基于建構(gòu)主義的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)知識(shí)框架搭建

柴清淵 敦煌藝術(shù)旅游中等專業(yè)學(xué)校

關(guān)鍵字：建構(gòu)主義 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò) 課程設(shè)計(jì) 教學(xué)策略

一、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)中存在的問題

以前教材對于計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)梳理不夠透徹，各個(gè)章節(jié)之間的關(guān)聯(lián)不夠明晰，使得學(xué)生對計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)沒有整體清晰的認(rèn)知，即使經(jīng)過長期的學(xué)習(xí)對網(wǎng)絡(luò)的認(rèn)知也依然是支離破碎的。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)是一個(gè)龐大復(fù)雜的集合體，所以在傳統(tǒng)學(xué)習(xí)過程中只能以網(wǎng)絡(luò)的一個(gè)方面展開，猶如盲人摸象。

遵循建構(gòu)主義可以將問題和知識(shí)結(jié)合起來，使得學(xué)生了解計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)從哪里來，解決了什么問題，又要到哪里去。對計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的目的、功能、結(jié)構(gòu)有整體性的認(rèn)知才能更好的建立知識(shí)體系，增強(qiáng)理解和運(yùn)用的能力。

二、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)知識(shí)框架的搭建

（一）計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的概念

建構(gòu)主義以問題出發(fā)，依靠問題建立知識(shí)框架。從問題出發(fā)，就要知道計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)解決了什么問題。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)是計(jì)算機(jī)技術(shù)和通信技術(shù)結(jié)合的產(chǎn)物，在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)誕生之前人類就已經(jīng)建立了橫跨大洋、覆蓋世界的通信網(wǎng)絡(luò)。為什么人類還需要計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，因?yàn)橹暗耐ㄐ啪W(wǎng)絡(luò)存在著兩個(gè)問題。

其一是中心化，傳統(tǒng)通信網(wǎng)需要一個(gè)信息交換中心，中心癱瘓則整個(gè)網(wǎng)絡(luò)癱瘓。所有的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)都要直接連接到中心，增加了線路成本。其二是能傳遞的信息類型有限，節(jié)點(diǎn)之間只能傳遞語音和文字信息。雖然也有視頻信息的傳遞，但要么成本高昂，要么只能單向傳遞。

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)是由計(jì)算機(jī)連接而成，計(jì)算機(jī)擁有強(qiáng)大的計(jì)算能力，可以實(shí)時(shí)計(jì)算出數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)的最佳路徑，所以計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)不再需要像傳統(tǒng)的通信網(wǎng)絡(luò)那樣建立一個(gè)中心。比起傳統(tǒng)通信網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的可靠性大大增加，同時(shí)地理位置相近的節(jié)點(diǎn)也可以就近連接，極大的節(jié)約了線路成本。計(jì)算機(jī)之間不但可以傳輸計(jì)算機(jī)上所能保存的所有種類的多媒體資源，還可以通過網(wǎng)絡(luò)使用其它計(jì)算機(jī)的硬件，和軟件資源，云計(jì)算技術(shù)的發(fā)展更是吧計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的功能進(jìn)一步擴(kuò)展，所以相比傳統(tǒng)通信網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的資源要豐富的多。

（二）計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)成

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展不是一蹴而就的，從計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的概念出發(fā)，由計(jì)算機(jī)和通信線路就可以構(gòu)成通信網(wǎng)絡(luò)，可稍有點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)常識(shí)的同學(xué)都知道路由器和交換機(jī)這兩種網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，那么他們解決了什么問題？這里為了使學(xué)生能夠?qū)τ?jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)成有大致的了解我將路由器解決的問題簡單的歸為“隨著計(jì)算機(jī)的普及，網(wǎng)絡(luò)的不斷擴(kuò)張，處于網(wǎng)絡(luò)中心位置的計(jì)算機(jī)承擔(dān)了太多的信息交換任務(wù)，無力完成自己的工作，所以專門設(shè)計(jì)了一種計(jì)算機(jī)，放在網(wǎng)絡(luò)中心位置，專門承擔(dān)信息交換任務(wù)，不被某個(gè)人直接使用。”將交換機(jī)解決的問題簡單歸為“隨著計(jì)算機(jī)進(jìn)一步普及，為了在路由器的一個(gè)接口上連接更多的計(jì)算機(jī)，所以設(shè)計(jì)了交換機(jī)這種設(shè)備。”

