計算機網絡教學模式探討

　　摘要：計算機網絡是計算機專業重要的基礎課，它為學生后續課程的學習及今后的工作奠定堅實的網絡基礎。了解和掌握計算機網絡知識非常重要，在教學中如何提高教學效果、培養學生的應用能力是計算機網絡教學的重點。文章從本科計算機網絡課程的教學理念、課堂教學方法、實驗環節和考核方法四個方面出發，對計算機網絡的教學模式作了深入探討。
　　關鍵詞：計算機網絡；教學模式；實踐教學
　　
　　 基金項目：大連理工大學研究生院教改基金經費資助(JP201006)。
　　作者簡介：姚琳，女，講師，研究方向為移動環境下的認證、位置隱私等;孫偉峰，男，講師，研究方向為無線網絡、網格和云計算、網絡QoS等；王佳，女，在讀碩士，研究方向為無線網絡中位置隱私；尚鵬飛，男，在讀本科。
　　
　　計算機網絡是計算機專業很多后續課程的基礎，了解和掌握計算機網絡知識及具備相應的應用能力對本專業學生非常重要。創新意識和創新能力的培養是現代教育的出發點和歸宿。教師在課堂教學中應幫助學生從被動的接受式學習向主動的探索性學習轉化，培養學生的創新精神，增強學生綜合運用所學知識、技能解決實際問題的能力，為其終身學習和畢生發展奠定基礎[1]。
　　但當前的專業課不同程度地存在教學內容與實踐環節相脫節、教師教學手段單一、課堂交互性差等問題，導致學生對專業課的學習興趣淡漠。走出舊的教學樊籬，構建全新的科學合理的教學模式，培養學生的創新精神和實踐能力，是計算機網絡課程的教學重點。
　　1教學理念
　　我們應樹立以人為本的教學理念，以學生為主體，關注學生的興趣、需要和成長，貼近學生的生活實際，培養學生自主性學習和合作性學習的習慣，提高學生獨立學習知識和應用知識的能力。
　　1.1關注興趣
　　愛因斯坦說過，“興趣是最好的老師”，有了興
　　
　　趣，才能有學習的主動性，而激發學生學習的積極性是學生獲取知識、培養能力的一個必要條件[2]。要徹底改變以教師和書本為中心的照本宣科的教學方式，采用啟發式教學。
　　啟發式教學，就是根據教學目的、內容和學生的知識水平，運用各種教學手段，采用啟發誘導辦法傳授知識、培養能力，使學生積極主動地學習。我國古代大教育家孔子就很重視啟發式教學，采用問答的方法來啟發學生獨立思考以探求真理。現在的課堂教學中，教師需要把自己的角色由一個“教學者”轉變為“引導者”，需要利用自己豐富的知識和眼界把學生的注意力吸引到課堂教學中來，從而引導學生對新的知識進行學習。為全面達成教學目標，教師在闡述基本理論時，可以通過類比方法，啟發誘導學生積極主動地學習，例如在理解通信操作模式概念時，將單工、半雙工、全雙工三個概念與收音機、對講機、電話三種常見設備進行類比教學，既簡明又通俗。學生在加深基本概念理解的同時，也會主動去思考。將學生的具體知識轉化為能力，這才是最終的目的。
　　1.2關注需要
　　以人為本的教學必須要關注學生的需要，只有將課堂教學與他們的需要結合起來，才能激發他們學習
　　
　　的內驅力。其一是尊重、關愛和賞識學生。心理學家威廉?杰姆斯曾經說過，人性最深層的需要就是渴望別人的贊賞。長期以來，教師“傳道、授業、解惑”的天職，在學生的心目中形成了極大的權威性，填鴨式的教學方式對學生的自信心、個性發展造成不利影響。只有構建起和諧的新型師生關系，才能充分調動學生的主動性、積極性，從而促進教學相長。其二是要因材施教。每個學生的個性、認知水平不盡相同，教師在教學中也要針對不同的學生采取不同的方法，進行有的放矢的教育，使不同層次的學生都能參與到教學活動中，使每個學生的水平都得到提高。其三是把學生群體的存在，視為可開發的教育資源。個體的獨特本身具有排外性，但也同時具有內在溝通性，這就成為教師可以利用的資源。可充分利用這一點，在教學上采取合作互助的方式，引導學生在有差異的對話中，達到相互提升的目的。其四是要貼近學生的社會生活需要。教學內容設置充分考慮學生接觸的生活環境，可以將學生熟識的網絡知識，和社會發展相關的學科前沿引入課堂。教學內容緊跟學科發展的步伐，介紹一些當前研究的熱點，不僅可以開拓學生的視野，也增加了課堂的趣味性，學生學習的積極性也會大大提高[3]。
　　1.3關注成長
