计算机网络课程设计的项目驱动式教学改革

摘要：针对目前网络工程专业计算机网络课程设计教学中存在的问题，文章提出引入项目驱动教学法，即引入项目型教学内容、以学生为主体的教学形式及注重过程并鼓励自发答辩的考核方式，介绍教学效果并提出进一步改进的方法。

关键词：计算机网络；课程设计；项目驱动；自发答辩

计算机网络课程设计作为网络工程专业必修的综合实践课程，将计算机网络原理中众多分散、规模小且针对性强的知识点进行综合，指导学生从全局上把握网络系统结构、提高网络应用能力。目前，计算机网络原理类课程理论与实验的教学改革进行得非常深入，而课程设计的教学研究却少有涉及。作为网络工程专业校内实验实训的必修课程，能否将众多的网络原理与协议融入，设计出符合实际应用且便于实验室开展的课程设计题目；能否通过实施合理有效的教学，使学生较全面地掌握网络实现与构建的基础，继而找到兴趣点及钻研方向，都直接影响着学生对网络的理解深度与实践能力水平。

1.目前课程设计教学中的问题

计算机网络原理涉及计算机与通信学科基础，知识点多、更新快，在课程设计教学内容的安排上没有相对固定的模式。目前，计算机网络课程设计主要采用3种教学内容：①网络组建与设备配置，包括局域网组网技术与主流网络设备的配置。如果教学不重视原理，很容易使学生陷入对操作命令的记忆，知其然而不知其所以然。②网络服务配置与管理，包括网络设备或主流网络操作系统上网络服务的实现与维护，教学内容侧重于应用层实现。若学时充裕，也有与①结合的教学内容安排。③网络编程。大多基于Socket编程，从对基础的网络协议的实现与应用的编程中理解协议设计思想，掌握处理通信的基本方法。第③种教学内容的安排较第①种和第②种对协议的解析更深入。网络工程专业培养方案中一般将网络编程作为一门专业课单独开设，相较在课程设计内安排，学时更充裕，更有利于学生对于协议的理解、实现与应用。不管课程设计采用以上何种教学内容，都只侧重某一或某些方面，没有涉及网络系统的整体概念。对学生而言，难以明确众多知识点在实际应用中的设计顺序、构建步骤，缺乏整体意识。

目前的教学形式仍以教师为主，设计过程与结果相对固定，利于教师把握进度，及时了解学生反馈，适时进行指导。但课程设计题目的实现步骤与结果程式化，难以激发大部分学生的探求意识。学生很容易产生依赖性和惰性，因为轻易就能获得配置步骤或代码，课程设计报告复制后稍作修改便算完成。相当一部分学生在模仿与抄袭中完成了设计过程，且提交了考核所要求的材料。这与教学初衷相去甚远，难以达到课程设计预期的提高学生网络实践能力的目的。

按照传统的考核方式，学生只要有不错的考勤记录、基本正确的设计结果、内容完整的课程设计报告，就可获得合格的分数。考虑到目前教学内容具有较高的相似度，为了考核出学生真实的完成情况和实际水平，将考核方式在传统方式的基础上进行了改进，加入了答辩环节，但占用了比较多的学时。不管采用哪种考核方式，大多数学生是为了符合考核要求而被动地学习，不利于激发学生的主观能动性，课程设计学习的效果也会打折扣。

因此，目前计算机网络课程设计的教学在内容上有所侧重但不够综合，学生很难有全局意识；形式上以教师为主，不利于学生对问题的主动求解；考核方式不便于掌握学生实际能力，难以激励学生主动学习。改革这种教学模式已经势在必行。

2.项目驱动法的引入

项目驱动教学法是一种行为引导式的教学方法，是以项目为主体、职业或行业为引导的教学方式，是一种通过组织学生参加实际项目的设计、履行和管理，在项目实施过程中完成教学任务的过程。这种教学法强调对学生综合能力的全面培养，不仅传授给学生理论知识和操作技能，更重要的是增强其实践应用的能力。在课程设计教学中引人项目驱动教学法，由学生根据网络工程项目不同阶段的任务要求，利用计算机网络原理与实验技能分析并解决实际问题，在各阶段完成后形成最终的项目解决方案。学生在项目流程的熟悉与项目需求的实现过程中加深自身对网络系统整体结构的理解，强化自己的网络设计、实施、管理和协议分析能力。

2.1项目型的教学内容

教学内容的安排不再局限于某一方面的能力培养，而是从企业项目中提炼所需技能要求，并将这些要求对应到计算机网络原理类课程的理论与实验内容。一个教学班内以5～6名学生分为一组，一组对应一个项目。根据项目各个阶段所需要完成的内容，再划分成一系列任务，分配给各个成员，工作量大的任务由两名成员共同完成。为杜绝学生抄袭，鼓励学生实践多个项目，不同项目的工程实施、管理与维护、协议理解与编程这3个阶段选取的实现内容也不同。单个项目阶段分解见表1。

以一个具有两个园区的生产型企业网络项目为例说明任务的分配。需求分析阶段，项目组成员根据企业实际情况与网络需求，各自设计方案并集中讨论，确定系统目标与逻辑模型。规划与设计阶段，各成员分别完成拓扑结构设计、内外网地址分配与VLAN划分、设备选型、核心层设计、分布层设计、接人层设计。工程实施阶段，每个项目对应一组机柜设备，各项目组选择设备因需求与设计而异，项目组内每两名成员完成一个任务。