在總結(jié)完路由器和交換機(jī)解決的問題之后還要強(qiáng)調(diào)路由器和交換機(jī)的區(qū)別。“路由器是計(jì)算機(jī)，可以構(gòu)成復(fù)雜的網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)，交換機(jī)不是完整功能的計(jì)算機(jī)，只能構(gòu)成樹狀網(wǎng)絡(luò)”。形成計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)主體是由路由器連接成的網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)，而末梢是由交換機(jī)連接成的樹狀網(wǎng)絡(luò)的概念。這樣在學(xué)生的腦海里形成網(wǎng)絡(luò)的大致模型“每個(gè)城市有路由器，路由器之間可以隨意連接，構(gòu)成網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)。單位和居民區(qū)由交換機(jī)連接，構(gòu)成樹狀網(wǎng)絡(luò)。樹根交換機(jī)和路由器連接，這樣所有的計(jì)算機(jī)都連接到了計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)”

（三）計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)參考模型

1.計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)為什么要分層

分層的實(shí)質(zhì)就是分工，即將一個(gè)大的復(fù)雜的問題，拆分為若干個(gè)小的簡單的問題。所以對網(wǎng)絡(luò)的分層可以轉(zhuǎn)換為如何解決復(fù)雜問題的分工問題。我在這的預(yù)設(shè)問題為“在一座荒蕪一人的小島上如何做出一碗面條？”。做出一碗面條看似簡單，但在荒蕪一人的小島上原料、燃料、容器這些問題都需要自己一個(gè)人來完成，要做的工作不計(jì)其數(shù)，需要以年為單位規(guī)劃時(shí)間。如果在現(xiàn)代社會(huì)，這一切只需要幾分鐘就能完成。由此引出網(wǎng)絡(luò)分層的目的，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)是一個(gè)復(fù)雜的項(xiàng)目，它不是由一個(gè)人或幾個(gè)人能完成的，甚至不是由一家公司或是幾家公司能完成的。它需要整個(gè)社會(huì)的力量，所以分層可以將實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的工作進(jìn)行劃分，使大家可以通力合作完成目標(biāo)。

2.OSI 參考模型各層的主要功能

第一次對各層的學(xué)習(xí)不用過于細(xì)致，只要理解每層的主要功能即可。重點(diǎn)是要理解與層之間是如何協(xié)作的。學(xué)習(xí)的核心驅(qū)動(dòng)問題是“為什么要這樣分層”。

為了加深對分層的理解，應(yīng)該了解分層的另一種好處——可替換性。即層次體系里的每一層都可以被替換，而不影響其他層的功能。可以以郵政舉例說明每曾可替代的重要性——地區(qū)差異導(dǎo)致郵件的送達(dá)方式不同，例如城市里通過汽車，鄉(xiāng)間通過自行車，通火車的兩地大型郵包通過鐵道，沒有通火車的就只能通過貨車了。這在網(wǎng)絡(luò)上體現(xiàn)為，如果更換應(yīng)用層的瀏覽器，并不需要重新辦理寬帶，同樣小區(qū)的網(wǎng)絡(luò)線路升級(jí)為光纖，這個(gè)小區(qū)的居民也不用重新申請QQ 賬號(hào)。分層使得更換網(wǎng)絡(luò)中的任意一層或幾層并不影響其他層的功能。

