1、基于项目驱动的计算机网络实验教学案例设计1 引言计算机网络是计算机类专业专业课程，而计算机网络实验教学是对其理论教学的巩固，通过实验教学能让学生加深对知识的理解，并得以掌握。项目驱动教学模式在实验教学中得以应用是实验教学历程的发展和推进。项目式教学过程最大的突破是将学生作为整个学习过程的主体：收集信息、设计和实施方案，评价实验成果，主要由学生具体负责。在此过程中，教师的主要职能是提供相关技术资料、非直接方式的指导学生、为学生答疑解难。通过这样的学习过程，学生能够比较全面的掌握实验项目中各个环节的学习目标和技能。该方法最主要的亮点的是：学生掌握知识的来源不是传统的教师手口相传，而是通过教师非直接
2、方式的指导，自己努力并积极探索解决问题的途径和方法，并对实验成果进行评价和展示。这样的学习过程对学生的综合能力的培养和专业素质的提高有很大的帮助。2 计算机网络实验教学现状分析计算机网络课程是集知识和技能于一体、实践性很强的课程，要求学生既要学好理论知识, 又要掌握实际操作技能。目前，在计算机网络课程 i教学过程中存在以下主要问题：(1)教学方式存在理论重于实践、基础重于技术、验证重于创新等问题。(2)以教师为中心，完全由教师主宰课堂，忽视学生的认知主地位。(3)对计算机网络实验的重视不够，实验设备缺乏。以铜仁学院信息工程学院计算机科学与技术专业课计算机网络实验教学情况来分析：由于我院计算机专
3、业实验条件有限，以及实践性教学环节的学时数不足，在实验设计上也偏向于验证性实验，以巩固、加深理论知识为目的，对学生的观察、分析、解决问题和创新能力等方面的培养较为欠缺。目前，我院计算机网络课程的教学内容改进了以往多以 OSI 参考模型为基础，讲述网络层次结构、协议和计算机网络原理的架构，引入了当前广泛使用的 TCP/IP 网络协议，然而，学生在学习过程中仍难以将抽象理论知识与实际网络应用联系起来，理论课与实验课缺乏关联性。如果能够在理论课中穿插相关的实验，或将实验提炼成合适的项目，以项目为驱动，在每个项目中穿插理论知识，每完成一个实验项目的学习与实践，将使学生知道实际应用的网络是如何运作的、理
4、论知识应用的场景、网络工程的操作规范与步骤等，有利于逐步培养学生的工程意识、提高其解决问题的能力。3 项目驱动教学模式的内涵项目教学法 ii1是指通过一项完整的“项目”工作而进行的教学活动。 “将项目以需要完成的任务的形式交给学生，由学生自己按照实际工作的完整程序进行收集信息、制定计划、决策、实施、检验成果、评估总结” 。项目驱动教学模式在实验教学中得以应用是实验教学历程的发展和推进。项目式教学过程最大的突破是将学生作为整个学习过程的主体：收集信息、设计和实施方案，评价实验成果，主要由学生具体负责。在此过程中，教师的主要职能是提供相关技术资料、非直接方式的指导学生、为学生答疑解难。通过这样的学
5、习过程，学生能够比较全面的掌握实验项目中各个环节的学习目标和技能。该方法最主要的亮点的是：学生掌握知识的来源不是传统的教师手口相传，而是通过教师非直接方式的指导，自己努力并积极探索解决问题的途径和方法，并对实验成果进行评价和展示。这样的学习过程对学生的综合能力的培养和专业素质的提高有很大的帮助。以我院计算机网络实验教学为例，如果能将实验提炼成合适的项目，以项目为驱动，在每个项目中穿插理论知识，在实验项目的学习与实践中，逐步帮助学生掌握网络知识的应用背景、建立良好的工程意识和规范的工程项目工作流程、积累工作经验。4 计算机网络项目驱动学习过程以项目驱动为主的学习过程是将学习主题、学生专研设计、教
6、师指导三方面相结合的学习方式。其中，学生的专研设计指的是学生在专研设计过程中建构对理论知识的理解，专研设计的效果反映了学生知识建构的深度和层次。实验教学是学生在教师的指导下运用实验手段来强化理论知识的学习的过程。针对传统实验教学过程中学生被动地在老师牵引下完成实验，在学生思维能力方面没有得以最大程度的锻炼的不足，实验教学中实施项目驱动学习，可以弥补传统实验教学存在的问题。以设计型学习(DBL)的创建者多林尼尔森提出的逆向思维(backward thinking)学习的过程模型和 Kolonder 提出的基于设计的科学探究式学习循环模型为指导，构建了项目驱动实验学习过程模型。如图 11 刘 波、
