自主學習模式在“計算機網絡”課程中的應用

陳 黎, 孫界平, 琚生根, 周 剛, 師 維

(四川大學 計算機學院, 四川 成都 610065)

自主學習模式在“計算機網絡”課程中的應用

陳 黎, 孫界平, 琚生根, 周 剛, 師 維

(四川大學 計算機學院, 四川 成都 610065)

傳統的教學模式在“計算機網絡”課程中容易造成學生學習積極性差、教學效果不好的問題。根據該課程的特點,對自主學習在“計算機網絡”理論課程中如何激發學生學習欲望、有效提高學生學習的興趣進行了探究,并設計了相對應的自主學習的教學模式來調動學生學習的積極性,提高課程的教學效率。

計算機網絡； 自主學習； 教學模式

“計算機網絡”課程是計算機科學技術以及軟件工程專業的一門專業必修課程,具有很強的理論性及實踐性,它不僅需要講授計算機網絡從數據鏈路層到應用層的常用協議,還需要和實際的網絡環境相結合。目前課程主要采用的授課模式是以教師講授、學生被動學習為主,而且課時緊張,因此容易導致學生在學習過程中出現遺忘知識點、難于抓住知識重點、感覺課程枯燥乏味的不利情況。為了提高學生學習“計算機網絡”的主動性、增強課程的教學效果,進行了教學模式改革。美國等發達國家在70年代時提出自主學習的概念,而20世紀以來,自主學習越來越引起學科教育研究領域的重視[1-3]。自主學習是指學生在總體教學目標的宏觀調控和教師的指導下,根據自身條件和需要制定并完成具體學習目標的學習模式[4]。培養學生自主學習能力是配合社會發展的需要,是適應當前科技飛速發展的形勢的適應。聯合國教科文組織出版的《學會生存》一書中寫到:“未來的文盲不是不識字的人,而是沒有學會怎樣學習的人。”[5]終身學習能力已成為21世紀人類生存的基本能力,也是大學生在大學學習期間應該重點培養的一項基本能力。

1 “計算機網絡”課程存在的問題

目前我院“計算機網絡”課程采用James F.Kurse的《計算機網絡：自頂向下方法》(第五版)作為理論課教材[6]。該書采用全英文教材授課,對應的理論課只有48學時,而講授的內容卻包括了教材的前5章,共500多頁的內容。以往的教學模式中,教師的授課時間占主導地位,學生除了回答問題以外和教師的交互非常少。教師只能通過作業來了解學生的學習情況,而每章的作業完成后,離講解的知識點已經間隔了3、4周的時間,教師根本無法及時了解學生的學習情況。

1.1 課時少,講授內容多

一學期需要完成500多頁的教學內容,所以每次課教師需要完成幾十頁新知識的講解。面對這樣龐大的教學信息量再加上全英文的教材,學生在課后復習的難度很大。這樣的結果導致每節課的內容學生不能及時在課后消化吸收,隨著時間的推移、知識點的增加,學生學習的難度就越來越大。

教學過程中,由于內容太多、教學時間不夠等因素導致課堂內學生參與的環節很少。為了完成教學任務,一些教師甚至根本不在課堂上進行教學交互的環節。這樣就導致教師一口氣講到底,學生也是一股腦兒聽到底,只有在完成一章的課后作業時,教師才發現學生的學習還存在一堆問題,但已沒有太多時間來補救,而不得不繼續往后教,形成惡性循環。

1.2 練習實踐時間太少

“計算機網絡”課程是一個實踐性很強的課程,理論課的講解不能脫離實驗現象的分析,以及讓學生自己動手去親自感受協議工作的過程,目前的教學過程只是在實驗課程中開設相關的實驗,無法做到在講到某些知識點時,讓學生立即去感受真實環境下協議的工作過程,只能從純粹的理論空講,學生感覺知識點生澀、難以理解。

例如,TCP的3次握手建立連接和4次握手釋放連接的原理,教師在課堂上花很多時間去講解其過程,學生卻不一定能夠真正理解TCP連接的生命周期變化過程。但是如果能讓學生使用協議分析工具自己去捕獲一次完整的Web服務的數據包,并從抓包的過程中分析各個數據包的字段以及其含義,這樣知識點的獲得效果比教師講一節課TCP的連接的過程更有用。所以,學生如果能通過在實踐中去發現問題,然后再通過理論課去解決問題,那么網絡課程的學習將會事半功倍,并且教師也不需要花費太多的精力去講解TCP的連接管理過程。

1.3 學生的學習興趣不濃

實際上,學生和教師的關系是一種學生主動發出學習需求的請求,而教師則根據學生的需求提供知識教學服務。可是現實的情況卻是,教師在課堂上對各知識點進行詳細的講解,而學生處于被動接受模式。克里斯坦白森曾指出:“這種滔滔不絕的講課,就像是把觀點像郵件一樣丟進學生的潛意識信箱里；你只知道投寄的時間,但根本無法知道他們什么時候并且以什么方式收取這些信件。”[7]最后教師所講的內容不能被學生很好地吸收,而學生面對新問題時,也無法正確解決。這樣的教學模式完全調動不起來學生主動學習的積極性,學生學習興趣也不濃。

