基于CDIO的“计算机网络”实验课程的设计与实践

林泽铭 李姗姗 蔡伟鸿 陈银冬

[内容摘要]本文在分析目前实验课程不足的基础上，以CDIO理念为指导，制定了针对“计算机网络”课程的实验大纲，并以此大纲为依据，以加强实验教学与理论教学的互补为宗旨，以培养学生的综合素质能力为目标，建立了本门课程的实验教学体系。该体系以学生为主体，以教师为主导，内容的设置由简单到综合，教学方法的运用灵活多变，使学生在深化对理论知识理解的同时，增强动手操作和系统思维能力，培养团队协作和创新精神，提高职业技能和道德。

[关键词]CDIO；计算机网络；实验体系；教学方法

随着计算机网络技术的迅速发展，计算机网络对于人们的工作、学习和生活产生着越来越重要的影响。因此培养适用于现代社会的高质量人才，是高等工程教育的重要任务，而建设合理的计算机网络实验课程，对于培养现代社会的高质量人才具有重要的意义。然而，目前的实验教学中存在一些问题：教师过多的参与实验，学生缺少主动性，以验证性实验为主，学生对实验缺乏兴趣，不成体系、不利于学生能力的培养。为此，本文以汕头大学工学院计算机网络实验室为依托，以国际工程教育改革的最新成果——CDIO理念[1]为指导，以加强实验教学与理论教学的互补为宗旨，以提高学生的动手操作能力和培养学生的综合素质为目标，建立了针对“计算机网络”课程的实验体系。该体系以学生为主体，以教师为主导，内容的设置由简单到综合，使学生在深化对理论知识理解的同时，培养动手操作和系统思维能力、团队协作和创新精神，为以后工作打好基础。

一、实验教学大纲

1.实验教学理念

由美国麻省理工大学、瑞典皇家工学院等四所高校创立的国际组织提出的CDIO工程教育模式，是近年来国际工程教育改革的最新成果。它以产品从研发到运行的四个生命周期：构思（Conceive）——设计（Design）——实施（Implement）——运行（Operate）为载体，让学生以主动的、实践的、课程之间具有有机联系的方式学习和获取工程能力[1]。汕头大学工学院基于CDIO理念提出的三级项目体系将整个课程结构系统有机地结合起来，形成统一体系，该体系以项目设计为导向、以能力培养为目标、以专业课程为基准，把三种规模和侧重内容不同的项目贯穿于大学四年的学习过程中[2]。Ⅰ级项目规模最大、持续时间最长；Ⅱ级项目注重课程群的知识运用；Ⅲ级项目是单门课程重视教学需要而开展的小型项目。Ⅰ级项目是主线，Ⅱ级项目是支柱，Ⅲ级项目是基础，是将理论知识、人文科学、专业基础知识、专业核心知识和专业高级知识统一起来形成的专业能力培养体系[2]。

2.实验教学大纲

理论教学、实践教学和科学研究三位一体是现代大学的基本办学理念。实验教学是大学培养学生的重要途径，而计算机网络课是一门理论和实践并重的课程，既包括专业知识要求，又强调能力提升要求。在这一教学目标下，参照CDIO能力大纲，制定了该门课程的能力与知识实验教学大纲，如表1所示。

表1计算机网络课程能力与实验教学大纲

二、实验教学体系

实验课程的作用是配合讲课内容，有针对性地为学生提供一个实际操作平台，使之加深对计算机网络知识的理解，获得感性的认识，培养和锻炼动手操作的能力[3]。本文以CDIO理念为指导思想，以“计算机网络”课程实验教学大纲为依据，整合三级项目培养体系，建立了计算机网络课程的实验教学体系，如表2所示。

表2 “计算机网络”课程实验体系

该体系以教师为主导，以学生为主体，实验内容的设置由浅入深、循序渐进，并分为三个等级：1.基础性实验，主要是以巩固和加强有关知识内容、培养实验操作能力为目的[4]。这些实验都是相对比较简单的，只要学生掌握了基本的原理就可以很容易的实现。2.综合性实验，是指实验内容涉及本课程的综合知识或与本课程相关的课程知识的实验[4]，本课程实验体系中的综合性的实验分为不同的模块，可以根据自己的兴趣点所在，自由选择实验题目，主要是为了培养学生解决问题的系统思维和综合动手能力。3.项目设计性实验，是与我院三级项目培养体系相联系的，包括其中的三级项目和二级项目。旨在培养学生团队意识、责任感，并在此过程中体验项目构思、设计、实施、运作的全过程，并且项目设计性实验的实验题目开放，除了可选题目外，学生也可根据自己的兴趣来自设题目，但必须要经过老师的审核。并且从表2可看出，该实验体系与CDIO能力培养大纲相吻合。

三、实验教学方法

实验教学体系的实施需要配合好的实验教学方法，才能调动学生的积极性，提高学生的学习兴趣。对于基础性实验由于实验本身的限制，比较枯燥和乏味，教师应根据不同的实验变换不同的方式，比如可以在实验的过程中提出一些问题，让学生通过实验去发现、解决这些问题，这样不仅可以引起学生的重视，也能激发出对实验的学习兴趣。由于综合性实验是选做的实验，可以让具有相同兴趣的同学分为一组，这样更利于讨论和相互学习。在项目设计性实验的实施过程中，则采用随机分组的方式，使每个学生有机会接触更多不同性格的人，达到培养沟通能力和团队合作精神的目的。

实验考核制度是保证实验质量的重要环节，对于各个层次的实验制定了相应的考核制度。对于基础性和综合性实验，老师则根据同学个人在实验中的表现及提交实验报告的情况来决定实验的成绩；项目设计更看重的是整个项目的实施过程，希望学生在项目的实施当中，各方面的能力都得到锻炼和提高，因此，对于项目设计性实验的最终成绩由以下六个方面来评定：系统运行结果（20%）、小组项目报告（15%）、集体开会议程和记录（15%）、个人项目报告（20%）、个人答辩情况（20%）、小组成员互相打分（10%）。

四、结论

“计算机网络”课程具有专业技术知识覆盖面广、技术水平要求高的特点。为了使该课程的教学达到应有的效果，也为了培养学生的专业技能和综合素质，我们建立了“计算机”网络课程的实验体系，该实验体系的实施取得了良好的教学效果，先后获得了校级、省级大学生科技创新大学奖。事实证明，该实验体系的建立，为学生提供了一个亲手操作网络设备的机会，深化了学生对计算机网络的基本原理、技术以及协议的理解，并能够提高动手操作能力，培养学生的综合素质。

参考文献：

[1] Edward F Crawley :The CDIO Syllabus一一A Statement of Gold8 for Undergraduate Engineering Education R J．The MIT CDIO Syllabus Report, 2001.

[2] 顾佩华等. 从CDIO 到EIPCDIO——汕头大学工程教育与人才培养模式探索[J], 高等工程教育研究, 2008(1):12-20.

[3] 张力军，曹庆华，钱德沛等. 计算机网络实验教学改革与实践[A]// 大学计算机课程报告论坛组委会.大学计算机课程报告论坛论文集[C], 北京：高等教育出版社, 2009:325-331.

[4] 许新征，赵作鹏，李向群等. 高校嵌入式系统课程的实验教学研究[A]// 大学计算机课程报告论坛组委会.大学计算机课程报告论坛论文集[C], 北京：高等教育出版社, 2009:359-362.

（责任编辑 武之华）