基于設計型學習的計算機網絡實驗教學研究

　　摘要：計算機網絡實驗教學的主要目標之一是培養學生的設計與創新能力，而基于設計型學習的方式可以有效地促進學生設計能力的提高。本文首先介紹基于設計型學習的內涵和模式，然后探討設計型學習的特點和操作模型，在此基礎上，以一個實驗為案例，詳細介紹運用該方法進行實驗教學的具體過程。實踐證明，這種學習方式有利于發展學生的批判性思維和創新思維，提高學生的設計能力和解決實際問題的能力。
　　關鍵詞：計算機網絡；實驗教學；設計型學習；設計能力
　　
　　
　　1導語
　　實驗教學是教師指導學生用實驗手段進行觀察、探索和創新，從而培養學生實驗能力的教學過程。它借助實際操作，幫助學生理解和消化課堂理論知識，在培養學生創新能力和分析解決實際問題的能力中起著承上啟下的作用[1]。但目前的實驗教學在實驗內容、教學方法等方面還存在不少缺陷，不利于學生創新意識和創新能力的培養。因此，在實驗教學目標、實驗教學理念和實驗教學內容確定后，尋找一種高效、快速、行之有效的實驗教學模式，就成為實驗教學改革的關鍵。
　　計算機網絡是一門實踐性很強的課程，需要培養學生掌握基本的網絡操作和組件網絡的技能，但更重要的是要培養學生的創新設計能力。從某種意義上講，計算機網絡教學的核心目標是培養學生的網絡設計能力，而這種能力的培養單靠驗證性操作實驗是難以實現的。需要在新的教育教學理論的指導下，在理論和實踐教學中有目的地培養學生的這種設計創新能力。
　　近年來，我們所倡導的設計型和創新型實驗理念的核心思想也是培養學生的實驗設計能力。而設計型學習是近幾年國外教育界剛興起的一種新的學習方式[2]。這種學習方式的目標就是通過對實驗產品的設計來培養學生的設計創新能力。
　　2設計型學習簡介
　　設計是指有目的有計劃創造性的思維與實踐活動。設計源于實踐中的具體問題，目標是解決實踐問題。設計型學習的核心思想，是利用所學的知識和技能，創造性地設計出能滿足一定功能和目的的方案和產品，以解決實際問題。這種學習方式是通過設計來學習，設計隨著學習的開展而不斷深化。設計型學習為學生學習知識和技能提供了理由，學生參與到設計中，有意義地學習學科知識和設計技能。
　　2.1設計型學習的內涵
　　設計型學習的英文是Design-Based Learning(DBL)。關于設計型學習的定義，Wijnen認為[3]，它是“課程的主要部分和學習方案的一個教育的模式，目標是學會設計，其中一個主要的課程和研究方案的目的是學習設計”。該定義強調了設計型學習是一種新的教育模式，目標是學會設計。Janet則認為[4]，設計型學習(DBL)是一種基于項目的學習，在這個過程中，當學生試圖設計東西時，及時學習他們需要的知識和技能。他還特別指出，設計型學習是一種依賴高度研究的基于項目和基于標準的學習方法。它為授予學生各門學科基本知識和技能提高了工具和技術，學生也學會了高層次批判性思維——發明、推斷、適應和轉變信息，以獲得對學科的深入了解。這些技術促進了所有學生的語言學習、口語的發展并且豐富了學習經驗[4]。該定義闡明了設計型學習是一種新的學習方法，目的是培養學生的基本技能和高層次的批判性思維。Wijnen教授認為[3]，設計型學習是一種教育模式，課程的主要部分和學習內容的目標是學習設計。他從大學工科類教學的目標出發，給設計型學習下了如下定義：它是技術性大學教育的一個概念，學生需要在一起積極地設計合作設計任務，目的是相合作和積極動手完成多學科設計的任務，目標是培養學生具有整合教育中相關方面知識的專業創新能力，分析現有技術系統的能力，評估系統的質量和性價比，以便設計出更高性能的產品和系統。該定義指明了設計型學習的具體目標。毫無疑問，設計型學習的目的和目標與計算機網絡實驗教學的最終目標是相一致的。
　　2.2設計型學習的作用
　　目前，設計型學習已經運用到許多學科領域，對培養學生的設計和創新能力發揮了積極的作用。設計型學習的創建者——多林?尼爾森(Doreen Nelson)，被紐約時報評為全美最有創新力的30名教育者之一，她將設計型學習的理念和方法用于K-12教育，并取得了引人注目的成果。Doreen Nelson認為[2]，教師在設計型學習活動中挑戰學生，讓其去創造能夠反映主題、概念和標準的有形物體。有了這些物體，學生在一個互動的環境中學習基礎學科，這樣能促進信息的回憶和再利用。實踐證明，設計型學習可以有效地培養學生的設計能力、合作能力、創新能力等，學生通過設計型學習方式，能夠產生在課堂中整合多門學科的知識，“設計”課程作品，并通過“作品”進行積極學習，提高學習的興趣和積極性。Wijnen教授也指出，設計型學習可以提高教育質量，提升學生的能力水平，強化教育和研究之間的關系，創新技術系統，培養學生的創新能力[3]。
　　2.3設計型學習的特點和操作模型
　　王佑美[2]在已有研究的基礎上，概括了設計型學習的基本特征，包括學習的開放性、學習科目的開放性、學習資源易獲得性、學習環境開放性、多學科整合以及合作創新能力的培養。設計型學習的基本理論來源于建構主義理論，學生在設計中建構對概念和理論的理解，設計的產品反映了學生知識建構的深度和層次。而LOGO語言的創始人西蒙教授提出了自己的建構主義觀：在制作中學習(Learning by Making)。在他看來，好的教育不是如何讓老師教得更好，而是如何提供充分的空間和機會，讓學習者去構建自己的知識體系。
　　為了在教學實踐中指導學生運用設計型學習來學習課程內容，一些專家和學習者根據設計型學習的特點和目標，提出了不同的模型。其中典型的是設計型學習(DBL)的創建者多林?尼爾森提出的逆向思維(backward thinking)學習的過程模型[5]。尼爾森是一位卓有成就的教育理論家、研究者和課程設計者。由她創建并付諸實踐和推廣的設計型學習在K-12的互動課堂中實行，并取得了相當的成效。逆向思維的提出主要是針對傳統教學中注重知識的記憶和事實的理解，該模型的操作步驟為六步半，具體如圖1所示。
　　從這個模型可以看出，設計型學習首先需要確定一個要學習的來自于課程的主題或概念，然后從課程中識別一個主要