项目驱动法在计算机网络实验教学中的应用

项目驱动法在计算机网络实验教学中的应用计算机网络课程具有理论性和工程性强、概念理解抽象等特点，依靠单纯的课堂讲授远达不到理想的教学效果，计算机网络实验教学对培养计算机网络专业人才具有主要意义m,计算机网络实验是有效提升学生理论能力的重要手段0。当前,我们国家高校计算机网络在实验教学方面，缺乏对学生创新能力和工程意识培养的实验环境及实验教学理念，没有构成一套比较完好、先进、切实可行的实验教学体系，实验教学内容和手段滞后于网络技术的发展。为此，探寻求索与计算机网络理论教学相适应的实验教学形式和方法，帮助学生综合运用所学的计算机网络知识来提升解决实际问题的能力、培养学生的工程意识和团队协作精神，是值得所有从事计算机网络课程教学工作者们深思和研究的问题，也是一个不能再回避的问题。1计算机网络实验教学现在状况1.1计算机网络实验教学现在状况当前，国外一些大学都比较看重网络实验教学，且各有其特点，例如美国的Houston大学着重于网络管理方面的教学，CanegieMellonUniversity着重于网络测量等内容的教学，英国的CambridgeUniversity着重于网络安全和Internet技术的教学。我们国家清华大学的网络实验室重要着重网络维护、网络协议编程等方面的实验教学。华中科技大学着重于网络组建、网络安全以及新型网络技术应用等。全国各高校都在积极探寻求索网络实验教学的教学体系和教学方法。一些高校资金相对雄厚，为学生提供了很好的实验环境，但还有相当多的学校投入不足，或者有一定的投入，但由于教学管理跟不上或师资等原因，造成网络实验教学质量难以提升。1.2现有网络实验教学中存在的问题(1)重要存在重理论、轻理论，重基础、轻技术，重验证、轻创新等问题。(2)将网络实验教学内容等同于理论教学内容。网络实验教学内容和理论教学内容有较多的不同之处。理论教学重要是网络原理、协议等纯理论内容，较为抽象；而实验教学内容是对理论的详细实现，是完成某一功能的命令集合，较为详细。老师重要讲解网络理论知识，较少讲解实验知识，且大部分实验课依附理论教学，实验内容不系统、不明确，随意性大，形式松，在实验中学生不知所使用的命令行所完成的功能，更无法将这些命令应用于实际的网络环境。导致学生很难将抽象的原理、协议理论与实际网络环境联络起来5。(3)验证型实验较多，设计型、综合型实验较少。由于实验课时少，内容单老师一般只选择一些基础的、简单的验证型实验，而较少选择设计型、综合型实验。学生只要被动地学习，缺少创新性、探寻求索性和工程意识，学生的操作技能也大打折扣。要解决上述问题，提升实验效果，必需从实验教学的指点思想、教学理念、内容和方法等方面进行改革。为了更好地使学生理解网络工作原理、提升计算机网络设计、应用和管理的技能和能力，提升学生的网络工程意识，在‘‘崇尚理论、回归工程〞的思想指点下，将项目驱动法引入到计算机网络实验教学中，积极进行计算机网络实验教学改革的探寻求索，以培养具有较强的学习能力、沟通表达能力、团队协作精神、理论动手能力的网络人才作为其目的。2项目驱动法的定义和内涵有名的心理学家皮亚杰提出的建构主义学习理论以为，知识不是通过老师教授得到的，而是学生在一定的情景下，借助别人〔包含老师和学生〕的帮助，利用需要的学习资料，通过意义建构的方式而获得63。项目驱动法是在建构主义的指点下，在教学活动中，以实际的工程项目为载体，在老师的组织、引导下，以学生的自立性、探寻求索性学习为基础，由学生以小组工作方式，分组根据实际工作的完好程序围绕各自的工程项目进行讨论、协作学习，到达对所学知识的融会贯穿和进一步探寻求索，最后以共同完成项目的情况来评价学生能否到达教学目的的一种教和学的形式67。在项目教学中，学习经过成为学生自立参与的创造理论活动，重视的是完成项目的经过。学生在项目理论经过中，理解和把握项目要求的知识和技能，体验创新的艰苦与乐趣，培养分析问题和解决问题的思维和方法及团队精神和合作能力等63。项目驱动法糅合了当下三大教学法〔探究教学法、任务驱动教学法与案例教学法〕的特点，集中关注某一学科的中心概念和原则，旨在把学生融入到有意义的任务完成的经过中，让学生积极地学习、自立地进行知识的建构。