基于深度學習理念的計算機網(wǎng)絡課程教學模式探究

摘要：文章探討了深度學習理念在計算機網(wǎng)絡課程教學中的應用，并以“子網(wǎng)劃分與聚合”一節(jié)為例，構(gòu)建了一種基于深度學習的課堂教學模式。該模式強調(diào)學生主動探究、批判性思考和知識遷移應用，旨在提高學生的學習興趣、學習效率和問題解決能力。

關(guān)鍵詞：深度學習；計算機網(wǎng)絡；教學模式；知識遷移

中圖分類號：TP311文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2024）34-0170-03開放科學（資源服務）標識碼（OSID）：

0引言

深度學習這一理論是由Marton于1976年提出的概念[1]，當下在機器學習、人工智能、神經(jīng)網(wǎng)絡等領(lǐng)域得到廣泛應用，近些年來逐步引入教育領(lǐng)域，并成為教育行業(yè)的熱門研究對象之一[2]。深度學習強調(diào)學習者積極主動、批判性地學習新知識，并將其遷移應用于解決實際問題。計算機網(wǎng)絡課程的相關(guān)理論較為枯燥復雜，要求學生將理論知識遷移到具體實踐操作的過程難度較高，因此在實際的教學過程中傳統(tǒng)的教學方式效果往往難以達到預期。深度學習的理論強調(diào)知識的重構(gòu)、知識的遷移以及對具體問題的解決，這對提升計算機網(wǎng)絡課程的教學效果給出了新的解決途徑。

1深度學習理論

1.1深度學習的內(nèi)涵

深度學習的概念最早由FerenceMarton和RogerSaljo于1976年提出，他們將學習者劃分為深度水平加工者和淺層水平加工者[5]。美國研究委員會認為深度學習是學習者能夠把學習內(nèi)容應用到新的學習情境的學習過程，也就是遷移[3]。國內(nèi)學者祝智庭教授認為深度學習應該掌握核心學術(shù)內(nèi)容的能力、審辨思維與復雜問題解決的能力、學會學習的能力、發(fā)展與維持學術(shù)意念的能力、協(xié)同作業(yè)的能力、有效溝通的能力[4]。為我國教育界大多數(shù)學者認可的則是黎加厚與何玲教授提出的觀點，他們認為深度學習是指學習者在理解學習的基礎(chǔ)上，對新思想和新知識進行批判性地學習，同時將其融入自身現(xiàn)有的知識架構(gòu)中，對于新的環(huán)境、新的情境能夠完成知識遷移，并做出決策以解決問題的學習[5]。

1.2深度學習理論應用于計算機網(wǎng)絡課程的優(yōu)勢

首先，深度學習強調(diào)的是積極主動的自發(fā)學習，這使得學生能夠成為教學活動的主體，進而促使學生能夠完成對于網(wǎng)絡協(xié)議、工作原理、具體應用等理論知識的相關(guān)思考；其次，深度學習的重要手段是批判性理解，要求學生對所學知識持有懷疑態(tài)度，在對知識質(zhì)疑的過程中進一步分析、理解、判斷，然后理解并運用，這對于學習迅速發(fā)展中的計算機網(wǎng)絡技術(shù)而言是必需的，學生需要善于分辨新技術(shù)之間的聯(lián)系，從而加深對于原理性知識的理解[6]；第三，深度學習的最終目標是完成知識在新環(huán)境、新情境的遷移，所謂的遷移即是知識的具體應用，這亦契合了計算機網(wǎng)絡課程的最終教學目標，希望學生能夠通過掌握的理論知識與實踐技能分析具體的網(wǎng)絡需求、構(gòu)建相應的網(wǎng)絡搭建方案。

2深度學習理念下計算機網(wǎng)絡課程教學模式的構(gòu)建

2.1課程預設(shè)

課程的預設(shè)環(huán)節(jié)是整個教學活動的基礎(chǔ)，其主要任務是預設(shè)教學目標、選擇教學內(nèi)容、設(shè)計教學活動、制作與尋找教學資源以及預測評估。發(fā)展高階思維能力是深度學習的核心目標，高階思維能力主要表現(xiàn)為對學習內(nèi)容的分析、應用以及對知識的評估評價，最終發(fā)展出創(chuàng)造能力，而不是僅僅停留在對學習內(nèi)容的淺層認知上。因此，深度學習理念下的計算機網(wǎng)絡課程教學中，教學目標的預設(shè)、教學活動的設(shè)計是重點，在深刻領(lǐng)會課程內(nèi)涵的基礎(chǔ)上，在目標的設(shè)定與活動的設(shè)計中需要體現(xiàn)發(fā)展學生高階思維能力的內(nèi)容。此外，預測評估是本環(huán)節(jié)中的必要步驟，是實現(xiàn)深度學習的前提條件。類似于學情分析，預測評估中需要對學生的學習情況、基礎(chǔ)知識進行分析，同時也需要教師在對計算機網(wǎng)絡課程內(nèi)容深度理解的基礎(chǔ)上，圍繞教學的后續(xù)環(huán)節(jié)設(shè)計相應內(nèi)容，以預測學生對接下來新知的接受程度、實驗操作的難易程度等。

