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網(wǎng)絡(luò )工程專(zhuān)業(yè)實(shí)驗教學(xué)的探究的論文
一、實(shí)驗教學(xué)結構改革的具體內容與方法
1.1面向能力培養的實(shí)驗
設置實(shí)踐創(chuàng )新能力的培養是目前實(shí)驗教學(xué)環(huán)節的重要目標。為了適應不同層次的培養目標，許多高校根據實(shí)驗內容的難易程度將實(shí)驗分為驗證型、操作型、綜合型和設計型等幾種類(lèi)型[1]。然而，這種單一的劃分方式不能很好地體現對學(xué)生各種能力的培養需求。學(xué)生的實(shí)踐創(chuàng )新能力是多方面具體能力的綜合體現，包括發(fā)現問(wèn)題能力、問(wèn)題解決能力、想象能力、實(shí)驗設計能力、技術(shù)開(kāi)發(fā)能力、產(chǎn)品改進(jìn)能力和應用能力等[2]，因而有必要建立面向各種具體能力培養的更細粒度的實(shí)驗設置體系。本文結合本校的網(wǎng)絡(luò )工程課程教學(xué)要求和目標，從知識學(xué)習能力、問(wèn)題發(fā)現和解決能力、實(shí)驗設計能力、學(xué)習遷移能力4個(gè)角度設置實(shí)驗內容，希望探討一種更好的培養學(xué)生能力的教學(xué)方法。
1.1.1面向知識學(xué)習能力的實(shí)驗
面向知識學(xué)習能力的實(shí)驗的教學(xué)目標是讓學(xué)生絡(luò )工程中基本組件的配置使用方法和驗證基本組件的工作原理。通過(guò)實(shí)驗，學(xué)生能達到加深理解和鞏固課堂教學(xué)內容的目標。這類(lèi)實(shí)驗的內容設置方法與傳統的驗證型或操作型實(shí)驗相似，由教師指定具體的實(shí)驗內容及實(shí)驗步驟，學(xué)生通過(guò)逐步完成實(shí)驗，掌握實(shí)驗內容涉及的相關(guān)知識。為了加深學(xué)生對實(shí)驗內容的記憶和學(xué)習，教師還應在實(shí)驗結束后，總結實(shí)驗實(shí)施過(guò)程中學(xué)生普遍存在的問(wèn)題和易犯的錯誤。適用于該類(lèi)型的實(shí)驗內容包括網(wǎng)絡(luò )線(xiàn)纜的制作、交換機與路由器的啟動(dòng)及基本配置等。
1.1.2面向問(wèn)題發(fā)現和解決能力的實(shí)驗
面向問(wèn)題發(fā)現和解決能力的實(shí)驗的教學(xué)目標是讓學(xué)生學(xué)習如何在實(shí)際網(wǎng)絡(luò )運行環(huán)境中發(fā)現存在的問(wèn)題，以及利用所學(xué)知識解決這些問(wèn)題，從而獲得對網(wǎng)絡(luò )知識的深刻理解和深入把握；培養學(xué)生運用理論知識進(jìn)行網(wǎng)絡(luò )應用的能力，為學(xué)生未來(lái)從事網(wǎng)絡(luò )應用和管理的相關(guān)工作打下良好的基礎。
該類(lèi)實(shí)驗內容設置的難度較大，教師需根據教學(xué)內容和自身經(jīng)驗，設計完整的網(wǎng)絡(luò )拓撲與配置方案，將網(wǎng)絡(luò )應用中可能存在的實(shí)際問(wèn)題部署在實(shí)驗網(wǎng)絡(luò )中。學(xué)生的實(shí)驗任務(wù)就是發(fā)現教師設計的網(wǎng)絡(luò )中存在的問(wèn)題，并進(jìn)一步提出對這些問(wèn)題的解決方案，最終依據自己可行的解決方案完成實(shí)驗的配置和測試任務(wù)。該類(lèi)實(shí)驗不同于傳統實(shí)驗，學(xué)生在整個(gè)實(shí)驗實(shí)施過(guò)程中，沒(méi)有事先確定的步驟可循。在問(wèn)題發(fā)現階段，學(xué)生需經(jīng)過(guò)自己的觀(guān)察和測試分析網(wǎng)絡(luò )存在的問(wèn)題，這種方式既鍛煉了學(xué)生分析和發(fā)現問(wèn)題的能力，同時(shí)也激發(fā)了學(xué)生的實(shí)驗興趣；在問(wèn)題解決階段，實(shí)驗設置不拘泥于統一的解決方案，這使得學(xué)生有了更大的自主空間，發(fā)揮自身的主動(dòng)性和創(chuàng )新性。他們可根據已發(fā)現的問(wèn)題，提出自己的解決方案并論證其合理性，最終完成實(shí)驗任務(wù)。適用于該類(lèi)型的實(shí)驗包括路由協(xié)議、路由環(huán)路、廣播風(fēng)暴以及交換機環(huán)路等。
