基于任務(wù)驅(qū)動的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議分析與應(yīng)用教學(xué)

　　摘 要： “網(wǎng)絡(luò)協(xié)議分析與應(yīng)用”課程是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)工程專業(yè)的一門主干專業(yè)課程。本文分析了傳統(tǒng)教學(xué)中存在的缺陷，并針對該課程的特點(diǎn)，引入基于任務(wù)驅(qū)動的教學(xué)改進(jìn)方法，給出了教學(xué)設(shè)計(jì)步驟及實(shí)例。
　　關(guān)鍵詞： 網(wǎng)絡(luò)協(xié)議分析與應(yīng)用 任務(wù)驅(qū)動 教學(xué)設(shè)計(jì)
　　
　　“網(wǎng)絡(luò)協(xié)議分析與應(yīng)用”課程是針對網(wǎng)絡(luò)工程專業(yè)學(xué)生開設(shè)的一門專業(yè)必修課，是網(wǎng)絡(luò)工程的核心技術(shù)之一。在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的課程中，網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的內(nèi)容貫穿整個教學(xué)的始終，從計(jì)算機(jī)的網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)、網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)通信，一直到互聯(lián)網(wǎng)上的各項(xiàng)服務(wù)的介紹都離不開網(wǎng)絡(luò)協(xié)議這一重要內(nèi)容。然而在這些課程中提及到網(wǎng)絡(luò)協(xié)議時，也僅僅是從各自課程的角度介紹一些相關(guān)協(xié)議的概述、作用等。本課程則是系統(tǒng)、深入地講授TCP/IP協(xié)議的體系結(jié)構(gòu)、工作原理和TCP/IP協(xié)議在編程方面的應(yīng)用，對各層所包含的協(xié)議格式、工作過程進(jìn)行詳細(xì)的分析介紹，主要包括協(xié)議概述、鏈路層協(xié)議、網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議、傳輸層協(xié)議、路由協(xié)議、組播協(xié)議、移動IP、應(yīng)用層協(xié)議，WinSock編程等應(yīng)用。
　　通過本課程的理論學(xué)習(xí)和實(shí)踐訓(xùn)練，使學(xué)生能夠更好地理解計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)，更清楚地掌握數(shù)據(jù)通信的整個過程，更透徹地分析網(wǎng)絡(luò)協(xié)議在數(shù)據(jù)通信的整個過程，培養(yǎng)學(xué)生網(wǎng)絡(luò)程序設(shè)計(jì)的能力，從而為后續(xù)課程的學(xué)習(xí)打下良好的基礎(chǔ)。然而一直以來，由于網(wǎng)絡(luò)協(xié)議本身內(nèi)容上的復(fù)雜性、抽象性和枯燥性，加之在前期課程中協(xié)議有一些了解，學(xué)生普遍對該課程的興趣不大，使其成為了網(wǎng)絡(luò)系列課程教學(xué)的難點(diǎn)。本文在分析傳統(tǒng)教學(xué)方法缺陷的基礎(chǔ)上，通過引入任務(wù)驅(qū)動的方法，對整個教學(xué)設(shè)計(jì)進(jìn)行了改進(jìn)，取得了很好的教學(xué)效果。
　　一、傳統(tǒng)教學(xué)方法的缺陷
　　1.教學(xué)方法單一，重內(nèi)容輕分析。
　　目前，網(wǎng)絡(luò)協(xié)議分析與應(yīng)用的相關(guān)教材中對于協(xié)議部分的介紹大多比較抽象，在介紹協(xié)議原理部分很少用實(shí)例來說明問題。而教師在授課過程中主要采用課堂書本的教學(xué)模式，最多結(jié)合多媒體課件利用一些圖表的方式來進(jìn)行介紹，內(nèi)容過于偏重協(xié)議本身，缺少較好地幫助學(xué)生理解、分析協(xié)議作用和流程的手段，不能很好地與實(shí)際的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)相結(jié)合，造成學(xué)生在學(xué)習(xí)的過程中，感覺內(nèi)容太多，前學(xué)后忘，而失去對該課程學(xué)習(xí)的興趣。比如講述PPP協(xié)議的原理，一般首先通過流程圖解（如圖1）的方式來描述。然后再去逐一介紹協(xié)議的格式。這樣講解雖然整個通信過程比較清晰，但還是過于籠統(tǒng)，學(xué)生缺少感性的認(rèn)識。大多數(shù)同學(xué)沒有興趣去了解枯燥的協(xié)議內(nèi)容。但是如果我們采用基于任務(wù)驅(qū)動的教學(xué)方法，讓學(xué)生在任務(wù)完成過程中，主動去總結(jié)協(xié)議的原理和流程，效果將會好很多。
