基于CDIO的数据通信课程教学改革

杨平 邝伟潮 王善进

摘要针对当前“数据通信”课程教学中存在的问题，将CDIO理念应用于“数据通信”课程教学中，提出教学改革的具体措施。通过翻转课堂、微课、项目驱动教学及探究式教学构建知识与实践两大学习模块，形成线上与线下相结合、理论与实践相结合的“四位一体”混合式教学模式，激发学生的学习兴趣和主动性，有效提高教学质量。

关键词 CDIO 数据通信 混合式教学

中图分类号：G642文献标识码：ADOI：10.16400/j.cnki.kjdk.2021.21.017

Curriculum Reform of the Data Communication Based on CDIO

YANG Ping， KUANG Weichao， WANG Shanjin

（School of Electrical Engineering & Intelligentization， Dongguan University of Technology， Dongguan， Guangdong 523808）

AbstractAiming at the current problems in the teaching of data communication， the concept of CDIO is applied and specific methods for teaching reform are proposed. By using flipped classrooms， micro lectures， project-driven teaching and inquiry-based teaching， two learning modules of knowledge and practice are constructed and a "four-inone" hybrid teaching model that combines online and offline， theory and practice， is created to inspire the learning interest and initiative of students and to improve the quality of teaching.

KeywordsCDIO； data communication； hybrid teaching model

“數据通信”课程是通信工程的重要专业课程，在通信工程专业中起着承上启下的作用，地位重要，其前承通信原理先修课，后续光纤通信技术等专业选修课程，并且还是部分院校研究生考试的专业课程。现有数据通信教学存在着理论指导与实践脱节、多验证性实验少综合性项目性实验、重填鸭少主动学习、师生互动少、教学内容偏离实际、重结果轻过程、考核方式单一、对学生创新能力和解决工程问题能力培养不足等问题。因此，对“数据通信”课程的教学改革显得极为必要。

CDIO是当今国际高等工程教育的一种创新模式，以“构思-设计-实现-运作”为主线，将工程教育与工程实践相结合。[1-3]其理念是以学生为学习的中心和主体，弱化以老师为主导的传统学习模式。其提倡“边做边学”，亦即“做中学”为知识获得的主要途径，辅以项目式和问题导向型等教学法，强调理论与实践相互结合及相互促进的良性学习互动，竭力对传统教学中学生们所缺乏的工程实践能力、团队合作能力与工程创新能力进行培养，而这些也正是“数据通信”课程教学目前急需解决的问题。[4-5]

1教学改革探索

针对“数据通信”课程教学中存在的问题，从CDIO教学理念出发，对“数据通信”课程的教学内容、理论与实践教学体系、考核方式等各个环节进行了探索。构建了基于CDIO理念的“教师课前设计-学生在线学习-翻转课堂教学-课后提升总结”的四位一体教学模式，在教学实践中获得了良好的成效。

1.1教学内容改革

第一，合理设计教学内容。一方面，从通信工程专业培养目标“建设高水平理工大学，培养高素质应用型人才”为出发点，教学内容应侧重数据通信网络的概念理解与应用为主；另一方面，教学内容应与其后续学习专业课程相衔接，可以提前与后续专业课程的教师沟通教学需求和衔接的教学内容，尽量减少繁杂的数学理论推导，突出公式的概念理解和工程应用为教学重点。

第二，更新教材内容。数据通信技术发展日新月异，新技术和新理论层出不穷。现有教材内容往往陈旧、理论性强、抽象枯燥，易打击学生的学习积极性。因此，适时地引入最新的前沿技术，可以拓宽学生的视野，启发学生的思考和求知欲。此外，将实际工程案例引入课堂，能进一步培养学生理论联系实际的能力，激发学生的学习主动性和兴趣。最后，把教学内容模块化。先引入整个数据通信系统的整体分层架构，一个层级即一个模块，随后按照模块来逐个讲解，课程最后再把所有模块串起来组成一个完整的系统，可让学生对整门课程进行宏观和微观上掌握。

1.2理论教学改革

“数据通信”是一门知识面广、概念杂、复杂性和原理性强、原理与实践密切结合的课程。传统教学中，往往以教师作为学习的主导，在课堂上教师具有绝对的控制权，教学时以课堂讲授为主，学生被动接受知识，再加上教学手段及教学考核、评价形式单一，学生学习的主动性和学习效果皆受到影响。

为解决以上问题，以CDIO理念为核心，将微课与翻转课堂有效结合运用于“数据通信”教学中，充分利用网络资源，积极探索线上线下教学融合，竭力发挥两者的优势，使之相辅相成。[6-8]建立“教师课前设计-学生在线学习-翻转课堂教学-课后提升总结”的四位一体教学模式，如图1所示，辅以实际生活案例、课堂分组交叉讨论、启发式教学法、自主学习法和课后布置开放性作业等方法，以激发学生的学习主动性和积极性，培养学生对知识的自主学习能力、对所遇到问题的探究能力、合作能力和问题解决能力。

