摘 要：本文在认真分析现代通信与IT行业的工程建设的实际模式的基础上，通过大学网络工程专业的“网络工程设计与集成”课程，建立了基于工程设计目标的大学工程实践教学的模式；通过“课程策划、内容设计、授课实施、学生成绩验证（CDIO）”的工程能力的教学方法，为各类本科高校和职业技术学院的应用型“卓越工程师”实践课程的教改方式，特别是工程设计的能力培养，提供了一种实用化的教学模式。
关键词：CDIO工程教学模式 计算机网络工程设计 网络设计勘查 工程规范化绘图工程量统计与概预算 工程设计文件组成
Based on CDIO network engineering design of the process of the exploration of teaching mode
◆ Lu tao College of engineering & designing Lishui University Lishui Zhejiang 323000
Abstract：Based on the careful analysis of modern communications and IT industry on the basis of the practical mode of engineering construction, Through the university “network engineering planning and design” course, Based on engineering design goal of university of engineering practice teaching mode. Through the “curriculum planning, content design, teaching implementation, student achievement test (CDIO)” engineering ability teaching method, For all kinds of undergraduate course colleges and universities and vocational and technical college of applied “excellencing- engineers” practice curriculum educational reform way, In particular, engineering design ability training, provides a practical and effective teaching mode.
Key words：CDIO teaching mode Computer network engineering design Network design exploration Engineering standard drawing Statistics of quantities and budget Engineering design files
一、概述
CDIO工程教学模式，就是通过“项目策划、内容设计、教学实践、效果检验”等四个前后衔接、逐步推进的实施流程，形成工程规划设计的实践能力培养的“案例式教学+学生任务驱动型”教育模式，也是现代高等教育中常用的工程实践能力培养的有效途径。
作为一名资深的网络通信工程设计师和具有十余年教龄的高校 “工程类-双师型” 教师，笔者结合自己多年的工程设计与工程项目集成建设的实践经历，将常规的工程规划设计内容，设计成环环相扣的4个核心教学环节，采用行之有效的CDIO工程教学模式，为高等院校的“网络工程”专业的主干课程“网络工程规划与设计”，形成了一个良好的课程教学模式，历经4年的“工程设计”的教学过程的实践与探索，为学生的工程设计能力的培养，逐步取得了较好的教学效果。
二、“网络工程设计”课程模型分析策划
1.学生学习基础的分析。对于各类信息专业的绝大多数学生来说，他们对于“工程建设与设计”的知识几乎是零。所以，各种“工程能力”的教学培养工作，必须“从零做起”。笔者根据四轮教学工作的经历而言，“网络工程的设计”的系统知识和能力培养，必须以“网络系统基本知识、现代通信知识、工程建设与设计基础知识”等各项知识课程，作为先导课的基础知识，才能不至于“知识脱节”，导致教学效果不好的情况发生。
2.系统知识结构与能力培养要素的分析。“网络工程设计与集成”这门课程，应该分为前后衔接的两个教学环节，首先是“建立标准化、规范化的计算机网络组网模型”，使学生通过网络基本设计知识的学习，做到胸有成竹，达到可以用标准化、规范化的设计标准，去开展工程设计的程度，然后才能开展一系列的“计算机网络的工程设计的过程”：任务书解读、工程现场勘测、工程图的规范绘制、工程概预算的规范编制、计算机组网工程技术设计、设计文件的制作等。
