基于建构主义的计算机网络课程教学法实践

刘 斌 黄 勇

（安徽科技学院信息与网络工程学院，安徽 凤阳 233100）

基于建构主义的计算机网络课程教学法实践

刘 斌 黄 勇

（安徽科技学院信息与网络工程学院，安徽 凤阳 233100）

《计算机网络》是一门理论性和实践性较强的重要课程。本文在阐述建构主义教育思想内涵、KM教学法和计算机网络课程教学现状的基础上，结合实际教学过程，以网络层相关知识的教学为例，阐述建构主义教育理念和KM教学法在计算机网络课程中的综合应用方法。

计算机网络；建构主义；知识逻辑结构；思维导图

响应党和国家的号召，我国高等院校正在掀起新一轮创新型、应用型人才培养模式改革浪潮。创新型人才需要具备三个基本素质，即：自主学习能力、实践动手能力和资源掌控能力。因此教育改革的关键是将培养学生三个基本素质和创新意识有机融合到学科专业的教学过程中。本文以《计算机网络》课程的教学为例，讨论了一种将KM教学法和建构主义教育思想相结合的教学方法，该方法既能促进学生系统地掌握课程知识体系，更有利于创新能力的培养。

一、建构主义教育思想内涵

建构主义观点认为知识应该由学习者主动建构起来，是学习者的认知结构发生的同化（量变）过程和顺应（质变）过程。学习者遇到某个情境问题时，会结合已有的知识、经验，对新知识进行分类、筛选、分析、深化等再加工，形成对问题的理解，但因为学习者个体的差异，最终会导致学习者对知识的理解具有个体差异性。在此过程中，教师应改变原来知识传授者的角色，将学生的个性和共性有机结合，将情境问题和知识系统有机相结合，创设与学习内容相关的情境问题，引导学生自我思考，促使师生之间、学生个体之间形成学习协作氛围，帮助学生建构认知体系。教学也不仅仅是促使学生理解掌握教材上已有的知识体系，更应该引导学生学会自我收集、整理、组织、评判学习资料的价值，学会独立思考和解决情境问题，并自觉地反思和调整自己的认知过程。

二、KM教学法

KM是知识逻辑结构(Knowledge Logic Structure)和思维导图(Mind Mapping)的合称。该教学法强调将“知识逻辑结构”作为内容主体，以“思维导图”为教学载体，将知识内容融入思维演绎过程，逐层递阶的构造知识系统。其中“知识逻辑结构”给出知识系统的总体架构、各子系统划分、子系统涉及的概念、原理、定理、推演、证明、问题求解等知识点，是宏观层面上的知识间逻辑关系。“思维导图”则强调将人的左脑逻辑记忆功能和右脑形象思维功能有机结合，激发右脑在学习中的作用，帮助学习者理清知识结构，强化思维逻辑，加深知识记忆。思维导图从微观层面揭示问题求解的思路，是知识的演绎和精化过程。KM教学法的核心就是有机地构造宏观和微观相结合的知识体系。

KM教学法的实施是根据知识各个子系统的关系，经过“抽点→连线→成网→扩展→概型→嵌入”等加工处理，构造具备层次结构的知识系统的过程。“抽点”是提炼核心知识点；“连线”是串接知识点，挖掘内在联系，形成知识链。“成网”是扩充知识点的纵向和横向联系，将“知识链”构造成由浅入深的多层网状知识结构图。扩展是沿着一定的思维脉络对“知识网络”中知识点进行细节补充；“概型”相当于知识的提炼、总结和升华。“嵌入”是在上述各环节中，通过嵌入思维导图，以微观的思维演绎来引导学生剖析知识内在联系、把握知识结构。

三、计算机网络课程的教学现状

《计算机网络》是计算机类专业一门重要的专业课程，是计算机类研究生入学考试国家统考的必考科目，也是许多非计算机类专业的一门重要的选修课程。课程集理论性、实践性、技术性、更新性等特点于一体。理论知识抽象、琐碎，知识点较多，实践环节对学生思维能力和动手能力要求较高，学生普遍反映课程难度较大。目前多数学校该课程的理论教学，是以“教师中心地位”的讲授式教学模式，内容依据教材的章节顺序，围绕计算机网络的体系结构，以PPT多媒体课件形式逐层分析。学生普遍感觉内容多而枯燥，难以融合贯通。实验课程的教学模式依旧沿着“实验目的→基本要求→内容步骤→总结报告”老套路进行。教学以班级为单位，不考虑学生的个体差异，实验以验证型的项目为主，缺乏对学生创新思维和创新能力的培养。另外，一般由于实验设备套数的限制，实验以小组为单位进行。对于思想怠慢的学生不能很好地发挥实验的作用。

