基于OBE 理念的“路由與交換技術”實踐教學改革

張 奎

(喀什大學計算機科學與技術學院，新疆 喀什 844000)

0 引言

隨著互聯網技術的快速發展，新型網絡技術不斷涌現，從有線網絡到無線網絡，呈現出終端智能化和異構網絡融合發展的趨勢.如何緊跟網絡前沿技術，培養符合社會需要的學習型和創新型應用人才，是地方本科院校人才培養面臨的艱巨任務.“路由與交換技術”是網絡工程專業的核心課程之一，課程講授一般采用“先理論后實踐”的形式，學生在掌握基礎理論的基礎上，在實驗室通過仿真軟件和真機設備進行實際操作，進而達到學校對于應用型人才培養的目標定位.

OBE（Outcome-Based Education）理念是工程教育專業認證的三大理念之一[1]，其教學的目標是學生畢業時要達到一定的成果產出，人才培養方案和課程內容要明確反映對畢業要求的支撐上，課程設置要滿足對應的“支撐”任務，建立起課程與培養目標的關系矩陣.將OBE 教學理念引入“路由與交換技術”課程實踐教學，完善教學內容設計和教學實施過程，通過持續推進實踐教學改革，驅動教學目標和專業人才培養目標達成.

1 “路由與交換技術”實踐教學中存在的問題

1.1 實踐教學內容與學校人才培養的目標定位聯系不緊密、特色不明顯

在寬口徑培養模式下，由于人才培養方案中對于通識教育類、實踐創新類、專業基礎類課程學時的要求，在總學時的限制下，專業核心課程和專業方向課程的數目和學時極其有限，缺少具有完整體系的實踐環節及實踐教學內容，課程內容目標達成與學校人才培養定位的聯系不明確，缺乏人才培養特色，畢業生同質化嚴重，就業形勢堪憂.[2]

1.2 實踐教學與理論教學結合不緊密

在課程內容選取上，有些內容易于講授但是實踐性較弱，有些內容易于實踐但理論性較強.因此，將理論與實踐分開獨立教學，會造成學生難以真正理解理論知識，而實踐能力也得不到真正的鍛煉.一些新技術理論性太強，加之缺少實際操作的訓練，導致學生學習中理論與實踐嚴重脫節，理論知識得不到真正的理解.

1.3 “雙師型”師資隊伍短缺

“雙師型”教師要求教師既具備相應的理論教學和實踐教學能力，又要能緊跟產業發展趨勢和行業人才需求，同時還要具有企業相關工作經歷.目前學校實踐教學老師大多由新入職的研究生或者實驗崗位的本科生擔任，他們缺乏企業和公司的工程實踐經歷，指導學生做實驗也僅僅停留在課本或者自身對于課程內容的理解上，難以將書本理論知識與實際需要的技術應用結合起來，對于實踐教學內容和教學環節的設置缺乏系統思考，使得實踐教學達不到應用型人才培養的目標.

針對存在的問題，基于OBE 理念，以“園區網構建、應用型人才培養”為主線，將產出指標點和課程知識點貫穿于實踐教學全過程，設計具有區分度的課程教學目標和實踐內容體系，學生通過教師的指導，才能逐步完成園區網構建的教學目標和應用型人才的培養目的.

2 基于OBE 理念的驅動式案例教學設計

2.1 教學設計以學生為中心

喀什大學作為一所地方本科院校，網絡工程專業生源特點具有“5/95”的特征，即約5%的高分考生具有扎實的數理基礎，學習能力和興趣較強，主要以考研為產出；約95%的上線考生數理基礎一般、學習能力和興趣一般，主要以就業為產出[1].OBE 理念是由產出需求反向設計人才培養目標和課程內容體系，教學的目的是畢業生要達到一定的能力要求，教學計劃的制定也要明確反映對畢業要求的支撐，通過對產出結果達成度的分析反向驅動畢業要求、人才培養目標等的優化.基于OBE 理念的課程設計流程如圖1 所示[3].