1.4 自我解決問題的能力低下

學生在學習過程中長期處于被動地位,所以當在學習過程中發現問題的時候不是自己積極想辦法解決,而是一味地依賴于教師[8],就算是遇到一些簡單問題,某些學生也根本不知道從什么地方出發去解決問題,甚至不知道如何利用搜索引擎去查詢資料,更不知道該輸入什么樣的查詢詞能夠幫助自己解決問題。

從多年的教學實踐中,發現被動的教學方法沒有從根本上充分調動學生的積極性,反而將學生變成一個被動接受知識的機器,這種填鴨式的教學無法讓學生將各章節的知識融會貫通[9],而“計算機網絡”課程的每個章節都不是孤立存在的,只有將各個章節合并在一起才能完成一個基本的信息傳輸任務,所以當面對綜合性練習或者實際網絡環境的時候,學生就會變得束手無策。

2 “計算機網絡”課程自主學習教學模式

傳統的教學模式中,教師的授課占主導地位,學生除了回答問題以外和教師的交互非常少,教師也很少得到學生的反饋。自主學習的教學模式能夠讓更多的學生參與到整個教學的過程中,使學生和教師有更多的互動,還能夠找出學生感興趣的方面,激發學生的學習熱情。針對“計算機網絡”課程的特色采用的主動學習教學模式見圖1。在自主學習的4個步驟中,每個步驟都需要教師和學生的共同參與來完成知識的學習。

圖1 “計算機網絡”課程自主學習教學模式圖

“計算機網絡”課程學習以小組為單位完成資料收集、課題的講授及案例的討論,首先需根據學生的學習能力, 以4～5人為單位分成不同的小組。

2.1 資料準備+課前預習

課前準備階段,首先需要教師提前準備上課需要的幻燈片、教學視頻、教材對應的輔導教材資料以及多媒體動畫。每次上課前,教師需要根據本次課程的教學任務給學生安排自學內容。對于“計算機網絡”課程這樣一門理論和實踐結合很強的課程,在學生的自學過程中,如果只是一味布置理論知識的學習,那么就會讓自學變得枯燥無味,讓學生很難堅持。

讓“學生帶著問題”進入網絡課程的學習對學生進行自學有著重要和積極的作用。學生在預習的過程中因為有了問題,所以會想辦法解決問題,預習的學習效果才會事半功倍。有了良好的自學效果,學生在課堂上才能更主動和深入地告訴教師,自己解決問題的方案是什么、遇到什么樣的困難、如何克服等,從而將被動的聽課方式轉換為主動的學習模式。

“計算機網絡”圍繞著網絡“協議”而進行教學,這些看不見摸不著的協議是怎么工作的是學生在學習過程中最難以理解的重點。利用抓包工具Wireshark對數據包進行分析,可以為學習協議提供強有力的支持。因此,每次課前教師會安排學生完成相應的Wireshark實驗,通過實驗獲取協議工作的完整數據包,并結合課本內容理解抓包中獲取的協議的各個字段的內容,以及分析抓獲的數據包的工作過程[10]。

2.2 課堂串講+主題講座

角色互換式教學方法是提高學生主動學習的一種有效的模式[11]。這種由學生來充當教師的角色完成部分教學授課任務的教學方法,不但可以提高學生的學習主動性,而且能夠有效地鍛煉學生的語言表達能力、臨場發揮能力以及隨機應變的能力。

在自主學習過程中,不能一味地強調學生的主動性而忽略教師專業領域的引導與授課。在教師分配預習的學習任務中,由教師給每個小組分配相應的講授主題。學生以組為單位安排一個學生講解自己小組的主題內容,其他組學生對其主題內容提問。提問的情況將作為學生的平時成績。每組的每個學生必須輪流進行講解,讓人人都有鍛煉的機會。通過觀察學生的講解過程,教師根據學生在自學階段所存在的問題,先把知識點進行簡略串講,然后重點講解發現的問題。這樣經過教師有的放矢的點撥以后,學生除了能夠在學習過程中更好地發現自己在預習中沒有理解的內容,還能夠發現更深層次的問題,進一步覆蓋到自己在預習過程中忽略或者沒有思考到的問題。通過這種教學方式,教師能夠及時發現學生在學習過程中存在的問題,及時進行引導,同時也在串講點撥的過程中教會了學生如何去學習。

2.3 案例分析+教師點撥

在課堂上,通過學生的自主專題授課以及教師的串講,學生可以基本掌握課本的理論知識點,但是知識的靈活運用離不開實踐,因此在每章的課程學習完成以后,教師需要根據這次課的要求以及前面章節學習的內容設計綜合案例,讓學生能夠進行探索性的學習。案例的選擇要遵循的原則是:既要學生能夠了解網絡的前沿發展的新技術,同時也要設計結合課本的綜合實例,以此鞏固學習內容。

