基于PDCA循环的计算机网络实验教学改革

梁艳 潘家辉 苏意玲

（华南师范大学，广东 佛山 528225）

摘  要：针对目前高等院校计算机网络实验教学的现状和特点，提出基于PDCA循环的计算机网络实验教学改革方案，把PDCA循环理论应用到实验教学管理工作领域，建立“三模块四类型”的计算机网络实验课程教学体系，为学生提供多模块、多类型、多层次的实验任务。实践证明，这些改革有助于规范实验教学的管理，激发学生的学习兴趣和创造力，从而最终促进计算机网络实验课程的教学质量不断提升，培养能更好适应社会发展需要的人才。

关键词：计算机网络;实验教学;PDCA循环;教学管理

中图分类号：G642.0    文献标识码：A     文章编号：1002-4107（2019）05-0016-03

收稿日期：

作者简介：梁艳（1979—），女，广东肇庆人，华南师范大学软件学院讲师，主要从事模式识别、图像处理、计算机网络研究。

基金项目：广东省高等教育教学研究和改革项目“《计算机网络实验课程》虚拟仿真实验教学平台建设”（粤教高函〔2018〕1号 No155）

计算机网络是计算机相关专业的一门核心课程，涵盖了网络体系结构、网络协议、网络互联、网络应用、网络管理、网络安全等知识，其理论性和实践性要求都非常强[1]。作为计算机网络教学的重要组成部分，计算机网络实验教学是不可或缺的环节，它在帮助学生理解计算机网络理论知识的同时，也增强了学生的实践操作能力[2-3]。但是，目前的实验教学仍存在着不少缺陷，如：实验类型仍以演示性实验和验证性实验为主，依附于理论教学[4-5];做实验时，通常教师会给出详细的实验步骤，学生只需要根据实验步骤进行操作即可，这样容易令学生受限于具体的步骤，虽然完成了实验任务，但对实验内容缺乏整体的认识[6];实验过程中，学生处于被动状态，缺少参与实验的主动性和积极性，创新意识和创新能力无法得到充分培养[7]。这些问题制约了计算机网络实验教学水平的提高，不利于高层次计算机网络人才的培养。

本文将PDCA循环理论引入计算机网络实验教学管理工作领域，以华南师范大学软件学院为例，结合该学院的办学目标、学生的特点，探索如何提高实验教学质量，为实验教学改革提供新思路。

一、PDCA循环理论

PDCA循环理论最早由休哈特博士提出，后来经质量管理专家戴明博士进行完善，在企业的质量管理中得到了广泛的应用。PDCA循环包括Plan（计划）、Do（执行）、Check（检查）和Action（处理）四个阶段。这四个阶段循环往复地进行，实现阶梯式螺旋上升。同时，每个阶段内部也能进行PDCA小循环，形成一个大环套小环，小环推动大环，不停向前移动的循环机制[8]。

PDCA循环有效地保证了质量管理水平的持续提升，而计算机网络实验教学的管理工作也是一个需要持续提升和改进的管理过程。因此，运用PDCA循环分析和指导计算机网络实验教学管理的流程是切实可行的。

二、 PDCA循环在实验教学中的实施

對于一门课程的教学管理而言，整个管理系统是一个大的PDCA循环，教师作为课程的设计者、主导者，这部分由任课教师负责管理和监控。具体来讲，在计算机网络实验这门课中，教师负责每个实验项目的设计（Plan）、指导学生完成实验内容（Do）、检查学生完成情况（Check）、总结经验（Action）四个阶段。

以学生为执行者的小循环嵌套在Do阶段中，学生负责自行设计实验步骤，并学会自己检查实验结果及排错。整个实验教学管理模式如图1所示。这种管理模式把以教师为主导的大循环和以学生为主体的小循环结合起来，形成一个环环相扣的教学管理体系。

