金教育, 2013年(增刊1): 69-71.

[7]梁艳, 曾碧卿, 唐华. 路由与交换技术课程教学改革研究[J]. 中国教育技术装备, 2011(12): 33-35.

[8]娄小平, 邹志杰, 李凌飞. 网络工程专业人才的创新创业教育模式研究[J]. 计算机教育, 2017(7): 19-21.