所有教学活动由教师与学生两个主体、线上与线下两条主线所构成，具体包括以下几方面内容：

第一，课前活动主要在线上完成。课前教师需精心设计教学内容，并在线上（如，QQ群、网络教学平台、微信群等）及时发布教学任务。教学内容主要包括：课前需要预习的章节编号、相关微课视频资料、PPT课件和所推荐的拓展资料等。学生的学习任务清单主要由：本次课需学习内容及需掌握程度（如，熟练掌握、掌握、熟悉、理解、了解等）、课前作业、拓展资料调研等所组成。要求学生领到学习任务清单后，在限定时间内完成视频资料在线观看、在线课前作业、在线小组讨论交流等任务。网络教学平台（如，优学院）可精确统计学生课前视频观看进度及课前作业分数等信息。

第二，正式上课在线下教室举行。教师提前导出网络教学平台中的各项统计数据，并就在线课前作业主要失分点、在线交流板块的学生主要疑问点及重难点进行仔细讲解。此外，教师还可以采用基于“以问题为导向和讨论式教学法”等方法来进行课堂组织。把所有学生分成若干组，组织学生进行小组讨论与辩论，教师记下小组活跃学生名字，作为平时成绩之一。待学生讨论出现较大争执或讨论结束后，教师及时解惑答疑和总结知识点，进行凝练升华，让学生明白怎么做及为什么做，使其知其然而知其所以然。最后，教师布置课后作业，以检验对知识点的掌握程度。

第三，课后活动由线下及线上反馈完成。课后教师通过课中的学生表现、作业批阅情况、QQ微信群学生反馈、线上学生满意度问卷调查等方式，持续对各阶段的教学活动进行经验总结和教学优化，以形成线上线下教师学生的良性循环互动。

1.3实践教学改革

CDIO强调“做中学”的知识获取模式，本质是理论联系实际、理论指导实际、实际验证理论的具体化。在实验课程中，如何合理选取实验内容与设计实验过程，对“数据通信”课程的教学改革意义重大。

受实验课时与实验条件影响，现有实验往往都是一些验证性的实验，难于培养学生的自主学习、分析解决问题和团队协作能力，削弱了学生就业竞争力。基于此，有必要重新编写实验讲义，增添进阶性实验和实际工程项目，构建软硬件结合，“基础试验-进阶试验-工程项目”及线上线下互补的三维两面的立体化实践教学体系，如图2所示。这些实验（项目）可来源于企业的实际组网项目或案例。多维实验体系的建立，一方面可以检验学生对基础知识点的掌握程度和实践能力；另一方面可以激发学生的兴趣，让学生可以笃行CDIO所提倡的“在学中做，在做中学”理念，体验用所学知识来解决实际问题所带来的快乐。

基础性试验是一些验证性实验，是属于必做实验，由学生在课内完成，教师现场检查考核；进阶实验由设计性实验构成，也属于必做实验，其主要来源于课本高阶知识点，教师通过线上教学平台提前发布实验要求与任务，并鼓励学生通过查阅课本及课外书去设计出实验方案，并独立解决项目过程出现的问题，并于课外时间加以实现，实验课堂内只安排时间验收；工程项目源于实际，属于选作实验，是加分项，学生以小组为单位进行，学生自行组队并对任务进行分解，通过课外资料查阅、小组讨论、团队协作完成整个项目，并撰写结题报告和上台展示项目结果。

基础性实验由于实现简单，可由学生课内采用配套硬件直接完成；而进阶实验和工程项目由于难度较大，时间跨度较长，可由学生先用虚拟仿真软件cisco packer tracer进行项目仿真验证，验证无误后，再申请去实验室采用硬件组网验证，并记录实验结果。

1.4考核方式改革

传统考核方式有着单一片面、重期末忽视平时、重结果忽视过程、重背诵轻探索、重理论忽视实践、一考定终身等缺点。为避免以上不足，探索平时与期末相结合、理论与实践并举的多样化考核方式显得极为必要。从以下几方面进行多样化考核方式的改革：

第一，探索综合成绩评定的多样化。为了避免一考定终身的缺点，采取平时作业、课堂小测、上课表现、期中考试、实验考核、项目展示和期末考试相结合的综合考核方式来评定学生的最终成绩。

第二，加大学生平时表现在总成绩中的比例。传统教学考核中往往重视期末成绩而忽视平时成绩，这造成学生往往都是考前“突击式”学习几天，而平时课堂学习注意力不集中、主动性不强、师生互动较少等问题，极大地影响了课程的教学效果。为避免此类问题的发生，我们把平时成绩在最终成绩所占的分量提高。具体操作为：不定时安排课堂小测验，并把小测验分数计入平时分。此外，还把平时小组讨论和课堂回答问题计入加分项。

第三，注重探索性思维的锻炼。涉及前沿技术介绍时，给学生布置前沿技术调研报告，给学生一定时间查阅、收集和组织资料，锻炼学生对新事物的探索能力。

2结语

本文将CDIO教学理念应用到“数据通信”课程教学中，以工程项目为导向，结合翻转课堂等教学方法，充分利用网络资源，积极探索线上线下教学融合，竭力发挥两者的优势。分别就教学内容、理论与实践教学体系、考核方式等方面进行教学模式改革探索。在教学上构建了“四位一体”教学模式，在实践教学体系上提出了软硬件结合，“基础试验-进阶试验-工程项目”及线上线下互补的三维两面的立体化实践教学体系。以提高学生学习主动性与积极性，培养学生工程实践能力、合作能力和问题解决能力。

基金项目：基于CDIO的数据通信课程教学改革与实践（项目编号：201902017）

参考文献

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