基于建構(gòu)主義的計算機網(wǎng)絡(luò)知識框架搭建

柴清淵 敦煌藝術(shù)旅游中等專業(yè)學(xué)校

關(guān)鍵字：建構(gòu)主義 計算機網(wǎng)絡(luò) 課程設(shè)計 教學(xué)策略

一、計算機網(wǎng)絡(luò)教學(xué)中存在的問題

以前教材對于計算機網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)梳理不夠透徹，各個章節(jié)之間的關(guān)聯(lián)不夠明晰，使得學(xué)生對計算機網(wǎng)絡(luò)沒有整體清晰的認(rèn)知，即使經(jīng)過長期的學(xué)習(xí)對網(wǎng)絡(luò)的認(rèn)知也依然是支離破碎的。計算機網(wǎng)絡(luò)是一個龐大復(fù)雜的集合體，所以在傳統(tǒng)學(xué)習(xí)過程中只能以網(wǎng)絡(luò)的一個方面展開，猶如盲人摸象。

遵循建構(gòu)主義可以將問題和知識結(jié)合起來，使得學(xué)生了解計算機網(wǎng)絡(luò)從哪里來，解決了什么問題，又要到哪里去。對計算機網(wǎng)絡(luò)的目的、功能、結(jié)構(gòu)有整體性的認(rèn)知才能更好的建立知識體系，增強理解和運用的能力。

二、計算機網(wǎng)絡(luò)知識框架的搭建

（一）計算機網(wǎng)絡(luò)的概念

建構(gòu)主義以問題出發(fā)，依靠問題建立知識框架。從問題出發(fā)，就要知道計算機網(wǎng)絡(luò)解決了什么問題。計算機網(wǎng)絡(luò)是計算機技術(shù)和通信技術(shù)結(jié)合的產(chǎn)物，在計算機網(wǎng)絡(luò)誕生之前人類就已經(jīng)建立了橫跨大洋、覆蓋世界的通信網(wǎng)絡(luò)。為什么人類還需要計算機網(wǎng)絡(luò)，因為之前的通信網(wǎng)絡(luò)存在著兩個問題。

其一是中心化，傳統(tǒng)通信網(wǎng)需要一個信息交換中心，中心癱瘓則整個網(wǎng)絡(luò)癱瘓。所有的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點都要直接連接到中心，增加了線路成本。其二是能傳遞的信息類型有限，節(jié)點之間只能傳遞語音和文字信息。雖然也有視頻信息的傳遞，但要么成本高昂，要么只能單向傳遞。

計算機網(wǎng)絡(luò)是由計算機連接而成，計算機擁有強大的計算能力，可以實時計算出數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)的最佳路徑，所以計算機網(wǎng)絡(luò)不再需要像傳統(tǒng)的通信網(wǎng)絡(luò)那樣建立一個中心。比起傳統(tǒng)通信網(wǎng)絡(luò)計算機網(wǎng)絡(luò)的可靠性大大增加，同時地理位置相近的節(jié)點也可以就近連接，極大的節(jié)約了線路成本。計算機之間不但可以傳輸計算機上所能保存的所有種類的多媒體資源，還可以通過網(wǎng)絡(luò)使用其它計算機的硬件，和軟件資源，云計算技術(shù)的發(fā)展更是吧計算機網(wǎng)絡(luò)的功能進一步擴展，所以相比傳統(tǒng)通信網(wǎng)絡(luò)計算機網(wǎng)絡(luò)的資源要豐富的多。

（二）計算機網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)成

計算機網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展不是一蹴而就的，從計算機網(wǎng)絡(luò)的概念出發(fā)，由計算機和通信線路就可以構(gòu)成通信網(wǎng)絡(luò)，可稍有點網(wǎng)絡(luò)常識的同學(xué)都知道路由器和交換機這兩種網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，那么他們解決了什么問題？這里為了使學(xué)生能夠?qū)τ嬎銠C網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)成有大致的了解我將路由器解決的問題簡單的歸為“隨著計算機的普及，網(wǎng)絡(luò)的不斷擴張，處于網(wǎng)絡(luò)中心位置的計算機承擔(dān)了太多的信息交換任務(wù)，無力完成自己的工作，所以專門設(shè)計了一種計算機，放在網(wǎng)絡(luò)中心位置，專門承擔(dān)信息交換任務(wù)，不被某個人直接使用。”將交換機解決的問題簡單歸為“隨著計算機進一步普及，為了在路由器的一個接口上連接更多的計算機，所以設(shè)計了交換機這種設(shè)備。”

在總結(jié)完路由器和交換機解決的問題之后還要強調(diào)路由器和交換機的區(qū)別。“路由器是計算機，可以構(gòu)成復(fù)雜的網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)，交換機不是完整功能的計算機，只能構(gòu)成樹狀網(wǎng)絡(luò)”。形成計算機網(wǎng)絡(luò)主體是由路由器連接成的網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)，而末梢是由交換機連接成的樹狀網(wǎng)絡(luò)的概念。這樣在學(xué)生的腦海里形成網(wǎng)絡(luò)的大致模型“每個城市有路由器，路由器之間可以隨意連接，構(gòu)成網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)。單位和居民區(qū)由交換機連接，構(gòu)成樹狀網(wǎng)絡(luò)。樹根交換機和路由器連接，這樣所有的計算機都連接到了計算機網(wǎng)絡(luò)”

