基于深度學習理念的計算機網絡課程教學模式探究

摘要：文章探討了深度學習理念在計算機網絡課程教學中的應用，并以“子網劃分與聚合”一節為例，構建了一種基于深度學習的課堂教學模式。該模式強調學生主動探究、批判性思考和知識遷移應用，旨在提高學生的學習興趣、學習效率和問題解決能力。

關鍵詞：深度學習；計算機網絡；教學模式；知識遷移

中圖分類號：TP311文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2024）34-0170-03開放科學（資源服務）標識碼（OSID）：

0引言

深度學習這一理論是由Marton于1976年提出的概念[1]，當下在機器學習、人工智能、神經網絡等領域得到廣泛應用，近些年來逐步引入教育領域，并成為教育行業的熱門研究對象之一[2]。深度學習強調學習者積極主動、批判性地學習新知識，并將其遷移應用于解決實際問題。計算機網絡課程的相關理論較為枯燥復雜，要求學生將理論知識遷移到具體實踐操作的過程難度較高，因此在實際的教學過程中傳統的教學方式效果往往難以達到預期。深度學習的理論強調知識的重構、知識的遷移以及對具體問題的解決，這對提升計算機網絡課程的教學效果給出了新的解決途徑。

1深度學習理論

1.1深度學習的內涵

深度學習的概念最早由FerenceMarton和RogerSaljo于1976年提出，他們將學習者劃分為深度水平加工者和淺層水平加工者[5]。美國研究委員會認為深度學習是學習者能夠把學習內容應用到新的學習情境的學習過程，也就是遷移[3]。國內學者祝智庭教授認為深度學習應該掌握核心學術內容的能力、審辨思維與復雜問題解決的能力、學會學習的能力、發展與維持學術意念的能力、協同作業的能力、有效溝通的能力[4]。為我國教育界大多數學者認可的則是黎加厚與何玲教授提出的觀點，他們認為深度學習是指學習者在理解學習的基礎上，對新思想和新知識進行批判性地學習，同時將其融入自身現有的知識架構中，對于新的環境、新的情境能夠完成知識遷移，并做出決策以解決問題的學習[5]。

1.2深度學習理論應用于計算機網絡課程的優勢

首先，深度學習強調的是積極主動的自發學習，這使得學生能夠成為教學活動的主體，進而促使學生能夠完成對于網絡協議、工作原理、具體應用等理論知識的相關思考；其次，深度學習的重要手段是批判性理解，要求學生對所學知識持有懷疑態度，在對知識質疑的過程中進一步分析、理解、判斷，然后理解并運用，這對于學習迅速發展中的計算機網絡技術而言是必需的，學生需要善于分辨新技術之間的聯系，從而加深對于原理性知識的理解[6]；第三，深度學習的最終目標是完成知識在新環境、新情境的遷移，所謂的遷移即是知識的具體應用，這亦契合了計算機網絡課程的最終教學目標，希望學生能夠通過掌握的理論知識與實踐技能分析具體的網絡需求、構建相應的網絡搭建方案。

2深度學習理念下計算機網絡課程教學模式的構建

2.1課程預設

課程的預設環節是整個教學活動的基礎，其主要任務是預設教學目標、選擇教學內容、設計教學活動、制作與尋找教學資源以及預測評估。發展高階思維能力是深度學習的核心目標，高階思維能力主要表現為對學習內容的分析、應用以及對知識的評估評價，最終發展出創造能力，而不是僅僅停留在對學習內容的淺層認知上。因此，深度學習理念下的計算機網絡課程教學中，教學目標的預設、教學活動的設計是重點，在深刻領會課程內涵的基礎上，在目標的設定與活動的設計中需要體現發展學生高階思維能力的內容。此外，預測評估是本環節中的必要步驟，是實現深度學習的前提條件。類似于學情分析，預測評估中需要對學生的學習情況、基礎知識進行分析，同時也需要教師在對計算機網絡課程內容深度理解的基礎上，圍繞教學的后續環節設計相應內容，以預測學生對接下來新知的接受程度、實驗操作的難易程度等。

2.2知識體系構建

情境創設已有知識激活、新知識獲取、知識整合。情境創設是為學生創造必要的學習情境，是促進學生深度學習的必要條件。計算機網絡課程中的情境創設主要通過創設具體的網絡環境、網絡建設需求等完成。已有知識激活中可以根據已創設的情境，教師設計相關問題來幫助學生完成。教師設計的問題主要分兩類——引導性問題與思考性問題，引導性問題的設計主要依據學生現有的知識架構，其目的是引出新知識；思考性問題的目的是激發學生的發散性思維，為學生后續對新知質疑性學習埋下種子。新知識的獲取可以先由教師展示網絡協議、網絡工具、網絡拓撲、網絡建設方案，然后再由學生在動手操作實驗驗證的過程中獲得。需要學生通過批判性思考、質疑性學習完成。在這個過程中，教師需要設計相應的思考性問題與檢驗性問題，幫助學生完成這個過程。

2.3知識遷移應用

完成知識體系的構建并不意味著能夠熟練應用知識，還需要對知識的深度加工，需要學生完成知識從原先場景遷移到新場景中進行應用，即要求學生完成知識的融會貫通、在多種問題情境下的靈活運用。當然，該環節需要教師在前兩個環節的基礎上，對原先的教學情境、網絡問題進行拓展，設計更加具體、復雜、應用性較強的網絡需求，并要求學生在協作學習與探究性學習的過程中，找到問題的解決方案。知識遷移應用是深度學習的核心環節，對教師也提出了更高的要求，需要教師在前幾個教學步驟的基礎上，提取核心問題并使其具有靈活性和框架式的特征，然后為學生提供進行知識深度加工的步驟指導，以幫助學生完成知識的遷移應用。另一方面，知識遷移應用環節對學生主體能動性的要求也較高，需要學生能夠完成自主學習，并通過思考與領悟完成對新知識的深度理解。