四、计算机网络课程的教学实践

鉴于《计算机网络》课程的特点，在多年的教学过程中，经过反复摸索，我们认为将KM教学法和建构主义教育观念融入《计算机网络》课程的教学是一种较好的教学思路。采用KM教学法可以很好地将知识体系形成有机的层次结构图展现给学生，帮助学生形成知识系统的宏观体系，也有利于学生按图索骥，逐渐扩充知识。而在具体知识点的讲解过程中使用建构主义教育思想，设定问题情境，引导学生查找资料、主动学习、积极思考、协作讨论、反思检查、总结升华，则能更好地训练学生的自主学习能力、实践动手能力和资源掌控能力。下面以课程中网络层知识为例，阐述KM教学法和建构主义教育思想在《计算机网络》课程教学的实施过程。

从宏观的情境问题上说，网络层解决的主要问题是如何使用虚拟互联网IP层，实现两台主机间数据包的传输任务。解决这一问题的核心可以抽点成“IP”、“路由”和“服务”三个知识点。“IP”部分重点要解决“编址”和“协议”；“路由”部分则涉及“路由算法”、“路由协议”、“路由设备”和“差错反馈”；“服务”部分则在于阐述网络层在传输数据时能否提供可靠的传输服务，内容主要涉及“虚电路服务”和“数据报服务”。这样我们就可以进一步细化出二级抽点。图1是网络层基础KM图。其中图中树的底层节点可以进一步扩展细化。例如：图2是编址节点的扩展KM图。

图1 网络层基础KM图

图2 IP编址节点扩展KM图

教学过程以上述图为引导线索，精讲图的骨架结构，详细分析关键点、重点、难点知识，次要的扩展知识粗讲或交给学生自学。对每个抽点知识进行详细分析时，教师根据知识特点，灵活使用不同的教学方式，并嵌入建构主义教育观念，通过设定相对具体的情境问题，引导学生主动思考、学习知识、实验观察、讨论分析、总结交流，逐渐建构知识系统。表1是交换机互联情境下的5种具体情境问题。学生在认真分析上述5种情况产生原因的基础上，能够深入理解IP、子网掩码、网址计算、是否同网址的判断方法、通信过程、ARP协议工作过程、交换机工作原理等相关知识。在此基础上，就可以进一步给出路由器互联下和混合网络应用下的情景，并要求学生分析，加深认知。该部分教学使用思科网络模拟器Packet Tracer进行演示和活动教学，教师指出解释实验现象需要的知识（包括：ARP原理、IP作用、掩码的构成、网址运算方法、交换机工作原理、路由器工作原理等），学生分组在课下学习对应知识，并进行分析讨论，课堂上开展小组间交流，教师进行思维引导、纠错，将讨论过程记入课程平时成绩，促使学生得出情境问题的答案，通过这种逐渐建构知识系统的方法，使得学生真正掌握IP编址知识基础，提高实际应用中IP地址规划和配置能力。

表1 交换机互联情境下的5种具体情境问题

五、结束语

将KM教学法和建构主义教育思想相结合，将琐碎而抽象的理论知识整体化、有序化、直观化，有利于学生对课程知识体系的掌握，注重学生知识建构过程的训练，促使学生形成积极的学习态度、明确的问题指引、愉快的建构过程和自觉地认知反思与诊断。为其终身学习奠定了一种方法基础，做到了“过程与方法有机结合，知识与能力协调发展”。

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The Teaching Practice of Computer Network Course based on Constructivism

Liu Bin,Huang Yong
(Anhui Science and Technology University,Fengyang 233100,China)

Computer Network is an important theoretical and practical course. This paper states Ideological connotation of Constructivism Education and KM teaching method and teaching present situation of computer network course . Combines with the actual teaching process,and as a teaching example of “network layer” ,this paper expounds a kind of comprehensive application method of the constructivism education and KM teaching method in the computer network curriculum.

Computer networks; Constructivism; Knowledge logic structure; Mind mapping

刘斌（1976-），男，副教授。

安徽省高等教育振兴计划重大教学改革研究项目“应用型高校工科专业‘互联网+’创新创业教育改革——以网络工程专业为例”（NO.2015zdjy121）；安徽省质量工程卓越人才教育培养计划项目“网络工程专业卓越工程师教育培养计划”（NO.2014zjjh029）。

2016-11-15）