3.课程体系的模型分析与策划。“网络工程设计与集成”课程，设计成“专业理论原理在工程实践中的应用”的桥梁型、实践性技能培养的课程：将各类网络原理课程的系统知识要点，在工程设计的应用过程中，组合成“网络工程建设应用”的“组网原则条件”、“工程约束条件”，在“工程设计和集成”的实践过程中，加以运用，形成了工程设计与集成“综合能力培养”的综合性课程（如下页图1所示）。
在这里，“网络工程设计与集成”课程，设计成一个“知识转化为能力培养”的桥梁：将计算机网络原理、计算机组网技术、计算机网络监控与管理技术、现代通信技术等基础课程的知识——通过带领学生开展的网络工程设计环节的内容教学：“项目调查、工程绘图、技术与系统设计、工程统计与概预算、工程设计文件制作”等5个“前后衔接”的专业实践过程——系统化地将上述课程知识“融为一炉”，形成具体的网络工程设计（模拟）项目，建立针对某区域的计算机网络系统结构设计项目文件（如上图1所示）。
三、“网络工程设计”课程建设
如上所述，本课程的主要教学内容，就是开展网络工程设计的项目策划（或任务书解读）、工程调查、工程绘图、技术与系统设计、工程统计与概预算、工程设计文件制作6个环节的教学和实践。基于学生从未涉足过具体的工程设计内容，故而将教学模式，设计为“案例式教学+学生小组的项目设计实践”的内容演示与学生实践相结合的CDIO教学方式，采用“边学边实践”的方式，使学生从中获得良好的学习和锻炼的效果。
1.校园网工程设计项目的策划。此过程由教师开展的工程项目的“设计”阶段，出于开展项目的便利和学生的安全考虑，一般应将“学生网络项目”设计为校园内各个教学大楼、学生宿舍的网络系统接入工程设计项目。要求开展该大楼的计算机新建网络工程设计，并要设置好校园内的“局域网中心机房”的位置。同时还要求开展校园内配套的通信管道的规划设计，使得每个项目的设计大楼，均设置校园内的简易通信管道，将上联的通信光缆连接至中心机房。教师针对学生，开展任务书的解读，明确各个学生小组的项目设计任务：×××大楼的计算机局域网新建工程（模拟）设计，以及配套的校园内新建简易通信管道工程（模拟）设计，开展各个要素的设计任务的布置，分配具体的任务到具体学生。
2.工程现场调查。给学生分配了“项目设计任务”，接下来就是带领学生开展工程现场的调查和勘测，此过程分为项目初步勘测和详细勘测两个步骤。初步勘测，就是项目的大楼和通信管道路由的实地初步调查：调查大楼网络用户的种类、大楼结构和用户数量、用户的终端配置需求、大楼的节点设置点和楼内专用通信路由情况、以及通信管道路由情况等等，现场记录以上各类调查情况，绘制路由规划草图。并进行必要的组网分析，确定用户接入方式、大楼汇聚节点位置等设计方案。工程详细勘测，就是在初步勘测基础上，详细丈量设计目标大楼内的用户通信路由长度、测量绘制大楼汇聚节点的位置情况、测量通信管道各段长度和各段实地高差，调查中心机房的房间长宽高参数、原有的机柜平面排布情况和与周围机柜、墙体的设计距离等机房情况，原有机柜内部配置的实际情况等，要求绘制成现场调查草图。并对中心机房的接入光纤光缆，和汇聚交换机（路由器）的端口需求，进行现场规划配置。
3.工程设计的规范绘图。工程设计的规范化绘图，是工程设计的表述“语言”，是工程设计师将自己心中的设想，变为设计“蓝图”的人类思维的“表现形式”。也是学生必须掌握的“工程设计的基本功”。
如上所述，在工程现场勘测阶段，就要求勘测者，将现场设备布局、现场各类尺寸，经过实际丈量，逐一绘制成“现场设计草图”，绘图，是我们工程设计无处不在的布线形式。
按照“表现”的类别，工程设计图主要有两大类，一是表现“全局”的工程系统组成设计图——对工程各个部分逐个排布起来的、体现工程全部单元组合的工程系统全貌图；工程设计系统平面设计图——对工程各个“用户区域（大楼）”到“网络中心汇聚节点”的系统布局与通信路由走向的“全景示意图”，用来体现工程全部的内容展示。第二类是各种局部展示的设计图。如大楼内的布线系统设计图、通信管道手孔标准设计图、通信机柜配置设计图等。具体到为学生开设的网络工程设计项目而言，分为2类子项目，通信区域的新建计算机网络系统设计项目和配套的通信塑料管道工程设计项目（如下表1所列）。
表1. 通信设计图的类别汇总表
