《計算機網絡》課程生活場景式教學模式探索

趙勍邶

【摘 要】《計算機網絡》課程是計算機專業非常重要的專業基礎課，因為該課程理論內容偏多，而且有些原理深奧難懂，學生掌握起來非常吃力;本文旨在用淺顯易懂的生活場景將復雜的專業理論再現，便于學生快速掌握知識要點，提升本課程的教學效果。

【關鍵詞】生活場景式;教學模式;教學效果

中圖分類號： TP393-4;G434 文獻標識碼： A 文章編號： 2095-2457（2019）18-0100-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2019.18.049

0 引言

《計算機網絡》是將計算機技術和通信技術相結合，成為現代高科技領域重要的研究方向之一;它采用新興的計算機應用模式，極大地推動了社會信息化的發展進程。[1]

本課程教學內容包括計算機網絡體系結構的學習和理解，通過對本課程的學習對于網絡傳輸的原理有較深入的認識，為后續專業課的展開奠定基礎。但是本課程理論內容偏多，很多協議的工作原理晦澀難懂，學生不容易掌握，這樣對于后續的學習造成了不利影響。面對這種情況，筆者萌生了對《計算機網絡》課程實施教學改革的念頭，希望通過本文的工作，可以讓學生更容易掌握本課程內容，提高教學效果。

1 《計算機網絡》課程教學現狀分析

《計算機網絡》是計算機專業一門非常重要的專業基礎課，是后續課程如J2EE、ASP.NET、Linux應用開發等課程的重要先行課。在授課過程中將OSI/RM 7層協議結構及TCP/IP參考模型的4層協議結構進行參考合并，形成：物理層、數據鏈路層、網絡層、運輸層、應用層5層結構并講授各層工作的主要協議。由于各個層次協議很多，并且相對來說比較復雜，學生剛開始會被一些專業術語搞得暈頭轉向，自然很難跟隨老師的思路繼續往下走。根據筆者的經驗，單靠幻燈片的內容羅列，完全不能讓學生理解和真正的掌握。比如介紹廣播信道的CSMA/CD協議的時候，課堂講解時同學們還可以跟上，但是做習題時就兩眼一抹黑，不知道無從下手。

針對這種情況，應該對固有的教學模式做一些改變，通過對教學內容的重新組織，重難點突出，將深奧難懂的協議工作原理用類似的生活場景實例與之對應;因為這些場景同學們比較熟悉，所以理解起來較為容易，如果這些生活實例同學們都明白了，那么將這些生活實例對應回理論抽象的網絡原理，就會讓學生更容易接受，從而可以快速掌握知識點。

接下來筆者介紹具體的改革措施。

2 《計算機網絡》教學模式改革

2.1 提煉教學內容

《計算機網絡》內容繁雜，知識點眾多，學生學完之后感覺什么都學了，但是具體學了什么也說不出來，急需要把零散的知識點進行歸納總結，從而有助于學生對知識點的記憶。為此筆者繪制了課程主要知識點的思維導圖，通過這種方式可以將課程知識點串接起來，記憶起來也就容易多了，如圖1所示：

2.2 活躍課堂，以學生為本

高校的課堂一般都是老師一個人在臺上唱“獨角戲”，有些學生在課堂中低頭忙自己的事情，造成課程參與度不高，這樣會導致學習積極性不高;為了改變這種狀況，筆者嘗試讓學生自己到講臺上講解課程內容，老師在座位上當學生聆聽;當然做到這一步必須事先對學生輔導，畢竟學生沒有在講臺授課的經驗。有些學生在全班同學面前可以順暢表達，較好的完成預期的講演內容;而有些學生則表達的比較含糊，思路不很清晰。通過這樣的舉措，首先促進了學生在課堂的參與度，體驗“掌控全場”的感覺;其次，也鍛煉了學生的語言表達能力，對于其日后在公開場合發言有很好的鍛煉作用;最后，對于課程的教學知識點有更深入的認識;讓學生明白了自己學懂了是一回事，能教給別人是另一回事;同學們一致認為：這種方式非常好，既可以展示同學們自己的風采，又可以促進學生上課的積極性，希望以后能繼續采用這種方式教學。

2.3 化繁為簡，用類似生活場景模擬知識點

例如在講解數據鏈路層廣播信道的CSMA/CD協議時，因為這個協議解決的是總線型的拓撲結構下使用廣播信道傳遞數據，而工作站訪問信道是隨機的;只要遵循這個協議，數據最終就能成功傳送。[2]因為是隨機訪問，又采用廣播方式進行，所以協議規定的步驟比較多，學生較難掌握。筆者經過思考，模擬一個生活情境：人大代表（對標PC機）在人民大會堂（對標總線結構）開大會的事例。假設，每個人大代表用擴音器（對標廣播方式）可以在會場暢所欲言，想發言就發言，并且沒有主持人主持會議（對標隨機訪問）。現在讓同學們制定一個發言規則（對標CSMA/CD協議），如果每個代表都遵守這個規則，那么想發言的代表最終能發言成功！