2.2知識體系構(gòu)建

情境創(chuàng)設(shè)已有知識激活、新知識獲取、知識整合。情境創(chuàng)設(shè)是為學生創(chuàng)造必要的學習情境，是促進學生深度學習的必要條件。計算機網(wǎng)絡課程中的情境創(chuàng)設(shè)主要通過創(chuàng)設(shè)具體的網(wǎng)絡環(huán)境、網(wǎng)絡建設(shè)需求等完成。已有知識激活中可以根據(jù)已創(chuàng)設(shè)的情境，教師設(shè)計相關(guān)問題來幫助學生完成。教師設(shè)計的問題主要分兩類——引導性問題與思考性問題，引導性問題的設(shè)計主要依據(jù)學生現(xiàn)有的知識架構(gòu)，其目的是引出新知識；思考性問題的目的是激發(fā)學生的發(fā)散性思維，為學生后續(xù)對新知質(zhì)疑性學習埋下種子。新知識的獲取可以先由教師展示網(wǎng)絡協(xié)議、網(wǎng)絡工具、網(wǎng)絡拓撲、網(wǎng)絡建設(shè)方案，然后再由學生在動手操作實驗驗證的過程中獲得。需要學生通過批判性思考、質(zhì)疑性學習完成。在這個過程中，教師需要設(shè)計相應的思考性問題與檢驗性問題，幫助學生完成這個過程。

2.3知識遷移應用

完成知識體系的構(gòu)建并不意味著能夠熟練應用知識，還需要對知識的深度加工，需要學生完成知識從原先場景遷移到新場景中進行應用，即要求學生完成知識的融會貫通、在多種問題情境下的靈活運用。當然，該環(huán)節(jié)需要教師在前兩個環(huán)節(jié)的基礎(chǔ)上，對原先的教學情境、網(wǎng)絡問題進行拓展，設(shè)計更加具體、復雜、應用性較強的網(wǎng)絡需求，并要求學生在協(xié)作學習與探究性學習的過程中，找到問題的解決方案。知識遷移應用是深度學習的核心環(huán)節(jié)，對教師也提出了更高的要求，需要教師在前幾個教學步驟的基礎(chǔ)上，提取核心問題并使其具有靈活性和框架式的特征，然后為學生提供進行知識深度加工的步驟指導，以幫助學生完成知識的遷移應用。另一方面，知識遷移應用環(huán)節(jié)對學生主體能動性的要求也較高，需要學生能夠完成自主學習，并通過思考與領(lǐng)悟完成對新知識的深度理解。

2.4評價與反思

作為知識建構(gòu)過程的后續(xù)，學生需要在完成知識體系建構(gòu)后，對整個過程和學習成果進行批判性反思，以完成重新認知與思考，進而發(fā)現(xiàn)學習中的不足并予以調(diào)整，因此，評價與反思環(huán)節(jié)被看作是深度學習的保障環(huán)節(jié)。深度學習的評價與反思需要以課程預設(shè)環(huán)節(jié)中制訂的課程教學目標為依據(jù)，運用提問、測驗、統(tǒng)計分析等方法，對學習結(jié)果進行價值判斷。除了從認知的層面進行評價外，就計算機網(wǎng)絡課程的特點而言，還需要從技能操作、實驗實踐的層面，評估對于實際問題的解決能力。此外，深度學習的評價反思更強調(diào)自主性、過程性與反饋性，要求學生在完成網(wǎng)絡拓撲、網(wǎng)絡構(gòu)建的過程中不斷主動探究，以提升高階思維的能力。因此，深度學習下的評價與反思的形式更側(cè)重學生的自我評價與自我反思，依據(jù)教師針對教學案例給出的解決方案，對自己的思路與答案進行反思，當然，也可以通過分組互評，在評價反思的同時深化學生的思維過程。

3計算機網(wǎng)絡課程的深度學習案例

3.1課程預設(shè)

