基于競(jìng)賽理念的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式改革

陳 盈, 郭文平, 黎建華

(臺(tái)州學(xué)院 數(shù)學(xué)與信息工程學(xué)院, 浙江 臨海 317000)

基于競(jìng)賽理念的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式改革

陳 盈, 郭文平, 黎建華

(臺(tái)州學(xué)院 數(shù)學(xué)與信息工程學(xué)院, 浙江 臨海 317000)

針對(duì)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)教學(xué)現(xiàn)狀和學(xué)生特點(diǎn),分析了當(dāng)前實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的手段和方法,提出了基于競(jìng)賽理念的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式。經(jīng)過(guò)3年多的探索與實(shí)踐,基于競(jìng)賽理念的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式能更好地提升學(xué)生的主動(dòng)性與積極性,有助于培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力和創(chuàng)新思維。實(shí)驗(yàn)效果和學(xué)生反饋均表明該模式能極大地實(shí)現(xiàn)課程目標(biāo),可為國(guó)內(nèi)同類院校相關(guān)課程的實(shí)驗(yàn)教學(xué)提供參考。

實(shí)驗(yàn)教學(xué); 基于競(jìng)賽學(xué)習(xí); 實(shí)踐能力; 創(chuàng)新思維

隨著當(dāng)代信息技術(shù)的高速發(fā)展,計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的重要性深入人心,網(wǎng)絡(luò)工程師認(rèn)證考試業(yè)已成為我國(guó)工程師制度改革的重要內(nèi)容。做好計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)工作,對(duì)提高當(dāng)代大學(xué)生的綜合能力和競(jìng)爭(zhēng)實(shí)力有重要意義[1-2]。因此,進(jìn)一步改革教學(xué)方法和手段,構(gòu)建合適的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式,實(shí)現(xiàn)教育部“卓越工程師教育培養(yǎng)計(jì)劃”提出的強(qiáng)化培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力和實(shí)踐能力目標(biāo),充分?jǐn)U大學(xué)生視野,是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的新要求。

1 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)教學(xué)現(xiàn)狀

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)一般被看作是理論教學(xué)的延伸,目標(biāo)在于幫助學(xué)生理解與驗(yàn)證理論知識(shí)。當(dāng)前各高校在實(shí)驗(yàn)教學(xué)方面仍較多沿用傳統(tǒng)教學(xué)目標(biāo)定位下的教學(xué)模式,與計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的快速發(fā)展形成一定的不適應(yīng),如:理論和實(shí)踐教學(xué)的知識(shí)結(jié)構(gòu)獨(dú)立導(dǎo)致學(xué)生無(wú)法較好融合,創(chuàng)新能力積累不足;在面向考試的教學(xué)背景下,學(xué)生并無(wú)太多機(jī)會(huì)動(dòng)手檢驗(yàn)所學(xué)到的知識(shí),弱化了實(shí)踐能力;此外,學(xué)生大多在獨(dú)生子女環(huán)境下成長(zhǎng),合作與協(xié)同意識(shí)較差。

近年來(lái),各高校已逐漸意識(shí)到實(shí)驗(yàn)教學(xué)對(duì)創(chuàng)新能力和實(shí)踐能力培養(yǎng)的重要性,并開(kāi)始關(guān)注實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法和手段的改革。

(1) 在實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法改革方面。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法的改革目前常見(jiàn)的有3類:一是推行自主化和開(kāi)放式教學(xué),加強(qiáng)創(chuàng)新能力培養(yǎng)[3];二是嘗試常規(guī)實(shí)驗(yàn)結(jié)合拓展實(shí)驗(yàn)、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)結(jié)合研究性實(shí)驗(yàn)[4],將實(shí)驗(yàn)內(nèi)容分級(jí)[5],提高不同層次學(xué)生的實(shí)踐能力;三是建設(shè)網(wǎng)絡(luò)虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)[6],向移動(dòng)化學(xué)習(xí)方向發(fā)展。這3類教學(xué)方法改革通常也會(huì)結(jié)合考核形式的改革,如在學(xué)生實(shí)驗(yàn)過(guò)程中提出相似度檢測(cè),防止學(xué)生抄襲[7]。但這3類改革在形式上均是從教師主體出發(fā),以學(xué)生為客體,學(xué)生在積極性方面還有所欠缺。

