2021-4-9 | 网络工程论文
作者：杨帆 田庆 莫家庆 单位：肇庆学院计算机学院
实践教学方面1、用于实验教学的网络设备台套数无法满足学生同时实验的要求；2、实验教学网络环境配置多变，网络连接不可靠，网络运行不稳定。这不仅降低了学生实验的效率，更增加了学生完成实验的难度；3、实验项目种类单一，仅提供一些验证性实验，缺乏设计性、综合性实验；4、分组安排实验，增加了教学安排的复杂性；5、强调小组实验的配合、协作，淡化了个人基本实操能力的训练[2]。
课程教学目标与内容改革
CDIO从产业对工程人才的需求出发，把构思－设计－实现－运行作为工程教育的环境背景，由此构造出一系列详细而合理的教学目标[3]。《计算机网络工程》的课程内容改革源于CDIO的教学目标导向。
1课程教学目标计算机网络工程是包括工程管理、网络设计和网络实现技术在内的、实践性很强的一门专业基础课程。通过理论教学，使学生了解网络工程的相关概念和基本过程，了解各类网络设备的品牌、技术性能，了解计算机网络工程领域的相关技术标准，了解有关计算机信息网络方面的法律、法规，了解网络工程招、投标的基本过程；掌握网络工程需求分析的主要内容和需求描述方法，掌握现代网络工程设计方法和具体设计技术，初步掌握网络工程规划、设计、招投标以及工程验收等各环节的技术文档编写规范和具体编写方法。具备为一般中小型网络工程提供整体设计方案的能力。通过实验教学，使学生掌握主要网络设备的安装、配置与管理技术，掌握综合布线的基本方法，具备按照网络工程设计（实施）方案进行具体的技术配置、测试和管理的能力。
2课程教学内容1、理论教学方面，各学校在内容安排和组织方面差异较大，有关教材也没能形成比较一致的内容结构，因此，教学过程中，我们从CDIO工程教育理念出发，依据网络工程各环节的知识要求组织教学内容，主要内容包括：计算机网络工程概述，主要介绍网络工程的基本概念、基本方法（系统集成）、基本过程、技术基础、网络工程的相关标准与规范、网络工程的组织与管理、计算机网络设计方法等内容。网络工程需求分析，主要介绍需求分析的相关概念、网络工程需求获取的主要途径和方法、网络功能需求分析、网络环境需求分析、网络性能需求分析、网络工程文档编制等内容。网络拓扑结构设计，以分层设计为基础，介绍分布式结构服务模型和集中式服务模型的结构设计，在此基础上，介绍网络扩展设计的主要内容，包括接入能力扩展设计、处理能力扩展设计、带宽扩展设计、网络规模扩展设计等。网络性能设计，主要介绍网络带宽设计、流量设计、服务质量设计以及负载均衡设计等内容。网络安全设计，在交换机端口安全技术、ACL技术、防火墙技术的基础上，重点介绍DMZ设计、IDS与IPS安全设计、网络隔离设计、VPN网络安全设计等内容。网络物理设计，从产品角度介绍常用网络设备和传输介质，同时介绍综合布线系统规范、中心机房系统设计以及设备互联技术等。应用网络设计，主要介绍服务子网的设计方法，存储网络设计方法以及各类内部网络与Internet的互联方法等。网络性能分析与故障排除，主要介绍影响网络性能的技术指标、网络故障的诊断与排除方法、网络性能分析方法及分析工具介绍等。网络工程验收与鉴定，简要介绍网络工程的验收方式、验收准备、验收标准、验收内容、验收程序、文档资料以及资料验收、布线系统验收、设备（安装）验收、网络系统验收、工程综合验收等内容。这种组织方式，不仅有利于学生的渐进式学习，也有利于培养学生在学习知识、提出问题、思考问题、解决问题的螺旋式往复过程中独立思考的能力2、实践教学方面，以网络设计与实现能力培养为主线组织实验内容，分为验证型实验、设计型实验和综合型实践三个层次。课程实验教学主要承担验证型和设计型实验教学任务，主要实验包括VLAN通信的设计与配置、交换机端口聚合的设计与配置、ACL的设计与配置、NAT的设计与配置、RSTP配置、三级交换网设计与配置、三级路由网设计与配置等。课程设计主要完成综合型实践教学任务，课程设计的教学内容以实际的工程项目为设计案例，包括需求分析、网络结构设计、网络性能设计、设备选型与报价、配置实现、网络测试等各方面知识的综合运用。
教学方法改革
根据《计算机网络工程》课的教学目标要求，结合该课程覆盖面宽、知识点多、实践性强、工程特征显著等特点，兼顾学生的实际情况，围绕案例教学法，针对不同教学任务，综合运用多种教学方法（如图1），完成不同要求的教学任务。
1案例教学法该方法是《计算机网络工程》课程教学设计的基本方法。对于基础知识类内容，尽可能对照各类网络实物（如双绞线、同轴电缆、光纤、以太网收发器、各种网卡、交换机、路由器等网络设备）现场讲解传输介质、组网设备以及网络互连设备的组成、结构、工作原理等内容，现场演示路由器和交换机的配置过程和方法，帮助学生更直观、更有效地了解和掌握各类传输介质的异同、交换机和路由器配置的原理和技术等。对于设计性内容，主要以精简的本校校园网扩建工程为例，讲解网络工程设计过程、设计方法以及用到的网络工程技术（如表1），便于学生全面理解网络工程。
2基于案例的任务驱动教学法简化案例的引入为教学过程创建了一种与现实情况基本一致或相类似的网络工程情境，在此情境下，选择与当前学习主题密切相关的真实性事件或问题（任务）作为学习的中心内容，让学生面临一个需要立即去解决的现实问题[4]。为了细化教学内容，训练学生的实践能力，在以案例为主线的教学实施过程中，除了课堂介绍“zqu校园网”对应案例内容外，将案例内容简化成学生能够自主完成的独立的实验实践任务，课程设计内容以选题为基础形成综合性设计任务，各项任务均以任务书的形式布置、提交和考核。学生自主支配时间，利用GNS3等模拟器进行设计和配置实现。
3基于案例的探究教学法探究教学是指在教师引导下，学生主动参与到发现问题，寻找答案的过程中，以培养学生解决问题能力的教学活动[5]。课程教学过程中，面对综合型、设计型教学任务（如课程设计），任课教师首先根据教学目标和要求，精心组织教学内容，构造与教学内容密切相关的、有实用价值的网络工程项目素材，创设出工程案例，提出多种类型的设计命题，向学生提出将要调查研究的领域。学生根据“目标性、工程性、可行性、自主性”原则[6]结合自身优势进行选题，教师确认选题后统一下达课程设计任务书。学生则根据任务书中工程案例发现并提出问题。教师则注重把握问题的难度，并引导学生分清主次，集中精力对一、两个问题进行重点研究。根据已确认的问题，由学生思考、讨论解决方案，然后开始进行具体的需求分析、网络设计、配置、测试等活动，在解决当前问题的过程中发现新问题，提出新设计。教师在课程教学计划中，安排时间进行交流，教师就基础知识、理解能力、分析能力、设计能力、创新能力以及存在问题等进行点评。探究教学方法的引入，极大地调动了学生学习的积极性，提高了学生综合素质以及独立分析问题、解决问题的能力，使学生感受到自主求解问题的乐趣和成就感。