网络工程的创新思维教学

一、创新思维教学法及实践

当前网络工程专业课程教学中存在如下问题：（1）传统的教学模式中，教师在课堂上侧重传授专业知识，课堂以“教师讲、学生听”为主，学生缺乏创新思维方法训练；（2）专业课程虽然内容丰富，但课堂授课只着重于单门课程知识本身，没有课程知识在网络应用方面的拓展；（3）学生参与课程学习的主动性较弱；（4）部分学生对于课堂理论知识掌握得较好，但知识拓展和创新能力不足。

1.1创新思维教学法

科学思维的内涵是相信存在客观事实，愿意探究和认识未知事物；基于已有经验知识和理论知识，通过思考提出对未知事物的猜想，通过科学方法进行推理论证，得出事实。科学方法是认识改造客观世界的手段、方法和工具。科学方法有两类：一类是描述事实的经验认知方法；一类是解释事实的归纳、演绎和推理方法。先进的教学方法应当以培养善于学习者和创新者为目标，教师应有传授专业知识和培养学生创新能力的责任。学习的一般认知规律是学习新知识时以知识点为基础，逐个学习各个知识点，积少成多，形成知识体系，达到掌握该领域知识的目标，而学生创新能力的培养需要在专业课学习中不断融入创新思维训练；因此，教师传授专业知识是基础，对学生进行创新思维训练是保障，将两者结合起来才能更好地培养创新人才。我们提出的创新思维教学法CTT=Function(Knowledge,Question,Interactive,Experiments)包含如下核心要素。（1）Knowledge是课程知识点。知识是基础，知识包含低层次的经验知识和高层次的理论知识。观察报告、实验记录等经验知识是由一系列“是什么”组成的知识，而用来回答“为什么”的则是理论知识。（2）Question是探究性问题。问题是驱动，教师在备课阶段需精心准备每个知识点所包含的具有启发性、能引起学生兴趣的探究性问题，引导学生课前带着问题预习，进而参与课堂教学；课后通过研讨交流给出问题的解决方案并进行知识的拓展与应用。（3）Interactive是师生互动。学生通过课前预习思考，对探究性问题有了初步认识；在教师授课时，可以参与到授课过程中，加深对理论知识的理解和掌握；课后通过教师博客、网络教学平台和研究型学习与创新项目，增强师生间在课下的交流沟通，拓展课程知识应用。（4）Experiments是实验。实验是对理论知识的验证，学生通过上机实验可以验证课堂理论知识，通过分析实验结果可进一步引发新的思考和问题。（5）Function是创新思维教学法的函数实现，需综合运用knowledge,Question,Interactive,Experiments这4个元素；教师在传授知识时需对学生进行创新思维能力训练。

1.2创新思维教学法实践

创新思维教学法包括作好课前预习（思考）、增加课堂研讨（实验验证）、增强课后交流3个教学环节。学生课前查阅相关教学资源和资料，进行自主学习；课上以小组形式合作交流，辅以教师的实验课教学引导学生进行实验验证；课后通过网络教学平台和教师博客，增强师生间的交流。教师鼓励学生参加研究型学习与创新项目，拓展知识应用技能训练。（1）作好课前预习。教师在备课阶段对课程内容进行梳理，理清课程核心知识点，精心设计每个核心知识点所包含的具有启发性的、能引起学生兴趣的探究性问题，引导学生课前带着这些问题预习，查阅资料，思考并获得初步认知。（2）增加课堂探讨。在课堂授课环节，教师以“问题驱动法”讲授课程知识点，调动学生参与课堂教学的积极性，加强师生互动，引导学生积极思考并参与教学研讨，通过实验课验证加深学生对核心知识点的掌握。（3）增强课后交流。学生课后可通过网络教学平台讨论区和教师博客加强师生间的交流，开发课下拓展知识的潜能。围绕教师提出的问题，师生互动得越频繁，学生的知识迁移和能力扩展就可能越主动和高效。学生主动性和积极性的充分发挥，必然促进学生对知识技能的理解与掌握，有利于创新思维与创新能力的形成与发展。

二、创新思维教学法在网络工程专业课程群中的研究与应用

创新思维教学法不是通过一门课就能让学生建立起创新能力，而是需要将创新思维训练融合到网络工程专业各门课程教学中。根据网络工程专业课程知识体系和课程的特点，青岛大学信息工程学院建设了网络工程专业核心课程群，课程群教师定期集体备课和交流，对于课程中相互交叉和具有连贯性的知识点进行归纳梳理。教师在学生参与教学的全过程中均采取记分制，对课堂与网络讨论、实验、课后作业和理论考试给予不同的权重并计分。

