技工院校“計算機網絡原理”課程教學改革探索

摘要：針對當前國內計算機網絡課程教材建設現狀和技工院校學生的學習特點，筆者提出在技工院校“計算機網絡原理”課程中使用基于自頂向下教學模式的國外經典計算機網絡教材，同時在教學實踐中將類比教學、動畫輔助教學和微課教學等多種教學方式結合，并輔以一定的教學激勵機制，讓學生更加輕松地掌握計算機網絡主要協議原理和關鍵概念，以期能夠有效提高教學質量和教學效率。

關鍵詞：技工院校；計算機網絡原理課程；自頂向下方法；類比教學；動畫輔助教學；微課教學

中圖分類號：TP311 文獻標識碼：A 論文編號：1674-2117（2016）10-0086-03

引言

中國互聯網絡信息中心（CNNIC）發布的第36次《中國互聯網絡發展狀況統計報告》顯示，截至2015年6月，我國網民規模達6.68億，互聯網普及率為48.8%。各種互聯網應用從Web、P2P、搜索引擎到在線游戲、社交網絡、視頻發布等層出不窮。國家也提出將制定“互聯網+”行動計劃，并將其納入國家經濟頂層設計。在此背景下，除計算機及相關專業外，越來越多的非計算機專業也將“計算機網絡原理”作為必修或選修課程，以提高學生對計算機網絡（尤其是因特網）的基本概念、原理和方法的理解和掌握，使學生今后能在短時間內迅速把握新的網絡技術，并將其應用于工作和學習。

技工院校學生學習特點分析

首先，技工院校學生基礎知識較為薄弱，學習習慣較差（如沒有課前預習和課后復習的習慣），學習意志弱、惰性強，學習動機和學習目標都不明確。另外，技工院校學生對理論學習的熱情不高，抽象思維能力較弱，缺乏鉆研精神。因此，這些學生得到的正面評價較少，導致學生信心不足，厭學情緒嚴重，不能正確評價自己，無法發現自身的長處。因此，作為教師要善于發現學生的閃光點，因勢利導，不斷發展學生的學習能力，培養他們對學習的熱情和信心。

國內計算機網絡課程教材建設現狀

目前，國外主流的計算機網絡課程教材有Andrew S.Tanenbaum編著的《計算機網絡》（第5版），James F.Kurose和Keith W.Ross編著的《計算機網絡自頂向下方法》（第6版），Larry L.Peterson和Bruce S.Davie編著的《計算機網絡系統方法》（第5版）等。其中只有《計算機網絡自頂向下方法》一書是以自頂向下的方式來介紹網絡。自頂向下模式按照從應用層到物理層的順序組織教學內容，學生對電子郵件和Web等網絡應用非常熟悉，從應用層開始關注網絡體系結構有助于激發學生學習網絡其他內容的積極性，也降低了學生的學習難度。

根據技工院校學生的學習特點和學習規律，同時為確保學生學到最新的計算機網絡知識，很多學校采用了《計算機網絡自頂向下方法》（第6版）一書的中譯本作為課程主教材。教材配套的課程網站上提供了豐富的教學資源（教學幻燈片、課后習題解答、實驗教程和許多用于演示網絡協議工作原理的Java Applet動畫程序等），極大地方便了教師的教學。

針對技工院校學生的學習能力和學習特點，結合我校“計算機網絡原理”課程的教學目標，我們選擇《計算機網絡自頂向下》一書中前5章作為教學內容，且刪去了“2.7 TCP套接字編程”（學生沒有編程基礎）和“3.7 TCP擁塞控制”（TCP擁塞控制機制比較復雜，只對擁塞控制的一般原理進行介紹）。對非計算機專業的技工院校學生，我們建議在84學時（有效學時）內授完全部內容（如果是18教學周的話，可將課程設為5～6學分）。

多元化教學方法在計算機網絡課程中的運用

1.教學激勵

計算機網絡概念繁多、協議原理復雜、前后知識點多有聯系，而技工院校學生往往沒有課后復習習慣，所以我們在授課時一般將上課時間的四分之一用于回顧上次課所講內容。由于技工院校學生的歸納總結和語言表述能力較弱，所以在課前復習時盡量以填空題或選擇題形式對知識進行提問，不要以思考題或問答題形式復習。在學生一時無法回答問題時，教師要給出足夠的提示。另外，還要將學生的課堂表現（課前復習題和課中思考題的回答情況）及時記錄下來作為平時成績的評定依據。

