项目驱动法在计算机网络实验教学中的应用

　　计算机网络课程具有实践性和工程性强、概念理解抽象等特点，依靠单纯的课堂讲授远达不到理想的教学效果，计算机网络实验教学对培养计算机网络专业人才具有重要意义m,计算机网络实验是有效提高学生实践能力的主要手段0。目前,我国高校计算机网络在实验教学方面，缺乏对学生创新能力和工程意识培养的实验环境及实验教学理念，没有形成一套比较完整、先进、切实可行的实验教学体系，实验教学内容和手段滞后于网络技术的发展。为此，探索与计算机网络理论教学相适应的实验教学模式和方法，帮助学生综合运用所学的计算机网络知识来提高解决实际问题的能力、培养学生的工程意识和团队协作精神，是值得所有从事

　　计算机网络课程教学工作者们深思和研究的问题，也是一个不能再回避的问题。

　　1计算机网络实验教学现状

　　1.1计算机网络实验教学现状

　　目前，国外一些大学都比较重视网络实验教学，且各有其特点，例如美国的Houston大学侧重于网络管理方面的教学，CanegieMellonUniversity侧重于网络测量等内容的教学，英国的CambridgeUniversity侧重于网络安全和Internet技术的教学。我国清华大学的网络实验室主要侧重网络维护、网络协议编程等方面的实验教学。华中科技大学侧重于网络组建、网络安全以及新型网络技术应用等。全国各高校都在积极探索网络实验教学的教学体系和教学方法。一些高校资金相对雄厚，为学生提供了很好的实验环境，但还有相当多的学校投入不足，或者有一定的投入，但由于教学管理跟不上或师资等原因，造成网络实验教学质量难以提高。

　　1.2现有网络实验教学中存在的问题

　　(1)主要存在重理论、轻实践，重基础、轻技术，重验证、轻创新等问题。

　　(2) 将网络实验教学内容等同于理论教学内容。网络实验教学内容和理论教学内容有较多的不同之处。理论教学主要是网络原理、协议等纯理论内容，较为抽象；而实验教学内容是对理论的具体实现，是完成某一功能的命令集合，较为具体。教师主要讲解网络理论知识，较少讲解实验知识，且大部分实验课依附理论教学，实验内容不系统、不明确，随意性大，形式松，在实验中学生不知所使用的命令行所完成的功能，更无法将这些命令应用于实际的网络环境。导致学生很难将抽象的原理、协议理论与实际网络环境联系起来5。

　　(3) 验证型实验较多，设计型、综合型实验较少。由于实验课时少，内容单教师一般只选择一些基础的、简单的验证型实验，而较少选择设计型、综合型实验。学生只有被动地学习，缺少创新性、探索性和工程意识，学生的操作技能也大打折扣。

　　要解决上述问题，提高实验效果，必须从实验教学的指导思想、教学理念、内容和方法等方面进行改革。为了更好地使学生理解网络工作原理、提高计算机网络设计、应用和管理的技能和能力，提高学生的网络工程意识，在‘‘崇尚实践、回归工程”的思想指导下，将项目驱动法引入到计算机网络实验教学中，积极进行计算机网络实验教学改革的探索，以培养具有较强的学习能力、沟通表达能力、团队协作精神、实践动手能力的网络人才作为其目标。

　　2项目驱动法的定义和内涵

　　著名的心理学家皮亚杰提出的建构主义学习理论认为，知识不是通过教师传授得到的，而是学生在一定的情景下，借助他人（包括教师和学生）的帮助，利用必要的学习资料，通过意义建构的方式而获得63。项目驱动法是在建构主义的指导下，在教学活动中，以实际的工程项目为载体，在教师的组织、引导下，以学生的自主性、探索性学习为基础，由学生以小组工作方式，分组按照实际工作的完整程序围绕各自的工程项目进行讨论、协作学习，达到对所学知识的融会贯通和进一步探索，最后以共同完成项目的情况来评价学生是否达到教学目的的一种教和学的模式67。在项目教学中，学习过程成为学生自主参与的创造实践活动，注重的是完成项目的过程。学生在项目实践过程中，理解和把握项目要求的知识和技能，体验创新的艰辛与乐趣，培养分析问题和解决问题的思维和方法及团队精神和合作能力等63。项目驱动法糅合了当前三大教学法（探究教学法、任务驱动教学法与案例教学法）的特点，集中关注某一学科的中心概念和原则，旨在把学生融入到有意义的任务完成的过程中，让学生积极地学习、自主地进行知识的建构。

　　3项目驱动法在计算机网络实验教学中的应用

　　计算机网络课程的内容多，实验包含的内容也比较多，其中网络互联是重点和难点之一。这部分内容要求将所学的知识综合运用、融会贯通，这些实验与实际网络应用紧密结合，具有较强的工程性，适合于采用项目驱动法。在实验的过程中，将实验的内容以项目模式提出来，并针对不同的实验项目做适当的调整。现以园区网路由的设计和配置为例，说明琼州学院电子信息工程学院如何将项目驱动法应用在计算机网络实验教学中的实施过程。