　　我們的教學目的最終是使學生成長，成為能夠獨立生存，能夠擁有幸福人生，能夠奉獻社會的人才。所以在教學中要時刻關注學生的成長，以培養他們的創新精神和實踐能力為目標，來設計我們的教學內容和方式。其一要通過知識的傳授，培養他們正確的價值觀和人生觀。其二要使理論與實踐密切結合，培養其提出問題解決問題的能力。其三要培養學生的探究能力，例如可以為他們設立相關專業課題去獨立思考和研究，以培養創新精神和科研能力。
　　2教學方法
　　2.1充分利用現代化輔助教學手段
　　傳統的教學手段就是粉筆加黑板，再者就是簡單的PPT講稿演示教學，然而這些都難以收到較佳的教學效果。隨著教學改革深入，必須采用現代化輔助教學手段進行教學，達到讓學生“看得到做得到”的教學效果。例如，可以將TCP的流量控制與擁塞控制、CRC校驗等理論制作成Flash動畫，使抽象的算法變得十分具體，學生對算法的理解更容易。實踐證明，這種教學方法收到了較好的教學效果[3]。
　　2.2任務驅動，被動變主動
　　傳統的教學中，老師占主導，學生在老師指導下被動地學習和接受知識，且不加思考。改變這種教學模式，學生在教師的幫助和引導下，圍繞一個任務，在興趣的驅動下，通過自主探索和互動協作的學習，完成既定知識的學習。例如對于sniffer軟件的講解，可以與TCP三次握手內容的融合來進行，使學生帶著真實的任務在探索中學習。
　　2.3增強教學過程中的交互性
　　現今課堂上，老師與學生的互動學習仍然是非常之罕見，這主要是由學生的學習習慣和老師的教課習慣所致，顯然這樣的教學模式已經不能滿足當代的教學需求。
　　對于這種師生之間交流不足的情況，我們可以采用如下幾點措施來改善，同時將課堂氣氛搞得更加活躍：
　　1) 每節課前，告訴學生這節課要講的內容，給他們幾個問題，需要他們在這節課的課堂上回答，促進學生的課前預習，讓學生帶著問題有目的地聽課。
　　2) 授課過程鼓勵學生多提問題和進行討論，引導學生積極發言，最后再由老師作出評論，提高學生自主思考能力。
　　3) 增加學生互動交流時間。課堂中，把學生分為若干小組，各小組內部討論，最后由負責人進行總結。針對問題，再由學生踴躍回答或者教師給予解答。
　　4) 讓學生走上講臺。對于某些比較簡單的內容可以由學生來完成。學生們必須認真預習，并深刻理解課程內容后才能把課講好，這樣既能使學生牢固掌握所學知識，同時也增強了課程的趣味性，活躍了課堂氣氛，又增加了交互性[3]，同時也培養了學生合作意識。
　　3實驗環節
　　計算機網絡實驗目的在于培養學生技術創新和工程實踐能力，加深對計算機網絡理論知識的理解與應用，幫助學生把學到的基本內容應用到實際中[4]。因此，實驗教學是計算機網絡教學體系中的一個重要環節。如何設計實驗內容，合理部署和提供實驗場景，是目前計算機網絡教學中的重要課題。
　　3.1在理論課中穿插相關實驗步驟
　　由于網絡實驗本身涉及到系統底層實現，在真實環境中進行模擬，實驗具有很大困難[5]，而使用一些軟件進行模擬方便可行。例如利用軟件對網絡的數據包進行抓取并做講解，可以讓學生更加直觀地了解到網絡環境中數據傳送的真實情況、一些網絡協議在虛擬網絡中的運行情況，然后再對這些數據進行一些抽象的虛擬化，將其與現實生活中的實例進行類比，使得網絡環境中數據的交換、傳輸、轉發等過程更加生動形象地表現在學生的大腦中，讓他們對網絡環境的交通形成更加良好的認知。這樣更可以激發出學生對網路的興趣，如前所述，興趣是最好的老師，當學生自己有了學習的興趣的時候，他們會更加自覺的去了解、去學習、去提問，形成一個良性循環。讓學生更加直觀地了解網絡的工作原理，再讓他們去做實驗也會變得更加容易，提高教學效率也是顯而易見的。
　　
　　3.2實驗項目針對實際問題
　　計算機網絡是一門高速發展的學科，應用遍及各行各業[4]。學生所學知識最終都需要應用在自己的工作中，并且企業也更青睞有實際經驗的學生。實驗是培養學生應用水平和實際動手能力的重要手段，因此實驗內容要根據相關領域的需求不斷補充，以適應學科日新月異的發展，滿足就業需求。
