CDIO理念对网络工程教学的应用

0、引言

在高校学科建设中，普通本科院校的学科建设强调学科的完整性，学术性以及原创性，而应用型本科院校的学科建设在强调必要学术性、基础性的同时，更加注重面向市场的实际应用需要和未来实际发展的需求，注重应用型学科知识、技术和技能的学习。随着计算机技术通信技术多媒体技术网络技术的不断发展，社会对网络工程应用型人才的需要也越来越多。网络工程专业具有较强的实践性，并且各门专业课之间具有很强的关联性，其教学方法和手段，实验室的建设需要进行不断的改革与完善，并且需要教师具有丰富的网络工程实践经验。各个院校开设网络工程专业.在网络工程教学过程中，大部分教学在虚拟网络环境中进行，缺少企业级的网络环境以及真实的网络案例，教师也缺少实践工程经验，导致网络工程的教学比较抽象难懂，学生在学习过程中的动手能力及互动性缺乏。面对教学中存在的这些问题，为提高应用性本科院校网络工程的教学效果，经过大量的经验总结，文献阅读，发现CDIO工程教育模式为应用性本科院校网络工程的课堂教学提供了很好的指导作用。CDIO为强调培养学生的综合实践能力和创新能力，鼓励学生进行主动学习和经验学习，关注沟通交流能力、团队协作意识的培养，与社会发展的大环境相适应。该模式得到了国际高等工程教育的认可，其理念和实施策略是可行的。目前，很多工科高校在进行CDIO的改革和推广，按照该模式培养旳毕业生得到了用人企业的高度认可。因此，本论文将CDIO工程教育理念引入到网络工程的教学中，为应用型本科院校网络工程课程的教学提供新的思路和途径。

1、CDIO教育模式

CDIO工程教育模式的本质最好的体现了“做中学”和“基于项目的教育和学习”原则。该模式强调学生综合实践和创新能力的培养、注重团队协作能力的培养，该模式有效解决了工程教育中理论和实践能力之间的平衡问题。CDIO教育模式集知识传授与能力培养于一体，CDIO工程教育模式课程大纲具体包括如下几个层次方面内容。①技术知识推理：主要包括基础科学知识、核心工程基础知识、高级工程基础知识以及工程推理与问题解决等知识的学习。②个人的和职业的技能和特质：主要包括实践和知识发现、系统思维以及个人技能与态度等知识能力的培养。③人际技能：主要包括团队协作、沟通、用外语进行沟通以及外部与社会环境等知识能力的培养。④在企业与社会环境下构思、设计、实现与运作：主要包括企业与商业环境、构思与工程化系统、设计、实现和运作等知识能力的培养。在应用型本科院校网络工程专业课程的教学过程中，由于面对的对象不同，具体的学科也不一样。不能照搬CDIO工程教学的模式，需要根据学校的现状以及网络工程专业课程的特点进行课程的重新设计，使之更好地解决应用型本科院校网络工程教学中面临的问题。基于CDIO教育模式的特点和实施策略，结合应用型本科院校网络工程课程的自身特点，本论文在网络工程课程教学活动中采用不同等级的项目来引导学生进行知识的学习，从而调动学生的积极性与主动性。项目一般选择具体生产实践中的项目为基础，让学生充分发挥自身的能力，运用各种资源，采用“做中学”的方式完成项目的过程中学习知识。结合建构主义学习观的上述观点,本研究在教学设计与实际教学中强调以下几点：①项目为导向：课前给学生安排好具体要完成的项目，以项目作为学生学习的最终目的和学习的导向。在学生完成项目的同时，需要进行相关知识和技能的学习，让项目引导学生进行知识和技能的获取。项目的选择上强调项目的真实性，能够让项目与社会的需求进行很好的挂钩。②自主学习：要求学生能够主动学习、自主学习，学生能能够根据项目主动找到需要学习的知识，从而自己解决问题。每个学习模块以学生课前自主学习作为开端,学生课外自主学习的发生是整个学习活动顺利进行的基础。③团队协作、相互交流：在课程设计过程中要注意建立有助于交流的学习共同体，能够引导学生进行相互讨论和交流。