（三）計算機網(wǎng)絡(luò)參考模型

1.計算機網(wǎng)絡(luò)為什么要分層

分層的實質(zhì)就是分工，即將一個大的復(fù)雜的問題，拆分為若干個小的簡單的問題。所以對網(wǎng)絡(luò)的分層可以轉(zhuǎn)換為如何解決復(fù)雜問題的分工問題。我在這的預(yù)設(shè)問題為“在一座荒蕪一人的小島上如何做出一碗面條？”。做出一碗面條看似簡單，但在荒蕪一人的小島上原料、燃料、容器這些問題都需要自己一個人來完成，要做的工作不計其數(shù)，需要以年為單位規(guī)劃時間。如果在現(xiàn)代社會，這一切只需要幾分鐘就能完成。由此引出網(wǎng)絡(luò)分層的目的，計算機網(wǎng)絡(luò)是一個復(fù)雜的項目，它不是由一個人或幾個人能完成的，甚至不是由一家公司或是幾家公司能完成的。它需要整個社會的力量，所以分層可以將實現(xiàn)計算機網(wǎng)絡(luò)的工作進行劃分，使大家可以通力合作完成目標(biāo)。

2.OSI 參考模型各層的主要功能

第一次對各層的學(xué)習(xí)不用過于細致，只要理解每層的主要功能即可。重點是要理解與層之間是如何協(xié)作的。學(xué)習(xí)的核心驅(qū)動問題是“為什么要這樣分層”。

為了加深對分層的理解，應(yīng)該了解分層的另一種好處——可替換性。即層次體系里的每一層都可以被替換，而不影響其他層的功能。可以以郵政舉例說明每曾可替代的重要性——地區(qū)差異導(dǎo)致郵件的送達方式不同，例如城市里通過汽車，鄉(xiāng)間通過自行車，通火車的兩地大型郵包通過鐵道，沒有通火車的就只能通過貨車了。這在網(wǎng)絡(luò)上體現(xiàn)為，如果更換應(yīng)用層的瀏覽器，并不需要重新辦理寬帶，同樣小區(qū)的網(wǎng)絡(luò)線路升級為光纖，這個小區(qū)的居民也不用重新申請QQ 賬號。分層使得更換網(wǎng)絡(luò)中的任意一層或幾層并不影響其他層的功能。

3.TCP/IP 參考模型

這里需要說明兩個問題，首先是“什么是協(xié)議”和“為什么TCP/IP 參考模型與OSI 參考模型在層次劃分上有區(qū)別”。

第一個問題應(yīng)該強調(diào)OSI 參考模型的每層規(guī)定了各層的功能，而協(xié)議是真正實現(xiàn)功能的方法，告訴計算機具體應(yīng)該怎樣實現(xiàn)功能。

第二個問題要從實際實踐出發(fā)進行理解，如“從小麥到面粉需要脫粒、篩糠、磨粉、包裝這些步驟，如果這些步驟交由不同的工廠完成則需要頻繁的轉(zhuǎn)運，最優(yōu)的方法是將這些工藝整合在同一工廠中”，同理在計算機網(wǎng)絡(luò)的實踐中如果一個廠商更先進的物理層，它需要等待數(shù)據(jù)鏈路層廠商跟進才能發(fā)揮新通信線路的優(yōu)勢，而不同廠商之間的協(xié)調(diào)是困難且繁瑣的，所以物理層和數(shù)據(jù)鏈路層通常由同一廠商完成，所以合并為網(wǎng)絡(luò)接口層。在高層也是一樣，如果一個應(yīng)用層廠商開發(fā)了新的功能，如果需要等待表示層和會話層的支持，則是低效且浪費時間的，所以在實踐中應(yīng)用層、表示層、會話層的功能都由軟件廠商統(tǒng)一實現(xiàn)。

（四）計算機網(wǎng)絡(luò)的硬件設(shè)備

1.集線器

集線器的問題可以歸結(jié)為“在沖突域中的計算機如何相互通信。”，這個問題比較專業(yè)，可以轉(zhuǎn)化為“在全黑的房間里，并且每個人的聲音都一樣時大家如何交流。”

2.交換機

交換機的問題可以歸結(jié)為“如何對沖突域進行隔離”及“樹狀網(wǎng)絡(luò)中廣播如何發(fā)送到每個終端”。

3.路由器

路由器的問題可以歸結(jié)為“路由器如何知曉網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)”及“路由器如何在網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)中選擇一條最佳路徑”。

（五）其他知識點

局域網(wǎng)發(fā)展可以歸結(jié)為“如何使路由器的單個接口連接更多計算機”或“在可以發(fā)送廣播的小范圍網(wǎng)絡(luò)內(nèi)如何建立通信規(guī)則”。

VLAN 可以歸結(jié)為“如何解決局域網(wǎng)中計算機數(shù)量太多導(dǎo)致廣播占用大量帶寬的問題”。

廣域網(wǎng)發(fā)展可以歸結(jié)為“早期網(wǎng)絡(luò)如何借助傳統(tǒng)的通信網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)遠距離聯(lián)通”

結(jié)構(gòu)化布線可以歸結(jié)為“如何將交換機構(gòu)建樹狀網(wǎng)絡(luò)敷設(shè)進小區(qū)及每棟建筑物中”

網(wǎng)絡(luò)安全可以歸結(jié)為“如何在公共場所（信道）進行私密對話”及“如何防止別人假冒自己，識破偽裝”

三、總結(jié)

依靠問題一步一步構(gòu)筑知識的框架，在提出問題時注意不要超出最近發(fā)展區(qū)，對一個問題有了理解再開始下一個問題，并且題最好和已經(jīng)學(xué)習(xí)過的知識或是已有的常識性知識聯(lián)系起來，這樣構(gòu)筑的知識框架才能更加堅實。