以計算機網(wǎng)絡課程的“子網(wǎng)劃分與聚合”一節(jié)為例，在深度學習的預設(shè)環(huán)節(jié)中教師主要需要對教學目標、教學活動以及預測評估三部分內(nèi)容進行設(shè)計?！白泳W(wǎng)劃分與聚合”一節(jié)在學生知識目標方面包括掌握子網(wǎng)的概念、子網(wǎng)掩碼的概念、地址塊的概念等，能力目標方面包括理解劃分子網(wǎng)、構(gòu)造超網(wǎng)的基本思路，技能目標方面包括掌握對于小型網(wǎng)絡子網(wǎng)劃分的具體方法；在深度學習理念方面要求學生首先面對子網(wǎng)劃分的相關(guān)專業(yè)知識能夠進行自我探究，然后對于教師創(chuàng)設(shè)的情境案例進行多角度的思維考慮，最終能夠動手進行子網(wǎng)劃分的實踐操作，簡而言之即是提升自我探究、自我理解以及動手操作的能力。教學活動的流程主要包括五個部分——子網(wǎng)掩碼相關(guān)基礎(chǔ)知識的講授、小型網(wǎng)絡子網(wǎng)的劃分實踐、研究討論、小型企業(yè)網(wǎng)絡地址的分配實踐、網(wǎng)絡方案的評價，流程的前兩個步驟用以為學生進行知識體系的構(gòu)建，中間兩個步驟即為知識的遷移與應用，最后一部分則是評價反思環(huán)節(jié)。針對“子網(wǎng)劃分與聚合”一節(jié)的內(nèi)容，預測評估部分需要教師布置相關(guān)復習測試題，在課前幫助學生回顧IP地址的相關(guān)概念、了解學生對局域網(wǎng)內(nèi)IP作用的理解程度，并依據(jù)此對教學活動中涉及的實踐內(nèi)容的難度進行調(diào)整，對最終的教學效果進行初步預估。

3.2知識體系構(gòu)建及遷移應用

“子網(wǎng)劃分與聚合”一節(jié)知識體系建構(gòu)環(huán)節(jié)的四個步驟的內(nèi)容如表1所示。

知識遷移應用的部分由研究討論環(huán)節(jié)引入，其作用主要是激發(fā)學生批判性的思考，由此逐步進入深度學習。該環(huán)節(jié)中教師主要設(shè)計思考性的問題：1）針對前一案例，在滿足需求也不浪費的前提下，如何根據(jù)各個子網(wǎng)的主機數(shù)量進行IP地址的分配？原方案是否需要調(diào)整改進？2）在子網(wǎng)增多、路由表項增多的情況下，如何減輕路由的資源開銷？考慮到學生對于新知識接受程度的不同，研究討論環(huán)節(jié)可以分小組進行，較為利于激發(fā)學生的自主性。以研究討論的結(jié)果為基礎(chǔ)，教師展示教學流程中最后一個案例項目——小型企業(yè)網(wǎng)絡的網(wǎng)絡拓撲圖，由小組進行子網(wǎng)劃分方案的設(shè)計。

3.3評價與反思

評價反思的環(huán)節(jié)主要針對各個小組的小型企業(yè)網(wǎng)絡子網(wǎng)劃分方案進行評價。各個小組首先分享案例中企業(yè)網(wǎng)絡子網(wǎng)劃分的思路，然后展示詳細的劃分方案拓撲圖，再由其他小組進行評價比較，最后由教師進行總結(jié)。在小組評價與教師總結(jié)的過程中，可以按照如表2中的各項指標進行評價打分。

在整個教學過程中，學生經(jīng)歷了由淺層學習到深度學習的流程，體驗了理論解釋、批判性思考、發(fā)散性討論以及知識應用實踐，因此教師在進行總結(jié)評價時不能僅停留在對知識的淺層獲取上，需要涵蓋學生思考能力、表達能力、溝通能力、知識構(gòu)建能力以及問題解決能力的評價。

4結(jié)束語

本文探討了深度學習理念在計算機網(wǎng)絡課程中的應用，并以“子網(wǎng)劃分與聚合”一節(jié)為例，構(gòu)建了深度學習課堂教學模式。該模式強調(diào)學生的主動參與、批判性思考和知識遷移應用，有助于提高學生的學習興趣、學習效率和問題解決能力。當然，深度學習的評價體系還有待完善，未來需要進一步探索更科學、更全面的評價方法。

參考文獻：

[1]MARTONF，S?LJ?R.Onqualitativedifferencesinlearning：i—outcomeandprocess[J].BritishJournalofEducationalPsychol?ogy，1976，46（1）：4-11.

[2]郭永芳，黃凱，彭玉青“.深度學習”理念在計算機網(wǎng)絡課程教學中的應用探究[J].創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)理論研究與實踐，2022，5（3）：183-185.

[3]PELLEGRINOJW，HILTONML.Educationforlifeandwork：developingtransferableknowledgeandskillsinthe21stcen?tury[M].WashingtonDC：NationalAcademiesPress，2013：5-6.

[4]祝智庭，彭紅超.深度學習：智慧教育的核心支柱[J].中國教育學刊，2017（5）：36-45.

[5]郭元祥.課堂教學改革的基礎(chǔ)與方向：兼論深度教學[J].教育研究與實驗，2015（6）：1-6.

[6]蘭國帥.探究社區(qū)理論模型：在線學習和混合學習研究范式[J].開放教育研究，2018，24（1）：29-40.

【通聯(lián)編輯：李雅琪】