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摘 要：CDIO 工程教育模式是国际工程教育改革的最新成果，网络工程课程尝试采用 CDIO 大纲培养理念，将课程分为工程基础知识、个人能力、团队能力和工程系统四个层面的能力培养模式，经过几年的教学改革与实践， 四个层面达到了预定目标，使学生工程能力有比较大的扩展。对比传统教学具有一定的特色和创新，提高了学生分析与解决问题的能力、创新能力、设计能力、注重自主学习能力又具备开拓创新能力，取得了较好的教学效果。
关键词：CDIO 理念；创新教育；创新能力；教学改革
本文引用格式： 刘思凤，任肖丽 . 基于 CDIO 理念的网络工程特色创新教育改革与实践 [J]. 教育现代化 ,2021,8(41):91-93.
The CDIO Concept-Based Characteristic Innovation Education Reform and Practice of Network Engineering
LIU Sifeng, REn Xiaoli(guangdong Ocean University，Zhanjiang guangdong)
Abstract: CDiO engineering education mode is the latest achievements of international engineering education reform. The Network Engineering course tried to adopt the CDiO outline cultivate concept, and divided the course into four levels of capacity training model: engineering basic knowledge, personal ability, team ability and engineering system.After several years of teaching reform and practice, the four levels have reached expected target ,and let the students’ engineering ability have a relatively expansion.Compared with traditional teaching, it has certain characteristics and innovation, which improved students’ capacity of analyzing and solving problems, innovation ability, design ability, self-learning ability and the ability to innovate and expand. This has yielded good teaching results.
Keywords: the CDiO concept; innovation education; the innovation ability; the teaching reform
一引言
网络工程属于工程学科课程，是一种新的工程理论与技术方法，对这门课定义容易误导为建网和组网，远不能适应培养网络工程技术专业人才的需要。计算机网络、网络工程课程的设置上，国外及港台大学比较重视实践教学环节，课程都设置较多的实验、设计与实践，注重创新创业教育，值得借鉴 [1-2]。
网络工程因涉及通信、计算机、电子、工程、设计、管理等多领域学科交叉，内容非常广泛，学生在学习过程中感到知识点太多、分散、相对抽象。每章工程理论及技术相对独立、相关性不大，但对整个网络工程项目，需要综合应用各种网络技术与方法， 才能构成一个工程的整体框架结构，既所有的工程技术紧密关联。因此，学生掌握难度大，设计理念不足，使网络工程技术难以应用到实际工程中。
广东海洋大学的网络工程课程通常在学生大四上学期开设（注：前驱课计算机网络在大三开课），通过多年的教学，对课程特点及存在的问题进行了深入分析研究，提出了基于 CDIO 理念的特色创新教育研究实践 [3-5]，希望切实提高课程的教学质量，培养学生的工程能力及创新能力，以适应当今网络工程就业人才的需要。
二 传统课程建设与存在的问题
（一） 课程体系设计不足
理论教学是整个教学环节的主要阶段，授课一般采用多媒体方式，其目的是学生完成理论课学习的同时，也要掌握实验及实践所必备的理论及工程基础，并对课程设计实践能启发指导。然而，以往教师在课堂讲授时，通常教材的内容跟不上网络技术的发展步伐，一些新理论、新技术与方法在网络工程领域得以应用，却在教材及课堂教学中没能体现，存在学与用严重脱节问题。
课堂理论教学相对比较枯燥难懂，教学内容也很少与实际工程项目相联系，导致学生学习兴趣不高，学的东西难于致用， 实验及实践的效果达不到大纲培养目标。既使授课涉及新的理论、新技术，但由于实验室设备少配置低， 没有配套实验设备满足条件，对大、中型网络及新技术支撑不了，使得新技术实验难以开展进行。
（二） 实践教学环节存在的问题
以往的实验及课程设计实践环节中，有些教师认为网络工程实践就是交换机与路由器的配置。因没有采用 CDIO 教育理念 [6-8]，对培养学生进行大、中型网络设计内容没有考虑，故很少与实际网络工程项目相联系，达不到社会对网络工程技术人才的岗位需求。甚至有些教师把计算机网络的实验让学生重做一遍，既激发不了学生主动学习的意愿，更达不到学生扩展工程能力的教学效果。并忽略了对学生自主学习及工程实践能力的培养。对于综合实验需要多台设备连成网络拓扑，需要学生之间共同协作部署配置，但在实验过程中，由于一些自主性差的学生往往只在旁边观看，没有进行实际操作，导致动手能力欠缺。
三 CDIO 理念设计改革与拟解决的关键问题
课程尝试探索项目 / 工程 / 问题的研究、探究主动教与学模式与方法 [4-6]。强调工程技术与原理，突出系统集成设计与实践，案例贯穿整个课程。从 4 个层面进行改革实践。
（一） 理论教学内容设计