圖1 基于OBE 理念的課程設計流程

為了使“路由與交換技術”課程的教學目標符合OBE 理念，對教學大綱進行了優化，確定新的教學目標如下[4-6]：

（1）掌握園區網構建所需的IP 和VLAN（Virtual Local Area Network，即虛擬局域網）技術、路由選擇協議、訪問控制列表、網絡地址轉換等原理.

（2）掌握Cisco 和華為的路由與交換配置命令，利用仿真軟件規劃網絡拓撲結構，實現設備之間的互連互通，熟練使用網絡調試工具，掌握網絡故障的排除流程.

（3）能夠綜合運用所學科學原理，針對計算機網絡相關復雜工程問題，設計合適的研究方案，并建立合適的數學模型，確定模型參數.

（4）按照研究需要設計實驗，能正確操作實驗裝置，運用計算機網絡軟硬件實驗環境進行實驗操作，并正確采集、整理實驗數據.參照科學理論模型對比實驗數據和結果，驗證實驗和理論模型的結果差異.

（5）能夠針對計算機網絡相關復雜工程的問題，選擇與使用恰當的技術手段和計算機網絡軟硬件工具進行模擬，并能夠在實踐過程中領會相關工具的局限性.

上述教學目標中，（1）和（2）側重于考查學生對于基礎知識的掌握；（3）和（4）可以通過實踐案例讓學生自主設計和實踐，側重考查學生的自主設計和創新能力；（5）要求根據實際需要，綜合運用所學知識解決實際問題，著重考查學生的工程實踐能力.

2.2 案例驅動式的實踐內容改進

基于OBE 理念，把最新的科研成果和網絡技術融入實踐教學[2,7]，以“園區網構建、應用型人才培養”為主線，分層設計具有區分度的實踐案例內容體系[8-9]，學生在老師的指導下，逐步完成園區網構建和應用型人才培養的目標.將離散的章節知識點，按照內容模塊間的邏輯關系，以應用案例的形式串聯成線擴展到面.學生按照層次遞進式的應用案例進行實踐操作，逐步掌握知識點和重難點，實現課程目標的達成和應用型人才的培養目標.具有區分度的“路由與交換技術”實踐案例教學內容設計見表1.

表1 “路由與交換技術”實踐案例教學內容

2.2.1 基礎驗證型實踐內容

基礎驗證型實驗是以基礎知識點為基礎[2-3]，考查學生對于基礎知識點的動手實踐能力.基礎驗證型實驗包括靜態路由和動態路由、RIP 路由、OSPF 路由和BGP 路由等，要求掌握路由選擇協議的工作原理，利用Packet Tracert 6.0、GNS 3.0、eNSP 模擬軟件搭建網絡拓撲結構，配置實現并分析路由選擇協議的工作過程；掌握IP 和VLAN 的劃分、三層交換機實現VLAN 間通信的配置，區別端口的Trunk 和Access 工作模式；掌握三層交換機做DHCP（Dynamic Host Configuration Protocol，即動態主機配置協議）服務器的配置方法，測試并驗證網絡參數的獲取結果.

2.2.2 自主設計型實踐內容

自主設計型實驗是在基礎驗證型實驗的基礎上，對基礎知識點的整合和運用，考查學生根據特定網絡環境，在老師的指導下，將最新的網絡技術融入實踐教學內容，自主設計具有目標導向的實踐案例.自主設計型實驗包括設備互連和交換機級聯，要求學生搭建三層架構園區網拓撲結構，整合OSPF 路由、靜態路由、DHCP、NAT（Network Address Translation，即網絡地址轉換）等技術，實現內、外網隔離和設備之間的互連互通；學院機房DHCP 服務器規劃與實現，要求學生分析目前學院機房的網絡現狀，自主設計滿足機房需求的網絡拓撲，配置實現并測試結果.

2.2.3 工程實踐型實踐內容

工程實踐型實驗是以“項目為導向、技術技能型提升為目標”的創新型教學模式.通過大學生創新創業實訓、學科競賽、畢業設計、行業認證等形式，強化培養學生的創新意識.在自主設計型實驗的基礎上，更加注重培養學生的工程實踐能力和創新能力，能夠針對路由與交換技術相關復雜的工程問題，選擇與使用恰當的技術手段和計算機網絡軟硬件工具進行構思、設計、實現和運行，培養網絡系統集成和溝通協調的能力[10].