同學們在課堂各抒己見，熱情討論，課堂氣氛很熱烈。于是筆者引導學生：先假設沒有任何發言規則限制，在t=0時刻放開發言權，則肯定很多人同時說話，因為每個代表都用擴音器發言，整個會場會被混亂的聲音所覆蓋，這樣的狀況可行嗎？不可以，所以正常的邏輯是如果發言的代表聽到其他的聲音首先應該停下來，否則繼續發言只能加劇混亂;于是第一個問題就來了：這個代表最遲需要幾秒才能聽到別人的聲音呢？因為我們知道人民大會堂南北寬336米，而聲速在常溫下空氣中的傳播速度是340米/秒，在t=0時刻假設這個代表在南邊發言，在0.98秒時他的聲音傳到333米，還需要再傳3米左右才能到北邊;此時北邊的發言人是聽不見聲音的，以為大會堂空閑，所以立即發言，但是剛發言，南邊的聲音就到了，他立刻知道有人跟他搶著發言，所以他立即停止發言，時間在t=1秒左右;但是他發出的聲音繼續要往南傳播，用時1秒左右到南邊;所以南邊的發言人大概發言后2秒左右會聽到別人的聲音。這個2秒就是發言人知道是否有人跟他搶著發言的關鍵時間;如果這個代表在發言之后2秒還是只能聽到自己的聲音，說明他可以一次發言成功;如果在2秒時間內還聽到其他代表的聲音則不能發言成功。這個關鍵的兩秒鐘在協議中有專有名詞爭用期或碰撞窗口來對應。

第一個問題解決了什么時候知道發言沖突，第二個問題就簡單了，發生了沖突怎么辦？當然是所有知道發生沖突的代表，立即停止發言，然后向后延遲2秒的整數倍時間，并且這個整數是隨機值，通過給不同發言者分配不同的整數，這樣第一次發言產生沖突的代表們再次發言時，通過隨機數被指定在不同的發言間隔內，形成類似“時分復用”的通信模式，自然就不會再沖突了;第二個問題解決了第一次發言發生沖突時，再次發言如何不再沖突，即實現截斷二進制指數退避算法的模擬。[3]

通過這個生活情境，同學們可以輕松理解，然后回到教材的理論內容時相應概念都可以一一對應，可以較為容易的掌握本知識點。

2.4 構建課程配套學習網站，實現7*24小時在線學習

在教室課堂授課，好處在于能夠和學生互動，實時了解學生掌握知識的程度;不利之處在于，課堂講授只能局限在1-2次，畢竟課程都有教學計劃與進度要求，重難點知識很難在有限次內令學生完全掌握。此時，如果開發一個學習網站，把課程重難點知識的講解視頻放置其中，學生在課堂上沒聽懂，在課下重復觀看講解視頻后就可以準確掌握知識點。在線學習網站給了學生新的學習途徑，實現7*24小時在線學習，提高了學習效率，以下是課程配套網站：如圖2所示。

2.5 項目實施的效果

2.5.1 提高學習興趣

在課堂上，學生的學習興趣更加濃厚，學習積極性也提高不少。體現在課堂上老師的提問，同學們都可以積極踴躍發言;在講臺交流環節，有些同學準備的非常充分，在講臺上侃侃而談，出口成章，演講口才確實令人刮目相看;有些同學就比較拘謹，緊張地看著自己的講稿，頭都不敢抬起來;通過這種方式提高了學生課堂的參與度，豐富了課堂生活，并且是學生所喜聞樂見的，深得同學們的肯定。

2.5.2 學生感受

在課程即將結束時，筆者要求上課班級同學匿名填寫上課感受，以下是部分學生的意見：

在計算機網絡這門課程中，針對一些比較難理解的知識點，老師分別用一些簡單清晰的例子先給我們分析，然后再來講這些題目。這樣，就使得我們對這些較難的題目理解起來比較簡單，這種方法，更加清晰明了，通俗易懂，對我這門學科的學習有十分大的幫助。

我覺得趙老師上課非常生動有趣，積極與學生進行交流，課堂提問極大地調動了同學們的學習熱情，使得上課氣氛非常活躍。通過計算機網絡這門課程，我了解了許多以前不了解的知識，并且對于這門課程的定義有了全新的認識，并且產生了濃厚的興趣，是非常棒的課程，非常優秀的老師。

老師將書本上枯燥的理論知識用生活中的實例講出來，使得我們能夠更直觀的理解計算過程，使得記憶更加深刻。內容有趣，不用去面對課本上的枯燥知識，可以使我有興趣去聽講。但由于個人原因，對于計算機網絡方面的知識了解甚少，所以上課聽講還是吃力，理解和做題還是有困難。

2.5.3 計算機網絡期末考試成績分布

在這里筆者以近3年計算機網絡期末考試成績為實例，將2014級-2016級計算機科學與技術專業3個年級本課程期末考試成績的結果分析圖呈現出來。2014級是實施改革前，2015級-2016級是改革后;數據表明本次教改對課程期末成績提高有一定成效;當然，教學效果的提高不能完全由考試成績來證明，但從另一方面可以反映出教改的效果。

3 結論

本次教學模式的探索希望能開辟一條新的道路，能夠讓學生在學習計算機網絡理論知識時不會那么枯燥乏味;通過對理論知識的再加工，用耳熟能詳的生活常識仿真枯燥難懂的網絡通信原理，一方面降低了知識的理解難度，令學生更容易接受;另一方面提高學生的學習興趣，激發學生主動學習的熱情;這樣不僅可以很好地完成本課程的教學目標，而且還為后續的課程打下堅定的基礎。

當然本教學模式目前存在的問題是如何真正把學生的注意力吸引到課程中，變被動學習為主動學習，把學生的主觀能動性調動起來，為此還需要做后續的工作。

【參考文獻】

[1]Andrew S. Tanenbaum著，潘愛民譯.《計算機網絡》（第4版）[M].北京：清華大學出版社，2004.

[2]吳功宜.《計算機網絡》（第2版）[M].北京：清華大學出版社，2017.

[3]（美）彼德森，戴維著，葉新銘譯.計算機網絡：系統方法[M].北京：機械工業出版社，2015.