網(wǎng)絡(luò)工程的創(chuàng)新思維教學(xué)

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一、創(chuàng)新思維教學(xué)法及實踐

當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)工程專業(yè)課程教學(xué)中存在如下問題：（1）傳統(tǒng)的教學(xué)模式中，教師在課堂上側(cè)重傳授專業(yè)知識，課堂以“教師講、學(xué)生聽”為主，學(xué)生缺乏創(chuàng)新思維方法訓(xùn)練；（2）專業(yè)課程雖然內(nèi)容豐富，但課堂授課只著重于單門課程知識本身，沒有課程知識在網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用方面的拓展；（3）學(xué)生參與課程學(xué)習(xí)的主動性較弱；（4）部分學(xué)生對于課堂理論知識掌握得較好，但知識拓展和創(chuàng)新能力不足。

1.1創(chuàng)新思維教學(xué)法

科學(xué)思維的內(nèi)涵是相信存在客觀事實，愿意探究和認(rèn)識未知事物；基于已有經(jīng)驗知識和理論知識，通過思考提出對未知事物的猜想，通過科學(xué)方法進(jìn)行推理論證，得出事實。科學(xué)方法是認(rèn)識改造客觀世界的手段、方法和工具?？茖W(xué)方法有兩類：一類是描述事實的經(jīng)驗認(rèn)知方法；一類是解釋事實的歸納、演繹和推理方法。先進(jìn)的教學(xué)方法應(yīng)當(dāng)以培養(yǎng)善于學(xué)習(xí)者和創(chuàng)新者為目標(biāo)，教師應(yīng)有傳授專業(yè)知識和培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力的責(zé)任。學(xué)習(xí)的一般認(rèn)知規(guī)律是學(xué)習(xí)新知識時以知識點為基礎(chǔ)，逐個學(xué)習(xí)各個知識點，積少成多，形成知識體系，達(dá)到掌握該領(lǐng)域知識的目標(biāo)，而學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)需要在專業(yè)課學(xué)習(xí)中不斷融入創(chuàng)新思維訓(xùn)練；因此，教師傳授專業(yè)知識是基礎(chǔ)，對學(xué)生進(jìn)行創(chuàng)新思維訓(xùn)練是保障，將兩者結(jié)合起來才能更好地培養(yǎng)創(chuàng)新人才。我們提出的創(chuàng)新思維教學(xué)法CTT=Function(Knowledge,Question,Interactive,Experiments)包含如下核心要素。（1）Knowledge是課程知識點。知識是基礎(chǔ)，知識包含低層次的經(jīng)驗知識和高層次的理論知識。觀察報告、實驗記錄等經(jīng)驗知識是由一系列“是什么”組成的知識，而用來回答“為什么”的則是理論知識。（2）Question是探究性問題。問題是驅(qū)動，教師在備課階段需精心準(zhǔn)備每個知識點所包含的具有啟發(fā)性、能引起學(xué)生興趣的探究性問題，引導(dǎo)學(xué)生課前帶著問題預(yù)習(xí)，進(jìn)而參與課堂教學(xué)；課后通過研討交流給出問題的解決方案并進(jìn)行知識的拓展與應(yīng)用。（3）Interactive是師生互動。學(xué)生通過課前預(yù)習(xí)思考，對探究性問題有了初步認(rèn)識；在教師授課時，可以參與到授課過程中，加深對理論知識的理解和掌握；課后通過教師博客、網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺和研究型學(xué)習(xí)與創(chuàng)新項目，增強師生間在課下的交流溝通，拓展課程知識應(yīng)用。（4）Experiments是實驗。實驗是對理論知識的驗證，學(xué)生通過上機實驗可以驗證課堂理論知識，通過分析實驗結(jié)果可進(jìn)一步引發(fā)新的思考和問題。（5）Function是創(chuàng)新思維教學(xué)法的函數(shù)實現(xiàn)，需綜合運用knowledge,Question,Interactive,Experiments這4個元素；教師在傳授知識時需對學(xué)生進(jìn)行創(chuàng)新思維能力訓(xùn)練。