2.1创新思维教学法训练举例

教师组织学生以学习小组（包括3~5名学生）为单位参与教学活动全过程。学生以交流协作和相互督促的方式进行预习、准备课堂讨论发言、收集网络资料、讨论学习重点难点和交流学习方法等。在课前预习阶段和课后讨论阶段，教师围绕课程知识点提出一些探究性问题，组织3~5名学生以学习小组为单位，进行资料查询和问题交流讨论，给出解决方案或算法设计，准备PPT并在课堂研讨阶段进行宣讲，在课后形成总结报告和实验报告。在计算机网络原理这门课程中，教师对于网络层知识点准备的探究性问题举例如下。（1）课前预习问题：对于网络层的路由选择协议，教师可给出一个具体的网络拓扑结构，要求学生思考并构造拓扑图中结点的最短路径。教师可提示学生：路由器可以与相邻结点交换信息（即基于距离矢量的路由选择算法）；或者将路由器的路由信息汇集到某处计算处理（Dijkstra算法）；又或者采用类似于交换机的自学习方法等。教师在课前要求学生以学习小组为单位进行课前自主学习讨论，提出想法，进行总结，形成小组PPT；在课堂研讨时，挑选2~3个小组的方案并由学生在课堂宣讲和讨论，鼓励学生提出发散、创新思维观点，分析算法利弊，引导学生得出正确结论。教师在进行实验课教学时，可引导学生配置路由器的RIP和OSPF协议、观察路由选择协议的工作过程、记录报文交换的内容、观察链路状态变化后两种协议收敛的过程，使学生通过实验手段直接验证理论算法，并在网络实验环境下比较两种算法的不同思想、优缺点及适用网络。课后学生以小组为单位进行讨论与交流，完善算法和实验结果分析，形成研究报告和实验报告。（2）课后研讨问题：子网划分和利用路由聚合技术构造超网问题。教师可给出具体的网络拓扑，将给定IP地址空间222.118.1.0/24划分为两个子网，分配给局域网1和局域网2，保证每个局域网至少包含120个IP地址，要求学生给出R2的路由表，使其明确包括到局域网1的路由、局域网2的路由、域名服务器的主机路由和互联网的路由；使用路由聚合技术给出R1到局域网1和局域网2的路由，构造路由器R1的路由表。教师可提示学生如下知识点。①划分子网是从两极IP地址到三级IP地址。划分子网的基本思路是从网络的主机号借用若干比特作为子网号，而主机号就相应减少若干个比特，于是两极IP地址在本单位内部就变为三级IP地址：网络号、子网号和主机号。②在路由表中利用无分类编址CIDR地址块查找目的网络，这种地址的聚合称为路由聚合，它使得路由表中的一项可用来表示很多个原来传统分类地址的路由，也称为构造超网。③路由表项中包含到目的网络的表项、特定主机的表项、默认路由表项。

2.2网络教学平台的辅助性作用

校园网络教学平台整合了专业课程群教改成果，提供每门课程教学大纲、教学日历、教学课件、教师教学录像、教学笔记、常见问题解答、研究型教学文档、课后习题等教学内容，并链接检测习题库以供学生进行自我测试。学生可以通过网络教学平台查询相关资料，开展网上讨论和答疑，在探究过程完成后以学习小组为单位提交总结报告。

2.3研究性学习与创新实验项目培养学生的创新能力

网络工程专业教学计划对于研究型学习与创新实验项目设置3个学分，主要在探索性实验开发环节，为网络工程专业二、三年级学生提供一些与专业课程相关的研究型学习与创新实验项目，鼓励学生以3~5人为一个小组参与到项目的研究与开发中，在学生中逐步营造研究型学习氛围，带动多数学生积极参与到研究型学习与创新实验项目和教师的科研项目中。为期1年的研究型学习与创新实验项目的开展,可以让学生参与项目分析、设计、开发的全过程。学生通过查阅资料、提出设计方案、进行实践开发和系统测试等一系列科研活动，开展与教师和同组同学的交流学习，拓宽了视野，提高了科研创新能力。我们通过对青岛大学信息工程学院2007级、2008级和2009级成功考研的学生进行调查统计发现，有近90%的学生在二、三年级时参加过研究型学习与创新实验项目，并且通过该项目提高了创新思维和主动学习能力。

三、结语

教学改革的关键在于充分发挥教师的主导作用和学生的主体作用，充分调动学生学习的积极性，从而培养学生的创新能力。笔者根据近几年开展创新思维教学法改革的实践，研究创新思维教学法在网络工程专业核心课程群建设中的应用，通过让学生作好课前预习、提高学生参与课堂教学和实验验证的积极性、调动学生课下拓展知识应用等教学环节的创新思维训练，激发了学生的学习兴趣，提高了学生自主学习和创新能力，在网络工程专业课程教学中取得了较好的教学效果。

作者：云红艳 杨厚俊 赵志刚 李建波 李琳 单位：青岛大学信息工程学院