計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程啟發(fā)式教學(xué)探討

◆董思妤

作者：董思妤，武警警官學(xué)院信息工程系講師，主要從事計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)方面的教學(xué)和科研工作（610213）。

1 計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)現(xiàn)狀分析

計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)是武警警官學(xué)院工程技術(shù)類學(xué)員所必修的一門基礎(chǔ)課程。該課程從武警部隊人才培養(yǎng)的角度出發(fā)，使學(xué)員熟悉計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的基本理論知識，掌握常見計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的設(shè)計、組建與管理技能，為將來從事武警指揮信息化工作打下良好基礎(chǔ)。對于這門課程的教學(xué)，按照現(xiàn)行課程標(biāo)準(zhǔn)要求，主要是介紹計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展、網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)、協(xié)議、工作原理及應(yīng)用等方面知識。在授課中發(fā)現(xiàn)當(dāng)介紹計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)外延時，學(xué)員還比較感興趣，而大多數(shù)教材從第二章起均是對計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的內(nèi)涵、網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)進(jìn)行介紹，而這部分內(nèi)容理論性很強(qiáng)，非常抽象，學(xué)員看不見、摸不著，又想象不出來，自然而然就感到困惑。如果教員依然還按照課程的知識體系結(jié)構(gòu)照本宣科地講授，學(xué)員就會感到枯燥，提不起學(xué)習(xí)興趣，他們不清楚所學(xué)知識有何用處，在學(xué)習(xí)中就會表現(xiàn)出疲憊狀態(tài)，從開始感興趣到逐漸失去耐心、不認(rèn)真聽課，形成惡性循環(huán)，直接影響后面章節(jié)的授課，教學(xué)效果不甚理想。這就要求教員深入地去思考更切合該課程的教學(xué)方法。

針對這種情況，筆者經(jīng)過多年的教學(xué)總結(jié)，將啟發(fā)式教學(xué)方法應(yīng)用到計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程教學(xué)中，收到不錯的效果。

2 啟發(fā)式教學(xué)法

我國古代著名的教育學(xué)家孔子在《論語·述而》中就提出“不憤不啟，不悱不發(fā)”[1]。其含義是不到學(xué)生努力想弄明白但仍然想不透的程度時先不要去開導(dǎo)他；不到學(xué)生心里明白卻又不能完善表達(dá)出來的程度時也不要去啟發(fā)他。這是孔子論述啟發(fā)式教學(xué)的重要名言，對后世影響非常深遠(yuǎn)。他反對“填鴨式”“滿堂灌”的做法，要求學(xué)生能夠“舉一反三”，在學(xué)生充分進(jìn)行獨立思考的基礎(chǔ)上，再對他們進(jìn)行啟發(fā)、開導(dǎo)。這在今天的教學(xué)過程中仍可以加以借鑒。著名教育家葉圣陶先生也曾說：“教師之主導(dǎo)作用，蓋在善于引導(dǎo)啟迪?！?/p>

啟發(fā)式教學(xué)法主要是通過啟發(fā)誘導(dǎo)的方式激發(fā)學(xué)員思考問題的潛能，不斷促進(jìn)其思維能力和解決問題能力的提高。它強(qiáng)調(diào)以學(xué)員為主體，摒棄傳統(tǒng)教學(xué)中以教員為主體的模式，教員更多的是引導(dǎo)學(xué)員逐步掌握知識。在啟發(fā)式教學(xué)中提問是一種常用的方式，但是啟發(fā)式的提問不是簡單的提問，而是精心設(shè)計的提問，充分利用比喻和類比，啟發(fā)學(xué)員積極思考，把單純的傳授知識變?yōu)殚_拓學(xué)員的思維，言簡意賅地描述自己的思想、思路，讓學(xué)員領(lǐng)悟、理解、接受，并變?yōu)樽约旱乃枷?，從而激發(fā)學(xué)員的學(xué)習(xí)積極性和好奇心[2]。