（一）Plan阶段：建立“三模块四类型”的实验课程教学体系

在Plan阶段，首先要针对学生的特点，确定合适的实验内容及实验类型。这是非常重要的阶段，实验项目设计是否得当，决定了实验课程能否顺利开展。以华南师范大学软件学院为例，该学院以培养工程应用型专门人才为目标，实践性是其人才培养的显著特点，对学生的实验技能具有较高的要求。针对学生的情况，我们建立了“三模块四类型”的实验课程教学体系，包含交换基础、路由基础、WAN互连等三个实验模块和验证型、设计型、探索型、综合型等四种类型的实验。计算机网络实验课程的知识模块如图2所示。

为了培养学生在计算机网络工程方面的实际操作能力、分析能力、故障诊断与排除能力，计算机网络实验课程的实验分为验证型实验、设计型实验、探索型实验、综合型实验等四种实验类型，其中，验证型实验和设计型实验主要在实验课中完成，探索型实验和综合型实验则主要在课后完成。此外，除了验证型实验是由教师给出具体实验步骤外，其他三种类型实验都是以学生为主体，在理解的基础上，由学生自行设计实验步骤。

实验课中，每个实验提供多个层次不同、体现不同能力的实验任务，学生可根据自身的学习进度和学习能力完成不同的内容。以“交换机的VLAN配置”实验为例，该实验提供3个任务，分别是：任务1、在单台交换机上配置VLAN;任务2、在多台交换机上配置VLAN;任务3、VTP的配置。对于任务1，教师会给出网络拓扑图、详细的实验步骤和完整的配置命令，学生只需要按照步骤操作就能完成该任务，掌握VLAN的基本原理、特性及如何在单台交换机上配置VLAN。该任务属于验证类型的实验，要求所有学生必须完成。对于任务2，教师仅给出任务要求：请自行设计实验步骤，完成跨交换机（2台以上）的VLAN配置。学生需要在理解跨交换机配置VLAN的原理的基础上，设计网络拓扑图、实验步骤，并完成相关的配置。在完成该任务的过程中，学生需要独立思考，根据各人的能力设计复杂度不同的网络拓扑。另外，由于该实验步骤是自行设计，事先没有验证过，所以容易出现网络故障，学生需要想办法解决。因此，完成任务2的过程中，学生的故障诊断与排除能力得到极大的提高。任务3与任务2类似，也是需要学生根据要求自行设计实验步骤，两者都属于设计型实验。

通过这样的设计，为计算机网络实验课程建立起“三模块四类型”的教学体系。实验的四种类型与三个模块相结合，不同层次的实验相结合，既强调独立性，又加强模块化，循序渐进、由浅入深，形成了协调一致的有机整体，达到创新实践能力培养的目的。

（二）Do阶段：实验教学的实施

在实验课堂上，任课教师指导学生完成相关的实验内容。对于设计型、探索型和综合型实验，学生需要根据任务的要求，自行设计实验方案，并自己检查实验结果及排错。因此，学生要完成这几种类型的实验，就要根据PDCA循环模式对实验过程进行管理。具体包括：在计划阶段，设计实验的网络拓扑图、实验步骤;在执行阶段，按照设计的方案进行操作，完成实验内容;在检查阶段，对照设计要求，检查、验证实验结果是否符合预期的要求，如果发现问题，需要想办法解决;在处理阶段，总结实验结果，积累经验，为下一次实验做准备。

通过利用PDCA循环模式管理实验过程，学生从传统的课程内容消费者转变为课程内容设计者，不但让学生掌握了实验内容，更激发了学生的创造力和学习兴趣。

（三）Check阶段：实验教学效果检查

学生完成实验以后，教师要一一检查学生的完成情况，根据完成的任务量给出相应的分数。这个过程非常重要，如果教师仅仅布置了实验任务，但不检查学生的完成情况，下课就让学生直接离开，长此以往，学生没有紧迫感，就会在上课时开小差、玩游戏、看手机等，严重影响教学效果。此外，在检查的过程中，教师可以及时发现问题、解决问题。

除了课堂检查以外，课后学生还要提交实验报告。撰写实验报告可以对实验过程进行分析和总结，有助于学生掌握实验目的、原理和技能，还能通过观察、分析实验现象和结果，训练学生的逻辑思维能力、综合分析能力和文字表达能力。

