建構理論背景下《計算機組網技術》課程教學改革與實踐

周華先

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建構理論背景下《計算機組網技術》課程教學改革與實踐

周華先

（湖南科技學院 現代教育技術中心，湖南 永州 425199）

文章探討以漸進式任務為主導的《計算機組網技術》課程教學改革。在教學內容上，按照認知理論設計若干漸進式任務取代原有章節內容；在教學模式上，以師生互動的教學方式替代傳統的說教傳授方式；在考核方式上，注重實踐能力的考察，平時實驗完成情況和綜合實驗報告質量在總成績評定中占較大比重。

建構理論；計算機組網；漸進式認知教學；教學改革

1　引　言

《計算機組網技術》作為計算機科學與應用專業、網絡專業的一門專業必修課程，在各高校相關專業中都廣為開設。隨著社會數字化、網絡化、信息化的日益深入，計算機網絡在各行各業內迅速普及，各級政府、各類企業、行業都要建設和維護網絡，急需大批掌握各類網絡組建技術、網絡管理方面的專門人才。本課程的鮮明特點是針對網絡組建的需求做了針對性設計，使課程具有較強的實踐性和技術性，從而培養學生扎實的設計能力和實踐動手能力。而傳統的《計算機組網技術》課程以講解理論知識為主導，授課內容大部分為各種原理，即使進行了部分課程改革，加強了對實驗課的重視，擴充了實驗項目、增加了實驗課時，但依舊改變不了實驗課為理論課服務的現狀，單個實驗項目的設計都是為了讓學生理解某個理論知識點，實驗內容相互之間缺乏密切聯系，學生即使按教學設計完成了學習，也只是學到了一套計算機組網的理論知識及零散的實驗操作技能，在實際工作中仍然欠缺動手能力，且未習得解決問題的思路。培養本科院校高水平應用型人才，成為很多地方本科院校面臨的一個關鍵課題。因此，針對《計算機組網技術》課程的自身特點，探索新的教學體系、教學內容、教學手段就顯得十分必要。

2　教學內容的改革

心理學中認知理論是較為成熟、發展比較全面的，并對實際教育教學起了較大指導作用的理論。認知心理學的教學觀強調：在教學實踐中，教師要遵循“逐漸分化”的原則，幫助學生建立一個由高至低的認知結構，先教概括性和包容性高的知識，再安排概括程度依次降低的知識，以便幫助學生輕松地將新知識納入到自己原有的知識體系中去，使內容有效地得以縮減。[1]

根據當前社會對組網技術和網絡管理專門人才的實際需求，堅持理論夠用、實操為主的原則，《計算機組網技術》課程的教學內容以學生能夠規劃和建設功能較為齊全、性能較為主流的大中型局域網為目標。為實現教學目標，以認知理論為前提，先總結出這門課程的總體性原理知識，再把整個目標實施過程分成若干個實踐任務。[2]這些任務分為基礎型、擴充型和復合型，其中基礎型任務是學生能簡單理解的基本網絡模型，其它任務由基礎任務疊加擴展而成，進而形成教學目標所設定的大中型局域網組網。整個課程進展始終針對最終教學目標，利用已學的知識結構不斷擴充目標所需的新知識，幫助學生輕松地將新知識納入到自己原有的知識體系中去，從而大大提高學習效率和學習效果。《計算機組網技術》課程總體性原理可以簡單總結為一個，即任何設備接收到數據包后要按照本設備的規則進行數據包的轉發，不能想當然地認定數據的走向，如交換機轉發數據，就應查交換表，路由器轉換數據，就應查路由表。在教學過程中始終貫徹這個思想，讓學生充分理解網絡數據的運行方式，從而進一步理解網絡。漸進式任務教學的課程內容設定如下：

任務拓撲構成新知識點備注 1一臺交換機和若干終端PC機（可擴充為多臺交換機，原理相同）交換機工作原理；同網段終端通信流程；重點是交換表的生成；同網段內的廣播式通信過程 2若干任務1拓撲加一臺路由器路由器工作原理；直連路由；跨網段終端通信流程重點是路由表的組成之一直連路由；網關的作用。 3若干任務2串接靜態路由講解路由表在數據轉發中起的作用 4同任務1拓撲，終端配置為不同網段虛擬局域網；交換機端口trunk和access模式區別和作用重點是二層交換機怎么實行路由器功能之一：隔離廣播風暴； 5任務2+任務4單臂路由原理和任務2一樣，理解難點是理解路由器里的虛擬網卡 6任務5中去路由器換成三層交換機虛擬局域網間通信；網絡規劃中的三層結構，三層結構中的匯集層原理和任務2一樣，難點是三層交換機里的虛擬網卡 7若干任務6串接無原理和任務3一樣，講解路由指向 8若干任務6+高性能三層交換機三層結構中的核心層，子網規劃的重要性原理和任務3一樣，講解默認路由，路由聚合和黑洞路由 9任務8+出口設備（路由器或者防火墻）NAT；簡單語法的ACLNAT原理及配置 10任務8DHPC服務DHCP服務原理及應用 11任務8STPSTP服務原理及應用 12若干任務2環接RIPRIP的原理和配置 13若干任務2環接ospfOSPF的原理和配置

從設計的任務可以看出，課程學習分為三個階段，任務1－3是傳統意義上的網絡，主要讓學生接觸設備，加強數據包轉發認識；任務4－11是目前主流局域網組網技術，設計了從局部到整體完善網絡的整個過程，讓學生在已有認知結構中不斷添加新知識來完成學習目標；任務12－13是進一步對大型局域網組網技術的掌握，也是在學生已有的知識體系中添加新知識，加強學生對網絡的理解。