　　2.實(shí)驗(yàn)與實(shí)際應(yīng)用相脫節(jié)。
　　網(wǎng)絡(luò)協(xié)議分析與應(yīng)用的相關(guān)教材基本都是前部分為協(xié)議介紹，后面部分為應(yīng)用編程。以往在教學(xué)過程中也都嚴(yán)格按照教材章節(jié)的安排進(jìn)行教學(xué)，講到每一層的具體協(xié)議時，也只是就協(xié)議講協(xié)議。協(xié)議部分的實(shí)驗(yàn)總是采用協(xié)議分析軟件，按照操作步驟，抓取數(shù)據(jù)包，結(jié)合協(xié)議內(nèi)容對數(shù)據(jù)包的結(jié)構(gòu)進(jìn)行驗(yàn)證。誠然這樣的實(shí)驗(yàn)可以幫助學(xué)生加深對協(xié)議格式的印象，但是所有的協(xié)議分析實(shí)驗(yàn)都屬于驗(yàn)證性的，且具有完全相同的操作步驟，很難激發(fā)學(xué)生的實(shí)踐興趣和創(chuàng)新思維。如果能夠?qū)⒑蟛糠值膽?yīng)用編程跟前面的協(xié)議分析相結(jié)合，將編程的內(nèi)容穿插到協(xié)議分析過程中學(xué)習(xí)，并利用任務(wù)驅(qū)動，通過學(xué)生自己動手編程去實(shí)現(xiàn)協(xié)議分析部分的一些內(nèi)容，一方面可以提高學(xué)生創(chuàng)新實(shí)踐的興趣，另一方面可以使學(xué)生對協(xié)議有更深入的理解。
　　二、任務(wù)驅(qū)動在“網(wǎng)絡(luò)協(xié)議分析與應(yīng)用”教學(xué)中的應(yīng)用
　　1.任務(wù)驅(qū)動教學(xué)法的含義和過程。
　　“任務(wù)驅(qū)動”是一種建構(gòu)主義教學(xué)理論基礎(chǔ)上的教學(xué)法。其原理是：學(xué)生的學(xué)習(xí)活動與大的任務(wù)或問題相結(jié)合，以探索問題來引導(dǎo)和維持學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)興趣和動機(jī)；創(chuàng)建真實(shí)的教學(xué)環(huán)境，讓學(xué)生帶著真實(shí)的任務(wù)去學(xué)習(xí)。在這個過程中，學(xué)生擁有學(xué)習(xí)的主動權(quán)，教師不斷地挑戰(zhàn)和激勵學(xué)生前進(jìn)，從而使學(xué)生真正掌握所學(xué)內(nèi)容，并通過此任務(wù)舉一反三，得到更好的學(xué)習(xí)效果。在整個教學(xué)過程中教師起到組織者、指導(dǎo)者、幫助者和促進(jìn)者的作用。
　　“任務(wù)驅(qū)動”教學(xué)法的教學(xué)過程歸納起來一般分為兩個階段：一是任務(wù)的設(shè)計(jì)階段，包括創(chuàng)設(shè)環(huán)境和確定問題兩個環(huán)節(jié)；二是任務(wù)的實(shí)施階段，包括學(xué)生自己學(xué)習(xí)和協(xié)助學(xué)習(xí)的學(xué)生活動各環(huán)節(jié)和效果評價(jià)的教師活動環(huán)節(jié)。整個教學(xué)過程采用全新的教學(xué)模式和教學(xué)方法。
　　2.基于任務(wù)驅(qū)動的教學(xué)設(shè)計(jì)。
　　“授人以魚，不如授人以漁”。網(wǎng)絡(luò)協(xié)議分析與應(yīng)用課程應(yīng)該在介紹必要協(xié)議內(nèi)容的基礎(chǔ)上，重點(diǎn)讓學(xué)生掌握協(xié)議分析的方法，以及協(xié)議編程開發(fā)的相關(guān)原理和技術(shù)，培養(yǎng)學(xué)生具有獨(dú)立的分析和開發(fā)應(yīng)用能力。基于任務(wù)驅(qū)動的教學(xué)能夠更好地實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)。
　　任務(wù)驅(qū)動教學(xué)過程一般包括六個環(huán)節(jié)，即設(shè)計(jì)任務(wù)（課前）、呈現(xiàn)任務(wù)、分析任務(wù)、完成任務(wù)、總結(jié)評價(jià)、匯報(bào)歸納（課后）。下面我結(jié)合這六個環(huán)節(jié)給出上述網(wǎng)絡(luò)接口層協(xié)議流程的教學(xué)實(shí)例。
　　（1）設(shè)計(jì)任務(wù)
　　在設(shè)計(jì)任務(wù)時，教師首先要分析教學(xué)所要達(dá)到的目標(biāo)，結(jié)合學(xué)生的知識及能力水平，將任務(wù)合理地分成若干教學(xué)子任務(wù)，同時教師需要對任務(wù)的實(shí)施進(jìn)行必要的準(zhǔn)備工作，任務(wù)應(yīng)該緊密聯(lián)系實(shí)際。這樣可激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，將枯燥的協(xié)議原理和流程分析轉(zhuǎn)到學(xué)生感興趣的任務(wù)上來。
