基于學生工程創(chuàng)新能力培養(yǎng)的網(wǎng)絡實驗分級教學模式

陳 盈，王 崢，郭文平

（臺州學院 數(shù)學與信息工程學院，浙江 臨海 317000）

1 引言

隨著信息化進程的不斷推進，計算機網(wǎng)絡應用空前活躍，計算機網(wǎng)絡對經濟社會發(fā)展的影響力不斷增強，全球范圍內也出現(xiàn)了對計算機網(wǎng)絡技術應用人才的更多需求。應用型網(wǎng)絡人才主要從事網(wǎng)絡工程與網(wǎng)絡應用的設計、規(guī)劃、部署、實施、開發(fā)和高級管理等工作。一般具備以下特點：具備較扎實的學科與專業(yè)知識，并能以此為基礎與指導，具有很強的技術實踐與工程能力以及應用層面的技術創(chuàng)新能力；此外，作為畢業(yè)后網(wǎng)絡方向從業(yè)人員，還要具備如下的專業(yè)素質：表達與溝通能力、團隊合作與管理能力、項目實施與管理能力和終身學習能力。具備工程創(chuàng)新能力，是這些特點和專業(yè)素質的共同基礎。

實驗教學是計算機網(wǎng)絡方向學生工程創(chuàng)新能力培養(yǎng)過程中的重要組成部分，與課堂教學一起被認為是目前傳授專業(yè)知識、培養(yǎng)專業(yè)能力的主要途徑，也是學生鞏固所學理論知識、接受工程素質訓練、展現(xiàn)個人創(chuàng)新能力、達成就業(yè)愿景的必經之路［1］。

2 網(wǎng)絡實驗教學現(xiàn)狀

現(xiàn)有計算機網(wǎng)絡課程群實驗教學體系一般分為課內實驗與開放式實驗。其中課內實驗教學是指與理論課捆綁的實驗教學，在整個實驗教學中占據(jù)了比較高的比例；開放性實驗［2］則是指在實驗教學中所有實驗資源向學生開放，讓學生成為實驗的主體，實現(xiàn)學生自主的實驗方式，能有效培養(yǎng)學生具備較強的實踐與工程創(chuàng)新能力、鍛煉學生的綜合能力。但受各種條件限制，目前在整個實驗教學中所占比例有限。如何合理分配兩種實驗教學方式，實現(xiàn)實驗教學模式分級，真正有效發(fā)揮實驗教學在專業(yè)人才培養(yǎng)中的作用是非常重要的。

傳統(tǒng)上，實驗教學被作為理論教學的輔助，其首要目標是幫助學生理解與驗證復雜或較難理解的理論知識。近年來，盡管各高等院校逐漸意識到了實驗教學的重要性，并開始關注應用型人才在實踐方面的工程創(chuàng)新能力培養(yǎng)，但在教學模式上仍然存在較大的不適應性，多數(shù)院校依然采用傳統(tǒng)教學目標定位下的實驗教學方法。當前網(wǎng)絡課程群實驗教學體系存在的問題主要表現(xiàn)為：

2.1 工程能力不足

計算機網(wǎng)絡課程群實驗教學體系在當前模式下，較多采用知識理論為中心的實驗教學方法。一般表現(xiàn)為結合特定的理論或知識點，通過一些較明確的實驗任務分解并配合詳細的實驗步驟指導，讓學生通過對所獲得實驗結果的觀察與分析來驗證某理論或知識原理，并在此過程培養(yǎng)學生基本的實驗技能與素養(yǎng)［4］。但應用型人才培養(yǎng)需要突出工程與技術實踐能力，以知識理論為中心的實驗教學方法雖能能夠實現(xiàn)學生個體的基本技能培養(yǎng)，但對基于工程背景的綜合技術實踐能力、以團隊為基礎的協(xié)同與實施能力培養(yǎng)卻難以生效。經常出現(xiàn)的問題是，學生能順利地按照實驗指導書或講義完成所要求的各項操作或配置任務，但如果被進一步問及一些涉及實際操作或關聯(lián)技術應用背景的問題時，學生就會顯得無所適從。因為從這種以理論為中心的按部就班式的教學方法中，無法了解相應的工程背景，也不知道所學的實踐技能在工程中的真正作用，更缺乏將其與實際工程問題相聯(lián)系以用于解決實際工程技術需求或問題的能力。

2.2 創(chuàng)新能力缺乏

以知識理論為中心的實驗教學方法對學生而言，被動操作的成分遠大于主動思考能力與應對問題能力，大于對將理論用于指導實踐的分析問題與解決問題能力，以及對綜合運用所學技能解決實際工程問題與應用需求能力的關注。而與現(xiàn)行實驗教學方法配套的考核機制則主要根據(jù)出勤、平時實驗報告和實驗基本技能相關的卷面考試等形式來實現(xiàn)，考核方式難以就學生的工程創(chuàng)新、技術實踐能力、主動學習能力、溝通與團隊協(xié)作能力、團隊項目實施等能力給出客觀有效的評價。這兩方面的因素直接導致的問題是學生的學習主體性得不到充分鼓勵，從而影響到學生創(chuàng)新的積極性，學生自我摸索與探究的興趣下降，創(chuàng)新能力的拓展受到抑制。