3项目驱动法在计算机网络实验教学中的应用计算机网络课程的内容多，实验包括的内容也比较多，其中网络互联是重点和难点之一。这部分内容要求将所学的知识综合运用、融会贯穿，这些实验与实际网络应用严密结合，具有较强的工程性，合适于采取项目驱动法。在实验的经过中，将实验的内容以项目形式提出来，并针对不同的实验项目做适当的调整。现以园区网路由的设计和配置为例，说明琼州学院电子信息工程学院怎样将项目驱动法应用在计算机网络实验教学中的施行经过。3.1确定项目任务项目任务确实定是项目驱动法成功的关键。在明确的教学目的指点下，综合考虑项目的统筹设置、项目间的联络和条理递进及各项目的任务。项目的选择和设计要以计算机网络原理的知识模块为根据，既要与书本的知识严密结合，又要能够充足具体表现出现实中的计算机网络互联及应用的情况，具有真实性、可行性和应用性，有利于激发学生的理论兴趣。孔子以为：“知之者不如好之者，好之者不如乐之者。〞由于兴趣，十分是浓烈厚重的兴趣是采用行动的内在动力。这就要求尽可能将实验内容确立为典型实用的网络工程项目，涵盖的知识点具有专业性、基础性、全面性和系统性，而且要难易适度，有利于学生结合理论原理，探寻求索研究解决问题的方案。以下为基于项目驱动的理念所设计的实验项目案例。实验项目名称：园区网路由的设计与配置实验目的：根据园区网内部的VLAN应用情况及接入Internet的实际需求，选择适宜的路由协议，设计园区网的路由并在网络实验室进行联网后配置和验证，理解路由器的工作原理，把握各路由协议的概念、工作特点、应用范围和配置方法，理解路由在实际网络互联中的主要性。实验科学与技术项目背景：假设某园区网中已经划分了VLAN,VLAN通过三层交换机会聚到核心交换机，核心交换机连接到出口路由器，出口路由器再和园区网外的另1台路由器连接。要求选择适宜的路由协议设计该园区网的路由并实现路由配置。技术原理：在当前广泛使用的TCP/IP网络中，基于IP分组的路由选择是网络互联的基础。根据路由选择策略的不同能够分为动态路由选择和静态路由选择两类，所谓静态路由选择是指路由器中的路由表是静态的，路由器之间不需要进行路由信息的交换；所谓动态路由选择是指路由器中的路由表是由协议产生的，路由器之间需要进行路由信息的交换。路由器是根据路由表进行路由选择和数据转发的。路由表的产生一般分为3种方式：(1)直连路由：当给路由器的端口配置一个IP地址后，路由器将自动产生本端口IP所在网段的路由信息。(2)静态路由：在网络拓扑构造相对简单且固定的网络中，网络管理员通过手工方式配置本路由器所未知的网段的路由信息，进而实现不同网段之间的互联。(3)动态路由：由动态路由协议产生的路由，在规模较大且网络拓扑构造相对复杂的网络中，通过路由器上运行的动态路由协议〔如OSPF、RIP等〕所产生的路由信息。动态路由信息通过路由器之间的相互学习而得到。要求：调查校园网的路由设计及实际应用情况，查找资料，以小组为单位完成园区网路由的设计〔留意与前一个实验“VLAN设计与配置〞相结合〕，能够选择不同的路由协议构成不同的方案(比照不同的方案不同的协议的优缺点和适用场所〕，并画出网络拓扑图，列出IP规划表，设计具体施行方案。同时给出项目施行中的留意事项，各路由协议的配置参考命令及测试要求，设置相应的实验考虑题。3.2设计项目施行方案确定实验项目任务后，首先指点学生组建项目协作小组，细化工作目的，采取小组合作探究方式。在现实中，1个网络通常不是1个人能够建立并加以维护的，具有工程性和系统性，学生们将来从事网络方面的工作，需要与人合作。所以从理论学习的开始就重视培养学生团体意识与团队协作能力。小组协作学习是指学生以小组形式参与，为到达共同的学习目的、有明确的责任分工的互助性学习6]。使学生在相互讨论和共同探究中理解实验问题情境，找出解决问题的方法。老师的重要工作是提供关键技术资料并及时指点学生解决项目难题。经过一定时间预备后在实验前，让学生提交项目方案书〔必需包含设计理念、应用场景、实验环境、拓扑图、具体的实验步骤、所使用的命令等〕，教师审阅后引导学生修改，尽量在实验前将方案不断完善。通过这样的项目构思、设计，让学生明确网络工程项目的工作任务和经过，综合运用相关知识，激发学生的学习兴趣，培养学生的团队精神、创新能力和综合素质。