例如，我們從《計算機網絡自頂向下方法》一書中優選出部分不是特別難的習題（比較接近例題的解題思路），以及歷年碩士研究生入學考試計算機專業基礎綜合試題中的部分選擇題作為課后作業或課中思考題，對出色完成習題的學生予以表揚或獎勵（期末成績加分）。這樣可以使學生在一定程度上對自己有正確的認識，并能提高其學習信心。

2.類比教學

“計算機網絡原理”課程內容較為抽象，而技工院校學生的抽象思維能力較弱，在一定程度上影響了對知識的理解。因此，我們在教學中引入了大量的生活實例作為類比，創設教學情境，將計算機網絡理論學習與實際生活中的現象聯系起來，讓學生更加直觀地認識概念和原理，提高其學習興趣。

《計算機網絡自頂向下方法》一書本身就是使用現實世界例子進行類比的范例。例如，可以將路由器看作是立交橋，分組通過路由器轉發就好比車輛通過立交橋；運輸層和網絡層的關系可以類比郵政，為兩個家庭提供信件郵遞服務；路由震蕩問題可以理解為生活中某條新路開通后司機都趕新路，結果造成新路擁擠，然后又改回原路。這樣的類比教學，使得學生從日常生活司空見慣的現象中輕松理解了計算機網絡中的概念和原理，從而培養了學生的發散思維能力和類比推理能力。

3.動畫輔助教學

所謂“一圖勝千言”，使用動畫輔助教學可以收到事半功倍的效果。一方面，我們從教材配套的教學網站上下載了不少Java Applet動畫程序用于演示計算機網絡中一些較為抽象、難理解的協議；另一方面，我們也自己動手編制了一些Java Applet、Java Swing或是JavaFX程序輔助教學以及幫助學生更加深入地理解協議的工作原理。

例如，回退N步（Go-Back-N，簡稱GBN）協議和選擇性重傳（Selective-Repeat，簡稱SR）協議是傳輸層用于實現可靠數據傳輸的兩個重要協議。但是由于這兩個協議的工作原理較為抽象和復雜，許多教師在授課時即使大費周章也不易講清楚協議中的關鍵概念和原理。我們通過Java Applet演示程序，采用邊演示協議的執行情況邊分析協議的工作原理的教學方法，非常簡潔直觀地對協議作了清晰的解釋，學生對這兩個協議也掌握得十分牢固。

又如，校驗和的計算及驗證是“計算機網絡原理”課程中一項重要的計算內容。接收方通過校驗和可以判斷出所接收的數據分組是否出錯，并向發送方返回肯定確認分組或否定確認分組。為了幫助學生更好地掌握因特網校驗和的計算及驗證，我們編寫了Java Swing動畫演示程序（如下頁圖）。該程序可以自動隨機生成80位、96位或112位二進制的報文段，接著演示校驗和的手動計算過程和手動驗證過程。一方面，教師通過該動畫程序可在課堂上直觀地向學生演示校驗和的計算及驗證過程；另一方面，學生通過該動畫程序也可在課后進一步鞏固所學知識。

4.微課教學

“計算機網絡原理”課程中有不少知識點（如網絡吞吐量計算、P2P文件分發、IP數據報分片、ARP協議等）都適合制作成教學視頻進行微課教學。在教學實踐中，我們一般將一些適合用多媒體表達的課程重點知識制作成微視頻，課前通過網絡共享給學生，要求學生學習微視頻，同時布置一些思考題讓學生完成，以幫助其更好地理解視頻內容。在正式講課前，教師用5～10分鐘時間測試學生的預習情況，再根據測試反饋結果有針對性地分析微課闡述的主題。在“計算機網絡原理”課程中使用微課教學，一方面可以讓學生更加直觀形象地學習計算機網絡的重難點知識，另一方面也可以培養技工院校學生良好的學習習慣和學習能力。

結束語

如何讓技工院校的學生深入理解并掌握計算機網絡的主要協議原理和關鍵概念是“計算機網絡原理”課程授課時的難點。我們在教學中針對技工院校學生的學習特點，采用國外計算機網絡先進教材和多元化的教學方法，做到了化繁為簡、直觀形象、深入淺出地介紹抽象的協議和概念，收到了較為理想的教學效果。

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作者簡介：黃欣，講師，碩士，研究方向為計算機應用、計算機輔助教學、教育技術。