（四）Action阶段：总结经验

在本阶段，软件学院的教师借助“学者网”教学平台，加强对学生学习效果的监控，收集学生的反馈信息，总结实验教学过程中成功的经验，肯定有效的教学计划和教学方法，发现不足之处，进行改进、修正，拟定解决方法，逐渐完善后进入下一轮PDCA循环，使学生随着实验项目的不断开展，可以不断地提高综合能力。

此外，在讲授计算机网络理论知识、配置命令、测试方法的基础上，注重吸收计算机网络的最新科研成果，将新技术、新方法引入教学实践中，不断充实和完善实验教学内容和教学方法，激发学生的学习兴趣和实践创新能力，持续改进实验教学质量。

三、教学效果

从2015年开始，我们连续三年把PDCA循环理论应用于计算机网络实验教学管理，获得了学生非常高的评价。对学生进行教学质量评价调查，该门课程在2015、2016和2017年分别获得95.47、97.80和98.68的评分。部分评价项目的满意度如表1所示。

从表1可以看到，2016、2017年各项教学质量评价项目的满意度都比2015年有了较大的提高。其中，2016年有98.46%的學生认为“教师制定了适合我的特点的教学计划”，98.15%的学生认为“讲课进度适宜，难度适当，重点突出”，2017年98.18%的学生认为“练习内容丰富，积极组织观摩、实践”。这些数据表明，为学生提供多种类型、不同层次的实验任务，学生可根据自身的学习能力选择完成不同的实验内容，有利于因材施教，进行个性化培养。

2017年有97.27%的学生认为“我的学习兴趣提高了，求知欲更强”以及“我能运用该课程的基本理论分析问题”，比2015年相应的评价项目的满意度分别增加了4.72%和6.68%。这些数据有力地证明了引入PDCA循环对计算机网络实验课程进行管理，对计算机网络实验课程的教学体系、教学方法进行改进，能极大地增加学生的学习兴趣，有效地提高学生分析问题、解决问题的能力，有利于创新人才的培养。

实验教学在高校教学体系中具有十分重要的地位，如何进行实验教学改革、提高实验教学质量是非常值得探讨的问题。本文将PDCA循环理论运用到计算机网络实验教学管理工作中，把以教师为主导的大循环和以学生为主体的小循环结合起来，实现了教师管理和学生自我管理的有机结合。在实践过程中，提出了“三模块四类型”的计算机网络实验课程教学体系，为学生提供多种模块、多种类型、多种层次的实验任务。这些改革措施有助于更好地实现教学目标，激发学生学习积极性和主动性，便于学生进行自主学习和探究学习，有利于创新思维的培养。在未来的工作中，我们将尝试把这些改革措施推广到其他实验课程，拓宽它的受益面和适用性。

参考文献：

[1] 陈凯，王汉兵，刘辉宇，等. 基于多虚拟平台的计算机网络综合实验教学系统设计[J]. 现代教育技术，2015，（7）.

[2] 王小妹，王建萍，张爽，等. 计算机网络实验教学改革的系统性研究 [J]. 实验技术与管理，2015，（1）.

[3] 周烨，李勇，王芳，等. 基于OpenFlow的网络实验平台技术 [J]. 清华大学学报：自然科学版，2012，（11）.

[4] 朱立才，耿珍，黄津津. 网络工程专业计算机网络实验教学的设计与实施 [J]. 实验技术与管理，2017，（5）.

[5] 丁美荣，陈壹华. 基于设计型学习的计算机网络实验教学研究 [J]. 计算机教育， 2011，（1）.

[6] 李宇佳，杨雪，黄海林. 虚拟实验和真实实验的耦合教学模式研究 [J]. 石家庄学院学报，2012，（6）.

[7] 金伟祖，陈显涛. 可持续的计算机网络综合性创新实验项目 [J]. 实验室研究与探索，2014，（4）.

[8] 赖清民. PDCA管理模式在电力工程管理中的实践及效果提升策略研究 [J]. 无线互联科技，2017，（14）.