7、沈 岳、曾 莹. 高校计算机项目驱动式教学模式探索B.计算机教育，2011 ， （4）：82-84.图 1 项目驱动实验学习过程模型教师将实验内容设计为工程项目，分析项目背景，学生在教师的指导下查阅资料、明确项目任务、作实验前的准备工作。并在教师的指导下完成项目设计实施方案、实施方案、项目评价等过程。项目成果要反馈到项目任务中检验，如果没有达到预期项目的学习则按图 1 的学习过程循环。在整个项目实验中，师生严密配合：学生是主体，教师则是非直接方式的引导者。此项目驱动实验学习过程旨在培养学生的工程意识，提高其动手能力，为其以后的发展提供锻炼机会。5 项目驱动法应用案例计算机网络实验包含的内容较广
8、泛，包括网络基础、交换技术、路由技术、无线局域网技术和网络安全防范技术等。其中关于网络互联的交换路由技术和无线局域网技术是学习计算机网络的基础和重点。这些内容不只是要求学生能掌握理论，更需要将理论知识与实际网络运用紧密结合，融会贯通。这些实验具有很强的工程性，非常适合采用项目驱动法。在实验过程中，将实验内容设计为项目工程，并针对实验的不同作相应的调整。现以交换路由技术的设计和配置为例说明项目驱动法在计算机网络实验教学中的应用。5.1 设计项目、分析项目背景实验的项目设计是否得当是实验能否达到学习目的的关键。教师将实验内容设计为合适的项目。项目的设计以网络原理的知识模块作依据，不仅注意与书本知识
9、紧密结合，更重要的是要充分体现现实中的网络互联和应用的情况，这样具有真实性、应用性和可行性，更能激发学生的实践兴趣。所以，在将实验内容设计为项目工程的时候，其涵盖的知识点应具有专业性、基础性、系统性和全面性。考虑到学生的实际情况，其难易适中，便于学生结合理论知识，探索设计出较好的项目实施方案。以下是基于项目驱动理念所设计的计算机网络实验项目案例。实验项目名称：配置三层交换机实现不同区域网连通实验目的：通过了解路由原理和三层交换路由技术，以铜仁学院信息工程学院计算机网络实验室为平台，仿真模拟配置三层交换机，实现不同区域网连通。掌握三层交换机的配置方法和应用范围，理解交换路由技术在实际网络互联中的
10、重要性。项目背景：铜仁学院信息工程学院计算机实验中心由“计算机基础实验室、计算机软件实验室、计算机硬件实验室、多媒体实验室、计算机网络综合实验室、网络布线实验室、通信技术实验室、自动化基础实验室”组成，现在期望通过一台三层交换机作为接入到学校中心机房的核心交换机的接入设备，现通过在三层交换机上配置v2 动态路由技术，实现计算机实验中心各实验室网络之间互通。技术原理：路由是指通过互连的网络把数据从源地点转发到目的地点过程。在路由过程中数据会经过一个或者多个中间节点。路由包含两个基本动作：确定最佳路径和数据转发。假如不通过路由器，其对应二层的不同 VLAN 内的主机，或者对应三层的不同子网络中主机
11、都不能互相通信。三层交换机中路由功能实际上就可以看作为一台路由器。跟路由器一样，三层交换机进行路由的方式有三种：(1)默认路由：当给路由器端口配置 ip 地址后，路由器会自动产生本端口 ip 的路由信息。(2)静态路由：手工方式配置的本路由器所未知的网段的路由信息，实现不同网段的互联。(3)动态路由：由动态路由协议产生的路由。动态路由信息通过路由器之间的相互学习得到。5.2 明确项目任务明确项目任务是项目驱动法取得成功的关键。在明确的学习目标的指导下，统筹项目设置、项目之间的联系及层次递进和各项目的任务。确定其具体的任务，这样，学生的学习积极性才能被调动起来，所作的努力才能有的放矢。 项目任务
12、：调查铜仁学院信息工程学院计算机实验中心不同实验室之间的网络设计、IP 地址分配及其它实际情况，查阅相关资料，画出网络拓扑图，熟悉各交换机配置命令、三层交换机实现路由协议的配置命令、PC 机 IP 地址配置、PC 机网关配置等。以小组为单位在信息工程学院计算机网络实验室模拟完成三层交换机配置，实现计算机实验中心不同实验室局域网之间的连通，并通过学校中心机房连通互联网。5.3 设计项目实施方案明确项目任务后，首先根据学生具体情况指导学生组建项目合作小组，细化任务，采用小组合作探究的方式完成项目。小组合作学习是学生为达到共同的学习目标，并有明确的各自任务分工的互相帮助的学习方式。在实际生活中，一个