2、CDIO教育理念课程实施策略

CDIO理念在应用型本科学院网络工程专业课程的应用中以学生为主体、以项目为导向、以任务为驱动,在自主学习完成任务的过程中学习具体知识，最后将学习到的知识进一步用于解决问题的教学和学习模式。根据网络工程专业专科课程的特点，本论文基于CDIO教育理念，结合课程自身特点，构建了“八步递进”的课程实施策略如图1所示。每个教学单元要经过精心设计，教学过程采用项目引导的情境化教学，由情境化的任务驱动整个教学过程，充分调动学生的学习积极性，激发他们的学习兴趣。“八步递进”教学法具体解释如下：①个人项目描述：以个人项目引出课程的主要目的以及最终目标。②实施流程：具体完成项目的流程。③知识讲解：与项目有关的相关知识点的讲解。④个人项目准备：实施项目之前的准备工作。⑤个人项目实施：具体的实施过程。⑥个人项目检测：对最终项目的结果进行检验。⑦知识与技能拓展：相关知识点的扩展和讲解。⑧小组项目实训在教学过程中，个人项目是初级项目,贯穿于教师的整个授课过程中,每章会安排一个和教学内容相关的个人项目，以个人项目为引导进行教学知识点的讲解，然后在教师的指导演示下进行项目的具体实施，对所学知识点进行进一步的巩固练习；最后学生根据个人项目进行实验，完成项目并进行项目检验。目的在于让学生掌握具体知识,强调基础性。个人项目是一个完整的项目，强调前后之间的关联性,让学生体验知识的关联性，并要求学生独立完成。小组项目是以小组的形式进行实训，集中安排实训环节。实训内容的设计主要关注社会实践、学科知识或专业相关的内容，目的在于引导学生将学到的知识进一步运用在实际生活中，提高解决现实问题的能力。八步递进教学方法遵循项目展示———师生探讨———知识学习———模仿———自我检验———自主学习的方式。前三个教学环节以教师讲解、演示为主导；四五环节侧重于师生教学互动、学生实践；六、七、八环节注重学生的自主学习以及知识能力的提升。在不同教学单元的教学过程，根据不同的教学内容，对“八步递进”教学法的八个步骤都提出多种指导性的教学方法，供任课教师灵活选用。这些方法包括展示法、问题引导法、讨论法、头脑风暴法、探究法、演示模仿法、比较法、分组教学法、组员互助法、小组竞赛法、自查法、组间互查法、抽查法、自主学习法、反复训练法等多种教学方法。

3、基于CDIO理念的《Linux操作系统》教学实践

《Linux操作系统》课程是计算机科学与技术专业的一门专业方向课，该课程安排在学生第七学期上课，学时48学时。本课程的主要内容包括Linux系统的基本概念、Linux的安装和硬盘分区的基本技术、Linux系统的图形界面、Linux系统常用的基本命令、用户与组群管理、文件系统与文件管理、进程管理、网络基础知识以及网络服务器的配置。通过课程的学习，使学生能够利用桌面和Shell命令两种方式，熟练的进行Linux操作系统的管理，以及服务器的配置，为以后进一步的学习Linux操作系统奠定了基础。该课程的特点是专业性、实践性和实用性强。为了验证基于CDIO理念的课程实施策略的实践效果，以天津天狮学院11级计科1班和计科2班的《Linux操作系统》为例，分为实验班和对照班通过平时课堂观察、期末考试成绩等方面进行效果验证。通过学生上课情况的对比和问卷调查发现，实验班学生除了学到了基本的知识之外，还提高了学生的学习兴趣、信心以及学生的动手能力。成绩评定中，学生的总评成绩=平时成绩*30%+期末成绩*70%。其中期末成绩是上机成绩，平时成绩实验班和对照班的评定方式稍有不同：实验班的平时成绩由出勤、课堂表现、课堂上机和小组汇报三个部分组成；对照班平时成绩由出勤、课堂表现、课上实验三部分组成。通过一个学期的学习，学生的总评成绩对比如表2所示。从总评成绩来看，对照班成绩的标准差为11.8，说明对照班成绩分两级分化，基于CDIO的教学明显优于常规的教学。该教学模式有效的提高了学生实践能力，同时该模式有利于激发学生学习的兴趣。

4、结论

本论文在分析CDIO教育模式的特点、基本理念及在教学中的应用情况以及应用本科院校网络工程专业课程的教学模式特点以及面临的主要问题基础上。总结归纳出基于CDIO教育模式的网络工程课程教学的方法及具体的实施步骤与策略。并将该策略应用到《Linux操作系统》课程教学过程中，通过实验班和对照班的成绩对比，基于CDIO教育模式的教学提高了学生的学习积极性、主动性，解决了理论知识学习与实践技能提高之间的平衡问题。

作者：张权 张楠 王丽 单位：天津天狮学院