任务驱动教学在计算机网络组网课程中的应用与探究——以交换机组建小型网络教学为例.pdf

科技与质量 Science and technology and quality 173质量管理 【文章摘要】 随着高职高专教育的不断发展和创 新， 传统教学模式已经无法适应新的 形势， 本文旨在对传统教学模式弊端， 任务驱动教学模式特点、 应用、 成效等 方面入手对计算机网络组网这门专业 核心课程进行探究， 论证任务驱动教 学模式的可行性。 【关键词】 任务驱动教学 ； 计算机网络组网课 程 ； 应用与探究 随着社会的发展， 传统教学模式已无 法适应新形势， 需要进行全新的适应时代 需求的教学方式方法， 必须在教学模式上 进行改革任务驱动教学模式正好克 服了传统教学中的缺陷， 有利于培养学生 的实践能力与创新能力。 1 任务驱动教学模式体系 随着我国的改革建设不断发展， 对 于高技术应用性专门人才的需求越来越 大， 企业对学生的实践动手能力越来越看 重， 任务驱动教学模式是一种创新教学模 式， 改变了传统教学以教师为主学生为辅 任务驱动教学在计算机网络组网课程中的 应用与探究 以交换机组建小型网络教学为例 杜国维 西安电力高等专科学校 陕西西安 710032 的现状， 以学生作为课堂主体以教师为 辅助， 着重体现学生的 “学” ， 辅以教师的 “教” 。 教师根据教学内容设计出提升学 生实践能力的 “任务” ， 以完成 “任务” 为线 索， 把教学内容巧妙地隐含在 “任务” 之 中， 学生自己或者在教师的指导下提出解 决问题的思路和方法， 然后进行具体的操 作， 教师引导学生边学边做完成相应的 “任务” ， 当学生完成这个任务后能获得实 践技能的提升， 同时也建构了本节课所学 的新知识。 任务驱动教学模式的要素图如图 1 ： 图 1 ： 任务驱动教学模式要素图 任务驱动教学流程简单描述为 ： 教师 在课前准备阶段首先要明确本次课的教 学目标， 并根据教学目标准备任务单、 工 作单、 课件 PPT、 微课视频、 参考资料、 设 备说明书等教学资料， 上课开始教师首先 对学生按 5-6 人一组进行分组， 下发任务 并指导， 学生拿到任务后讨论确定分工， 查阅教学资料小组协作完成任务， 每组对 成果进行展示， 教师对每组成果进行优劣 点评， 最后教师对本次课的重点难点进行 总结并引入下一任务这一闭环流程。 任务驱动教学模式结构图如图 2 ： 2 任务驱动教学改革实践的成效 任务驱动教学的灵魂与核心是教学 内容， 要根据企业生产实际的需求设计教 学任务。 于是， 我们对西安供电局、 宝鸡供 电局和渭南供电局等企业的网络管理岗 位工作的实际需求进行了调研。（见表 1） 通过表 1 中能力需求可以看出， 企 业需要的是技术技能过硬， 现场动手能力 强， 处理故障问题迅速、 冷静、 熟练， 有良 好沟通和团队协作能力的员工。 通过对企 业岗位需求分析选取对应的教学内容， 并 请陕西省电力公司科信部主任任晓龙专 家按照课程目标和工作任务要求进行评 审， 确定具体课程内容和要求。 几年来的 教学改革实践收到良好成效 ： 2.1 学生成绩提高显著 计算机应用专业 13 级于 2013-14 学 年第 2 学期开设计算机网络组网课程， 采 用传统教学模式， 期末考试成绩的优秀率 0%， 总评优秀率 15%， 学生期末考试最高 分为 84 分。 计算机应用专业 14 级于 2014-15 学 年第 2 学期开设计算机网络组网课程， 采 用任务驱动教学模式， 期末考试成绩的 优秀率提高为 12%， 总评优秀率提高为 32%， 学生期末考试最高分提高为 97 分。 通过上表可以看出学生的成绩优秀 率提高了 12 个百分点， 总评优秀率提高 了 17 个百分点。 2.2 学生现场动手、 应变能力大幅增 强 在 2014 年陕西省计算机网络技能比 武大赛中， 进行任务驱动教学的 14 级选 出 9 位优秀学生以 3 人为一组参赛， 取得 了一个个人二等奖、 两个团体三等奖的好 图 2 ： 任务驱动教学模式结构图 科技与质量 Science and technology and quality 174质量管理 成绩。 参赛选手在现场根据给定的项目任 务， 在规定时间内， 团队成员相互配合， 完 成计算机网络的搭建和设备调试、 服务器 配置、 网络综合布线等内容。 赛场上， 我们 的参赛选手沉着冷静， 对给出的项目认真 分析， 仔细研究， 实际操作时从容应对， 熟 练有序， 排除故障时， 胸有成竹， 一丝不 苟， 在这个技术的舞台上， 他们把自己熟 练的操作技能尽情地展现了出来。 