建构理论背景下《计算机组网技术》课程教学改革与实践

周华先



建构理论背景下《计算机组网技术》课程教学改革与实践

周华先

（湖南科技学院 现代教育技术中心，湖南 永州 425199）

文章探讨以渐进式任务为主导的《计算机组网技术》课程教学改革。在教学内容上，按照认知理论设计若干渐进式任务取代原有章节内容；在教学模式上，以师生互动的教学方式替代传统的说教传授方式；在考核方式上，注重实践能力的考察，平时实验完成情况和综合实验报告质量在总成绩评定中占较大比重。

建构理论；计算机组网；渐进式认知教学；教学改革

1　引　言

《计算机组网技术》作为计算机科学与应用专业、网络专业的一门专业必修课程，在各高校相关专业中都广为开设。随着社会数字化、网络化、信息化的日益深入，计算机网络在各行各业内迅速普及，各级政府、各类企业、行业都要建设和维护网络，急需大批掌握各类网络组建技术、网络管理方面的专门人才。本课程的鲜明特点是针对网络组建的需求做了针对性设计，使课程具有较强的实践性和技术性，从而培养学生扎实的设计能力和实践动手能力。而传统的《计算机组网技术》课程以讲解理论知识为主导，授课内容大部分为各种原理，即使进行了部分课程改革，加强了对实验课的重视，扩充了实验项目、增加了实验课时，但依旧改变不了实验课为理论课服务的现状，单个实验项目的设计都是为了让学生理解某个理论知识点，实验内容相互之间缺乏密切联系，学生即使按教学设计完成了学习，也只是学到了一套计算机组网的理论知识及零散的实验操作技能，在实际工作中仍然欠缺动手能力，且未习得解决问题的思路。培养本科院校高水平应用型人才，成为很多地方本科院校面临的一个关键课题。因此，针对《计算机组网技术》课程的自身特点，探索新的教学体系、教学内容、教学手段就显得十分必要。

2　教学内容的改革

心理学中认知理论是较为成熟、发展比较全面的，并对实际教育教学起了较大指导作用的理论。认知心理学的教学观强调：在教学实践中，教师要遵循“逐渐分化”的原则，帮助学生建立一个由高至低的认知结构，先教概括性和包容性高的知识，再安排概括程度依次降低的知识，以便帮助学生轻松地将新知识纳入到自己原有的知识体系中去，使内容有效地得以缩减。[1]

根据当前社会对组网技术和网络管理专门人才的实际需求，坚持理论够用、实操为主的原则，《计算机组网技术》课程的教学内容以学生能够规划和建设功能较为齐全、性能较为主流的大中型局域网为目标。为实现教学目标，以认知理论为前提，先总结出这门课程的总体性原理知识，再把整个目标实施过程分成若干个实践任务。[2]这些任务分为基础型、扩充型和复合型，其中基础型任务是学生能简单理解的基本网络模型，其它任务由基础任务叠加扩展而成，进而形成教学目标所设定的大中型局域网组网。整个课程进展始终针对最终教学目标，利用已学的知识结构不断扩充目标所需的新知识，帮助学生轻松地将新知识纳入到自己原有的知识体系中去，从而大大提高学习效率和学习效果。《计算机组网技术》课程总体性原理可以简单总结为一个，即任何设备接收到数据包后要按照本设备的规则进行数据包的转发，不能想当然地认定数据的走向，如交换机转发数据，就应查交换表，路由器转换数据，就应查路由表。在教学过程中始终贯彻这个思想，让学生充分理解网络数据的运行方式，从而进一步理解网络。渐进式任务教学的课程内容设定如下：

任务拓扑构成新知识点备注 1一台交换机和若干终端PC机（可扩充为多台交换机，原理相同）交换机工作原理；同网段终端通信流程；重点是交换表的生成；同网段内的广播式通信过程 2若干任务1拓扑加一台路由器路由器工作原理；直连路由；跨网段终端通信流程重点是路由表的组成之一直连路由；网关的作用。 3若干任务2串接静态路由讲解路由表在数据转发中起的作用 4同任务1拓扑，终端配置为不同网段虚拟局域网；交换机端口trunk和access模式区别和作用重点是二层交换机怎么实行路由器功能之一：隔离广播风暴； 5任务2+任务4单臂路由原理和任务2一样，理解难点是理解路由器里的虚拟网卡 6任务5中去路由器换成三层交换机虚拟局域网间通信；网络规划中的三层结构，三层结构中的汇集层原理和任务2一样，难点是三层交换机里的虚拟网卡 7若干任务6串接无原理和任务3一样，讲解路由指向 8若干任务6+高性能三层交换机三层结构中的核心层，子网规划的重要性原理和任务3一样，讲解默认路由，路由聚合和黑洞路由 9任务8+出口设备（路由器或者防火墙）NAT；简单语法的ACLNAT原理及配置 10任务8DHPC服务DHCP服务原理及应用 11任务8STPSTP服务原理及应用 12若干任务2环接RIPRIP的原理和配置 13若干任务2环接ospfOSPF的原理和配置

从设计的任务可以看出，课程学习分为三个阶段，任务1－3是传统意义上的网络，主要让学生接触设备，加强数据包转发认识；任务4－11是目前主流局域网组网技术，设计了从局部到整体完善网络的整个过程，让学生在已有认知结构中不断添加新知识来完成学习目标；任务12－13是进一步对大型局域网组网技术的掌握，也是在学生已有的知识体系中添加新知识，加强学生对网络的理解。