    3.1确定项目任务

　　项目任务的确定是项目驱动法成功的关键。在明确的教学目标指导下，综合考虑项目的统筹设置、项目间的联系和层次递进及各项目的任务。项目的选择和设计要以计算机网络原理的知识模块为依据，既要与书本的知识紧密结合，又要能够充分体现现实中的计算机网络互联及应用的情况，具有真实性、可行性和应用性，有利于激发学生的实践兴趣。孔子认为：“知之者不如好之者，好之者不如乐之者。”因为兴趣，特别是浓厚的兴趣是采取行动的内在动力。这就要求尽可能将实验内容确立为典型实用的网络工程项目，涵盖的知识点具有专业性、基础性、全面性和系统性，而且要难易适度，有利于学生结合理论原理，探索研究解决问题的方案。下面是基于项目驱动的理念所设计的实验项目案例。

　　实验项目名称：园区网路由的设计与配置

　　实验目的：根据园区网内部的VLAN应用情况及接入Internet的实际需求，选择合适的路由协议，设计园区网的路由并在网络实验室进行联网后配置和验证，理解路由器的工作原理，掌握各路由协议的概念、工作特点、应用范围和配置方法，理解路由在实际网络互联中的重要性。

　　实验科学与技术项目背景：假设某园区网中已经划分了VLAN,VLAN通过三层交换机汇聚到核心交换机，核心交换机连接到出口路由器，出口路由器再和园区网外的另1台路由器连接。要求选择合适的路由协议设计该园区网的路由并实现路由配置。

　　技术原理：在目前广泛使用的TCP/IP网络中，基于IP分组的路由选择是网络互联的基础。根据路由选择策略的不同可以分为动态路由选择和静态路由选择两类，所谓静态路由选择是指路由器中的路由表是静态的，路由器之间不需要进行路由信息的交换；所谓动态路由选择是指路由器中的路由表是由协议产生的，路由器之间需要进行路由信息的交换。路由器是根据路由表进行路由选择和数据转发的。路由表的产生一般分为3种方式：

　　(1) 直连路由：当给路由器的端口配置一个IP地址后，路由器将自动产生本端口IP所在网段的路由信息。

　　(2) 静态路由：在网络拓扑结构相对简单且固定的网络中，网络管理员通过手工方式配置本路由器所未知的网段的路由信息，从而实现不同网段之间的互联。

　　(3) 动态路由：由动态路由协议产生的路由，在规模较大且网络拓扑结构相对复杂的网络中，通过路由器上运行的动态路由协议（如OSPF、RIP等）所产生的路由信息。动态路由信息通过路由器之间的互相学习而得到。

　　要求：调查校园网的路由设计及实际应用情况，查找资料，以小组为单位完成园区网路由的设计（注意与前一个实验“VLAN设计与配置”相结合），可以选择不同的路由协议形成不同的方案(对比不同的方案不同的协议的优缺点和适用场所），并画出网络拓扑图，列出IP规划表，设计详细实施方案。同时给出项目实施中的注意事项，各路由协议的配置参考命令及测试要求，设置相应的实验思考题。

　　3.2设计项目实施方案

　　确定实验项目任务后，首先指导学生组建项目协作小组，细化工作目标，采用小组合作探究方式。在现实中，1个网络通常不是1个人能够建立并加以维护的，具有工程性和系统性，学生们将来从事网络方面的工作，需要与人合作。所以从实践学习的开始就注重培养学生团体意识与团队协作能力。小组协作学习是指学生以小组形式参与，为达到共同的学习目标、有明确的责任分工的互助性学习6]。使学生在互相讨论和共同探究中理解实验问题情境，找出解决问题的方法。教师的主要工作是提供关键技术资料并及时指导学生解决项目难题。经过一定时间准备后在实验前，让学生提交项目方案书（必须包括设计理念、应用场景、实验环境、拓扑图、详细的实验步骤、所使用的命令等），老师审阅后引导学生修改，尽量在实验前将方案不断完善。通过这样的项目构思、设计，让学生明确网络工程项目的工作任务和过程，综合运用相关知识，激发学生的学习兴趣，培养学生的团队精神、创新能力和综合素质。

　　项目分组标准是‘‘组内异质、组间同质”3~4名为1组，实行组长负责制“组内协作，组外竞争”。小组成员在学习过程中探索或发现的信息为全组成员共享，甚至为全班同学共享。

　　3.3实施所设计的项目方案

　　根据所设计的实施方案到网络实验室进行实验，项目组成员根据分配到的具体任务，经过互相配合的相关操作及配置、测试，质疑等过程，讨论分析所碰到的问题，记录实验情况。实施过程中要注意分散重点、难点，采用循序渐进的方法；实施时，要考虑‘‘项目”的大小、知识点的含量、前后的联系、实验环境等多方面的因素。