2.3 教师教学实践水平获得提升 采用任务驱动教学就要求教师既有 深厚的理论功底又要有熟练的实践动手 能力， 既能胜任理论教学， 又能指导学生 实践。 任务驱动教学模式倒逼教师必须不 断了解自己所从事专业目前生产、 技术、 工艺、 设备的现状和发展趋势， 在教学中 及时补充反映生产现场的新技术、 新工 艺， 向有丰富实践经验的企业工程技术人 员取经学习， 提高自己新技术实践能力。 日常任务驱动教学对教师的实践能力提 升也会有很大帮助， 久而久之教师指导学 生实践的水平会获得很大提升。 3 任务驱动教学的应用与探索 3.1 课前准备阶段 3.1.1 明确教学目标 本次课的教学目标是学生熟练掌握 三台交换机组建小型计算机网络。 在这样 的任务中会把本次课的知识点 ： 包括掌握 交换机基本配置方法， 利用交换机组网的 基本方法， 计算机 IP 地址划分方法，IP 地址配置方法， 熟悉局域网所使用的主要 设备和器件参数， 加深对局域网中软硬件 各个部分协同工作实现网络互连的理解 等蕴含在任务中。 3.1.2 准备教学资料 根据教学目标进行教学内容的设计， 准备教学资料。 通过对网络工程师、 网络 设备调试工等工作岗位调研， 请相关专家 指导， 设计了交换机组建小型网络的任务 单， 模拟某公司新购置三台交换机对三个 部门若干台 PC 进行组网达到全网互通办 公网络化这一任务。 并针对这一任务所需 的相关理论知识、 组网流程、 设备参数等， 制作对应的 PPT 课件 （重点包含理论知 识） 、 微课视频 （重点包含网线制作、 网线 连接交换机和 PC、IP 地址配置、 连通测 试等组网流程） 、 设备说明书 （重点包含交 换机、 PC等设备技术参数） 等教学资料包。 设计任务单时须先把总目标细分成若干 小目标 , 并把每一个学习模块的内容细化 为若干个容易掌握的子 “任务”, 所谓容 易掌握， 就是用 “黑匣” 法设计子 “任务” 。 “黑匣” 它是指内部构造还不清楚， 只能通 过外部观测和试验去认识其功能和特性 的系统。“黑匣” 法， 就是在不打开黑箱的 情况下， 只是通过外部观测、 试验， 找出输 入和输出的关系， 并由此来研究黑箱的功 能和特性， 探索其构造和机理的一种科学 方法。 通过这些 “黑匣” 子 “任务” 的有机组 合来体现总的学习目标。（见表 2） 例如表 2 中的第 2 步子任务， 学生只 需掌握在模拟器上用鼠标点击连线连接 交换机和 PC 就可以了， 只需知道这是第 1 步子任务的输出， 是第 3 步子任务的输 入而不用考虑在此过程中交换机 MAC 地 址的学习原理及过程这个 “黑匣” 。 通过本 次课子任务清单可看出使用三台交换机 组建局域网的具体实施步骤 ： 首先根据需 求设计组网拓扑图， 然后在模拟器上配置 调试网络， 模拟器调试全部正确后再在真 实设备上对照操作完成组网， 这里每一步 都是上一步的输出， 是下一步的输入， 以 及每一步骤所需时间和参考， 学生在执行 任务时更具有易读性可操作性。 3.2 上课阶段 3.2.1 下发任务并给予指导 上课开始教师先将学生按 5-6 人一 组进行分组， 并指定一名组长， 给每组下 发任务单和对应 PPT 课件、 微课视频、 设 备说明书等教学资料。 教师在此环节是课 堂的主导者， 采用 “黑匣” 方法引导学生进 入本次任务。 计算机网络组网是一门技术 内容复杂， 专业名词和术语很多的课程， 为了避免学生遇到高深理论望而却步， 使 用 “黑匣” 将本次课中遇到的复杂、 专业性 强的知识封装起来， 使其看起来简单化。 例如本次课教师只讲解本次任务的完成 步骤和每一步中需要注意的事项等 “黑 匣” 外内容， 而对于交换机 MAC 地址学习 原理、 设备之间连接线线序原理、IP 地址 分配原理等 “黑匣” 封装内部内容暂不讲 表 1: 企业调研表 表 2 ： 子任务清单 科技与质量 Science and technology and quality 175质量管理 授， 使学生在拿到任务后清楚第一步要做 什么， 第二步要做什么而不必理解为什么 要这么做， 先知其然暂不考虑其所以然。 3.2.2 小组讨论确定分工 此时课堂的重心就由教师转为学生。 