(2) 在實(shí)驗(yàn)教學(xué)手段改革方面。不僅是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò),也包括其他周邊學(xué)科,在實(shí)驗(yàn)教學(xué)手段的改革方面目前主要是以實(shí)驗(yàn)競(jìng)賽為主,分2類:一是為實(shí)驗(yàn)課單獨(dú)舉辦實(shí)驗(yàn)教學(xué)競(jìng)賽[8-9]或開(kāi)設(shè)新型實(shí)驗(yàn)競(jìng)賽項(xiàng)目[10];二是以現(xiàn)有競(jìng)賽為載體推動(dòng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革,如全國(guó)大學(xué)生智能汽車競(jìng)賽[11]、全國(guó)大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽[12]、國(guó)際大學(xué)生程序設(shè)計(jì)競(jìng)賽[13]等。第一類改革需要高校投入額外的時(shí)間[8]和經(jīng)費(fèi)[9],可推廣性受限制;第二類改革則因?yàn)閰①愱?duì)伍的精英化和小眾化,學(xué)生整體受益面并不高。

雖然現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法對(duì)學(xué)生能力的培養(yǎng)有針對(duì)性,但學(xué)生參與度需提升,另外,雖然現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)手段對(duì)學(xué)生主動(dòng)性和積極性有鼓舞,但投入和受益面受限。故此,結(jié)合2方面長(zhǎng)處,將競(jìng)賽理念引入教學(xué),將每一個(gè)實(shí)驗(yàn)本身以競(jìng)賽的形式推出,融合創(chuàng)新思維與動(dòng)手實(shí)踐,再輔以教學(xué)方法的改革,能激發(fā)學(xué)生的主動(dòng)性。目前也有一些團(tuán)隊(duì)在其他學(xué)科做出了嘗試,如北京航空航天大學(xué)推出的基于項(xiàng)目學(xué)習(xí)法(PBL,project based learning),提出了基于競(jìng)爭(zhēng)、項(xiàng)目實(shí)施和團(tuán)隊(duì)分工合作的口號(hào)[14];西班牙維哥大學(xué)則提出基于競(jìng)爭(zhēng)學(xué)習(xí)法(CBL,competition-based learning),推行競(jìng)賽理念刺激學(xué)生的積極性和表現(xiàn)15]。

我校在2005年初建設(shè)了一個(gè)容納32人的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)專業(yè)實(shí)驗(yàn)室,構(gòu)建了華為(Quidway)系列交換機(jī)、路由器、防火墻的硬件平臺(tái),和以GNS3、Wireshark等開(kāi)源軟件為主的軟件平臺(tái),并在2010年擴(kuò)充至64人規(guī)模,將計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)獨(dú)立設(shè)課,面向計(jì)算機(jī)及相關(guān)信息化專業(yè)學(xué)生開(kāi)課。學(xué)生在實(shí)驗(yàn)課程中獲得了在真實(shí)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和環(huán)境下的鍛煉,加深了對(duì)網(wǎng)絡(luò)理論知識(shí)的理解,調(diào)動(dòng)了學(xué)習(xí)的興趣,提高了動(dòng)手實(shí)踐能力。實(shí)驗(yàn)室在浙江省實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心、浙江省高校實(shí)驗(yàn)室工作研究項(xiàng)目等的支持下,不斷進(jìn)行教學(xué)改革和探索,近年來(lái)一直致力于基于競(jìng)賽理念的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式研究,提出的基于競(jìng)賽理念的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式,經(jīng)過(guò)3年多的教學(xué)實(shí)踐,在學(xué)生的動(dòng)手能力、合作意識(shí)和專業(yè)素養(yǎng)等方面均取得了較好的效果。