3　教學模式的改革

采用漸進式任務進行教學，實驗環節是個關鍵，而以往的實驗教學采取的是單一傳輸教學模式，即教師對相關原理先進行簡單講解，再親自示范實驗操作程序，學生只需完全按照教師的方法照做即可。這樣無法讓學生認識該實驗的應用場景，所以學生的主動性和積極性得不到充分調動。而師生互動的教學模式強調以學生為中心，讓他們自己去鉆研教學知識，以此來替代傳統的說教傳授方式，從而激發學生的學習興趣，培養他們的創造能力和團隊協作意識。

建構主義強調教學不是通過教師向學生單向傳遞知識就可以完成的，知識也不是通過教師傳授而得到的，而是學習者在一定的情境即社會文化背景下，借助于其他人（包括教師和教學伙伴）的幫助，利用必要的教學資料，通過意義建構的方式而獲得的。在教學過程中學習者根據自己的經驗背景，主動對新知識進行選擇、加工和處理，從而建構自己的知識結構。[3]其核心思想可以概括為：以學生為中心，強調學生對知識的主動探索、主動發現和對所學知識意義的主動建構。[4]

（1）要拓展課堂形式。由于本課程教學改革以實驗課為主導，理論課不再安排在普通教室上課，而是在機房實驗室，學生每人一臺計算機，使用思科模擬軟件“cisco packet tracer6.1”來模擬所有的實驗任務，讓學生依次完成設計任務。實驗課則安排在網絡實驗室，將模擬軟件所設計的拓撲在實體設備上實現，讓學生理解模擬和現實的區別，從而進一步加強學生的實際動手能力。

（2）嘗試通過啟發式、討論式、分組合作等多種方法來激發學生的主動參與意識。例如，在每節課教學結束時，對下一任務做啟發式講解，告訴學生下一個任務所用技術和應該達到的目標，先讓學生獨立思考，運用以前的知識來解決問題，學生帶問題學習、帶問題上課，學習效果得到顯著提高。在實際實驗課程中，采取分組實驗模式，讓學生在合作和討論等方面得到很好的體驗，進一步激發學生學習興趣和成就感，使學生主動參與課堂討論，課堂氣氛變得更為活躍。這種教學模式能夠有效地培養學生的自學能力、激發潛在的學習能力，學生在這樣的教學過程當中，體會到極大的成就感，從而學習興趣也相應變得更濃厚。

（3）充分利用學校本身網絡資源，將校園網作為案例，分解到學科設計的各種任務中，讓學生學習的每個任務都能在現實案例中找到相對應的模型，進一步加深學生對組網過程中各種技術應用的理解。

（4）以實驗為主并不代表不重視理論知識，一般在做到教學設計第9項任務時，大部分學生已經對局域網的組成有了較為整體的了解，并有能力獨自思考和解決所面臨的問題，這個時候若能及時按章節快速講解理論知識，學生就會更容易理解并融會貫通。

4　考核方式的改革

和傳統教學方式相比，漸進式任務教學方式有較大幅度改變，因此要根據課程授課特點制定相應的考核方式，制訂“理論考試和任務考核相結合、突出任務考核作用”的考核方法，具體措施如下：

（1）平時成績，占總成績的15%，由作業、課堂出勤率和課堂表現組成，以督促學生改正學習態度。

（2）卷面考試，占總成績的 40%，主要形式為理論考試，考核學生對課程內容的掌握程度。

（3）任務考核，占總成績的45%，設計一個典型組網需求案例，案例的組成要素為各子任務的技術組合，要求學生設計調試并完成該組網任務。任務考核的成績為實現各子任務技術要求的總和。通過考核漸進式任務完成情況，既能監督學生的學習進度，又能促使學生將所學知識應用到實際環境。

5　結　語

實踐證明，《計算機組網技術》課程教學通過漸進式任務教學模式改革后，取得了較好的教學效果。根據對本校計算機科學應用專業最近三年組網課程學習的跟蹤，采用漸進式任務教學的班級不僅實際動手能力得到加強，而且對理論知識的理解也比用傳統理論教學的班級要好。傳統教學模式下講解路由算法等復雜理論知識時，學生往往難以理解，容易產生厭學情緒，而采用漸進式任務教學法，由于學生對網絡有整體的了解，這為他們理解和消化這些復雜理論知識，打下了很好的基礎，并且在自己設計的網絡中，能自如運用這些知識。

對于《計算機組網技術》課程教學來說，漸進式任務教學改革不但可以改變原來以理論為主的單一灌輸教學模式，而且還可以幫助學生直接運用所學知識應對實際問題，基于實際應用案例而設計的漸進式任務既能夠激發學生學習組網技術的興趣，又能夠提高學生學習組網技術的主動性。啟發式教學和分組實驗在提升教學效率的同時，全面提升了學生的實際操作能力、專業素養和團隊合作能力，促進學生均衡發展，符合新形勢下應用型本科院校人才培養目標。

[1]劉電芝.兒童發展與教育心理學[M].北京:人民教育出版社,2006:74-75.

[2]潘立英等.淺談“任務驅動”教學法的運用[J].中華百年教育,2004,(6):88-92.

[3]劉電芝.兒童發展與教育心理學[M].北京:人民教育出版社,2006:76-77.

[4]高文.認知彈性理論、超文本與隨機通達教學—一種折中的建構主義學習與教學理論[J].外國教育資料,1998,(6):1-4.

（責任編校：咼艷妮）

2015－06－20

2012年湖南科技學院教改課題（項目編號XKYJ2012033）階段成果。

周華先（1976－），男，江蘇鹽城人，碩士，系統分析師，研究方向為計算機網絡和網絡安全。

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1673-2219（2015）10-0084-03