　　以組網實驗為例，可以先提出一個組網的需求，在學生使用網線、交換機、路由器等設備搭建好基本的環境之后，再引出如何控制廣播風暴等問題，提出多種解決方案，例如在交換機上劃分VLAN，然后依照不同的解決方案進行網絡環境的搭建改進。由此不僅可以將理論和實踐結合在一起，還鍛煉了學生解決實際問題的能力，為以后走向工作崗位打下基礎。
　　3.3增加設計型實驗
　　學生在掌握了基礎的網絡知識之后，就是利用這些基礎知識進行創新型設計的時候了。可以鼓勵學生自行提出有針對性的網絡實驗。比如，設計一個特定協議數據包的解析與生成程序。學生在此次的設計中，不僅需要計算機網絡的知識，更需要綜合一些程序設計學科的知識，也可以將軟件開發的部分過程融入其中，比如先設計大概框架，進行實際操作，修改難以實現的部分目標，然后重新設計，然后檢查，如此循環，直到做出滿意的結果。
　　也可以在學校開設一些創新型的網絡實驗項目，創新型實驗一般是綜合性實驗[5]，這類綜合實驗通常更需要學生發散思維，將一些在其他課程上學到的思想應用到實驗項目中，這對于學生的基礎知識掌握和靈活運用都有一些意想不到的好處。通過這類實驗項目，讓其在宏觀上更加深入地了解各種網絡協議的工作過程，通過實踐將各類網絡的基礎知識熟稔于心。
　　在這樣的實驗中，設計的思想貫穿整個學習過程，得到的結論又反饋回設計，檢驗設計的有效性和合理性。通過這樣的形式可以有效地培養學生的設計、合作和創新能力。
　　3.4真實與模擬相結合
　　由于實驗設備、空間及操作復雜程度等約束條件，使用網絡模擬軟件的優勢顯而易見。此外，有些設備，如交換機，是被設計使用在相對穩定的網絡環境中，反復進行配置和接口的插拔等操作對設備損害很大，這更凸顯了使用模擬軟件的必要性。
　　隨著計算機模擬技術的發展，許多模擬軟件，如Packet Tracer，NS2等已經具備相當完善的功能，可以勝任復雜的實驗環境。先在模擬軟件上進行實驗，可以使學生對實驗的流程、框架和功能有一個宏觀的認識；然后再分組操作真實設備，可以使學生對所學知識擁有從整體到細節的掌握。
　　對于一些基礎的驗證性實驗，我們應采用真實的設備進行操作；對于綜合性和設計性實驗，由于用到的儀器設備較多、配置較復雜，可采用虛擬實驗和真實實驗合理整合，以達到最佳的實驗效果[6]。
　　3.5鼓勵團隊學習
　　團隊學習是通過分組的形式組織學生自主學習的一種方式，以3～5人一組為宜，依據知識結構、學習風格等因素劃分，以增強學生個體之間的溝通能力和相互包容能力。一般采用互補的形式劃分團隊小組，讓學生在團隊學習過程中，共同商討、設計、論證問題的解決方法，通過相互配合、相互幫助，共同達到既定的學習目標，同時使學生在合作的基礎上逐漸養成相互尊重、相互學習的良好品格。
　　4量化考核
　　由于教育體系的原因，很大一部分的學生仍以成績為動力，因此，在整個課程進行過程中的評分環節依舊是很重要的。老師可以在課程的各個環節對成績進行評估，比如上課時的表現、課下作業完成情況、實驗情況、期末考試等。這種方式可以保證學生在課程進行過程中維持較高的學習熱情。例如可以采用以下的評分方式：總成績的30%是平時成績，20%是實驗成績，50%是期末考試試卷的成績。
　　平時成績包括出勤情況、上課提問情況、作業完成情況；而實驗成績可以參照之前所述對學生進行要求，保證學生動手能力的提高；而最后的考試題目的
　　
　　難易程度，也需要老師根據本次課程中學生的學習情況進行相應的調整，做到既可以考察學生掌握的基礎知識，又可以把學生的掌握程度最大化地區分出來。
　　這樣經過三個部分的考核成績，就可以最大限度地刺激學生的學習欲望和積極性，保證課程教學的效率。
　　5結語
　　根據我院的實際教學經驗，我們從教學理念、教學方法、實踐性教學及考核評價四方面進行探索性研究與實踐。從教學實驗效果看，該模式能夠有效激發學生學習的內驅力，充分地調動了學生學習積極性和主動性。該模式注重理論與實踐的結合，注重計算機網絡專業學科特點及社會對本專業的需求，注重學生的合作學習和探究學習，這對培養學生們實踐操作能力及科學研究、團結互助的品質，對促進他們的專業成長和身心健康都具有積極作用，因此本模式在計算機網絡教學中有著較強的可行性。
　　
　　參考文獻：
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