3 教學(xué)方法在課程中的具體應(yīng)用

OSI開放系統(tǒng)互連參考模型是計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程必講的知識，它是計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的主線索，對于理解和設(shè)計計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)具有理論的指導(dǎo)意義，其重要地位不言而喻。大部分教材在開始章節(jié)安排OSI七層參考模型的總體描述，希望建立起學(xué)生對網(wǎng)絡(luò)的整體認(rèn)識，然后圍繞七層模型分章節(jié)展開。這部分知識是教學(xué)上的難點，對學(xué)生來說太抽象、難理解，而對教師來說用傳統(tǒng)教學(xué)法又很難講解。在教學(xué)過程中，如果照本宣科地去講解OSI七層模型的每一層功能，則使得知識失去線索，讓學(xué)生陷入不得要領(lǐng)的困惑，無助于建立起整體上的認(rèn)識?；逎y懂的概念和抽象的傳輸流程與網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)讓教師和學(xué)生都感到畏難。

筆者在多年的教學(xué)過程中逐漸模索出一種“以問題為驅(qū)動，實例為導(dǎo)向”的引導(dǎo)式教學(xué)方法。首先通過設(shè)問引入：為什么OSI參考模型要設(shè)計成七層？這七層是怎么來的？然后從網(wǎng)絡(luò)通信實例逐步推導(dǎo)出OSI/RM中的七層模型[3]，自底向上，逐層引入，通過設(shè)問讓學(xué)員參與其中，來共同討論各層的功能與需求，讓學(xué)員建立起對OSI模型的整體認(rèn)識。

引導(dǎo)學(xué)員站在一個網(wǎng)絡(luò)設(shè)計者的角度考慮以下問題。

實例一：兩臺相同計算機(jī)在理想環(huán)境下直接互聯(lián)，引入物理層。首先考慮兩臺計算機(jī)完全相同，外界干擾可以忽略，兩臺計算機(jī)相鄰，讓學(xué)員思考在這樣的環(huán)境下傳送數(shù)據(jù)或文件需要怎么做？這是計算機(jī)通信中最簡單、最理想的情況。不難想象，在此種條件下，兩機(jī)間傳送數(shù)據(jù)或文件只需要將待傳數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成光或電信號，再利用某種通信介質(zhì)及其接口將兩臺計算機(jī)連接起來，就可完成二進(jìn)制位流的傳送。這就是物理層應(yīng)該完成的工作。

實例二：兩臺相同計算機(jī)在非理想環(huán)境下直接互聯(lián)，引入數(shù)據(jù)鏈路層。在實例一的基礎(chǔ)上去掉其中一假定，通信環(huán)境很理想。因為在現(xiàn)實中，電氣信號的傳輸往往受到空間電磁干擾的影響，而使被傳的二進(jìn)制位流中的信號從“0”變?yōu)椤?”，或發(fā)生反向變化。這樣一來，如果僅僅因為一兩個二進(jìn)制比特出錯，就造成整個文件傳輸失敗而須重傳的話損失太大，傳輸效率大大降低。讓學(xué)員思考要解決這個問題應(yīng)該怎么做。思維能力比較強(qiáng)的學(xué)員馬上就會想到：將一連串的二進(jìn)制比特流組裝成一個個的數(shù)據(jù)幀就能解決，哪個幀的比特出錯了，只用重傳出錯的幀，這就是所謂的“成幀”，數(shù)據(jù)鏈路層要完成的一個重要的工作之一。

另外，為了檢測出傳輸錯誤，必須提供某種檢測手段，這就是數(shù)據(jù)鏈路層的第二個重要工作——差錯控制。為了知道是哪一段數(shù)據(jù)出錯，應(yīng)對各段數(shù)據(jù)編序；為了讓接收方能控制發(fā)送方的發(fā)送速率，應(yīng)當(dāng)進(jìn)行流量控制。所有這些都是數(shù)據(jù)鏈路層需要實現(xiàn)的功能。

實例三：兩臺或兩臺以上相同計算機(jī)間接互聯(lián)，引入網(wǎng)絡(luò)層。實例一和二討論了兩臺計算機(jī)直連的情況，而在現(xiàn)實網(wǎng)絡(luò)中，通信遠(yuǎn)比這種情況復(fù)雜，當(dāng)兩臺以上計算機(jī)間接互聯(lián)時，需要解決什么問題呢？類比于郵政系統(tǒng)需要郵政地址，在網(wǎng)絡(luò)中應(yīng)該解決通信對象的標(biāo)志問題，就是網(wǎng)絡(luò)地址。當(dāng)兩臺計算機(jī)之間可通過多種路徑到達(dá)對方時，類比于日常生活中的交通運(yùn)輸，需要解決選徑問題。當(dāng)同時上網(wǎng)用戶多、流量多時，類比于上下班高峰或節(jié)假日出游時交通堵塞，應(yīng)解決網(wǎng)絡(luò)擁塞問題。這些都是網(wǎng)絡(luò)層要解決的主要問題。