网络工程技术非常广，因涉及多学科领域交叉因素，网络工程教材内容差异比较大，侧重点也不同， 不太适合本校的培养目标。故此，根据学校计算机专业的 CDIO 大纲培养理念，任课教师及课程团队共同设计课程知识体系。网络工程基础理论内容的设置，要为后继的实验及实践奠定基础知识。讲授的理论知识体系框架层次结构设计如表 1 所示。
（二） 实验与课程实践设计
目前一些本科毕业生存在的主要问题是实践能力不强，通常需要企业进行岗前培训才能胜任工作。网络工程的其中问题是实验及实践设置不太适合行业实际需要，对进行大、中型网络设计及部署的内容比较少涉及，导致学生对网络通信设备的性能与功能掌握不透，难与实际的工程应用相联系，不能有效地匹配企业的用人需求。按照 CDIO12 项标准， 采用“多案例教学”与“培养设计经验”理念，实施从理念至课程实践到教学到评估的整体改革 [6-8]。
实验计划有基础性实验 2 个、综合实验 4 个， 综合实验要求学生分组设计 RIP，OSPF 的多台交换机、路由器设备构成三层交换分层的网络拓扑，并配置测试路由通信，网络性能不断改进提升。
三个工程项目设计，学生 3~4 个人一组：
（1）综合布线设计：每组选择学校的（包括教学楼、图书馆、综海楼、科技楼、二教等）一栋楼的综合布线六个子系统的设计，各子系统要画出平面（或三维）图。
（2）局域网技术集成设计：对选择综合布线的楼宇继续进行局域网的技术集成；对设计的楼宇画出拓扑图、进行设备选型，性能分析等。
（3）对整个校园网进行系统集成设计：要求学校所有的教学、办公、宿舍等楼宇网络联通，并划分核心层、分布层、接入层三层结构；有冗余设计、链路聚合等，保证网络可靠传输，通信畅通。
三个设计要求：学生按分组直接参与项目的系统需要分析、调研、规划、设计、设备选型、经费预算、实施和运行等工作流程。对校园的教学楼、办公楼、图书馆、学生宿舍等进行实地考察，分工协作查阅资料及相关工程案例，才能完成整个系统的方案设计。通过项目规划设计，学生初步掌握了大中型园区网设计、施工方案技术报告的撰写、对项目管理也积累了工程实践经验。三个设计每届学生都有好的创新创意设计方案，增强了学生分析解决问题的能力、设计及创新能力。
（三） 产学合作协同育人
申请的教育部产学合作协同育人项目（网络工程， 编号：201702071099）2018 年 1 月立项，与广州粤嵌通信科技股份有限公司进行产学合作，项目实施周期三年。
（1）从立项开始，双方进行课程教学大纲、实验大纲、课程实践大纲的改革，与粤嵌共同协作建设课程，建立双创课程资源，培养与企业对接的网络工程技术人才。大纲融入具体的网络工程项目（包括工程理论、实际调研、工程设计、系统开发、设备选型、设备报价、工程过程、测试等），既注重抽象理论知识的“教”与“学”，也突出“做”的重要性 [4-5]。
（2）按照协同育人计划，请粤嵌优秀工程师到课堂协同实训授课，把粤嵌项目融入到教学中，做到协同育人，改进传统教学方法与教学模式。实验及实践采用系统仿真模拟软件 Cisco Packet Tracer，实现了大、中型网络的设计与配置部署，解决了学校实验室设备配置不足问题，使学生能够掌握当前网络系统集成的主流技术和最新技术，与行业技术发展同步 , 提升了学生的网络设计能力及工程实践能力。
（3）粤嵌的企业园区网络的综合设计与部署实训项目：某著名科技集团公司总部，总公司有生产和业务两个部门，要构建一个集团网络。总公司采用双核心的网络架构，确保集团网络主干的高可用行，同时使用路由器接入互联网。要求内部两个部门的用户能够安全高效地访问总公司内网服务器群。公司的主页服务器需要在互联网上发布，并提供对外的网站平台服务。使学生掌握构建园区网主干的路由交换技术， 网络服务部署以及园区网的出口技术，并能综合运用这些技术解决实际网络建设过程中遇到的问题。硬件环境要求如表 2 所示（注：网络拓扑图及设备档次略）：
一个基于网络工程项目的设计与部署，一个学生很难在短时间内完成，学生采用分组合作，整个过程中不断地讨论、不断地解决问题，可以锻炼学生的沟通能力、团队协作精神，最后答辩学生成绩按实践完成任务给予不同分数，避免学生工作难度小分数过高。
四 构建课程资源共享学习平台，培养学生自主学习能力
共享资源平台主要展示计算机网络、网络工程的教师整合的各种教学资源：从教学大纲、课程特点、教学课件、工程案例、教学视频、在线答疑、论坛、教学文档、教学参考书、实验参考书、网上测试等资源为一体，供学生随时自主研究学习；
历届学生的综合布线设计、系统集成设计及校园网设计等优秀方案共享到平台，供学生借鉴参考， 链接开放的国内外知名网络工程案例及视频；
课程团队的教师及学生可以通过微信群、QQ 群、移动 aPP、论坛等，不受时空约束限制，多渠道线上线下与学生交流互动 [4-5,8]，及时解答学生提出的问题；
从系统工程的角度，将计算机网络、网络工程课程教师群的各种教学资源，整合成一个动态更新的平台网络，克服了传统课程教与学的诸多不足， 方便学生随时获取资源自主学习，增强了学生主动学习的意识及能力，为毕业后从事网络工程技术的相关工作奠定一定的基础。
五 结语
本文提出的采用 CDIO 工程教育创新模式，改革研究与实践创新课程建设体系，培养了学生具有比较扎实的网络工程理论基础，增强了学习能力、设计能力、创新能力、沟通和协作能力。并从改革教学体系与教学方法、整合优化教学资源等，促使学生掌握工程必备的理论及设计实践技能，使学生走出校门之前在心理和专业素养上具备了企业的岗位能力。
参考文献
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[5]徐龙琴，刘双印 .“教学做一体化”的 C ＋＋程序设计教学改革研究 [J]. 中国电力教育，2014，(21)：24-25.
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[7]吕东澔 , 朱佰成 , 崔桂梅 , 等 . 基于 CDIO 理念的嵌入式系统教学探索 [J]. 实验室研究与探索 ,2019,38(01):183-185.
[8]谢锦 , 林静 , 周志钊 . 借鉴 CDIO 理念的数据结构多层次教学案例构建 [J]. 高教学刊 ,2020(16):70-72.
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