项目分组标准是‘‘组内异质、组间同质〞3~4名为1组，实行组长负责制“组内协作，组外竞争〞。小构成员在学习经过中探寻求索或发现的信息为全构成员分享，以至为全班同学分享。3.3施行所设计的项目方案根据所设计的施行方案到网络实验室进行实验，项目构成员根据分配到的详细任务，经过相互配合的相关操作及配置、测试，质疑等经过，讨论分析所碰到的问题，记录实验情况。施行经过中要留意分散重点、难点，采取循序渐进的方法；施行时，要考虑‘‘项目〞的大小、知识点的含量、前后的联络、实验环境等多方面的因素。在实验的经过中，要留意对学生质疑的指点,建议采取非直接、非全面的提示性指点。对于实验中碰到的问题，实验老师积极引导，支持和促进学生自立考虑、相互讨论、发掘产生问题的原因，共同解决问题。例如，在上述的实验中，学生对路由器和3层交换机进行配置后，但不同VLAN中的PC机之间相互PING不通。这时提示学生根据所学的知识和已有的经历体验，PING不通的原因有哪些？当学生根据已有的知识和经历体验排除所有可能的原因后，仍然PING不通，接着继续引导学生留意不同的VLAN或网络进行通信时须经过网关，VLAN或网络的网关怎样设置、PC机的TCP/IP属性中的网关应设置为哪个IP等。通过这样一系列相关问题的提示，学生一点即通，轻松地解决了问题，综合运用所学的知识。通过理论证明：实验中，非直接、非全面的提示性指点不只使学生记忆深刻，还能锻炼学生的发散思维，培养其自动探寻求索精神、创新能力及综合运用所学知识的能力，稳固所学的理论知识。3.4评价实验项目评价实验项目是项目驱动教学法的主要环节，其评价直接关系到理论教学经过中学生的学习和理论经过的动机和效果，对实验教学具有导向和促进作用。传统的实验教学其评价是重结果、重验证,轻实验经过，晦气于培养学生的理论技能与探究创新能力。而基于项目驱动的实验教学具体表现出了充足发挥学生的主体作用、强调以人为本的教学理念，所以评价也应该具体表现出这种理念，科学的评价是非常关键的。在借鉴的基础上，经过不断探寻求索与改良，逐步构成相对科学的评价体系：既有定量的评价也有定性的评价，由学生自我评价、小组之间的互相评价这样的定性评价和小组评分、指点教师评分这样的定量评分构成，基本评价指标包含实验经过与实验结果2项，更着重于实验经过的评价。学生在施行经过中会碰到各种各样的问题，老师在评价时要指出问题的所在及解决的方法,要总结比较各组的特点，指出项目相关的知识重点和技能重点；对项目中的亮点进行表扬和推广，引导他们学习别人的优点来改良和提升自己的能力，这有利于小组之间互相学习、积极竞争，使学生的各种能力在评价中得到提升。学生要进行自我评价：由每组学生分别介绍设计施行方案的思路，项目施行的详细任务、目的、方法、手段、技巧以及领会、收获，能够使师生了解其实验项目的方方面面，看到其独到之处。实验项目完成后的结果一般由项目组长和指点教师先后进行总结。思路总结能帮助学生明晰完成项目的最佳考虑方法，找到自己理论上的不足和实验中存在的问题；技巧总结使学生学会‘‘举一反三〞，为学生展现不同的解决方法。最后，要求学生以小组为单位提交项目设计方案和实验报告。4项目驱动法的特色及教学效果4.1项目驱动法的特色(1)项目驱动法是施行探究教学的一种方法，适用于学习各种理论性和操作性较强的知识和技能。理论项目贯穿于整个学习经过，有效地激发了学生学习的内在动力。项目与现实生活或工程实际严密相关，激发其兴趣，加强了学生学习的自动性，使学生真正感遭到学以致用。(2)重视培养学生的多种能力。项目驱动教学的经过培养了学生的自学能力、观察能力、动手能力、研究和分析问题的能力，提升学生独立考虑和独立工作的能力。在项目的施行经过中，学生体验了创新的艰苦和乐趣。学生通过分组协作研究，培养学生的团队精神和交际沟通能力以及工程理论能力，同时充足突出了学生的主体地位，为学生将来从事理论工作奠定了基础。(3)充足发挥老师的创造性。项目驱动法是一套教学策略，老师借此引导学生对现实生活或工程实际中的问题进行深切进入的学习与研究。项目驱动法有一套灵敏但较复杂的体系，它要请教师有极大的创造性和应变能力及工程理论能力。4.2实验教学效果通过基于项目驱动的实验教学，学生能够比较系统全面地把握了计算机网络的基本理论和基础知识，学习理论技能。最主要的是，学生亲身参与构思