1.2創(chuàng)新思維教學(xué)法實踐

創(chuàng)新思維教學(xué)法包括作好課前預(yù)習(xí)（思考）、增加課堂研討（實驗驗證）、增強課后交流3個教學(xué)環(huán)節(jié)。學(xué)生課前查閱相關(guān)教學(xué)資源和資料，進(jìn)行自主學(xué)習(xí)；課上以小組形式合作交流，輔以教師的實驗課教學(xué)引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行實驗驗證；課后通過網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺和教師博客，增強師生間的交流。教師鼓勵學(xué)生參加研究型學(xué)習(xí)與創(chuàng)新項目，拓展知識應(yīng)用技能訓(xùn)練。（1）作好課前預(yù)習(xí)。教師在備課階段對課程內(nèi)容進(jìn)行梳理，理清課程核心知識點，精心設(shè)計每個核心知識點所包含的具有啟發(fā)性的、能引起學(xué)生興趣的探究性問題，引導(dǎo)學(xué)生課前帶著這些問題預(yù)習(xí)，查閱資料，思考并獲得初步認(rèn)知。（2）增加課堂探討。在課堂授課環(huán)節(jié)，教師以“問題驅(qū)動法”講授課程知識點，調(diào)動學(xué)生參與課堂教學(xué)的積極性，加強師生互動，引導(dǎo)學(xué)生積極思考并參與教學(xué)研討，通過實驗課驗證加深學(xué)生對核心知識點的掌握。（3）增強課后交流。學(xué)生課后可通過網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺討論區(qū)和教師博客加強師生間的交流，開發(fā)課下拓展知識的潛能。圍繞教師提出的問題，師生互動得越頻繁，學(xué)生的知識遷移和能力擴展就可能越主動和高效。學(xué)生主動性和積極性的充分發(fā)揮，必然促進(jìn)學(xué)生對知識技能的理解與掌握，有利于創(chuàng)新思維與創(chuàng)新能力的形成與發(fā)展。

二、創(chuàng)新思維教學(xué)法在網(wǎng)絡(luò)工程專業(yè)課程群中的研究與應(yīng)用

創(chuàng)新思維教學(xué)法不是通過一門課就能讓學(xué)生建立起創(chuàng)新能力，而是需要將創(chuàng)新思維訓(xùn)練融合到網(wǎng)絡(luò)工程專業(yè)各門課程教學(xué)中。根據(jù)網(wǎng)絡(luò)工程專業(yè)課程知識體系和課程的特點，青島大學(xué)信息工程學(xué)院建設(shè)了網(wǎng)絡(luò)工程專業(yè)核心課程群，課程群教師定期集體備課和交流，對于課程中相互交叉和具有連貫性的知識點進(jìn)行歸納梳理。教師在學(xué)生參與教學(xué)的全過程中均采取記分制，對課堂與網(wǎng)絡(luò)討論、實驗、課后作業(yè)和理論考試給予不同的權(quán)重并計分。

2.1創(chuàng)新思維教學(xué)法訓(xùn)練舉例

教師組織學(xué)生以學(xué)習(xí)小組（包括3~5名學(xué)生）為單位參與教學(xué)活動全過程。學(xué)生以交流協(xié)作和相互督促的方式進(jìn)行預(yù)習(xí)、準(zhǔn)備課堂討論發(fā)言、收集網(wǎng)絡(luò)資料、討論學(xué)習(xí)重點難點和交流學(xué)習(xí)方法等。在課前預(yù)習(xí)階段和課后討論階段，教師圍繞課程知識點提出一些探究性問題，組織3~5名學(xué)生以學(xué)習(xí)小組為單位，進(jìn)行資料查詢和問題交流討論，給出解決方案或算法設(shè)計，準(zhǔn)備PPT并在課堂研討階段進(jìn)行宣講，在課后形成總結(jié)報告和實驗報告。在計算機網(wǎng)絡(luò)原理這門課程中，教師對于網(wǎng)絡(luò)層知識點準(zhǔn)備的探究性問題舉例如下。（1）課前預(yù)習(xí)問題：對于網(wǎng)絡(luò)層的路由選擇協(xié)議，教師可給出一個具體的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，要求學(xué)生思考并構(gòu)造拓?fù)鋱D中結(jié)點的最短路徑。教師可提示學(xué)生：路由器可以與相鄰結(jié)點交換信息（即基于距離矢量的路由選擇算法）；或者將路由器的路由信息匯集到某處計算處理（Dijkstra算法）；又或者采用類似于交換機的自學(xué)習(xí)方法等。教師在課前要求學(xué)生以學(xué)習(xí)小組為單位進(jìn)行課前自主學(xué)習(xí)討論，提出想法，進(jìn)行總結(jié)，形成小組PPT；在課堂研討時，挑選2~3個小組的方案并由學(xué)生在課堂宣講和討論，鼓勵學(xué)生提出發(fā)散、創(chuàng)新思維觀點，分析算法利弊，引導(dǎo)學(xué)生得出正確結(jié)論。教師在進(jìn)行實驗課教學(xué)時，可引導(dǎo)學(xué)生配置路由器的RIP和OSPF協(xié)議、觀察路由選擇協(xié)議的工作過程、記錄報文交換的內(nèi)容、觀察鏈路狀態(tài)變化后兩種協(xié)議收斂的過程，使學(xué)生通過實驗手段直接驗證理論算法，并在網(wǎng)絡(luò)實驗環(huán)境下比較兩種算法的不同思想、優(yōu)缺點及適用網(wǎng)絡(luò)。課后學(xué)生以小組為單位進(jìn)行討論與交流，完善算法和實驗結(jié)果分析，形成研究報告和實驗報告。（2）課后研討問題：子網(wǎng)劃分和利用路由聚合技術(shù)構(gòu)造超網(wǎng)問題。教師可給出具體的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?，將給定IP地址空間222.118.1.0/24劃分為兩個子網(wǎng)，分配給局域網(wǎng)1和局域網(wǎng)2，保證每個局域網(wǎng)至少包含120個IP地址，要求學(xué)生給出R2的路由表，使其明確包括到局域網(wǎng)1的路由、局域網(wǎng)2的路由、域名服務(wù)器的主機路由和互聯(lián)網(wǎng)的路由；使用路由聚合技術(shù)給出R1到局域網(wǎng)1和局域網(wǎng)2的路由，構(gòu)造路由器R1的路由表。教師可提示學(xué)生如下知識點。①劃分子網(wǎng)是從兩極IP地址到三級IP地址。劃分子網(wǎng)的基本思路是從網(wǎng)絡(luò)的主機號借用若干比特作為子網(wǎng)號，而主機號就相應(yīng)減少若干個比特，于是兩極IP地址在本單位內(nèi)部就變?yōu)槿塈P地址：網(wǎng)絡(luò)號、子網(wǎng)號和主機號。②在路由表中利用無分類編址CIDR地址塊查找目的網(wǎng)絡(luò)，這種地址的聚合稱為路由聚合，它使得路由表中的一項可用來表示很多個原來傳統(tǒng)分類地址的路由，也稱為構(gòu)造超網(wǎng)。③路由表項中包含到目的網(wǎng)絡(luò)的表項、特定主機的表項、默認(rèn)路由表項。