3　教学模式的改革

采用渐进式任务进行教学，实验环节是个关键，而以往的实验教学采取的是单一传输教学模式，即教师对相关原理先进行简单讲解，再亲自示范实验操作程序，学生只需完全按照教师的方法照做即可。这样无法让学生认识该实验的应用场景，所以学生的主动性和积极性得不到充分调动。而师生互动的教学模式强调以学生为中心，让他们自己去钻研教学知识，以此来替代传统的说教传授方式，从而激发学生的学习兴趣，培养他们的创造能力和团队协作意识。

建构主义强调教学不是通过教师向学生单向传递知识就可以完成的，知识也不是通过教师传授而得到的，而是学习者在一定的情境即社会文化背景下，借助于其他人（包括教师和教学伙伴）的帮助，利用必要的教学资料，通过意义建构的方式而获得的。在教学过程中学习者根据自己的经验背景，主动对新知识进行选择、加工和处理，从而建构自己的知识结构。[3]其核心思想可以概括为：以学生为中心，强调学生对知识的主动探索、主动发现和对所学知识意义的主动建构。[4]

（1）要拓展课堂形式。由于本课程教学改革以实验课为主导，理论课不再安排在普通教室上课，而是在机房实验室，学生每人一台计算机，使用思科模拟软件“cisco packet tracer6.1”来模拟所有的实验任务，让学生依次完成设计任务。实验课则安排在网络实验室，将模拟软件所设计的拓扑在实体设备上实现，让学生理解模拟和现实的区别，从而进一步加强学生的实际动手能力。

（2）尝试通过启发式、讨论式、分组合作等多种方法来激发学生的主动参与意识。例如，在每节课教学结束时，对下一任务做启发式讲解，告诉学生下一个任务所用技术和应该达到的目标，先让学生独立思考，运用以前的知识来解决问题，学生带问题学习、带问题上课，学习效果得到显著提高。在实际实验课程中，采取分组实验模式，让学生在合作和讨论等方面得到很好的体验，进一步激发学生学习兴趣和成就感，使学生主动参与课堂讨论，课堂气氛变得更为活跃。这种教学模式能够有效地培养学生的自学能力、激发潜在的学习能力，学生在这样的教学过程当中，体会到极大的成就感，从而学习兴趣也相应变得更浓厚。

（3）充分利用学校本身网络资源，将校园网作为案例，分解到学科设计的各种任务中，让学生学习的每个任务都能在现实案例中找到相对应的模型，进一步加深学生对组网过程中各种技术应用的理解。

（4）以实验为主并不代表不重视理论知识，一般在做到教学设计第9项任务时，大部分学生已经对局域网的组成有了较为整体的了解，并有能力独自思考和解决所面临的问题，这个时候若能及时按章节快速讲解理论知识，学生就会更容易理解并融会贯通。

4　考核方式的改革

和传统教学方式相比，渐进式任务教学方式有较大幅度改变，因此要根据课程授课特点制定相应的考核方式，制订“理论考试和任务考核相结合、突出任务考核作用”的考核方法，具体措施如下：

（1）平时成绩，占总成绩的15%，由作业、课堂出勤率和课堂表现组成，以督促学生改正学习态度。

（2）卷面考试，占总成绩的 40%，主要形式为理论考试，考核学生对课程内容的掌握程度。

（3）任务考核，占总成绩的45%，设计一个典型组网需求案例，案例的组成要素为各子任务的技术组合，要求学生设计调试并完成该组网任务。任务考核的成绩为实现各子任务技术要求的总和。通过考核渐进式任务完成情况，既能监督学生的学习进度，又能促使学生将所学知识应用到实际环境。

5　结　语

实践证明，《计算机组网技术》课程教学通过渐进式任务教学模式改革后，取得了较好的教学效果。根据对本校计算机科学应用专业最近三年组网课程学习的跟踪，采用渐进式任务教学的班级不仅实际动手能力得到加强，而且对理论知识的理解也比用传统理论教学的班级要好。传统教学模式下讲解路由算法等复杂理论知识时，学生往往难以理解，容易产生厌学情绪，而采用渐进式任务教学法，由于学生对网络有整体的了解，这为他们理解和消化这些复杂理论知识，打下了很好的基础，并且在自己设计的网络中，能自如运用这些知识。

对于《计算机组网技术》课程教学来说，渐进式任务教学改革不但可以改变原来以理论为主的单一灌输教学模式，而且还可以帮助学生直接运用所学知识应对实际问题，基于实际应用案例而设计的渐进式任务既能够激发学生学习组网技术的兴趣，又能够提高学生学习组网技术的主动性。启发式教学和分组实验在提升教学效率的同时，全面提升了学生的实际操作能力、专业素养和团队合作能力，促进学生均衡发展，符合新形势下应用型本科院校人才培养目标。

[1]刘电芝.儿童发展与教育心理学[M].北京:人民教育出版社,2006:74-75.

[2]潘立英等.浅谈“任务驱动”教学法的运用[J].中华百年教育,2004,(6):88-92.

[3]刘电芝.儿童发展与教育心理学[M].北京:人民教育出版社,2006:76-77.

[4]高文.认知弹性理论、超文本与随机通达教学—一种折中的建构主义学习与教学理论[J].外国教育资料,1998,(6):1-4.

（责任编校：呙艳妮）

2015－06－20

2012年湖南科技学院教改课题（项目编号XKYJ2012033）阶段成果。

周华先（1976－），男，江苏盐城人，硕士，系统分析师，研究方向为计算机网络和网络安全。

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1673-2219（2015）10-0084-03