計算機網絡課程中的基于問題教學模式

顏學雄　曹宇　張連成

摘 要：分析計算機網絡課程理論教學中導致學生興趣不高的主要原因和可行對策，提出基于問題教學模式的基本思路，具體介紹課程組在計算機網絡課程理論教學中的實踐過程。

關鍵詞：計算機網絡；基于問題教學模式；理論教學；問題樹

0 引 言

計算機網絡課程是網絡工程專業的核心課程，一般分為實踐教學和理論教學兩部分。對于實踐教學部分，學生的興趣度和參與度都比較高，效果也比較好；而理論教學部分由于知識點多、理論性強且比較抽象，部分學生的學習興趣逐步降低，教學效果不理想[1-3]。

一些教師在進行計算機網絡課程的理論教學時，采用傳統的“滿堂灌”教學模式，主要方式就是教師講、學生聽，然后復習考試。計算機網絡課程的理論知識豐富、內容抽象，如果采用“滿堂灌”教學模式，學生就不明白這些理論要用來干什么，因而缺乏學習的主動性和參與感，逐漸失去學習的興趣，最終影響教學效果。換言之，對于計算機網絡課程的理論教學，一旦使學生失去了教學活動的中心地位，就會影響到教學效果。因此，關鍵問題在于提升學生在教學過程中的參與感、主動性。

基于問題教學模式（Problem—Based Learning，PBL）[4-6]的核心思想就是讓學生直面真實場景下的具體問題，在教師的指導下，通過解決具體問題來學習問題背后的科學知識。基于問題教學模式是以學生為中心的新型教學模式，在這種模式下，學生的參與度高，思維能力也相應提高，因此，也容易提高理論教學的教學效果。

值得注意的是，雖然不少高校教師采用基于問題教學模式開展理論教學，但是依然存在諸多不足，這使得基于問題教學模式的優勢沒有很好地發揮出來，影響理論教學效果的提升。

1 問題分析和對策思考

計算機網絡課程是一門理論性、實踐性和實用性都非常強的課程，學生對這門課程的期望值比較高。高校在開設計算機網絡課程時，一般采用理論教學和實踐教學兩部分相結合，而且理論教學一般占用更多比重（70%以上課時）。

相對于實踐教學部分，理論教學部分的內容豐富且抽象、知識點繁多且缺乏有效關聯性，學生不易理解和掌握，這使得部分學生慢慢失去了學習的主動性，很難達到預期的學習效果。通過調查的情況來看，學生的學習興趣不高，存在的主要原因和可行的對策如下。

（1）理論知識抽象難懂，學生不知道知識如何應用。對于網絡工程專業的學生而言，不僅要求了解計算機網絡的一些具體應用，而且要求掌握其運行原理，因此在理論講解部分會涉及到很多抽象理論，如通信協議原理等。計算機網絡的理論知識點繁多，學生如果在學習過程中看不見、摸不著這些知識點的具體應用，就會缺失對知識應用的體驗感，時間一長自然就失去了耐心、沒了興趣。要解決這個問題，就要讓學生參與問題的解決，在解決問題的過程中重現知識獲取的過程。

（2）教學內容缺乏有效關聯性，學生對理論知識缺乏整體把握。計算機網絡課程理論教學一般采用分層講解，雖然在分層之初教師會講解分層模型和分層基本原因（即簡化問題），但是缺乏對各層之間知識的關聯性分析。如此一來，由于學生在課程學習結束后缺乏對課程知識的整體把握，容易出現知識碎片化現象。要解決這個問題，就要從計算機網絡的基本問題入手，然后分析各層知識如何通過解決基本問題中的子問題、各層子問題來服務于計算機網絡的基本問題。

（3）學生跟不上老師的思路，教與學不同步。傳統“滿堂灌”的教學模式主要是老師講、學生聽，由于教師和學生對于知識的理解及熟練程度不一樣，學生往往跟不上老師的思路，而且這樣的教學模式很難有效訓練學生的思維能力。教師和學生沒有一起解決問題，缺乏共同目標，思維不同步。要解決這個問題，首先是要設計科學的問題，教師和學生要一起思考，一起去解決，以學生獨立思考為主，老師引導提示為輔。

為解決在計算機網絡課程理論教學中學生興趣不高的問題，很多教師都進行了有益的嘗試，如應用啟發式[3]、基于問題教學模式[4-5]等。相對而言，基于問題教學模式采用比較多。

基于問題教學模式[6]就是將教材中的知識點以問題的方式呈現在學生面前，讓學生在尋求、探索解決問題的思維活動中掌握知識、發展智力、培養技能，進而培養學生自己發現和解決問題的能力。

以基于問題教學模式組織教學活動時，一般包括問題引入、問題分析、問題基本解決思路及解決方法、解決方法的評價和改進等環節，其中的核心環節就是科學問題的歸納和設計。目前，部分教師在采用基于問題教學模式實施計算機網絡課程的理論教學時，存在問題的設計不夠科學、問題之間的關聯性不強、為問題而設問的現象，這些不足使得基于問題教學模式的優勢沒有很好地發揮出來，影響理論教學效果的提升。

本文聚焦計算機網絡課程理論教學中的問題設計，主要解決問題設計的科學性和關聯性。問題的科學性是指引入的問題都來源于計算機網絡中的真實科學問題，問題的關聯性是指一個科學問題的解決可能需要分解成與之關聯的多個子問題，多個子問題的解決方案構成此科學問題的解決方案。