2.2網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺的輔助性作用

校園網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺整合了專業(yè)課程群教改成果，提供每門課程教學(xué)大綱、教學(xué)日歷、教學(xué)課件、教師教學(xué)錄像、教學(xué)筆記、常見問題解答、研究型教學(xué)文檔、課后習(xí)題等教學(xué)內(nèi)容，并鏈接檢測習(xí)題庫以供學(xué)生進(jìn)行自我測試。學(xué)生可以通過網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺查詢相關(guān)資料，開展網(wǎng)上討論和答疑，在探究過程完成后以學(xué)習(xí)小組為單位提交總結(jié)報告。

2.3研究性學(xué)習(xí)與創(chuàng)新實驗項目培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力

網(wǎng)絡(luò)工程專業(yè)教學(xué)計劃對于研究型學(xué)習(xí)與創(chuàng)新實驗項目設(shè)置3個學(xué)分，主要在探索性實驗開發(fā)環(huán)節(jié)，為網(wǎng)絡(luò)工程專業(yè)二、三年級學(xué)生提供一些與專業(yè)課程相關(guān)的研究型學(xué)習(xí)與創(chuàng)新實驗項目，鼓勵學(xué)生以3~5人為一個小組參與到項目的研究與開發(fā)中，在學(xué)生中逐步營造研究型學(xué)習(xí)氛圍，帶動多數(shù)學(xué)生積極參與到研究型學(xué)習(xí)與創(chuàng)新實驗項目和教師的科研項目中。為期1年的研究型學(xué)習(xí)與創(chuàng)新實驗項目的開展,可以讓學(xué)生參與項目分析、設(shè)計、開發(fā)的全過程。學(xué)生通過查閱資料、提出設(shè)計方案、進(jìn)行實踐開發(fā)和系統(tǒng)測試等一系列科研活動，開展與教師和同組同學(xué)的交流學(xué)習(xí)，拓寬了視野，提高了科研創(chuàng)新能力。我們通過對青島大學(xué)信息工程學(xué)院2007級、2008級和2009級成功考研的學(xué)生進(jìn)行調(diào)查統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)，有近90%的學(xué)生在二、三年級時參加過研究型學(xué)習(xí)與創(chuàng)新實驗項目，并且通過該項目提高了創(chuàng)新思維和主動學(xué)習(xí)能力。

三、結(jié)語

教學(xué)改革的關(guān)鍵在于充分發(fā)揮教師的主導(dǎo)作用和學(xué)生的主體作用，充分調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，從而培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。筆者根據(jù)近幾年開展創(chuàng)新思維教學(xué)法改革的實踐，研究創(chuàng)新思維教學(xué)法在網(wǎng)絡(luò)工程專業(yè)核心課程群建設(shè)中的應(yīng)用，通過讓學(xué)生作好課前預(yù)習(xí)、提高學(xué)生參與課堂教學(xué)和實驗驗證的積極性、調(diào)動學(xué)生課下拓展知識應(yīng)用等教學(xué)環(huán)節(jié)的創(chuàng)新思維訓(xùn)練，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高了學(xué)生自主學(xué)習(xí)和創(chuàng)新能力，在網(wǎng)絡(luò)工程專業(yè)課程教學(xué)中取得了較好的教學(xué)效果。

作者：云紅艷 楊厚俊 趙志剛 李建波 李琳 單位：青島大學(xué)信息工程學(xué)院