在“路由與交換技術”實踐教學中，基礎驗證型實踐內容占50%，自主設計型實踐內容占30%，工程實踐型實踐內容占20%.突出基礎驗證型實踐內容在課程實踐內容中的占比，兼顧自主設計型實驗和工程實踐型實驗，以人才培養為導向，體現“厚基礎、寬口徑、強實踐、重創新”的人才培養思路，構建特色鮮明的實踐教學內容體系，強化學生創新意識、創新能力和實踐技能的培養，促進學生知識、能力、素質的全面發展.

2.3 優化課程評價方式

課程采用“以學習產出和學習過程為主”的考核方式，從課前準備、課堂操作、課后總結三個方面進行考核.課前準備考查學生對于實驗大綱、基礎知識、仿真軟件等的準備情況，要求學生根據實驗大綱，預習實驗內容，自主設計實驗案例；課堂操作考查學生能否熟練使用仿真軟件，在實驗室環境下進行基礎驗證型和自主設計型的案例操作，發現問題進而自主設計和解決問題；課后總結主要考查學生根據實驗操作，對實驗過程和實驗數據的收集、分析，撰寫實驗報告；學生也可以在基礎驗證型和自主設計型實驗的基礎上，利用現有實驗室條件，積極參加大學生創新創業大賽、學科比賽、行業認證等活動，以獲取證書作為工程實踐型的評價標準.以上三個方面分別占到實驗成績的20%、50%、30%，突出實驗過程和實驗結果產出.

3 持續推進實踐教學改革

3.1 建材建設

教材是教學的基礎.目前多數老師缺少企業的工程實踐經歷，教學中所選用或編寫的教材缺乏項目導向，與現使用教材較高的同質化，不利于培養學生的工程實踐能力和創新能力[11].結合“應用型、技術技能型人才培養”和OBE 理念的課程建設需求，實踐課教材要突出項目導向和技術技能型特色，這就需要專業老師積極與知名網絡技術公司或者企業單位合作編寫有行業特色的教材.

3.2 重視“雙師型”師資培養

根據中共中央辦公廳、國務院辦公廳印發《關于深化職稱制度改革的意見》指出，初級、中級職稱實行全國統一考試的專業，不再進行相應的職稱評審或認定.即采用“以考代評、考評結合”的方式，促進職稱制度與職業資格制度的有效銜接.[12]新入職的教師可以積極考取華為認證、計算機技術與軟件專業技術資格認證、紅帽子Linux 認證等，在獲得相應證書后即可參與職稱評定，可開展相應課程的實踐教學活動.另外，也可以鼓勵青年教師到國內知名網絡技術公司、企業參與項目開發、網絡管理和維護等工作，提高從事相應課程的工程實踐能力，推動“雙師型”師資隊伍的快速發展.

3.3 持續優化課程內容體系

以科教融合思想為紐帶，將最新的科研成果和網絡技術、學科競賽、行業認證等內容融入課程實踐內容體系中去，持續優化實踐內容.實踐課教師要持續跟蹤最新網絡技術發展、學科競賽以及行業認證內容，將相關內容融入課程實踐內容體系，使學生在學習完理論內容后，在近乎實戰的情況進行實踐操作，達到培養學生的創新意識和工程實踐能力的目的.

4 結語

基于OBE 理念的“路由與交換技術”的實踐教學，以學生產出為培養目標，對課程教學目標和實踐教學內容體系進行優化設置，有針對性的選取和設計實踐案例，學生根據自己的興趣，選擇相應的案例進行自主設計，培養了學生的創新能力和工程實踐能力，為以后從事網絡技術行業打下了堅實的基礎.基于OBE 理念的教育模式，也可以應用到計算機網絡、網絡系統集成、Linux 服務與應用等課程中去，對于人才培養方案修訂、教學大綱優化、課程內容體系設置具有一定的指導意義.