2 基于問題教學模式的課程實踐

以基于問題教學模式組織教學活動時，主要環節包括問題引入、問題分析、問題解決思路及方法、方法的評價和改進等。

2.1 問題引入和分析階段

問題引入就是要提出一個學生和教師共同面對的科學問題，問題分析就是分析問題的基本層面、包含的子問題、基本解決思路和原則。

問題引入和分析階段有兩個基本目標：一是訓練學生的思維習慣，即碰到新問題時怎樣處理，如科學問題如何分解為若干子問題，子問題的解決方法如何服務于科學問題；二是將理論知識通過問題關聯起來，使學生明白理論知識該如何應用。

這個基本問題包括兩個子問題：第一個子問題就是如何實現計算機之間的互聯互通問題；第二個子問題就是如何在互聯互通的基礎上實現用戶的資源共享和信息交互目標。問題的引入從學生熟悉的各種網絡應用開始，如網絡搜索與瀏覽、網游、微信、QQ、電子郵件、微博、電子商務等，然后總結出計算機網絡課程的科學問題，即如何讓世界上的計算機互聯互通起來，以方便用戶實現資源共享和信息交互。

根據解決問題的基本思路，遵循由難到易的原則，對于第一個子問題，即計算機之間的互聯互通問題（簡稱為建網問題），又分解如下4個子問題：①用什么連接計算機（傳輸介質問題）；②相鄰計算機之間如何傳輸數據（相鄰傳輸問題）；③非相鄰計算機之間如何傳輸數據（非相鄰傳輸問題）；④如何保障傳輸數據的可靠性（數據的可靠性問題）。對于第二個子問題，即用戶用網的問題，又分解如下兩個問題：①現有哪些網絡應用（應用層協議問題）；②如何開發新的網絡應用（網絡編程問題）。

通過問題分解，構建計算機網絡課程理論教學的問題樹，如圖1所示。

2.2 問題解決思路及方法階段

鏈路層協議是相鄰傳輸問題中的子問題，即點對點信道中相鄰計算機傳輸數據問題。

這個問題的前提是傳輸介質問題已經解決，相鄰計算機之間能夠傳輸1比特的數據。在這個基礎上，如何解決相鄰計算機間的數據傳輸問題呢？最簡單的情況就是一個主機無限制地發送數據，另一個主機不停接收數據且中間不會出錯，這就構成了鏈路層協議的第一個協議，即理想傳輸協議，這個協議沒有難點，學生也很好理解。

在理想傳輸協議之上添加實際場景的限制條件，第一個實際限制條件就是接收者能力有限，這樣就需要在理想傳輸協議的基礎上添加流量控制機制（即需要接收者反饋才能夠發送下一幀數據），這就構成了第二個協議，即單工停等協議。在單工停等協議之上再添加實際場景的一個限制條件，即信道有可能出錯，需要添加出錯處理機制，這就構成了第三個協議，即有噪聲的單工停等協議。在第三個協議之上再添加實際場景的兩個限制條件，一個是支持數據雙向傳輸，另一個是提高傳輸效率（最簡單的情況就是使用窗口為1的滑動窗口），這就成了第四個協議，即窗口值為1的滑動窗口協議。在第四個協議的基礎上進一步提高數據傳輸效率，也就是擴大滑動窗口的值（管道技術）；同時，根據傳輸數據出錯后的重傳策略選擇不同，就形成了回退N幀協議和選擇性重傳協議。

通過在具體場景中提煉具體問題讓學生了解協議應用的場合，這樣便于學生理解和掌握所學知識，同時對訓練學生的思維能力也非常有益。

3 效果評估和總結

自2012年以來，課程組面向網絡工程專業本科學生一直采用基于問題教學模式組織計算機網絡課程的理論教學，從學生反饋的信息來看，主要有以下幾個方面的效果。

（1）基于問題教學模式有利于學生了解知識的應用場景，更容易理解抽象的知識點和運用知識解決類似問題。

（2）根據理論教學的問題樹，學生更容易把握課程的總體內容，方便學生自己梳理相關知識點并總結知識點的相互關系。

（3）按照引入問題、分析問題、解決問題、改進方法的基本講解方式，教師和學生一起面對問題、解決問題，有利于學生重現知識的獲取過程，培養學生良好的思維習慣。

當然，在基于問題教學模式組織教學過程中也存在一些問題，如教材和課程講義不匹配、打亂教材本身的內容組織模式、不利于學生課后的復習和作業等。為解決這個問題，課程組正在籌劃撰寫適合基于問題教學模式的相關教材和實驗指導書。

參考文獻：

[1] 何穎， 于露. 高校計算機網絡課程教學存在的問題和對策研究[J]. 通訊世界， 2015（20）： 279-280.

[2] 賈蓓， 郭強， 田家遠. 計算機網絡課程教學改革探索[J]. 信息與電腦， 2016（9）： 249-250.

[3] 董思妤. 計算機網絡課程啟發式教學探討[J]. 中國教育技術裝備， 2015（16）： 87-88.

[4] 張自力. 基于問題學習的計算機網絡教程[M]. 電子工業出版社， 2013.

[5] 黃信聰. 以問題為導向的“計算機網絡課程”教學創新探究[J]. 廣東教學（職教）， 2015（7）： 82-83.

[6] 羅丹， 王光秀. 中外大學PBL教學模式比較研究[J]. 桂林師范高等專科學校學報， 2016（1）： 110-112.

（見習編輯：景貴英）