　　在实验的过程中，要注意对学生质疑的指导,建议采用非直接、非全面的提示性指导。对于实验中碰到的问题，实验教师积极引导，支持和促进学生自主思考、互相讨论、挖掘产生问题的原因，共同解决问题。例如，在上述的实验中，学生对路由器和3层交换机进行配置后，但不同VLAN中的PC机之间彼此PING不通。这时提示学生根据所学的知识和已有的经验，PING不通的原因有哪些？当学生根据已有的知识和经验排除所有可能的原因后，依然PING不通，接着继续引导学生注意不同的VLAN或网络进行通信时须经过网关，VLAN或网络的网关如何设置、PC机的TCP/IP属性中的网关应设置为哪个IP等。通过这样一系列相关问题的提示，学生一点即通，轻松地解决了问题，综合运用所学的知识。

　　通过实践证明：实验中，非直接、非全面的提示性指导不但使学生记忆深刻，还能锻炼学生的发散思维，培养其主动探索精神、创新能力及综合运用所学知识的能力，巩固所学的理论知识。

　　3.4评价实验项目

　　评价实验项目是项目驱动教学法的重要环节，其评价直接关系到实践教学过程中学生的学习和实践过程的动机和效果，对实验教学具有导向和促进作用。

　　传统的实验教学其评价是重结果、重验证,轻实验过程，不利于培养学生的实践技能与探究创新能力。而基于项目驱动的实验教学体现了充分发挥学生的主体作用、强调以人为本的教学理念，所以评价也应该体现这种理念，科学的评价是非常关键的。在借鉴的基础上，经过不断探索与改进，逐步形成相对科学的评价体系：既有定量的评价也有定性的评价，由学生自我评价、小组之间的相互评价这样的定性评价和小组评分、指导老师评分这样的定量评分组成，基本评价指标包括实验过程与实验结果2项，更侧重于实验过程的评价。

　　学生在实施过程中会遇到各种各样的问题，教师在评价时要指出问题的所在及解决的方法,要总结比较各组的特点，指出项目相关的知识要点和技能要点；对项目中的亮点进行表扬和推广，引导他们学习别人的长处来改进和提高自己的能力，这有利于小组之间相互学习、积极竞争，使学生的各种能力在评价中得到提高。

　　学生要进行自我评价：由每组学生分别介绍设计实施方案的思路，项目实施的具体任务、目标、方法、手段、技巧以及体会、收获，可以使师生了解其实验项目的方方面面，看到其独到之处。实验项目完成后的成果一般由项目组长和指导老师先后进行总结。思路总结能帮助学生明晰完成项目的最佳思考方法，找到自己理论上的不足和实验中存在的问题；技巧总结使学生学会‘‘举一反三”，为学生展示不同的解决方法。最后，要求学生以小组为单位提交项目设计方案和实验报告。

　　4项目驱动法的特色及教学效果

　　4.1 项目驱动法的特色

　　(1)项目驱动法是实施探究教学的一种方法，适用于学习各种实践性和操作性较强的知识和技能。实践项目贯穿于整个学习过程，有效地激发了学生学习的内在动力。项目与现实生活或工程实际紧密相关，激发其兴趣，增强了学生学习的主动性，使学生真正感受到学以致用。

　　(2) 注重培养学生的多种能力。项目驱动教学的过程培养了学生的自学能力、观察能力、动手能力、研究和分析问题的能力，提高学生独立思考和独立工作的能力。在项目的实施过程中，学生体验了创新的艰辛和乐趣。学生通过分组协作研究，培养学生的团队精神和交际交流能力以及工程实践能力，同时充分突出了学生的主体地位，为学生将来从事实践工作奠定了基础。

　　(3) 充分发挥教师的创造性。项目驱动法是一套教学策略，教师借此引导学生对现实生活或工程实际中的问题进行深入的学习与研究。项目驱动法有一套灵活但较复杂的体系，它要求教师有极大的创造性和应变能力及工程实践能力。

　　4.2 实验教学效果

　　通过基于项目驱动的实验教学，学生能够比较系统全面地掌握了计算机网络的基本理论和基础知识，学习实践技能。最重要的是，学生亲自参与构思、设计和实施网络工程项目，最后还参与评价项目，既深入理解了计算机网络的理论知识和网络工程的组建原理，又体验了网络项目的构思、设计、实施、运行的全过程。有效地培养学生综合实践、自主思考、探索研究、自主学习与协作创新的能力，增强了实践创新能力和工程意识。为学生后续的学习和工作奠定了良好的基础。

　　5结束语

　　近些年的教学实践证明，项目驱动法在计算机网络实验教学中的应用已取得良好的效果，为培养计算机网络工程技术人才进行了有益探索。但是，该教学方法在应用中的难处是对师资要求较高，要求教师不仅具备理论知识，而且还要具备丰富的实践经验和较强的工程意识及创新应变能力。