3 基于學生工程創(chuàng)新能力培養(yǎng)的實驗分級教學模式

針對學生工程創(chuàng)新能力培養(yǎng)的目標，以計算機網(wǎng)絡課程群實驗教學體系為載體，本文給出了具有可操作性和指導性的改革與實施方案，包括分級教學方案和考核方案。分級教學方案包括：分級模式體系結構說明、教學方法設計與說明、結合各具體實驗的實驗教案；考核方案包括：考核說明、評價指標體系、實施案例建議等。通過在計算機網(wǎng)絡課程群實驗中的實施，對方案進行改進與優(yōu)化。

3.1 建立實驗分級模式

將計算機網(wǎng)絡課程群實驗按照驗證性實驗項目、設計性和綜合性實驗項目劃分三級實驗模式，如圖1所示。

圖1 工程創(chuàng)新能力驅動的分級實驗模式

圖1給出了以工程創(chuàng)新能力驅動的計算機網(wǎng)絡課程群的分級實驗模式的框架結構，具體包含兩個層次：一是從驗證性實驗到設計性實驗，再到綜合性實驗的第一層次?；緦嶒灐⒃O計性實驗與綜合性設計實驗的區(qū)別在于，驗證性實驗以掌握某個或某些技能點為目標，設計性實驗由學生自行設計實驗方案并加以實現(xiàn)、以熟練運用某個或某些技能點為目標，綜合性實驗則以課程所涉及的多個或全部技能點的綜合應用為目標［3］。二是每個實驗內部的層次，由相應的基本實驗內容出發(fā)，根據(jù)其所內含的技能點，通過難度分解與分級，提供從“基本技能→進階技能→創(chuàng)新技能”的分級教學，基本技能以傳統(tǒng)的驗證或操作式的實驗教學方法為主，會提供較詳細的指導；進階技能要求以基本技能掌握為基礎，結合所給出的一些要點或難點提示自行設計并完成具有一定難度或復雜度的任務，培養(yǎng)其一定的主動學習能力以及團體協(xié)作能力；創(chuàng)新技能則著重以初步的綜合技能為目標，要求自主完成，通常創(chuàng)新活動中還往往包含一些不能應用現(xiàn)有知識或技能所解決的技術難題，以培養(yǎng)學生的分析與解決問題能力，并借此引申出下一個基本實驗，起到承上啟下的作用。

以我校開設的計算機網(wǎng)絡課程群實驗教學體系為例，根據(jù)實驗本身的性質和工程創(chuàng)新能力驅動的三級實驗模式的特點進行劃分，能讓學生更好地進行“基本知識點→專業(yè)知識點→交叉知識點”的獲取和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，劃分后的實驗群架構如圖2所示。

圖2 分級實驗模式下的計算機網(wǎng)絡課程實驗群架構

3.2 優(yōu)化實驗教學方法

圍繞學生的工程創(chuàng)新能力培養(yǎng)開展教學工作，在教學中采用多種改革手段和方法：

（1）引入競賽理念，激發(fā)學生創(chuàng)新氣氛

將競賽的理念引入教學，并將競賽作為推動教學的手段，通過競賽檢驗階段教學成果。任課教師在實驗教學中除安排學生必須完成的基本內容外，還要按照教學進度安排適量面向全體學生的競賽內容。在以往的實驗教學中，經常會出現(xiàn)學生抄襲實驗方案、報告等行為，這導致部分學生自己不動手做實驗，而自主完成實驗的學生的積極性也會受到影響。為了杜絕此類現(xiàn)象，推動學生投入實踐，提高學生創(chuàng)新能力，通過設置完成時間和積分掛鉤、實驗方案原創(chuàng)積分獎罰等機制。只要學生實驗完成度好、效率高，方案為原創(chuàng)，即可獲取積分，積分可轉換成平時成績等；若發(fā)現(xiàn)抄襲行為，將扣除其積分作為懲罰，以此來鼓勵學生以獲取積分為主要動力，從而激發(fā)學生實踐和創(chuàng)新的熱情，同時也可以保證學習的公平性。

（2）采用工程案例法，引導學生主觀能動性

在網(wǎng)絡課程群的實驗教學中采用工程案例教學法，以工程任務為主線，把知識點分解到細化的實驗項目中［7］。作為應用型網(wǎng)絡人才，必須具備良好的團隊合作精神，在教學中由若干位學生組成小組，選定一個網(wǎng)絡工程，分工合作完成所有的實驗項目。在實驗教學的競賽部分加入這樣的規(guī)則，要求學生組隊參賽，可以使學生在學習課程過程中逐漸培養(yǎng)團隊合作的意識和互助協(xié)作的精神，并具有良好的溝通能力［5］。

