構建以學生為中心的學習環境

摘要：本文通過對以學生為中心的學習環境建構的理論研究，結合計算機網絡原理的課程實踐，論述了以學生為中心的學習環境的設計及實現過程。

關鍵詞：學習環境；計算機網絡；課程；SCLE

中圖分類號：G642

文獻標識碼：B

文章編號：1672-5913(2008)06-0006-01

1以學生為中心的學習環境要素

以學生為中心的學習環境包括多個要素，基本要素主要有：

問題/項目空間。以問題驅動學習是SCLE的中心，也是它和直接教學法的根本區別。學習者要解決的問題常常是真實世界中的實際問題。

相關案例/信息資源。案例和信息資源為學習者提供可以參考的學習經驗、知識和信息，使其具有解決相應問題的心理模型。

認知(知識建構)工具、協作工具和交流工具等。認知工具指能夠幫助學習者思維，促進其解決問題的各種工具，如本課程中使用的協議分析儀，可以表征協議工作過程。協作、交流工具滿足學習者共享信息、進行交流的需要，幫助學習者合作建構社會協商的知識。

隨著計算機網絡技術的發展，先進的計算機硬件技術和軟件技術為我們提供了構建學習環境的有力基礎，針對上述該課程的特點，結合學習環境設計理論，下面分別對學習環境的幾個構成要素加以闡述。

2以問題驅動學習的方式重新構建課堂教學

在計算機網絡原理理論教學中，網絡體系結構是教學的線索，國內外廣泛使用的計算機網絡經典教材，比如Andew S. Tanenbaum的《計算機網絡》都是按照自底向上的方式講解，即首先講述通信基礎知識，然后按OSI結構的層次講解物理層和數據鏈路層，而從網絡層開始則按照TCP/IP體系結構進行講解，最后是應用層。該種方式的課堂教學強調基本概念和原理，然后以一種去情景化的方式傳授給學生，結果導致學生知識的學習與應用情景完全分離，知識和技能不能有效的遷移。

在自底向上的教學方式中，是由教師將概念、原理抽象出來，教授給學生，并且最底層的物理層是學生在網絡使用中最陌生的，這樣的結果導致理論教學內容過于抽象，不能跟實際應用很好的結合。學生在學習該課程前，已經對計算機網絡有了廣泛的使用，比如電子郵件、即時通信、文件傳輸等網絡軟件，也就是說學生在實際的網絡使用中，對頂層的應用層最先接觸，當然他們并不了解其工作原理，因此新的以問題驅動學習的方式在課堂教學中被采用。參照《計算機網絡——自頂向下方法與Internet特色》，我們設計了新的教學線索，在概述以后，采用自頂向下的方式進行講解，從學生最熟悉的應用層開始學習，問題的設計首先來自于學生已經使用的一系列網絡應用程序，引導學生通過自己熟悉的網絡應用層內容向底層協議解析。問題的設計從常用應用層協議開始，將原有的講述式學習過程改為探索式學習過程，通過解決問題的方式掌握學習內容。在此過程中，教師不僅承擔課堂講授的任務，還要提供相關資源、認知工具等學習支持工具，并同時扮演指導者的角色，學生通過自頂向下探究網絡協議工作原理的過程，對原理和概念的理解更深刻，從被動接受理解概念變為主動研究。

3真實的學習場景及其實現

計算機網絡課程學習的最終主要目的是培養學生網絡技術的應用能力，包括組網技術、網絡應用和網絡編程，因此對實踐教學環節來說，不僅要求通過驗證性實驗理解基本的原理，更需要接近真實網絡環境的實習場，使學習生通過學習提高解決實際網絡問題的能力。由于計算機網絡技術發展較快，可以使用一些新的計算機技術來支持真實實習場景的構建。

虛擬機技術是實現實驗平臺的關鍵技術。計算機網絡的實驗對實驗設備的要求較高，通常應該配備專用的計算機和網絡設備，但實際上從人力物力上較難滿足。利用VMWare公司開發的虛擬計算機系列軟件可以在一臺計算機中模擬出多臺計算機和8個虛擬網絡，其工作方式和真正的計算機網絡沒有任何區別，從而解決了網絡實驗設備要求高的難題。虛擬機軟件不僅安裝在學校的實驗室，而且可以由學生安裝在個人計算機上，通過分組的形式，學生可以共同合作完成基于問題設計的一系列實驗。

迅速發展的網絡環境，提供了多種靈活的、可以使用的真實環境，從最簡單的家庭網絡的配置到小型公司的網絡管理，還有大量的真實案例的分析提取也為學生提供了真實的場景，當然這種實踐可以通過學生自主的方式來完成。

4學習資源和認知工具

學習資源和認知工具是為了更好地促進學習者理解，同時拓展和增強思維能力。外在的來自于互聯網的大量資源可以很好地用于學習中，在以問題驅動的教學中，網絡資源和網絡交流工具為學生提供了協同解決問題的平臺。

認知工具則包括了繪圖，計算，微觀等計算機軟件，比如借助Ethereal這個網絡協議分析器軟件，可以讓學生完全了解網絡協議的執行過程，包括從輕/重流量網絡觀察的基礎知識，到應用層、傳輸層、網絡層、鏈路層以及有關網絡安全的各種主題。該軟件可以清晰直觀地展示出網絡協議工作的全過程，以及各種數據包的格式。該工具既可以用于簡單的設定環境的協議分析，也可以用于復雜網絡環境的數據分析，而且安裝使用都很簡單，學生可以利用自己的機器和現在便利的上網條件進行深入的學習討論。

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收稿日期：2007-12-15