2 基于競(jìng)賽理念的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式

實(shí)驗(yàn)內(nèi)容本身要求學(xué)生掌握課程的基礎(chǔ)知識(shí),而競(jìng)賽則要求學(xué)生深入系統(tǒng)地理解計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)相關(guān)原理,熟練掌握網(wǎng)絡(luò)實(shí)踐技能,更要求學(xué)生具有很強(qiáng)的探索精神和創(chuàng)新精神,能夠探索新的知識(shí)和新的方法,創(chuàng)造出獨(dú)立的實(shí)驗(yàn)成果。競(jìng)賽機(jī)制一方面能激發(fā)學(xué)生對(duì)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的興趣和潛能,另一方面鍛煉和培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維和實(shí)踐能力。

2.1 引入競(jìng)賽理念

將競(jìng)賽的理念引入教學(xué),并將競(jìng)賽作為推動(dòng)教學(xué)的手段,通過(guò)競(jìng)賽檢驗(yàn)階段教學(xué)成果。學(xué)科組在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中將必須完成的內(nèi)容均改成以競(jìng)賽的基本項(xiàng)目形式推出,任課教師按照教學(xué)進(jìn)度面向全體學(xué)生安排。以本學(xué)期我校信管專業(yè)的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)課程為例,課程組設(shè)計(jì)了如表1所示的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容作為競(jìng)賽項(xiàng)目。

學(xué)生通過(guò)參加基本競(jìng)賽項(xiàng)目鞏固必須掌握的基礎(chǔ)知識(shí),而部分學(xué)生則通過(guò)對(duì)競(jìng)賽中高級(jí)項(xiàng)目的探索進(jìn)行深入學(xué)習(xí),使競(jìng)賽成為推動(dòng)教學(xué)和學(xué)習(xí)的手段,也以競(jìng)賽的方式改變傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的模式。

表1 實(shí)驗(yàn)競(jìng)賽項(xiàng)目的設(shè)計(jì)

表1(續(xù))

2.2 實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程改革

基于競(jìng)賽理念的教學(xué)模式的要點(diǎn)在于將實(shí)驗(yàn)內(nèi)容作為學(xué)生的競(jìng)賽項(xiàng)目,要保證項(xiàng)目的順利實(shí)施,需要在教學(xué)方法上做出改革。

2.2.1 建立獎(jiǎng)懲機(jī)制,激發(fā)創(chuàng)新思維

在以往的實(shí)驗(yàn)教學(xué)中,經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)學(xué)生抄襲實(shí)驗(yàn)方案、報(bào)告等行為,導(dǎo)致部分學(xué)生自己不動(dòng)手做實(shí)驗(yàn),使自主完成實(shí)驗(yàn)的學(xué)生的積極性受到影響。為了杜絕此類現(xiàn)象,推動(dòng)學(xué)生投入實(shí)踐,設(shè)置了競(jìng)賽項(xiàng)目完成時(shí)間和積分掛鉤及實(shí)驗(yàn)方案原創(chuàng)積分獎(jiǎng)勵(lì)等機(jī)制。只要學(xué)生實(shí)驗(yàn)完成度好、效率高,方案為原創(chuàng),即可獲得積分。積分可轉(zhuǎn)換成平時(shí)成績(jī)等。若發(fā)現(xiàn)抄襲行為,將扣除其積分作為懲罰,以此來(lái)鼓勵(lì)學(xué)生以獲取積分為動(dòng)力,從而激發(fā)學(xué)生實(shí)踐和創(chuàng)新的熱情,同時(shí)也可以保證學(xué)習(xí)成績(jī)的公平性。

2.2.2 借助競(jìng)賽規(guī)則,培養(yǎng)團(tuán)隊(duì)協(xié)作

不管是基于項(xiàng)目的學(xué)習(xí)，還是基于競(jìng)賽的學(xué)習(xí),通行的做法都是團(tuán)隊(duì)協(xié)作,因此在競(jìng)賽項(xiàng)目的組織上,均安排為需要多人協(xié)作完成的內(nèi)容,要求學(xué)生組隊(duì)完成。對(duì)學(xué)生而言,具備良好的團(tuán)隊(duì)合作精神和順暢的溝通能力可以更快更好地完成實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。