　　本實(shí)例的設(shè)計(jì)任務(wù)：在掌握PPP協(xié)議流程基本知識的基礎(chǔ)上，結(jié)合學(xué)校近年來推出的校內(nèi)用戶基于以太網(wǎng)連接ADSL接入設(shè)備的場合，詳細(xì)分析符合ADSL接入要求的PPPoE協(xié)議流程，總結(jié)所涉及的協(xié)議LCP、IPCP、PAP、CHAP報(bào)文格式。教師事先準(zhǔn)備好相關(guān)的實(shí)驗(yàn)室環(huán)境及相關(guān)分析軟件，包括為學(xué)生集體申請的一組賬戶，使學(xué)生的學(xué)習(xí)與實(shí)際問題緊密聯(lián)系起來。
　　（2）呈現(xiàn)任務(wù)
　　精心設(shè)計(jì)任務(wù)之后，需要巧妙地將任務(wù)呈現(xiàn)給學(xué)生，同時明確任務(wù)要完成的目標(biāo)。讓學(xué)生對任務(wù)有個整體的了解、認(rèn)識和把握。可以通過創(chuàng)設(shè)情境自然而真實(shí)地引出任務(wù)。可以給學(xué)生看一段文字材料、錄像或展示等，然后在適當(dāng)?shù)臅r候給出任務(wù)，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和感知、聯(lián)想等思維活動。
　　在介紹PPP協(xié)議流程的基礎(chǔ)上，結(jié)合學(xué)校的實(shí)際情況引出PPPoE，現(xiàn)場演示用戶登錄，通過相關(guān)分析軟件展示整個交互過程，進(jìn)而給出任務(wù)。要求學(xué)生自行分析整個流程，總結(jié)具體報(bào)文結(jié)構(gòu)、功能，并比較幾種認(rèn)證方法。
　　（3）分析任務(wù)
　　在給出任務(wù)之后，對學(xué)生進(jìn)行分組，通過討論、交流、分析任務(wù)，提出完成任務(wù)需要做哪些事情，解決哪些問題，并結(jié)合教師的指導(dǎo)，制定任務(wù)實(shí)施步驟。比如：通過什么方法來獲取LCP報(bào)文，如何體現(xiàn)CHAP“挑戰(zhàn)”認(rèn)證的優(yōu)勢等。
　　（4）完成任務(wù)
　　教師應(yīng)該在學(xué)生完成任務(wù)的過程中，啟發(fā)學(xué)生提出更深層次的問題，并引導(dǎo)學(xué)生聯(lián)系相關(guān)的已經(jīng)學(xué)過的知識點(diǎn)，給出解決問題的各種可能想法和思路。注重學(xué)生的自主發(fā)展，培養(yǎng)學(xué)生的自學(xué)能力，變學(xué)生被動地接受知識到主動地尋求知識，改變學(xué)生傳統(tǒng)的學(xué)習(xí)觀。
　　（5）總結(jié)評價(jià)
　　學(xué)生按照制定的計(jì)劃完成任務(wù)后，教師要組織學(xué)生進(jìn)行討論，分析在完成任務(wù)過程中出現(xiàn)的問題及其解決方法，從而不斷積累完成任務(wù)過程中的經(jīng)驗(yàn)。對任務(wù)完成的情況進(jìn)行點(diǎn)評，并提出改進(jìn)意見。同時注意評價(jià)中評價(jià)主體和評價(jià)形式的多元化，采用結(jié)果評價(jià)和過程評價(jià)相結(jié)合的方式。
　　（6）匯報(bào)歸納
　　最后教師還要引導(dǎo)學(xué)生對所學(xué)知識進(jìn)行歸納總結(jié)，建立新舊知識間的聯(lián)系，完成真正意義上的知識建構(gòu)。同時，教師也要參照對教師的一些評價(jià)量規(guī)對自己的行為作評價(jià)，如在學(xué)習(xí)資源設(shè)計(jì)、任務(wù)設(shè)計(jì)、教學(xué)引導(dǎo)、最終教學(xué)效果等方面做自我反省與改進(jìn)。
　　三、結(jié)語
　　任務(wù)驅(qū)動教學(xué)法強(qiáng)調(diào)創(chuàng)新能力的培養(yǎng)與全面素質(zhì)的提高，是對傳統(tǒng)教學(xué)的發(fā)展，比較適合計(jì)算機(jī)類課程的教學(xué)。我們通過基于任務(wù)驅(qū)動方法進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)協(xié)議分析與應(yīng)用的教學(xué)，使學(xué)生增加了感性認(rèn)識，并在實(shí)踐中學(xué)會觀察問題、分析問題和解決問題，取得了良好的教學(xué)效果。
　　
　　參考文獻(xiàn):
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　　注：本文中所涉及到的圖表、注解、公式等內(nèi)容請以PDF格式閱讀原文