基于OBE 理念的“路由与交换技术”实践教学改革

张 奎

(喀什大学计算机科学与技术学院，新疆 喀什 844000)

0 引言

随着互联网技术的快速发展，新型网络技术不断涌现，从有线网络到无线网络，呈现出终端智能化和异构网络融合发展的趋势.如何紧跟网络前沿技术，培养符合社会需要的学习型和创新型应用人才，是地方本科院校人才培养面临的艰巨任务.“路由与交换技术”是网络工程专业的核心课程之一，课程讲授一般采用“先理论后实践”的形式，学生在掌握基础理论的基础上，在实验室通过仿真软件和真机设备进行实际操作，进而达到学校对于应用型人才培养的目标定位.

OBE（Outcome-Based Education）理念是工程教育专业认证的三大理念之一[1]，其教学的目标是学生毕业时要达到一定的成果产出，人才培养方案和课程内容要明确反映对毕业要求的支撑上，课程设置要满足对应的“支撑”任务，建立起课程与培养目标的关系矩阵.将OBE 教学理念引入“路由与交换技术”课程实践教学，完善教学内容设计和教学实施过程，通过持续推进实践教学改革，驱动教学目标和专业人才培养目标达成.

1 “路由与交换技术”实践教学中存在的问题

1.1 实践教学内容与学校人才培养的目标定位联系不紧密、特色不明显

在宽口径培养模式下，由于人才培养方案中对于通识教育类、实践创新类、专业基础类课程学时的要求，在总学时的限制下，专业核心课程和专业方向课程的数目和学时极其有限，缺少具有完整体系的实践环节及实践教学内容，课程内容目标达成与学校人才培养定位的联系不明确，缺乏人才培养特色，毕业生同质化严重，就业形势堪忧.[2]

1.2 实践教学与理论教学结合不紧密

在课程内容选取上，有些内容易于讲授但是实践性较弱，有些内容易于实践但理论性较强.因此，将理论与实践分开独立教学，会造成学生难以真正理解理论知识，而实践能力也得不到真正的锻炼.一些新技术理论性太强，加之缺少实际操作的训练，导致学生学习中理论与实践严重脱节，理论知识得不到真正的理解.

1.3 “双师型”师资队伍短缺

“双师型”教师要求教师既具备相应的理论教学和实践教学能力，又要能紧跟产业发展趋势和行业人才需求，同时还要具有企业相关工作经历.目前学校实践教学老师大多由新入职的研究生或者实验岗位的本科生担任，他们缺乏企业和公司的工程实践经历，指导学生做实验也仅仅停留在课本或者自身对于课程内容的理解上，难以将书本理论知识与实际需要的技术应用结合起来，对于实践教学内容和教学环节的设置缺乏系统思考，使得实践教学达不到应用型人才培养的目标.

针对存在的问题，基于OBE 理念，以“园区网构建、应用型人才培养”为主线，将产出指标点和课程知识点贯穿于实践教学全过程，设计具有区分度的课程教学目标和实践内容体系，学生通过教师的指导，才能逐步完成园区网构建的教学目标和应用型人才的培养目的.

2 基于OBE 理念的驱动式案例教学设计

2.1 教学设计以学生为中心

喀什大学作为一所地方本科院校，网络工程专业生源特点具有“5/95”的特征，即约5%的高分考生具有扎实的数理基础，学习能力和兴趣较强，主要以考研为产出；约95%的上线考生数理基础一般、学习能力和兴趣一般，主要以就业为产出[1].OBE 理念是由产出需求反向设计人才培养目标和课程内容体系，教学的目的是毕业生要达到一定的能力要求，教学计划的制定也要明确反映对毕业要求的支撑，通过对产出结果达成度的分析反向驱动毕业要求、人才培养目标等的优化.基于OBE 理念的课程设计流程如图1 所示[3].

图1 基于OBE 理念的课程设计流程

为了使“路由与交换技术”课程的教学目标符合OBE 理念，对教学大纲进行了优化，确定新的教学目标如下[4-6]：

（1）掌握园区网构建所需的IP 和VLAN（Virtual Local Area Network，即虚拟局域网）技术、路由选择协议、访问控制列表、网络地址转换等原理.

（2）掌握Cisco 和华为的路由与交换配置命令，利用仿真软件规划网络拓扑结构，实现设备之间的互连互通，熟练使用网络调试工具，掌握网络故障的排除流程.

（3）能够综合运用所学科学原理，针对计算机网络相关复杂工程问题，设计合适的研究方案，并建立合适的数学模型，确定模型参数.

（4）按照研究需要设计实验，能正确操作实验装置，运用计算机网络软硬件实验环境进行实验操作，并正确采集、整理实验数据.参照科学理论模型对比实验数据和结果，验证实验和理论模型的结果差异.

（5）能够针对计算机网络相关复杂工程的问题，选择与使用恰当的技术手段和计算机网络软硬件工具进行模拟，并能够在实践过程中领会相关工具的局限性.

上述教学目标中，（1）和（2）侧重于考查学生对于基础知识的掌握；（3）和（4）可以通过实践案例让学生自主设计和实践，侧重考查学生的自主设计和创新能力；（5）要求根据实际需要，综合运用所学知识解决实际问题，着重考查学生的工程实践能力.

2.2 案例驱动式的实践内容改进

基于OBE 理念，把最新的科研成果和网络技术融入实践教学[2,7]，以“园区网构建、应用型人才培养”为主线，分层设计具有区分度的实践案例内容体系[8-9]，学生在老师的指导下，逐步完成园区网构建和应用型人才培养的目标.将离散的章节知识点，按照内容模块间的逻辑关系，以应用案例的形式串联成线扩展到面.学生按照层次递进式的应用案例进行实践操作，逐步掌握知识点和重难点，实现课程目标的达成和应用型人才的培养目标.具有区分度的“路由与交换技术”实践案例教学内容设计见表1.