實(shí)際劃分小組時(shí),類似北京航空航天大學(xué)做法,一般3～5人一組,選定1名組長(zhǎng),由組長(zhǎng)負(fù)責(zé)組內(nèi)分工。學(xué)生實(shí)驗(yàn)過(guò)程中,在與團(tuán)隊(duì)其他成員合作時(shí),也需面對(duì)其他小組的競(jìng)爭(zhēng)。每次實(shí)驗(yàn)要根據(jù)不同完成情況獲取相應(yīng)積分。在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的不同環(huán)節(jié),同一實(shí)驗(yàn)選題的不同小組,還可以積分為籌碼進(jìn)行面對(duì)面的辯論,展示自己的實(shí)驗(yàn)結(jié)果,如調(diào)查報(bào)告、設(shè)計(jì)的方案、完成情況等。一旦在辯論中獲勝便可贏取對(duì)方積分。

2.2.3 引入游戲元素,提高主動(dòng)意識(shí)

在實(shí)驗(yàn)競(jìng)賽中,我們采用類似西班牙維哥大學(xué)的做法,引入“游戲”的元素,通過(guò)一個(gè)關(guān)卡,相當(dāng)于打敗一個(gè)Boss,可以獲得積分。例如在雙絞線的制作實(shí)驗(yàn)中,我們?cè)O(shè)計(jì)了這樣一個(gè)場(chǎng)景:一臺(tái)固定位置(無(wú)Internet接入點(diǎn))的計(jì)算機(jī),硬盤(pán)中存儲(chǔ)了一份積分文件,除網(wǎng)絡(luò)適配器接口之外,其余外接端口如USB等均被物理封閉,學(xué)生如順利獲取積分文件,則可取得對(duì)應(yīng)積分。這就需要學(xué)生制作一條交叉網(wǎng)線,并通過(guò)對(duì)等網(wǎng)組建,利用網(wǎng)絡(luò)共享的形式獲取文件。游戲的引入增加實(shí)驗(yàn)競(jìng)賽內(nèi)容的趣味性,讓學(xué)生在學(xué)習(xí)中“玩游戲”,促進(jìn)了良好學(xué)習(xí)風(fēng)氣的形成。同時(shí)在游戲環(huán)境下,出現(xiàn)學(xué)生希望更多更好地解決問(wèn)題的趨勢(shì),增強(qiáng)了學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)的意識(shí)。

2.3 實(shí)驗(yàn)考核方法改革

實(shí)驗(yàn)成績(jī)?cè)u(píng)價(jià)也有別于以往的傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)的評(píng)價(jià)方式,重視過(guò)程考核,形成科學(xué)合理的實(shí)驗(yàn)考核方法。我們?cè)O(shè)計(jì)了過(guò)程與能力有機(jī)結(jié)合的考核體系,見(jiàn)圖1。

圖1 基于競(jìng)賽理念的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)考核體系

(1) 過(guò)程考核(積分成績(jī))?；诟?jìng)賽內(nèi)容的實(shí)驗(yàn),通過(guò)引入實(shí)驗(yàn)表現(xiàn),將態(tài)度與能力、對(duì)團(tuán)隊(duì)的參與和貢獻(xiàn)度等考核要素實(shí)施由個(gè)人自主評(píng)價(jià)、團(tuán)隊(duì)評(píng)價(jià)和教師評(píng)價(jià)3部分加權(quán)平均組成。學(xué)生實(shí)驗(yàn)中的參與度、質(zhì)量、內(nèi)容完成情況等均與積分掛鉤,實(shí)時(shí)變化,充分反映學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)態(tài),通過(guò)學(xué)期累計(jì)客觀考查學(xué)生學(xué)習(xí)過(guò)程,最后轉(zhuǎn)化為學(xué)生的過(guò)程考核成績(jī)。對(duì)過(guò)程考核,主要是強(qiáng)調(diào)過(guò)程綜合評(píng)價(jià)。