在網絡課程教學的初期會進行應用層協議的學習,教師可以在設計對應的案例分析的課程中選擇與網絡相關的新技術,例如web2.0、計算智能、大數據、物聯網、云計算、無線傳感器網絡等主題,以此了解這些網絡新技術對人類生活產生的影響。隨著教學的展開,在設計案例分析時應結合已經學習過的內容,以便學生將各學習要點進行融會貫通。例如:網絡層的學習完成以后,教師可以設計相應的網絡環境,讓學生分析在這些環境下數據包是如何發送的。比較典型的可以設計類似圖2的網絡環境,讓學生分析slip主機給aix主機發送ping命令后,得到數據包的過程[12]。

圖2 案例設計實例圖

通過這樣的實驗,學生可以了解默認路由是如何使用的,同時能夠在實際的網絡環境中發現,在什么樣的情況下發生了路由重定向的服務。只有當學生置身具體網絡環境中去感受數據的發送過程,才能夠更深入地理解所學到的知識點。

在案例分析過程中,學生以小組為單位,各小組的成員在課堂上積極參與討論,教師則在不同小組間進行及時的指導。這樣的方式既可以調動學生的積極性,同時也能夠讓學生更好地理論聯系實際。

2.4 課后自查

課后自查是在完成教學任務以后,教師布置相應的練習對學生的學習情況進行檢查。我校的課程網站為教師和學生的交互學習提供了良好的交流平臺。教師在“計算機網絡”課程網站上發布自查練習。自查練習以不限制時間的普通作業方式發布,也可以設置為限制時間的考試模式進行發布。教師在線批閱課后自查練習,并且根據學生練習的情況找出薄弱環節。

3 結語

長期以來,以教師為授課主體的傳統被動教學模式成為學生學習“計算機網絡”的嚴重阻礙,非常不利于學生發揮能動性,難以提高學生的學習興趣,導致學生學習的依賴思想嚴重,也缺乏主動思考的積極性。有鑒于此,根據課程內容的教學目標以及課程特色,我們對本課程的自主學習的教學模式進行了探討,并不斷在實踐中探索前行。

References)

[1] 張艷.數字化交互語境模式下EFL學生自主學習能力研究[J].教育與職業,2012(3):184-186.

[2] 陳曉湘,張昔陽.高校英語專業學生自主學習的必要性與可行性[J].西安外國語學院學報,2003(3):50-52.

[3] 趙同領,田勇泉.國外自主學習的若干模型:述評和啟示[J].現代大學教育,2013(6):54-60.

[4] 原學軍.運用三卡教學 培養學生自主學習能力[J].教育理論與實踐,2010(11):49-50.

[5] 徐小焱,朱德江.學習力研究推進教學方式變革[J].人民教育,2014(15):67-69.

[6] James F Kurose,Keith W Ross.計算機網絡:自頂向下方法[M].陳鳴，譯.北京:高等教育出版社,2009.

[7] 張莉.大學英語課堂的小組合作學習模式研究[J].韶關學院學報,2009(1):153-156.

[8] 王靜瓊,張衛,朱祖德.大學生自主學習能力及其培養[J].廣西民族大學學報(哲學社會科學版),2007(1):196-199.

[9] 蘭作平, 謝慶娟,米慶林.藥物化學課程“理實一體化”教學模式的改革與實踐[J].重慶醫學, 2015(3):422-424.

[10] 琚生根,陳黎.駱學春.基于Ethereal的協議分析實驗設計[J].實驗技術與管理,2015，32(5):227-231.

[11] 魏穎慧.角色互換式系統教學法探索[J].藥學教育,2005(6):23-24.

[12] 福羅贊.TCP/IP協議族[M].4版.王海,張娟,朱曉陽,等譯.北京:清華大學出版社,2011.

Exploration on application of autonomous learning mode in Computer Network course

Chen Li, Sun Jieping, Ju Shenggen, Zhou Gang, Shi Wei

(School of Computer Science, Sichuan University, Chengdu 610065, China)

The traditional “Cramming” teaching mode in the Computer Network course is likely to cause problems of students’ poor learning enthusiasm and poor teaching effectiveness. According to the special features of the Computer Network course, the exploration is carried out on how to stimulate students’ learning desire by applying the autonomous learning in the Computer Network course, and how to improve the students’ interest in studying this course. The teaching mode for the autonomous learning is designed so as to mobilize the students’ learning enthusiasm, and improve the teaching efficiency.

computer network； autonomous learning； teaching mode

10.16791/j.cnki.sjg.2017.08.044

2017-04-06

陳黎(1977—),女,四川成都,博士,講師,研究方向為計算機網絡E-mail：cl@scu.edu.cn

琚生根(1970—),男,安徽桐城,博士,教授,研究方向為智能信息處理、實驗室建設與實驗教學研究.E-mail：jsg@scu.edu.cn

TP393；G642.423

A

1002-4956(2017)08-0176-04