本例任务一：完成核心层设备（2台Cisco3560，1台Cisco 2811）配置，主要包括MSTP备份与负载均衡、链路聚合、路由策略、SVI实现VLAN问路由、出口路由NAPT、Internet接入、园区间帧中继连接（2台Ciseo 2811）；任务二：完成分布层设备（2台Cisco 3560）配置，主要包括MSTP二层环路及链路备份、SVI实现VLAN问路由、ACL拒绝部分WWW服务、DHCP服务；任务三：完成接入层设备（2台Cisco 2950）配置，主要包括VLAN配置、端口安全、无线网络部署。管理与维护阶段，每两名成员完成一项网络服务的部署、参与实施过程中的阶段性测试及实施完成后的整体测试。最后，学生在自己构建的网络上完成协议理解与编程阶段。每名成员利用Sniffer、WireShark等抓包软件对构建的网络服务的客户端与服务器之间的数据进行逐层分析，进一步理解协议。在分析数据包的基础上，完成其中一项协议编程题：Ethernet帧封装、Ethemet帧发送、ARP数据包发送、IP数据包解析、TCP数据包发送、发现活动主机等。

2.2以学生为主体的教学形式

教学内容以项目为单位，为每一项目组提供项目指导书，对项目背景、5个阶段的内容及解决途径进行说明。学生根据提示的解决途径，寻找解决方法，并通过实施进行验证。任务中要求的知识绝大部分在网络原理类课程中讲授或实验过，确保了学生完成的可行性。部分内容没有讲解过，需要学生进行再学习，如前例中工程实施阶段的MSTP、NAPT，协议理解与编程阶段的发现活动主机编程题。学生可以通过接受教师指导、查找资料、理清解决方法与步骤、测试与实践来完成这部分内容，锻炼自主学习与解决问题的能力。

这种教学形式以学生为主体，学生的设计决定了项目实现的结果。为了保证学生解决方法的正确，教师需要对企业实际项目的内容进行取舍，对每一阶段的任务精心设计，确保每位成员分工明确、工作量充足。不同项目的阶段任务也尽可能设计为不同，以避免学生产生依赖，促使其独立完成任务与课程设计报告。在教学过程中，以学生的解决思路为主，教师对学生提出的解决方法进行指导，确保思路正确，但不辅导具体实现。学生的解决方法可能多样，设计结果不一定是最理想的，但一定要求是完整、正确的。考核时，教师对每组学生完成的情况进行说明，肯定合理部分、说明须改进的内容、提出较理想的实现方法，进一步完善学生的网络知识体系结构。

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2.3注重过程，鼓励自发答辩的考核方式

考核方式不再沿用侧重结果的传统方式，因为过程和结果一样重要。项目组的每位成员在每个阶段完成时都需要提交阶段实现文档，教师根据完成的阶段结果与文档打分。这样在设计项目时就已经控制了每位成员完成任务的不同，教师无需过多考虑学生文档是否拷贝，而可以将精力放在检查结果与评阅文档内容上。整个项目完成后需要提交项目组报告，这需要学生将组内所有成员各阶段完成的文档进行整合。项目报告是团队合作结果的体现，按小组打分。不再采用所有学生答辩或按项目组答辩的方式，取代以“自发答辩”形式，以鼓励对课程设计理解深刻、爱钻研、善于实现或有创新的学生。由成员个人或项目组提出申请，以个人为单位参加答辩并打分，不参加答辩的学生此部分无分。最终的成绩由5个阶段（占70%）、报告（占20%）、答辩（占10%）共同构成。

2.4教学效果

将此教学模式实施在网络工程专业的计算机网络课程设计教学中，从实施效果来看，要好于传统模式，主要体现在：①学生建立了整体意识，了解到原理类课程中的理论与实验在实际项目中该应用到何处，并通过自己的实现，掌握了应用方法，完善了知识结构。②教师不固定步骤，学生的设计与实现推动着项目的前行，形式相对自由。学生需要复习原理知识点、查找资料、提出解决方法并验证方法的有效性，最后得出正确的结论与实现的项目。在设计过程中，提高了分析与解决问题的能力。③锻炼了学生的团队意识。项目组每名成员需要相互配合，完成各阶段内容，前一阶段的结果决定了后一阶段的基础。设计过程中，学生的讨论氛围浓厚，各项目组间也有相互借鉴。④注重过程的考核方式使学生更加重视各阶段任务的实现，提高了实践能力，符合了课程设计的教学初衷。⑤“自发答辩”考核方式的加入作为常规考核方式的改进，促进了部分有兴趣、能力强的学生的学习动力，在项目实现过程中增强了自我肯定。在答辩环节，提高了语言组织与表达能力。

在实施过程中也发现存在一些问题。首先，单个项目不可能覆盖绝大部分原理知识点。所以在设计项目时，各个项目所涉及的知识点要尽可能不重合，并鼓励学生思考或设计同一项目中其他学生完成的部分或其他项目。其次，这种教学模式对教师的技术能力有要求，对解决方案要思路清晰，才能及时解惑，使学生学有所得。因此教师须注重积累，不断提高自身的专业能力。

3.结语

计算机网络课程设计作为网络原理类课程的后继综合实践课程，其教学效果影响着学生对于网络原理的理解深度及应用能力。引入项目驱动教学法对原有教学模式进行教学内容、教学形式、考核方式的改进，改善了教学效果。进一步需要做的是增加项目的数量，并确保项目的质量，完善项目内容设计，细化阶段任务，使之与理论内容的结合更紧密，并及时更新实现技术与解决途径。不断地研究、改革、实施、总结，会使计算机网络课程设计的教学更加符合培养理论基础扎实、实践能力强的网络工程专业人才的要求。