学生按分组围坐一起， 讨论任务方案， 讨 论的方案内容主要包括三台交换机组网 拓扑图、 交换机及 PC 的参数表、Cisco 模 拟器上实现、 真实交换机设备布线、 连接、 配置、 调试、 完成验收， 小组成员之间互相 商量解决， 这期间在小组讨论过程中遇到 的困难可采取询问教师的方式互动， 教师 从讲台走到组内给予讲解和指导， 对不同 学生的不同问题既可作启发式的引导 , 也 可与学生共同协作完成。 对学生中存在的 共性问题 , 则由教师统一示范 , 统一解决 同时对通过讨论产生的方案进行把关。 教 师尽量采取启发式引导， 不干扰学生独立 思维， 这样的过程有利于培养学生自我分 析、 解决问题的能力， 达到 “教是为了不 教” 的目的。 3.2.3 查阅资料小组协作 此时小组开始查阅教师下发的教学 资料包， 组员之间相互协作完成本次任 务。 在这个环节中教师要眼观六路、 耳听 八方 , 掌控好整堂课的教学进度。 在此过 程中 , 教师充当导演的角色 , 学生是演员 , 资料包是道具。 方案里涉及到的知识点、 重点及难点在资料包里都能查阅到， 例如 本次课方案中的三台交换机组网参考拓 扑图可在 PPT 课件中查阅到， 交换机及 PC参数表可在设备说明书中查阅到， 模拟 器和真实交换机的布线、 配置、 调试等可 在微课视频中查阅到。 这里主要锻炼学生 团队协作能力、 查阅手册及自学能力， 可 充分运用师生互动、 生生互动学习形式， 教师不断巡视， 对各小组在完成子任务过 程中产生的问题及时给予提示和指导， 各 组组长根据此任务进度表安排小组成员 的工作， 并掌握各阶段的操作时间。 本阶 段是学生由不会到会、 由初识到熟练掌握 的阶段 , 也是学生充分调动各种感官、 发 挥各种能力的阶段 , 时间可占整个教学进 度的一半 , 在教学中是一个紧张有序的时 期。 3.2.4 小组成果展示 成果展示主要是将各小组在小组讨 论、 查阅资料、 协作完成任务阶段的心得、 收获、 遇到的问题及解决过程等内容进行 汇总整理成PPT， 然后向全班展示。 小组成 员全部站上讲台逐一介绍本次任务中自 己所担任的工作， 然后组长在教师机上播 放本组成果展示 PPT 并逐张说明。 在本环 节教师可引入生生互动学习方式， 让台下 的各组学生参与讨论， 比较台上组的成果 和本组成果之间的优劣， 让学生在交流中 学会学习、 学会合作。 成果展示可以帮助 学生在个人、 小组的不同成果中间扩充自 己的知识和技能， 在例如本次课各小组在 三台交换机组网拓扑图设计上各不相同， 通过各组的展示， 最优设计组得到全班的 一致认可。 3.2.5 教师成果点评 各小组成果展示完毕后， 教师对成 果进行点评。 教师对于优秀成果要肯定和 表扬， 对于没有达到任务目标的要进行鼓 励， 并对错误之处给予指正。 例如本次课 有个小组任务完成超时， 教师通过仔细分 析排查发现问题出在网线连接设备上， 交换机和 PC 可用直通线连接， 交换机之 间本应用交叉线连接而学生却错误使用 直通线连接导致网络不通。 设计优秀的子 任务可细化本次课中出现的每一个难点， 各组可在教师点评后对自己组做的不足 的某个子任务单独强化、 反复练习查漏补 缺。 教师通过对学生的学习进行评价反 馈， 有利于学生树立学习自信心， 让学生 发现学习的乐趣， 涌起再度尝试的欲望， 而后能够更加积极地投入到学习当中。 3.2.6 教师对重点难点总结 在本次课最后， 课堂的重心回到教 师， 教师对本次课所涉及的理论、 重点、 难点和各小组在任务中遇到的共性问题 进行总结。 前五个环节是 “知其然” ， 本环 节则是 “知其所以然” ， 把枯燥难懂的理论 重点和难点 “黑匣” 放在本环节， 学生的接 受程度比传统教学模式提高很多， 因为经 历前五个 “知其然” 学生已经有了一种无 师自通的感觉， 使课堂教学达到最佳的效 果。 例如本次课某组因为交换机之间使用 直通线连接导致网络不通问题， 教师此时 讲解原理 ： 网络设备分两种，DTE 设备和 DCE 设备。DTE 设备叫数据终端设备， 包 括路由器，PC 等。 指的是处于网络末端 的设备。DCE 设备叫数据端接设备， 是用 来连接网络的， 比如交换机。DTE 设备和 DCE 设备端口的引脚定义是不同的， 比如 DTE 的 1 号针角是发， 那 DCE 端口的 1 号针角就是收了。 这样用平行线连接 DTE 和 DCE 就是使 DTE1 号针角发送的数据 到达 DCE1 号收端口。 所以 PC 连接交换 机， 就是 DTE 连接 DCE， 所以要用平行线。 DTE 之间互连， 由于端口引角定义使一样 的， 所以不能用直连线， 要