(2) 能力考核(過(guò)關(guān)成績(jī))。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)的過(guò)關(guān)成績(jī),設(shè)計(jì)為競(jìng)賽類似的考核方式,以最終關(guān)卡和大Boss的形式出現(xiàn)。以設(shè)計(jì)性和綜合性實(shí)驗(yàn)內(nèi)容為載體,給出實(shí)際工程中的典型問(wèn)題或需求為對(duì)象的案例作為最終高級(jí)競(jìng)賽項(xiàng)目,考核學(xué)生立足相應(yīng)的專業(yè)知識(shí)與技能進(jìn)行規(guī)劃、設(shè)計(jì)、實(shí)施與測(cè)試的綜合動(dòng)手實(shí)踐和創(chuàng)新應(yīng)用的能力。另外,通過(guò)競(jìng)賽中的面試問(wèn)答和書(shū)面的競(jìng)賽報(bào)告等形式考核學(xué)生的專業(yè)口語(yǔ)和文字表達(dá)能力。對(duì)能力考核,主要強(qiáng)調(diào)過(guò)關(guān)能力與表現(xiàn)。

2.4 教學(xué)效果

基于競(jìng)賽理念的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)教學(xué)在我校已實(shí)施3年,實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果已從以下幾個(gè)方面得到反饋:

(1) 學(xué)生參與實(shí)驗(yàn)的興趣得到很大的提升。完成所有的競(jìng)賽項(xiàng)目后,學(xué)生有很強(qiáng)的成就感,進(jìn)一步激發(fā)了學(xué)生的求知欲。

(2) 部分學(xué)生將在實(shí)驗(yàn)室中的創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)成果用于科研項(xiàng)目申請(qǐng)和各種比賽,動(dòng)手實(shí)踐能力有明顯提高。

(3) 參與各級(jí)網(wǎng)絡(luò)工程師認(rèn)證考試的學(xué)生明顯增加,很多學(xué)生因此獲得了參與企業(yè)實(shí)際網(wǎng)絡(luò)建設(shè)實(shí)習(xí)的機(jī)會(huì),并有部分學(xué)生被相關(guān)企業(yè)直接錄用。

3 結(jié)束語(yǔ)

實(shí)驗(yàn)教學(xué)是高等院校應(yīng)用型人才培養(yǎng)的重要途徑和手段。建立基于競(jìng)賽理念的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式,旨在以計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)教學(xué)為載體,引入競(jìng)賽理念,激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維,提高學(xué)生的團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力和主動(dòng)意識(shí),結(jié)合實(shí)驗(yàn)考核體系改革,全面提升專業(yè)表達(dá)溝通、團(tuán)隊(duì)協(xié)作與管理等專業(yè)素質(zhì)和進(jìn)一步加強(qiáng)實(shí)踐能力和創(chuàng)新思維的訓(xùn)練。

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[13 ] 彭源,田秀霞,張安勤,等.基于ACM競(jìng)賽理念的C++程序設(shè)計(jì)教學(xué)模式改革[J].計(jì)算機(jī)教育,2013 (7):70-73.

[14] Chen D,Li Z,Wang T.Exploration and practice:A competition based project practice teaching mode [J].Mechatronics,2014,24(2):128-138.

[15] Burguillo J C.Using game theory and competition-based learning to stimulate student motivation and performance [J].Computers & Education,2010,55(2):566-575.

Reform of experimental teaching mode of computer network based on competition

Chen Ying, Guo Wenping, Li Jianhua

(School of Mathematics and Information Engineering,Taizhou University,Linhai 317000,China)

Aiming at the teaching status of computer network experiment course,taking the characteristics of undergraduate students into consideration,and analyzing the current reforms of experimental teaching method and means,Taizhou University improves the previous teaching mode,and forms a competition-based experimental teaching mode.After three year’s exploration and practice,this mode more easily stimulates the enthusiasm and initiative of students,enhances their hands-on ability and innovative thinking.The experimental achievements and feedbacks from students prove that this mode has largely realized the goal of the course,which can share some references for domestic colleges.

experimental teaching; competition-based learning; hands-on ability; innovative thinking

2014- 10- 31 修改日期：2014- 12- 05

浙江省高校實(shí)驗(yàn)室工作研究項(xiàng)目(YB201433);臺(tái)州市教育科學(xué)規(guī)劃研究課題(GG15015)

陳盈(1981—),男,浙江諸暨,碩士,講師,研究方向?yàn)橛?jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和智能信息處理.

E-mail：ychen222@tzc.edu.cn

G642.0

B

1002-4956(2015)6- 0181- 04