2.4評價與反思

作為知識建構過程的后續，學生需要在完成知識體系建構后，對整個過程和學習成果進行批判性反思，以完成重新認知與思考，進而發現學習中的不足并予以調整，因此，評價與反思環節被看作是深度學習的保障環節。深度學習的評價與反思需要以課程預設環節中制訂的課程教學目標為依據，運用提問、測驗、統計分析等方法，對學習結果進行價值判斷。除了從認知的層面進行評價外，就計算機網絡課程的特點而言，還需要從技能操作、實驗實踐的層面，評估對于實際問題的解決能力。此外，深度學習的評價反思更強調自主性、過程性與反饋性，要求學生在完成網絡拓撲、網絡構建的過程中不斷主動探究，以提升高階思維的能力。因此，深度學習下的評價與反思的形式更側重學生的自我評價與自我反思，依據教師針對教學案例給出的解決方案，對自己的思路與答案進行反思，當然，也可以通過分組互評，在評價反思的同時深化學生的思維過程。

3計算機網絡課程的深度學習案例

3.1課程預設

以計算機網絡課程的“子網劃分與聚合”一節為例，在深度學習的預設環節中教師主要需要對教學目標、教學活動以及預測評估三部分內容進行設計。“子網劃分與聚合”一節在學生知識目標方面包括掌握子網的概念、子網掩碼的概念、地址塊的概念等，能力目標方面包括理解劃分子網、構造超網的基本思路，技能目標方面包括掌握對于小型網絡子網劃分的具體方法；在深度學習理念方面要求學生首先面對子網劃分的相關專業知識能夠進行自我探究，然后對于教師創設的情境案例進行多角度的思維考慮，最終能夠動手進行子網劃分的實踐操作，簡而言之即是提升自我探究、自我理解以及動手操作的能力。教學活動的流程主要包括五個部分——子網掩碼相關基礎知識的講授、小型網絡子網的劃分實踐、研究討論、小型企業網絡地址的分配實踐、網絡方案的評價，流程的前兩個步驟用以為學生進行知識體系的構建，中間兩個步驟即為知識的遷移與應用，最后一部分則是評價反思環節。針對“子網劃分與聚合”一節的內容，預測評估部分需要教師布置相關復習測試題，在課前幫助學生回顧IP地址的相關概念、了解學生對局域網內IP作用的理解程度，并依據此對教學活動中涉及的實踐內容的難度進行調整，對最終的教學效果進行初步預估。

3.2知識體系構建及遷移應用

“子網劃分與聚合”一節知識體系建構環節的四個步驟的內容如表1所示。

知識遷移應用的部分由研究討論環節引入，其作用主要是激發學生批判性的思考，由此逐步進入深度學習。該環節中教師主要設計思考性的問題：1）針對前一案例，在滿足需求也不浪費的前提下，如何根據各個子網的主機數量進行IP地址的分配？原方案是否需要調整改進？2）在子網增多、路由表項增多的情況下，如何減輕路由的資源開銷？考慮到學生對于新知識接受程度的不同，研究討論環節可以分小組進行，較為利于激發學生的自主性。以研究討論的結果為基礎，教師展示教學流程中最后一個案例項目——小型企業網絡的網絡拓撲圖，由小組進行子網劃分方案的設計。

3.3評價與反思

評價反思的環節主要針對各個小組的小型企業網絡子網劃分方案進行評價。各個小組首先分享案例中企業網絡子網劃分的思路，然后展示詳細的劃分方案拓撲圖，再由其他小組進行評價比較，最后由教師進行總結。在小組評價與教師總結的過程中，可以按照如表2中的各項指標進行評價打分。

在整個教學過程中，學生經歷了由淺層學習到深度學習的流程，體驗了理論解釋、批判性思考、發散性討論以及知識應用實踐，因此教師在進行總結評價時不能僅停留在對知識的淺層獲取上，需要涵蓋學生思考能力、表達能力、溝通能力、知識構建能力以及問題解決能力的評價。

4結束語

本文探討了深度學習理念在計算機網絡課程中的應用，并以“子網劃分與聚合”一節為例，構建了深度學習課堂教學模式。該模式強調學生的主動參與、批判性思考和知識遷移應用，有助于提高學生的學習興趣、學習效率和問題解決能力。當然，深度學習的評價體系還有待完善，未來需要進一步探索更科學、更全面的評價方法。

參考文獻：

[1]MARTONF，S?LJ?R.Onqualitativedifferencesinlearning：i—outcomeandprocess[J].BritishJournalofEducationalPsychol?ogy，1976，46（1）：4-11.

[2]郭永芳，黃凱，彭玉青“.深度學習”理念在計算機網絡課程教學中的應用探究[J].創新創業理論研究與實踐，2022，5（3）：183-185.

[3]PELLEGRINOJW，HILTONML.Educationforlifeandwork：developingtransferableknowledgeandskillsinthe21stcen?tury[M].WashingtonDC：NationalAcademiesPress，2013：5-6.

[4]祝智庭，彭紅超.深度學習：智慧教育的核心支柱[J].中國教育學刊，2017（5）：36-45.

[5]郭元祥.課堂教學改革的基礎與方向：兼論深度教學[J].教育研究與實驗，2015（6）：1-6.

[6]蘭國帥.探究社區理論模型：在線學習和混合學習研究范式[J].開放教育研究，2018，24（1）：29-40.

【通聯編輯：李雅琪】