3.TCP/IP 參考模型

這里需要說明兩個(gè)問題，首先是“什么是協(xié)議”和“為什么TCP/IP 參考模型與OSI 參考模型在層次劃分上有區(qū)別”。

第一個(gè)問題應(yīng)該強(qiáng)調(diào)OSI 參考模型的每層規(guī)定了各層的功能，而協(xié)議是真正實(shí)現(xiàn)功能的方法，告訴計(jì)算機(jī)具體應(yīng)該怎樣實(shí)現(xiàn)功能。

第二個(gè)問題要從實(shí)際實(shí)踐出發(fā)進(jìn)行理解，如“從小麥到面粉需要脫粒、篩糠、磨粉、包裝這些步驟，如果這些步驟交由不同的工廠完成則需要頻繁的轉(zhuǎn)運(yùn)，最優(yōu)的方法是將這些工藝整合在同一工廠中”，同理在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的實(shí)踐中如果一個(gè)廠商更先進(jìn)的物理層，它需要等待數(shù)據(jù)鏈路層廠商跟進(jìn)才能發(fā)揮新通信線路的優(yōu)勢，而不同廠商之間的協(xié)調(diào)是困難且繁瑣的，所以物理層和數(shù)據(jù)鏈路層通常由同一廠商完成，所以合并為網(wǎng)絡(luò)接口層。在高層也是一樣，如果一個(gè)應(yīng)用層廠商開發(fā)了新的功能，如果需要等待表示層和會(huì)話層的支持，則是低效且浪費(fèi)時(shí)間的，所以在實(shí)踐中應(yīng)用層、表示層、會(huì)話層的功能都由軟件廠商統(tǒng)一實(shí)現(xiàn)。

（四）計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的硬件設(shè)備

1.集線器

集線器的問題可以歸結(jié)為“在沖突域中的計(jì)算機(jī)如何相互通信。”，這個(gè)問題比較專業(yè)，可以轉(zhuǎn)化為“在全黑的房間里，并且每個(gè)人的聲音都一樣時(shí)大家如何交流。”

2.交換機(jī)

交換機(jī)的問題可以歸結(jié)為“如何對沖突域進(jìn)行隔離”及“樹狀網(wǎng)絡(luò)中廣播如何發(fā)送到每個(gè)終端”。

3.路由器

路由器的問題可以歸結(jié)為“路由器如何知曉網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)”及“路由器如何在網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)中選擇一條最佳路徑”。

（五）其他知識(shí)點(diǎn)

局域網(wǎng)發(fā)展可以歸結(jié)為“如何使路由器的單個(gè)接口連接更多計(jì)算機(jī)”或“在可以發(fā)送廣播的小范圍網(wǎng)絡(luò)內(nèi)如何建立通信規(guī)則”。

VLAN 可以歸結(jié)為“如何解決局域網(wǎng)中計(jì)算機(jī)數(shù)量太多導(dǎo)致廣播占用大量帶寬的問題”。

廣域網(wǎng)發(fā)展可以歸結(jié)為“早期網(wǎng)絡(luò)如何借助傳統(tǒng)的通信網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離聯(lián)通”

結(jié)構(gòu)化布線可以歸結(jié)為“如何將交換機(jī)構(gòu)建樹狀網(wǎng)絡(luò)敷設(shè)進(jìn)小區(qū)及每棟建筑物中”

網(wǎng)絡(luò)安全可以歸結(jié)為“如何在公共場所（信道）進(jìn)行私密對話”及“如何防止別人假冒自己，識(shí)破偽裝”

三、總結(jié)

依靠問題一步一步構(gòu)筑知識(shí)的框架，在提出問題時(shí)注意不要超出最近發(fā)展區(qū)，對一個(gè)問題有了理解再開始下一個(gè)問題，并且題最好和已經(jīng)學(xué)習(xí)過的知識(shí)或是已有的常識(shí)性知識(shí)聯(lián)系起來，這樣構(gòu)筑的知識(shí)框架才能更加堅(jiān)實(shí)。