基于OBE理念的“计算机网络实验”课程教学模式研究

陈振伟 李瑞霞

关键词：计算机网络实验；实践教学；OBE理念

1“计算机网络实验”课程的地位

“计算机网络”是一门实践性很强的课程，如果只是讲授理论，学习和练习课后习题的例子，就不足以深入理解其相关知识。而“计算机网络”是大多数信息类专业的核心专业课程，在专业培养方案中具有举足轻重的地位。以理论为主的教学模式并不能够满足“计算机网络”课程的教学，使学生无法深入理解计算机网络的相关协议，更难以胜任工作岗位中的规划和设计网络，进而难以实现对学生网络思维能力和应用网络知识解决实际问题能力的培养。因此，“计算机网络”课程在培养方案中一般会有一门对应的实践课程——“计算机网络实验”，或在“计算机网络”课程中附加实践学时。

“计算机网络实验”课程侧重于应用计算机网络理论知识解决实际问题，很好地弥补了“计算机网络”课程理论的不足，着重培养学生的网络实践能力。

2传统计算机网络实验教学模式分析

“计算机网络实验”课程是在学习了计算机网络相关理论的基础上，为深化学生对计算机网络理论的理解，提高学生的动手能力而开设的，其实验项目为提高学生的知识应用水平而设计。实验项目包括交换机的配置、路由器的配置、局域网的连接、网络的设计、报文的分析、网络应用服务系统的配置及网络安全策略的配置等。通过这一系列实验项目，切实提高学生的实际动手能力，深化其计算机网络理论知识的理解，培养更多具有网络工程师水平的人才。

目前，“计算机网络实验”课程的开展形式主要有两种。

一是在实体设备（如路由器、交换机等）上进行操作，通过一系列的网络配置，实现某项功能。这种方式在一定程度上锻炼了学生的动手能力，但大多数高校由于经费的限制，且扩招、学生规模增大，无法满足学生人手一台设备进行操作。因此，往往分组进行实验时，不可避免地一部分学生得到了锻炼，另一部分学生却没有完全理解实验内容。而且往往这些实验项目是验证性项目，很难以OBE工程教育理念来培养学生综合能力，进而学生的能力水平也无法得到及时的反馈。

二是利用计算机机房，借助虚拟化仿真工具来完成实验项目，基本可以实现学生人手一台计算机进行实验操作。目前，计算机网络实验常用的仿真工具主要有两种，一种是思科的packet tracer，另一种是华为的eNSP，报文分析常用的工具为wireshark。这种方式可以通过仿真工具设计规模较大的网络，让学生对网络有更宏观的认识，而这种设计在实验室中进行实物组建是很难实施的。授课教师往往会先进行实验内容的讲解，然后会演示实验操作步骤，这会占用一定的实验时间，而往往学生的实验时间是有限的。如果学生课下没有预习实验内容，可能对仿真工具、网络配置命名不熟悉，造成学生很难达到实验要求。这需要教师对学生进行深入指导，但很难照顾到所有学生。

以上两种形式均很难达到教师期望的实验效果，最后导致学生提交的实验报告千篇一律，实验内容重复率较高。

3OBE工程教育理念

OBE（Outcome based education，OBE）教育理念，又称为成果导向教育、能力导向教育、目标导向教育或需求导向教育。OBE教育理念是一种以成果為目标导向、以学生为本，采用逆向思维的方式进行的课程体系的建设理念，是一种先进的教育理念[2-5]。

在“计算机网络实验”课程教学中引入OBE工程教育理念，以学生为中心，以学生的学习产出（成果）为导向，强调过程监控，把实验教学的大部分时间交给学生，提高学生的自主学习能力，强调过程评价，及时反馈，最终实现更好的教学效果。

4OBE理念下的实验过程

为了落实OBE理念，在计算机网络实验项目实施的过程中，切忌以教师为主导，要把主要实践学时交给学生，以学生为中心，指导教师主要做到实践项目的目标要求、过程监控、成果（产出）考核，从而提高学生的主动学习能力和创造性思维。要切实打破传统的“教师带着学生做，学生被动接受”的实践课堂模式。具体实施流程如图1所示。

