陈 盈, 郭文平, 黎建华

(台州学院 数学与信息工程学院, 浙江 临海 317000)

基于竞赛理念的计算机网络实验教学模式改革

陈 盈, 郭文平, 黎建华

(台州学院 数学与信息工程学院, 浙江 临海 317000)

针对计算机网络实验教学现状和学生特点,分析了当前实验教学改革的手段和方法,提出了基于竞赛理念的实验教学模式。经过3年多的探索与实践,基于竞赛理念的实验教学模式能更好地提升学生的主动性与积极性,有助于培养学生的实践能力和创新思维。实验效果和学生反馈均表明该模式能极大地实现课程目标,可为国内同类院校相关课程的实验教学提供参考。

实验教学; 基于竞赛学习; 实践能力; 创新思维

随着当代信息技术的高速发展,计算机网络的重要性深入人心,网络工程师认证考试业已成为我国工程师制度改革的重要内容。做好计算机网络的实验教学工作,对提高当代大学生的综合能力和竞争实力有重要意义[1-2]。因此,进一步改革教学方法和手段,构建合适的计算机网络实验教学模式,实现教育部“卓越工程师教育培养计划”提出的强化培养学生创新能力和实践能力目标,充分扩大学生视野,是计算机网络实验教学的新要求。

1 计算机网络实验教学现状

计算机网络实验一般被看作是理论教学的延伸,目标在于帮助学生理解与验证理论知识。当前各高校在实验教学方面仍较多沿用传统教学目标定位下的教学模式,与计算机网络的快速发展形成一定的不适应,如:理论和实践教学的知识结构独立导致学生无法较好融合,创新能力积累不足;在面向考试的教学背景下,学生并无太多机会动手检验所学到的知识,弱化了实践能力;此外,学生大多在独生子女环境下成长,合作与协同意识较差。

近年来,各高校已逐渐意识到实验教学对创新能力和实践能力培养的重要性,并开始关注实验教学方法和手段的改革。

(1) 在实验教学方法改革方面。计算机网络实验教学方法的改革目前常见的有3类:一是推行自主化和开放式教学,加强创新能力培养[3];二是尝试常规实验结合拓展实验、设计性实验结合研究性实验[4],将实验内容分级[5],提高不同层次学生的实践能力;三是建设网络虚拟实验平台[6],向移动化学习方向发展。这3类教学方法改革通常也会结合考核形式的改革,如在学生实验过程中提出相似度检测,防止学生抄袭[7]。但这3类改革在形式上均是从教师主体出发,以学生为客体,学生在积极性方面还有所欠缺。

(2) 在实验教学手段改革方面。不仅是计算机网络,也包括其他周边学科,在实验教学手段的改革方面目前主要是以实验竞赛为主,分2类:一是为实验课单独举办实验教学竞赛[8-9]或开设新型实验竞赛项目[10];二是以现有竞赛为载体推动实验教学改革,如全国大学生智能汽车竞赛[11]、全国大学生电子设计竞赛[12]、国际大学生程序设计竞赛[13]等。第一类改革需要高校投入额外的时间[8]和经费[9],可推广性受限制;第二类改革则因为参赛队伍的精英化和小众化,学生整体受益面并不高。

虽然现有实验教学方法对学生能力的培养有针对性,但学生参与度需提升,另外,虽然现有实验手段对学生主动性和积极性有鼓舞,但投入和受益面受限。故此,结合2方面长处,将竞赛理念引入教学,将每一个实验本身以竞赛的形式推出,融合创新思维与动手实践,再辅以教学方法的改革,能激发学生的主动性。目前也有一些团队在其他学科做出了尝试,如北京航空航天大学推出的基于项目学习法(PBL,project based learning),提出了基于竞争、项目实施和团队分工合作的口号[14];西班牙维哥大学则提出基于竞争学习法(CBL,competition-based learning),推行竞赛理念刺激学生的积极性和表现15]。

我校在2005年初建设了一个容纳32人的网络技术专业实验室,构建了华为(Quidway)系列交换机、路由器、防火墙的硬件平台,和以GNS3、Wireshark等开源软件为主的软件平台,并在2010年扩充至64人规模,将计算机网络实验独立设课,面向计算机及相关信息化专业学生开课。学生在实验课程中获得了在真实网络设备和环境下的锻炼,加深了对网络理论知识的理解,调动了学习的兴趣,提高了动手实践能力。实验室在浙江省实验教学示范中心、浙江省高校实验室工作研究项目等的支持下,不断进行教学改革和探索,近年来一直致力于基于竞赛理念的实验教学模式研究,提出的基于竞赛理念的计算机网络实验教学模式,经过3年多的教学实践,在学生的动手能力、合作意识和专业素养等方面均取得了较好的效果。

2 基于竞赛理念的实验教学模式

实验内容本身要求学生掌握课程的基础知识,而竞赛则要求学生深入系统地理解计算机网络相关原理,熟练掌握网络实践技能,更要求学生具有很强的探索精神和创新精神,能够探索新的知识和新的方法,创造出独立的实验成果。竞赛机制一方面能激发学生对计算机网络技术的兴趣和潜能,另一方面锻炼和培养学生的创新思维和实践能力。

2.1 引入竞赛理念

将竞赛的理念引入教学,并将竞赛作为推动教学的手段,通过竞赛检验阶段教学成果。学科组在实验教学中将必须完成的内容均改成以竞赛的基本项目形式推出,任课教师按照教学进度面向全体学生安排。以本学期我校信管专业的计算机网络实验课程为例,课程组设计了如表1所示的实验内容作为竞赛项目。

学生通过参加基本竞赛项目巩固必须掌握的基础知识,而部分学生则通过对竞赛中高级项目的探索进行深入学习,使竞赛成为推动教学和学习的手段,也以竞赛的方式改变传统实验教学的模式。