同時在實驗分級模式教學中，部分“進階技能”、所有“創(chuàng)新技能”所在的實驗，均鼓勵學生以小組或團隊形式進行實施，包括問題或需求分析、方案設計、方案現(xiàn)場介紹、方案實施等基本環(huán)節(jié)。組建項目組時，要求學生借鑒實際工程項目管理與實施過程中的基本規(guī)范，如每個人有明確的項目角色或職責，既有分工又有合作，既有討論又有決策的工作模式，以此來培養(yǎng)溝通能力、團隊合作與項目實施能力為標志的專業(yè)素質。優(yōu)化后的工程案例實驗教學方法綜合了當前案例教學法、任務驅動教學法和探究教學法的特點，既能發(fā)揮學生的主觀能動性，又可以讓學生在一個工程化環(huán)境中，充分了解該網(wǎng)絡實驗的特點、所需的技術及要解決的主要問題，以此培養(yǎng)學生的工程創(chuàng)新能力。

（3）建立實驗平臺，實時追蹤學生學習情況

實驗教學平臺可對學生學習情況、學習成果進行實時客觀的統(tǒng)計分析。教師可隨時了解所教學生的學習動態(tài)，及時發(fā)現(xiàn)學生學習中出現(xiàn)的問題，利用平臺提供的論壇、站內郵件以及教師建立的教學QQ群，與學生進行多種方式的互動，有針對性地進行學習指導與督促。

3.3 改革實驗考核機制

針對新的分級實驗教學模式下的教學方法，現(xiàn)有實踐評價考核體制已不能準確體現(xiàn)教學目標，為此我們設計了過程與能力有機結合的考核體系，如圖3所示。

圖3 過程與能力結合的實驗考核體系

對過程考核，主要是將強調課堂出勤轉向對過程綜合評價。通過引入實驗表現(xiàn)，將人態(tài)度與能力、對團隊的參與和貢獻度等考核要素實施由個人自主評價、團隊評價和教師評價三部分加權平均組成；對結果考核，以設計性和綜合性實驗為載體，給出若干以實際工程中的典型問題或需求為對象的案例，考核學生立足相應的專業(yè)知識與技能進行規(guī)劃、設計、實施與測試的綜合技術實踐和技術應用能力，另外，通過競賽中的口試問答和書面設計報告等形式考核學生在專業(yè)問題上的口頭與文字表達能力。

3.4 教學效果

基于學生工程創(chuàng)新能力培養(yǎng)的網(wǎng)絡實驗分級教學模式在我校已實施2年，從反饋的教學效果來看，已從以下幾個方面得到成果：

（1）學生預約使用實驗室的申請不斷增加。很多學生在完成所有的實驗后，獲得了創(chuàng)新和工程實踐能力的鍛煉，帶動了周圍同學的積極性。

（2）部分學生將在實驗室中的自我創(chuàng)新的設計性和綜合性實驗用于學生科研項目申請和各級各項競賽，取得了豐厚的回報。

（3）參與各級網(wǎng)工認證考試的學生明顯增加，很多學生因此獲得了參與企業(yè)實際網(wǎng)絡工程建設實習的機會。

4 結束語

建立基于學生創(chuàng)新能力培養(yǎng)的實驗分級教學模式，旨在以計算機網(wǎng)絡課程群的實驗教學為載體，以技術實踐能力和表達溝通能力、團隊協(xié)作與團隊管理能力等專業(yè)素質為中心，引入工程創(chuàng)新能力驅動的實驗教學分級模式，并結合實驗考核與評價改革，全面實施計算機網(wǎng)絡課程群實驗教學手段與方法改革。

自該實驗分級模式實施以來，明顯克服了當前應用型網(wǎng)絡人才培養(yǎng)在實踐教學體系中存在的不足，激勵了學生的主體意識與主動學習能力，有利于學生工程創(chuàng)新與技術實踐能力以及專業(yè)素質的培養(yǎng)，有利于提高實驗教學質量和促進應用型人才培養(yǎng)目標的實現(xiàn)。

［1］于延，張軍，周國輝，等.面向應用型人才培養(yǎng)的開放式實驗教學模式［J］.計算機教育，2010（16）:127-130.

［2］白云，柴鈺.加強開放式實驗教學培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力［J］.實驗室研究與探索，2010（8）:109-112.

［3］陳盈，董毅驊，陳垚至. 基于開放式實驗的學生工程能力培養(yǎng)［J］.計算機教育，2012（3）:7-10.

［4］林盛鑫，黃丁香，鐘惠球，等.基于“卓越計劃”的計算機網(wǎng)絡實驗教學改革研究［J］.東莞理工學院學報，2012（3）:118-120.

［5］謝印成.構建開放式網(wǎng)絡實驗教學環(huán)境培養(yǎng)高校創(chuàng)新人才［J］.當代教育理論與實踐，2012（3）:99-101.

［6］劉麗，熊忠平，吳偉.教學型實驗與研究型實驗相融合的高校實驗教學模式的思考［J］.科教文匯，2011（01）:22-23．

［7］郭文平，陳盈.工程案例法在《網(wǎng)絡工程》實驗教學中的實踐［J］.臺州學院學報，2012（6）:71-76.