1.1.3面向實(shí)驗設計能力的實(shí)驗
面向實(shí)驗設計能力的實(shí)驗的教學(xué)目標是進(jìn)一步深化學(xué)生對網(wǎng)絡(luò )系統及規劃設計的理解，讓學(xué)生學(xué)習如何收集網(wǎng)絡(luò )需求、分析網(wǎng)絡(luò )性能、制定具體網(wǎng)絡(luò )技術(shù)解決方案及網(wǎng)絡(luò )工程的實(shí)施。該類(lèi)實(shí)驗設置的內容包括兩部分：文檔設計和實(shí)驗部署。教師使用案例式教學(xué)方法[3]，通過(guò)具體情境，提出實(shí)驗設計的問(wèn)題和要求。學(xué)生需詳細分析這些問(wèn)題和要求，確定具體的實(shí)驗設計方案（包括網(wǎng)絡(luò )拓撲），并進(jìn)一步將方案轉化為具體的實(shí)現。實(shí)驗設計能力是實(shí)驗能力的最高層次，其本身具有較強的綜合性、創(chuàng )造性和靈活性等特點(diǎn)。筆者所提出的面向實(shí)驗設計能力的實(shí)驗設置部分類(lèi)似于傳統的綜合設計型實(shí)驗，但更強調設計環(huán)節，要求學(xué)生必須完成設計文檔，文檔中需針對實(shí)際情境中的具體問(wèn)題和要求是否在實(shí)驗設計方案得以體現和解決給出詳細說(shuō)明。適用于該類(lèi)型的實(shí)驗有小型局域網(wǎng)設計實(shí)踐和三層網(wǎng)絡(luò )規劃設計等。
1.1.4面向學(xué)習遷移能力的實(shí)驗
所謂學(xué)習遷移能力是指應用一種情境中所學(xué)的理論和知識解決另一情境中相似問(wèn)題的能力，有時(shí)也被認為是教育的最終目標[4]。面向學(xué)習遷移能力的實(shí)驗的教學(xué)目標就是讓學(xué)生利用已學(xué)的一種理論知識和原理通過(guò)自學(xué)解決另一種相似原理的設備使用和配置問(wèn)題。
這種類(lèi)型的實(shí)驗是本文教學(xué)改革中最大膽的一個(gè)嘗試，希望通過(guò)該實(shí)驗的設置在一定程度上啟發(fā)和培養學(xué)生的學(xué)習遷移能力，為學(xué)生后續的深造學(xué)習及相關(guān)應用建立基礎。該類(lèi)實(shí)驗設置的內容完全是學(xué)生自學(xué)知識，教師只提出實(shí)驗目標和實(shí)驗結果要求，由學(xué)生獨立自學(xué)完成實(shí)驗，教師只針對學(xué)生遇到的疑難問(wèn)題統一講解。適用該類(lèi)型的實(shí)驗如防火墻的配置與使用，由于包過(guò)濾防火墻的工作原理與路由器的訪(fǎng)問(wèn)控制列表的工作原理相似，因而學(xué)生可將之前所學(xué)知識遷移應用到該實(shí)驗的實(shí)施過(guò)程中。
1.2主體—主導論的師生角色
教師與學(xué)生是教學(xué)活動(dòng)中的兩大主體，構成了教與學(xué)的基本關(guān)系。傳統的網(wǎng)絡(luò )工程實(shí)驗教學(xué)以教師為中心，遵循“傳授知識—以知識點(diǎn)為核心設計實(shí)驗—布置實(shí)驗任務(wù)—檢查實(shí)驗結果”的基本過(guò)程，學(xué)生在整個(gè)實(shí)驗環(huán)節中只能被動(dòng)接受，按部就班地完成實(shí)驗任務(wù)，束縛了學(xué)生學(xué)習主體作用的發(fā)揮，不利于學(xué)生應用能力和創(chuàng )新思維的培養。
這種教學(xué)結構雖然極大程度地促進(jìn)了學(xué)生的主動(dòng)學(xué)習，但忽略了教師的主導作用，學(xué)生在學(xué)習過(guò)程中可能偏離教學(xué)目標。因而，有些教育工作者提出了優(yōu)勢互補的教學(xué)模式，即以教師為主導，以學(xué)生為主體的“主體—主導論”[5]。我們使用“主體—主導論”的思想處理網(wǎng)絡(luò )工程實(shí)驗教學(xué)的師生角色，力求實(shí)驗過(guò)程中的教師主導作用和學(xué)生主體地位的體現，同時(shí)對教師和學(xué)生也提出了新的要求。
1.2.1教師的主導作用教師的主導作用