表1 实验竞赛项目的设计

表1(续)

2.2 实验教学过程改革

基于竞赛理念的教学模式的要点在于将实验内容作为学生的竞赛项目,要保证项目的顺利实施,需要在教学方法上做出改革。

2.2.1 建立奖惩机制,激发创新思维

在以往的实验教学中,经常会出现学生抄袭实验方案、报告等行为,导致部分学生自己不动手做实验,使自主完成实验的学生的积极性受到影响。为了杜绝此类现象,推动学生投入实践,设置了竞赛项目完成时间和积分挂钩及实验方案原创积分奖励等机制。只要学生实验完成度好、效率高,方案为原创,即可获得积分。积分可转换成平时成绩等。若发现抄袭行为,将扣除其积分作为惩罚,以此来鼓励学生以获取积分为动力,从而激发学生实践和创新的热情,同时也可以保证学习成绩的公平性。

2.2.2 借助竞赛规则,培养团队协作

不管是基于项目的学习，还是基于竞赛的学习,通行的做法都是团队协作,因此在竞赛项目的组织上,均安排为需要多人协作完成的内容,要求学生组队完成。对学生而言,具备良好的团队合作精神和顺畅的沟通能力可以更快更好地完成实验内容。

实际划分小组时,类似北京航空航天大学做法,一般3～5人一组,选定1名组长,由组长负责组内分工。学生实验过程中,在与团队其他成员合作时,也需面对其他小组的竞争。每次实验要根据不同完成情况获取相应积分。在实验过程中的不同环节,同一实验选题的不同小组,还可以积分为筹码进行面对面的辩论,展示自己的实验结果,如调查报告、设计的方案、完成情况等。一旦在辩论中获胜便可赢取对方积分。

2.2.3 引入游戏元素,提高主动意识

在实验竞赛中,我们采用类似西班牙维哥大学的做法,引入“游戏”的元素,通过一个关卡,相当于打败一个Boss,可以获得积分。例如在双绞线的制作实验中,我们设计了这样一个场景:一台固定位置(无Internet接入点)的计算机,硬盘中存储了一份积分文件,除网络适配器接口之外,其余外接端口如USB等均被物理封闭,学生如顺利获取积分文件,则可取得对应积分。这就需要学生制作一条交叉网线,并通过对等网组建,利用网络共享的形式获取文件。游戏的引入增加实验竞赛内容的趣味性,让学生在学习中“玩游戏”,促进了良好学习风气的形成。同时在游戏环境下,出现学生希望更多更好地解决问题的趋势,增强了学生主动学习的意识。

2.3 实验考核方法改革

实验成绩评价也有别于以往的传统实验的评价方式,重视过程考核,形成科学合理的实验考核方法。我们设计了过程与能力有机结合的考核体系,见图1。

图1 基于竞赛理念的计算机网络实验考核体系

(1) 过程考核(积分成绩)。基于竞赛内容的实验,通过引入实验表现,将态度与能力、对团队的参与和贡献度等考核要素实施由个人自主评价、团队评价和教师评价3部分加权平均组成。学生实验中的参与度、质量、内容完成情况等均与积分挂钩,实时变化,充分反映学生的学习动态,通过学期累计客观考查学生学习过程,最后转化为学生的过程考核成绩。对过程考核,主要是强调过程综合评价。

(2) 能力考核(过关成绩)。计算机网络实验的过关成绩,设计为竞赛类似的考核方式,以最终关卡和大Boss的形式出现。以设计性和综合性实验内容为载体,给出实际工程中的典型问题或需求为对象的案例作为最终高级竞赛项目,考核学生立足相应的专业知识与技能进行规划、设计、实施与测试的综合动手实践和创新应用的能力。另外,通过竞赛中的面试问答和书面的竞赛报告等形式考核学生的专业口语和文字表达能力。对能力考核,主要强调过关能力与表现。

2.4 教学效果

基于竞赛理念的计算机网络实验教学在我校已实施3年,实验教学效果已从以下几个方面得到反馈:

(1) 学生参与实验的兴趣得到很大的提升。完成所有的竞赛项目后,学生有很强的成就感,进一步激发了学生的求知欲。

(2) 部分学生将在实验室中的创新性实验成果用于科研项目申请和各种比赛,动手实践能力有明显提高。

(3) 参与各级网络工程师认证考试的学生明显增加,很多学生因此获得了参与企业实际网络建设实习的机会,并有部分学生被相关企业直接录用。

3 结束语

实验教学是高等院校应用型人才培养的重要途径和手段。建立基于竞赛理念的计算机网络实验教学模式,旨在以计算机网络实验教学为载体,引入竞赛理念,激发学生的创新思维,提高学生的团队协作能力和主动意识,结合实验考核体系改革,全面提升专业表达沟通、团队协作与管理等专业素质和进一步加强实践能力和创新思维的训练。

References)

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[2] 于延,张军,周国辉,等.面向应用型人才培养的开放式实验教学模式[J].计算机教育,2010(16):127-130.

[3] 刘艳芳,张力军,焦福菊.面向创新能力培养的计算机网络实验教学[J].实验技术与管理,2014,31(4):28-31.

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[5] 陈盈,王峥,郭文平.基于学生工程创新能力培养的网络实验分级教学模式[J].台州学院学报,2013,35(3):70-74.

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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

浙江省高校实验室工作研究项目(YB201433);台州市教育科学规划研究课题(GG15015)

陈盈(1981—),男,浙江诸暨,硕士,讲师,研究方向为计算机网络和智能信息处理.

E-mail：ychen222@tzc.edu.cn

G642.0

B

1002-4956(2015)6- 0181- 04