網絡工程的創新思維教學

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一、創新思維教學法及實踐

當前網絡工程專業課程教學中存在如下問題：（1）傳統的教學模式中，教師在課堂上側重傳授專業知識，課堂以“教師講、學生聽”為主，學生缺乏創新思維方法訓練；（2）專業課程雖然內容豐富，但課堂授課只著重于單門課程知識本身，沒有課程知識在網絡應用方面的拓展；（3）學生參與課程學習的主動性較弱；（4）部分學生對于課堂理論知識掌握得較好，但知識拓展和創新能力不足。

1.1創新思維教學法

科學思維的內涵是相信存在客觀事實，愿意探究和認識未知事物；基于已有經驗知識和理論知識，通過思考提出對未知事物的猜想，通過科學方法進行推理論證，得出事實。科學方法是認識改造客觀世界的手段、方法和工具。科學方法有兩類：一類是描述事實的經驗認知方法；一類是解釋事實的歸納、演繹和推理方法。先進的教學方法應當以培養善于學習者和創新者為目標，教師應有傳授專業知識和培養學生創新能力的責任。學習的一般認知規律是學習新知識時以知識點為基礎，逐個學習各個知識點，積少成多，形成知識體系，達到掌握該領域知識的目標，而學生創新能力的培養需要在專業課學習中不斷融入創新思維訓練；因此，教師傳授專業知識是基礎，對學生進行創新思維訓練是保障，將兩者結合起來才能更好地培養創新人才。我們提出的創新思維教學法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，知識包含低層次的經驗知識和高層次的理論知識。觀察報告、實驗記錄等經驗知識是由一系列“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。問題是驅動，教師在備課階段需精心準備每個知識點所包含的具有啟發性、能引起學生興趣的探究性問題，引導學生課前帶著問題預習，進而參與課堂教學；課后通過研討交流給出問題的解決方案并進行知識的拓展與應用。（3）Interactive是師生互動。學生通過課前預習思考，對探究性問題有了初步認識；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、網絡教學平臺和研究型學習與創新項目，增強師生間在課下的交流溝通，拓展課程知識應用。（4）Experiments是實驗。實驗是對理論知識的驗證，學生通過上機實驗可以驗證課堂理論知識，通過分析實驗結果可進一步引發新的思考和問題。（5）Function是創新思維教學法的函數實現，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生進行創新思維能力訓練。

1.2創新思維教學法實踐

創新思維教學法包括作好課前預習（思考）、增加課堂研討（實驗驗證）、增強課后交流3個教學環節。學生課前查閱相關教學資源和資料，進行自主學習；課上以小組形式合作交流，輔以教師的實驗課教學引導學生進行實驗驗證；課后通過網絡教學平臺和教師博客，增強師生間的交流。教師鼓勵學生參加研究型學習與創新項目，拓展知識應用技能訓練。（1）作好課前預習。教師在備課階段對課程內容進行梳理，理清課程核心知識點，精心設計每個核心知識點所包含的具有啟發性的、能引起學生興趣的探究性問題，引導學生課前帶著這些問題預習，查閱資料，思考并獲得初步認知。（2）增加課堂探討。在課堂授課環節，教師以“問題驅動法”講授課程知識點，調動學生參與課堂教學的積極性，加強師生互動，引導學生積極思考并參與教學研討，通過實驗課驗證加深學生對核心知識點的掌握。（3）增強課后交流。學生課后可通過網絡教學平臺討論區和教師博客加強師生間的交流，開發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，學生的知識遷移和能力擴展就可能越主動和高效。學生主動性和積極性的充分發揮，必然促進學生對知識技能的理解與掌握，有利于創新思維與創新能力的形成與發展。

二、創新思維教學法在網絡工程專業課程群中的研究與應用

創新思維教學法不是通過一門課就能讓學生建立起創新能力，而是需要將創新思維訓練融合到網絡工程專業各門課程教學中。根據網絡工程專業課程知識體系和課程的特點，青島大學信息工程學院建設了網絡工程專業核心課程群，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行歸納梳理。教師在學生參與教學的全過程中均采取記分制，對課堂與網絡討論、實驗、課后作業和理論考試給予不同的權重并計分。