體現在實(shí)驗設置、實(shí)驗活動(dòng)監控和實(shí)驗檢查評價(jià)3個(gè)步驟中。面向能力培養的實(shí)驗設置對教師提出了更高的要求，不但要求教師全面把握教學(xué)目標和內容，還需要教師增加網(wǎng)絡(luò )工程的實(shí)際經(jīng)驗，推動(dòng)教師投入更多的精力和時(shí)間去考查、思考和設計復雜的基于學(xué)生各種具體能力培養的實(shí)驗。在實(shí)驗活動(dòng)監控環(huán)節，教師需充當幫助者和促進(jìn)者的角色，盡可能引導學(xué)生獨立完成實(shí)驗過(guò)程。最后，在實(shí)驗檢查評價(jià)階段，教師對實(shí)驗報告的要求不拘泥于實(shí)驗步驟和結果，應通過(guò)實(shí)驗報告促進(jìn)學(xué)生對實(shí)驗的反思和反饋，給學(xué)生更大的空間思考一些開(kāi)放性的問(wèn)題。
1.2.2學(xué)生的主體地位
學(xué)生是實(shí)驗教學(xué)環(huán)節的主體，其主體地位體現在學(xué)生“思考分析—自我展示—反思總結—調節提高”的完整過(guò)程中。學(xué)生在實(shí)驗過(guò)程中要充分發(fā)揮主動(dòng)性，積極分析情境和思考問(wèn)題，弄清楚需求是什么，該采用什么技術(shù)來(lái)滿(mǎn)足需求，然后自己動(dòng)手解決和實(shí)現問(wèn)題；還需反思總結前期行為，以便對實(shí)驗過(guò)程有全面的解析和認識，促進(jìn)改進(jìn)未來(lái)行為；必要時(shí)學(xué)生還可通過(guò)與其他同學(xué)的團結合作或與教師的交流溝通完善自己的認識。
1.3現場(chǎng)實(shí)驗與仿真實(shí)驗并存的實(shí)驗模式
網(wǎng)絡(luò )工程的特點(diǎn)決定其實(shí)驗設備的復雜性和多樣性，國內高校網(wǎng)絡(luò )工程實(shí)驗室的基本硬件多以小型的交換機和路由器為主，輔以少量的網(wǎng)絡(luò )設備、終端[6]。限于資金與場(chǎng)地空間的不足，現場(chǎng)網(wǎng)絡(luò )實(shí)驗室的條件限制了實(shí)驗組網(wǎng)的規模，無(wú)法有效地給學(xué)生一個(gè)完整的實(shí)驗平臺，從而影響了部分實(shí)驗的部署實(shí)施。仿真實(shí)驗便于觀(guān)察、設計和參與實(shí)際操作，是傳統實(shí)驗教學(xué)的延伸與擴展[7]，大大拓寬了教學(xué)的實(shí)驗項目，開(kāi)拓了學(xué)生的視野，更重要的是學(xué)生能夠按他們自己的節奏完成學(xué)習過(guò)程和決定他們的個(gè)人需求；但是，如果單一依賴(lài)仿真實(shí)驗，學(xué)生會(huì )缺乏對實(shí)際設備的直觀(guān)認識，不能鍛煉學(xué)生動(dòng)手施工的能力，同時(shí)也不利于提高學(xué)生規范操作和安全操作的能力。因而，網(wǎng)絡(luò )工程的實(shí)驗設置應將現場(chǎng)實(shí)驗與仿真實(shí)驗相結合，為學(xué)生創(chuàng )造一個(gè)完整的實(shí)驗平臺。對于驗證型和學(xué)習型實(shí)驗內容應以現場(chǎng)實(shí)驗為主，學(xué)生通過(guò)操作實(shí)際設備掌握和理解設備的使用和工作原理；對于設計型和問(wèn)題解決型實(shí)驗，其內容設計應以仿真實(shí)驗為主，通過(guò)模擬現實(shí)網(wǎng)絡(luò )環(huán)境，讓學(xué)生在更高層次把握網(wǎng)絡(luò )工程的教學(xué)內容。另外，在實(shí)驗內容的設置上，應該注意這些內容之間的聯(lián)系和銜接，盡可能地讓前一次實(shí)驗的平臺成為后一次實(shí)驗的基礎或是將現場(chǎng)平臺移植到仿真環(huán)境，避免學(xué)生在同樣的知識點(diǎn)上多次重復實(shí)驗。
二、結論
經(jīng)過(guò)多年的課程建設，內蒙古大學(xué)計算機網(wǎng)絡(luò )教學(xué)團隊已成為自治區級優(yōu)秀教學(xué)團隊。網(wǎng)絡(luò )工程是計算網(wǎng)絡(luò )系列課程的核心課程，根據課程的培養目標及特點(diǎn)，深化實(shí)驗教學(xué)的研究和改革是每個(gè)專(zhuān)業(yè)教師的職責。本文所述內容多來(lái)自個(gè)人教學(xué)經(jīng)驗，部分理論和改革設想還有待于在實(shí)踐中進(jìn)一步完善和提高。未來(lái)的教學(xué)活動(dòng)中，我們將以更多樣化的形式探索因地制宜、因材施教的教學(xué)方法，以期達到更好的教學(xué)效果。
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