實例四：兩臺或兩臺以上相同計算機(jī)通過多個或多種網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)，引入傳輸層。先讓學(xué)員思考：到現(xiàn)在為止是不是所有的問題都解決了呢？網(wǎng)絡(luò)層原則上只實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的逐段確認(rèn)，當(dāng)計算機(jī)之間通過多種網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)時，怎么解決好端到端的可靠傳輸呢？網(wǎng)絡(luò)層的尋址只能找到對方主機(jī)，但是一臺計算機(jī)上同時運(yùn)行著多個進(jìn)程，數(shù)據(jù)到達(dá)對方主機(jī)后怎么交付給不同進(jìn)程呢？這些都是傳輸層要解決的問題。

實例五：計算機(jī)系統(tǒng)的不可靠性帶來的問題，引入會話層。讓學(xué)員結(jié)合平時上網(wǎng)經(jīng)歷，當(dāng)計算機(jī)正在傳數(shù)據(jù)時系統(tǒng)發(fā)生故障，這時有可能產(chǎn)生死鎖，此情況下雙方應(yīng)用軟件失去同步，系統(tǒng)恢復(fù)后也難以從真實斷點繼續(xù)未完的工作，該怎么解決呢？需要在傳輸層之上解決“計算機(jī)間會話”的同步問題。

實例六：數(shù)據(jù)表示的差異、數(shù)據(jù)壓縮與加密問題，引入表示層。由于數(shù)據(jù)在不同的計算機(jī)內(nèi)的表示不盡相同，因此存在一個數(shù)據(jù)格式的轉(zhuǎn)換問題；為了減少網(wǎng)上傳輸?shù)臄?shù)據(jù)和提高傳輸效率，采用數(shù)據(jù)壓縮是一種好方法。另外，對于一些特殊數(shù)據(jù)需要進(jìn)行加密以保證信息傳輸安全。這些問題試圖放到會話層之上來解決。

實例七：通用性應(yīng)用問題，引入應(yīng)用層。對于各軟件廠商開發(fā)的應(yīng)用軟件要提供開放式服務(wù)，須解決通用性應(yīng)用的問題。

從以上七個通信實例自底向上引入OSI的七層，為了增強(qiáng)學(xué)員對每一層功能的認(rèn)識，分別用一句話去概括每一層要完成的工作，如圖1所示。

圖1 OSI各層功能

4 結(jié)束語

從前面的啟發(fā)式教學(xué)設(shè)計中可看出，經(jīng)過精心設(shè)計教學(xué)內(nèi)容，安排一些具有啟發(fā)性的問題，能夠使學(xué)員充分參與到教學(xué)活動中來，將枯燥的理論教學(xué)變?yōu)閷W(xué)員積極參與的教學(xué)互動，激發(fā)學(xué)員的學(xué)習(xí)興趣，調(diào)動學(xué)員的學(xué)習(xí)積極性，使學(xué)員不僅學(xué)習(xí)了課堂理論知識，而且掌握了學(xué)習(xí)的思想和方法，對于培養(yǎng)學(xué)員的邏輯思維能力、增強(qiáng)學(xué)員的創(chuàng)新能力和培養(yǎng)高素質(zhì)的軍事指揮人才具有重要作用?！?/p>

[1]何克抗,鄭永柏,謝幼如.教學(xué)系統(tǒng)設(shè)計[M].北京:北京師范大學(xué)出版社,2007.

[2]王維婭,王維.孔子與蘇格拉底啟發(fā)式教學(xué)法之比較[J].華南師范大學(xué)學(xué)報:社會科學(xué)版,1999(4):83-88.

[3]曾華燊.現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)[M].成都:西南交通大學(xué)出版社,2004:7-12.