13、网络往往不是一个人就能够建立并维护的，它具有系统性和工程性，学生们将来可能从事网络方面的工作，更需要与人合作。这种小组合作的探究学习方式对培养学生团体意识和团体协作能力有很大的帮助，能让学生在相互讨论和共同的专研探究中理解实验问题的情境，并找出能解决问题的方法。在此过程中教师的主要职能是提供关键的技术资料和及时指导学生解决项目难题。经过学生的精心准备后提交项目方案(设计理念、场景、实验环境、拓扑图、设备配置、测试 )，教师审阅后采用非直接方式引导学生修改并完善方案。这种项目构思、设计的学习方式能让学生直观地感受网络工程项目的实施过程及工作任务，能让学生将相关知识综合运用，激发了学生的学习兴趣，
14、更培养了学生的团队意识、协作能力、综合素质和动手能力。5.4 实施方案小组成员根据所设计的项目实施方案进行摸拟实验，按照“项目实施方案”中的各个分解任务，每个成员按序完成自己的项目任务：连接拓扑图、逐台配置交换机、逐台配置 PC 机、逐台测试连通性等过程、错误调试、分析错误问题、针对问题重新配置，直至整个项目成功。在学生实验过程，教师仅采用非直接的方式提示指导学生、帮助学生自主学习、引导学生分析挖掘问题产生的原因、寻找解决问题的方法、培养学生自主解决问题的能力，进而培养学生的主动学习、主动探索的精神，进一步培养其创新能力和综合能力，巩固深化所学的理论知识，学以致用。5.5 项目评价项目评价是项
15、目驱动法的重要环节，它关系着学生的学习动机以及效果。对实验项目具有促进及导向作用。与项目驱动教学法相适应，项目评价着重强调以人为本的理念，经过借鉴和不断探索，项目评价由基本评价、定量评价和定性评价构成。(1)基本评价：实验过程和实验结果。(2)定量评价：小组组内评分、教师评分。(3)定性评价：学生自我评价、组员相互评价。教师在评价时应注意总结并比较各组的特点，对其中的亮点要推广和表扬。引导组员学习他人的长处，改进和提高自己。这有利于小组间积极竞争、相互学习、共同进步。实验项目完成的成果由项目组长和教师进行先后总结，总结能使学生明晰完成项目的最佳思考方法，看到自身理论的不足之处和存在的问题，最终
16、得以进步。最后，学生以小组为单位提交实验报告和项目设计方案。6 结 语项目驱动教学模式是指将教学内容以“工程、项目”的形式让学生自主参与“项目”工作，让学生成为教学过程中的主体，教师担任主导角色。在教学过程中，学生以团队协作的方式自主分析问题、提出解决方案、完成解决步骤、反思总结等。这样的教学模式是提高学生的实际动手能力、综合分析能力、专业素质的一个锻炼机会和实践平台。在计算机网络实验教学过程中实施项目驱动教学模式，可以避免“重理论，轻实践”的弊端。在计算机网络项目学习过程中，学生通过对教师设计的项目背景的的分析确定项目任务，收集专业技术资料和做好理论知识准备，小组协作讨论设计出符合学习目的的
17、项目实施方案，最终通过对方案的实施和成果检验评价达到学习目的。本文通过对计算机网络实验教学的剖析及对项目驱动教学模式的研究，以一个实验项目为例，详细介绍运用该方法进行实验教学的具体过程，这种学习方式对于发展学生的设计能力、提高学生的专业素质和综合能力有一定的效果。参考文献1丁美荣、陈壹华. 基于设计型学习的计算机网络实验教学研究B.计算机教育，2011， （1 ）：47-51.2刘 波、沈 岳、曾 莹. 高校计算机项目驱动式教学模式探索B.计算机教育，2011， （ 4）：82-84.3丁美荣、 唐 华、曾碧卿. 计算机网络研究型实验教学评价体系的构建A.计算机技术与发展，2011,21 （1
18、）：234-237.4李 环. 计算机网络实验的项目驱动式教学应用A.计算机教育，2010， （5 ）：85-87.5王佑镁. 高校精品课程网络资源教学有效性的缺失与对策A.中国电化教育，2010（238）：80-84.6张建辉、尹光成.基于工作过程的中小企业网络组建清华大学出版社7姜大庆、洪学银.综合布线系统设计与施工清华大学出版社8西普科技. 网络协议分析及应用试验教程 北京西普阳光教育科技有限公司9高峡、钟啸剑、李永俊.网络设备互连试验指南科学出版社10徐明伟、崔勇、徐恪. 计算机网络原理试验教程机械工业出版社致 谢i丁美荣、陈壹华. 基于设计型学习的计算机网络实验教学研究 B.计算机教育，2011 ， （1 ）：47-51.