表1 “路由与交换技术”实践案例教学内容

2.2.1 基础验证型实践内容

基础验证型实验是以基础知识点为基础[2-3]，考查学生对于基础知识点的动手实践能力.基础验证型实验包括静态路由和动态路由、RIP 路由、OSPF 路由和BGP 路由等，要求掌握路由选择协议的工作原理，利用Packet Tracert 6.0、GNS 3.0、eNSP 模拟软件搭建网络拓扑结构，配置实现并分析路由选择协议的工作过程；掌握IP 和VLAN 的划分、三层交换机实现VLAN 间通信的配置，区别端口的Trunk 和Access 工作模式；掌握三层交换机做DHCP（Dynamic Host Configuration Protocol，即动态主机配置协议）服务器的配置方法，测试并验证网络参数的获取结果.

2.2.2 自主设计型实践内容

自主设计型实验是在基础验证型实验的基础上，对基础知识点的整合和运用，考查学生根据特定网络环境，在老师的指导下，将最新的网络技术融入实践教学内容，自主设计具有目标导向的实践案例.自主设计型实验包括设备互连和交换机级联，要求学生搭建三层架构园区网拓扑结构，整合OSPF 路由、静态路由、DHCP、NAT（Network Address Translation，即网络地址转换）等技术，实现内、外网隔离和设备之间的互连互通；学院机房DHCP 服务器规划与实现，要求学生分析目前学院机房的网络现状，自主设计满足机房需求的网络拓扑，配置实现并测试结果.

2.2.3 工程实践型实践内容

工程实践型实验是以“项目为导向、技术技能型提升为目标”的创新型教学模式.通过大学生创新创业实训、学科竞赛、毕业设计、行业认证等形式，强化培养学生的创新意识.在自主设计型实验的基础上，更加注重培养学生的工程实践能力和创新能力，能够针对路由与交换技术相关复杂的工程问题，选择与使用恰当的技术手段和计算机网络软硬件工具进行构思、设计、实现和运行，培养网络系统集成和沟通协调的能力[10].

在“路由与交换技术”实践教学中，基础验证型实践内容占50%，自主设计型实践内容占30%，工程实践型实践内容占20%.突出基础验证型实践内容在课程实践内容中的占比，兼顾自主设计型实验和工程实践型实验，以人才培养为导向，体现“厚基础、宽口径、强实践、重创新”的人才培养思路，构建特色鲜明的实践教学内容体系，强化学生创新意识、创新能力和实践技能的培养，促进学生知识、能力、素质的全面发展.

2.3 优化课程评价方式

课程采用“以学习产出和学习过程为主”的考核方式，从课前准备、课堂操作、课后总结三个方面进行考核.课前准备考查学生对于实验大纲、基础知识、仿真软件等的准备情况，要求学生根据实验大纲，预习实验内容，自主设计实验案例；课堂操作考查学生能否熟练使用仿真软件，在实验室环境下进行基础验证型和自主设计型的案例操作，发现问题进而自主设计和解决问题；课后总结主要考查学生根据实验操作，对实验过程和实验数据的收集、分析，撰写实验报告；学生也可以在基础验证型和自主设计型实验的基础上，利用现有实验室条件，积极参加大学生创新创业大赛、学科比赛、行业认证等活动，以获取证书作为工程实践型的评价标准.以上三个方面分别占到实验成绩的20%、50%、30%，突出实验过程和实验结果产出.

3 持续推进实践教学改革

3.1 建材建设

教材是教学的基础.目前多数老师缺少企业的工程实践经历，教学中所选用或编写的教材缺乏项目导向，与现使用教材较高的同质化，不利于培养学生的工程实践能力和创新能力[11].结合“应用型、技术技能型人才培养”和OBE 理念的课程建设需求，实践课教材要突出项目导向和技术技能型特色，这就需要专业老师积极与知名网络技术公司或者企业单位合作编写有行业特色的教材.

3.2 重视“双师型”师资培养

根据中共中央办公厅、国务院办公厅印发《关于深化职称制度改革的意见》指出，初级、中级职称实行全国统一考试的专业，不再进行相应的职称评审或认定.即采用“以考代评、考评结合”的方式，促进职称制度与职业资格制度的有效衔接.[12]新入职的教师可以积极考取华为认证、计算机技术与软件专业技术资格认证、红帽子Linux 认证等，在获得相应证书后即可参与职称评定，可开展相应课程的实践教学活动.另外，也可以鼓励青年教师到国内知名网络技术公司、企业参与项目开发、网络管理和维护等工作，提高从事相应课程的工程实践能力，推动“双师型”师资队伍的快速发展.

3.3 持续优化课程内容体系

以科教融合思想为纽带，将最新的科研成果和网络技术、学科竞赛、行业认证等内容融入课程实践内容体系中去，持续优化实践内容.实践课教师要持续跟踪最新网络技术发展、学科竞赛以及行业认证内容，将相关内容融入课程实践内容体系，使学生在学习完理论内容后，在近乎实战的情况进行实践操作，达到培养学生的创新意识和工程实践能力的目的.

4 结语

基于OBE 理念的“路由与交换技术”的实践教学，以学生产出为培养目标，对课程教学目标和实践教学内容体系进行优化设置，有针对性的选取和设计实践案例，学生根据自己的兴趣，选择相应的案例进行自主设计，培养了学生的创新能力和工程实践能力，为以后从事网络技术行业打下了坚实的基础.基于OBE 理念的教育模式，也可以应用到计算机网络、网络系统集成、Linux 服务与应用等课程中去，对于人才培养方案修订、教学大纲优化、课程内容体系设置具有一定的指导意义.