2.1創新思維教學法訓練舉例

教師組織學生以學習小組（包括3~5名學生）為單位參與教學活動全過程。學生以交流協作和相互督促的方式進行預習、準備課堂討論發言、收集網絡資料、討論學習重點難點和交流學習方法等。在課前預習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名學生以學習小組為單位，進行資料查詢和問題交流討論，給出解決方案或算法設計，準備PPT并在課堂研討階段進行宣講，在課后形成總結報告和實驗報告。在計算機網絡原理這門課程中，教師對于網絡層知識點準備的探究性問題舉例如下。（1）課前預習問題：對于網絡層的路由選擇協議，教師可給出一個具體的網絡拓撲結構，要求學生思考并構造拓撲圖中結點的最短路徑。教師可提示學生：路由器可以與相鄰結點交換信息（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習方法等。教師在課前要求學生以學習小組為單位進行課前自主學習討論，提出想法，進行總結，形成小組PPT；在課堂研討時，挑選2~3個小組的方案并由學生在課堂宣講和討論，鼓勵學生提出發散、創新思維觀點，分析算法利弊，引導學生得出正確結論。教師在進行實驗課教學時，可引導學生配置路由器的RIP和OSPF協議、觀察路由選擇協議的工作過程、記錄報文交換的內容、觀察鏈路狀態變化后兩種協議收斂的過程，使學生通過實驗手段直接驗證理論算法，并在網絡實驗環境下比較兩種算法的不同思想、優缺點及適用網絡。課后學生以小組為單位進行討論與交流，完善算法和實驗結果分析，形成研究報告和實驗報告。（2）課后研討問題：子網劃分和利用路由聚合技術構造超網問題。教師可給出具體的網絡拓撲，將給定IP地址空間222.118.1.0/24劃分為兩個子網，分配給局域網1和局域網2，保證每個局域網至少包含120個IP地址，要求學生給出R2的路由表，使其明確包括到局域網1的路由、局域網2的路由、域名服務器的主機路由和互聯網的路由；使用路由聚合技術給出R1到局域網1和局域網2的路由，構造路由器R1的路由表。教師可提示學生如下知識點。①劃分子網是從兩極IP地址到三級IP地址。劃分子網的基本思路是從網絡的主機號借用若干比特作為子網號，而主機號就相應減少若干個比特，于是兩極IP地址在本單位內部就變為三級IP地址：網絡號、子網號和主機號。②在路由表中利用無分類編址CIDR地址塊查找目的網絡，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分類地址的路由，也稱為構造超網。③路由表項中包含到目的網絡的表項、特定主機的表項、默認路由表項。

2.2網絡教學平臺的輔助性作用

校園網絡教學平臺整合了專業課程群教改成果，提供每門課程教學大綱、教學日歷、教學課件、教師教學錄像、教學筆記、常見問題解答、研究型教學文檔、課后習題等教學內容，并鏈接檢測習題庫以供學生進行自我測試。學生可以通過網絡教學平臺查詢相關資料，開展網上討論和答疑，在探究過程完成后以學習小組為單位提交總結報告。

2.3研究性學習與創新實驗項目培養學生的創新能力

網絡工程專業教學計劃對于研究型學習與創新實驗項目設置3個學分，主要在探索性實驗開發環節，為網絡工程專業二、三年級學生提供一些與專業課程相關的研究型學習與創新實驗項目，鼓勵學生以3~5人為一個小組參與到項目的研究與開發中，在學生中逐步營造研究型學習氛圍，帶動多數學生積極參與到研究型學習與創新實驗項目和教師的科研項目中。為期1年的研究型學習與創新實驗項目的開展,可以讓學生參與項目分析、設計、開發的全過程。學生通過查閱資料、提出設計方案、進行實踐開發和系統測試等一系列科研活動，開展與教師和同組同學的交流學習，拓寬了視野，提高了科研創新能力。我們通過對青島大學信息工程學院2007級、2008級和2009級成功考研的學生進行調查統計發現，有近90%的學生在二、三年級時參加過研究型學習與創新實驗項目，并且通過該項目提高了創新思維和主動學習能力。

三、結語

教學改革的關鍵在于充分發揮教師的主導作用和學生的主體作用，充分調動學生學習的積極性，從而培養學生的創新能力。筆者根據近幾年開展創新思維教學法改革的實踐，研究創新思維教學法在網絡工程專業核心課程群建設中的應用，通過讓學生作好課前預習、提高學生參與課堂教學和實驗驗證的積極性、調動學生課下拓展知識應用等教學環節的創新思維訓練，激發了學生的學習興趣，提高了學生自主學習和創新能力，在網絡工程專業課程教學中取得了較好的教學效果。

作者：云紅艷 楊厚俊 趙志剛 李建波 李琳 單位：青島大學信息工程學院