4.工程技术与系统设计。此时就是根据实际的计算机组网需要，开展4层网络系统的应用设置。具体来说，第一层，就是开展计算机硬件层的系统配置，包括配套的通信专用地下管道和大楼槽道配置、用户终端设备配置、各类配线系统的设置、节点系统设备的配置、宽带交换机系统的配置、核心交换机和出局路由器的配置，以及局域网服务器的系统配置等，并组成一个系统的大网。第二层是局域网层，是用来设置局域网的技术组成。主要有交换机系统配置方式、每个用户的基于端口的MAC地址对应配置和VLAN的系统配置、交换机生成树的配置等。第三层是局域网IP地址的配置，和核心交换机的路由的方案配置。可给每位用户配置一个局域网IP地址。并设置进入互联网的地址专用通道路由方式。第四层是局域网服务器系统的配置，主要是在单位的中心节点机房设备上，配置DNS服务器、WEB服务器、Telnet服务、E-mail服务器等各类服务器软件，以便开展网络的正常运行。
5.工程统计与概预算。国家对工程建设项目的工程量和各类设备材料的统计，是有严格的计算办法和统计依据的（如下述图2所示的流程）。按照各自的专业，开展5个步骤的工程概预算的统计工作。
图2. 工程概预算实施流程示意图
（1）完成工程概预算的“系统设置”通常以上各类通信系统组建完成后，就要按照国家行业现行规范的依据——“专业定额”的各工程子项目的内容、材料和格式要求，分为“网络通信建设项目”和“通信管道建设项目”等不同项目类别，开展一项项的工程建设子项目的统计。
（2）逐项设置“标准工程量表（表三）”逐项将工程各个子项目，按照“定额”的形式，统计记录在标准概预算表格中——“网络工程建设工程量表（表三）”，该表是专门用来统计工程量的标准化概预算表。
（3）逐项设置网络建设设备与器材“标准汇总表（表四）”根据该表三中的各项工程量的工程实施，所需的设备和材料，统一按照各自的分类，汇总统计到“网络工程设备-材料汇总表（表四）”中，该表专门用来统计各项设备和器材。
（4）逐项设置“标准工程项目概预算表（表二）”然后将以上表三和表四的统计结果，汇总到“标准工程项目概预算表（表二）”中，用表二，统计计算该网络工程项目的工人建设总工日和总的人工工资总价，和需要的设备器材购置费总价。同样的办法，将配套的通信管道工程项目，也设置成“通信管道工程量统计表（表三）”、“通信管道工程材料表（表四）和“通信管道工程量计算表（表二）”；形成另一个“配套的网络通信管道工程概预算项目”。
（5）设置“工程项目概预算总表（表一）”将以上2个过程项目的表二结果数值，统计在“工程建设总表（表一）”中，累加获得该工程项目的设计总造价、人工工资总价、设备材料总价等一系列“工程预算造价”数值。这样通过如上图2所示的5个步骤，将专业化的工程预算结果分别统计在标准的概预算表三、表四、表二和表一中，形成了一整套的工程建设概预算文件表。然后根据设计的依据，拟定一个“工程概预算编制说明”，说明该项目的名称、工程情况、概预算依据文件、取值和价格来源依据、工程各个统计数据和“工程单位平均造价值”，如该项工程的“每个信息点平均造价值”、“通信管道每孔公里平均造价值”等。
（6）工程设计文件制作。如上所述，网络工程设计文件，就是指整个的工程设计内容文档的总和，按照文件排列的前后顺序是：1设计封面、2设计技术和工程说明文档、3设计概预算说明和概预算表一至表四、4规范化的工程设计图纸等四个部分组成。而文档的制作顺序，刚好是反过来的，先完成技术方案、设计图纸，再完成设计概预算和设计说明等。
图3. 课程设计项目CDIO的教学过程流程图
至此，就全部完成了网络工程设计的制作过程，形成了一份具体到某栋建筑大楼用户的网络工程设计文件。实际的项目CDIO计划流程图（如上图3所示）。
四、学生实际学习效果的检验
经历了二轮的实践项目推进教学模式的实践检验，证明以上“工程设计能力的培养”效果是比较理想的：在教师的悉心培养下，4届学生248人的课程平均成绩为83分，均能完成各类网络建设的规范化设计过程，达到能做、会写、能说的“应用型人才设计能力培养”的教学目的。
五、结语
学生“网络工程规划设计”的实践能力的培养，应该是实际的工程设计“勘测、绘图、概预算、文件制作、设计演讲答辩”整个过程的能力培养，必须在符合专业实际要求的工程内容的教学模式的推进之下，在具有工程背景的专业教师的指导下，才能获得良好的专业教学效果。
参考文献
[1]陆韬 现代通信技术与系统（第二版）[M].武汉大学出版社，2012-11
[2]陆韬 计算机通信接入网与工程规划设计集成[M].武汉大学出版社，2013-05
作者简介
陆韬，1963-06，男，山东烟台人。浙江丽水学院专职教师、副教授、高级工程师、软件工程硕士，研究方向为网络工程设计与集成。
论文作者:陆韬
论文发表刊物:基于CDIO过程的网络工程设计教学模式的探索
论文发表时间:2015/11/16
标签：工程设计论文; 工程论文; 项目论文; 通信论文; 概预算论文; 网络论文; 系统论文; 基于CDIO过程的网络工程设计教学模式的探索论文;