5实验教学环节的实施

5.1传统计算机网络实验实践模式

针对传统的计算机网络实验实践模式，首先由实验指导教师讲解本次实验的目的，然后讲解实验的内容。接着学生按照实验指导教师给出的本次实验指导书按步骤完成该实验内容，学生在进行实验的过程中，实验指导教师进行过程指导，最后给出本次实验的总结。

这种实验教学模式虽然也能完成实验任务，但由于实验任务是固定的，项目的设计内容也是固定的，学生很难发挥自己的主观能动性来进行实验项目的设计。而且，所有学生完成的实验任务都是相同的，这会导致所有学生设计的项目几乎完全一致，也会导致实验报告内容重复率过高，不利于培养学生的创新性思维。

5.2OBE理念下的计算机网络实验实践模式

为了达成OBE工程教育理念的目标[6]，需要重新设计实验教学环节，可采用如下流程：（1）课前下达实验任务，该任务不能是具体的项目任务，准确来说应该是项目的目标。这有利于学生发挥自己的创造性思维来设计实验内容；（2）讲解实验过程中用到的重要知识内容（该部分大约占10%实践课日寸）；（3）学生自主进行项目实践（该部分约占50％实践课时）；（4）实践结果考核，对学生的实验项目完成情况及完成效果进行反馈（该部分约占30%实践课时）；（5）对完成情况进行总结，反馈（该部分约占10％实践课时）；（6）课后对学生进行及时线上答疑。

以“计算机网络实验”课程中的IPv6实验项目教学为例，实验教学方案如表1所列。

在该案例的实施中，具体步骤如下。

（1）提出本次实践项目的达成目标。该步骤结合OBE产出导向思想，提出本次实验要完成的实验项目：利用IPv6技术完成一个网络的设计并配置该网络实现其互联互通。具体要求如下：自行构建网络拓扑，拓扑中至少包括3个路由器和5个网络：在构建的网络上启用IPv6协议，通过配置实现网络的连通，IPv6网段自行分配：通过IPv6协议的配置，理解并掌握IPv6的地址特点和配置方法。

（2）强调本次项目所用的知识点。该步骤以回顾的形式用很短的时间强调IPv6的基础知识。

IPv6拥有三种表示形式。标准形式，由于IPv6地址多达128位，通常是用冒分16进制法表示，即X：X：X：X：X：X：X：X。例如，fec0：ffe0： c512：4ab0：OOOa：aa12：0000：3cc3。压缩形式，例如，fec0：：ffOc：0：0：elcl或fec0：0：O：0：ffOc：：elcl。兼容IPv4的表示形式，例如，0：0：0：0：0：0：218. 197. 12. 101或：：218.197.12.101。IPv6地址在使用时的格式如图2所示。

以一个实例的形式，重点强调IPv6地址及路由的配置方法，如图3所示。

通过课前准备好的实例，可用边演示边讲解的方式强调IPv6地址和路由的配置方法。整个过程大约需10分钟完成。

（3）学生自主开始实施实验项目。

（4）项目成果验收。在该阶段，逐个对学生的项目完成情况进行验收。

（5）对完成情况进行总结、反馈。该部分对学生完成情况进行总结，对学生项目验收过程中出现的问题进行反馈，并进行针对性的讲解。

6教学改革效果分析

将OBE教育理念贯穿于“计算机网络实验”课程教学过程中，自我院“计算机网络实验”课程在网络工程专业2019级和2020级实施以来，学生的整体能力得到了很大的提高，完成度越来越好，提交的报告重复率也大大降低。具体情况统计如表2所列。

通过表2可以看出，按照OBE理念实施教学后，学生在实验课堂上的完成情况要好很多，绝大部分学生在课堂上能够达成实验目标：从最后提交的实验报告来看，报告的重复率大大降低，相应学生的成绩也得到了提高。不过，OBE理念的实施，要求授课教师在课下做大量的准备工作。

7结束语

OBE理念是一种先进的工程教育理念，本文针对当前“计算机网络实验”课程教学中存在的问题，在“计算机网络实验”课程教学中引入OBE理念，更新教学内容，重新设计教学环节，结合实际开展教学，注重教师的引导作用，发挥学生的主观能动性，以调动学生的积极性和创造性来达到实验目的，最终在教学中取得了良好的效果。