场景模拟教学法在“计算机网络”课程中的应用研究

闫乐林 蔡平胜 亓莱滨

摘要:场景模拟教学法以其形象直观、生动情趣的特点,广泛应用于各类教学活动。本文通过分析场景模拟教学法的内涵与特征,并结合“计算机网络”课程的特点,从教学过程的场景设计、道具准备、角色分工和场景组织等方面介绍了其实施的方法和步骤,文章最后以案例的形式说明场景模拟教学法实施的具体过程。实践证明这种教学方法有助于教学效果的改善。

关键词:场景设计;角色扮演;计算机网络;教学模式

中图分类号:G642文献标识码:A

1引言

随着计算机和网络技术的发展和普及,高校教学中对“计算机网路”课程的重视程度日益加大,课程已成为计算机专业和信息类专业的一门必修课。课程主要内容讲述计算机网络的概念、网络协议和数据通信的原理,是进一步学习网络管理、网络应用开发和从事信息产业工作的基础。然而,课程知识点众多且抽象性强,知识点间联系密切,不易讲解又晦涩难懂。通常情况下,教师在网络通信协议和原理性知识点的教学过程中,采用叙述和多媒体课件相结合的教学方式,初学此课程的同学很难理解和掌握,学习热情不高,教学效果难如人意。如何提高学生学习兴趣,以形象、直观的方式将抽象的概念、原理讲解的通俗易懂、易于理解,是任课教师亟待解决的课题。笔者在长期的教学实践中,通过对课程内容和特点的分析与总结,尝试将场景模拟教学法引入此课程教学中,取得了良好的教学效果。

2场景模拟教学法的内涵和特征

场景模拟教学法是二十世纪八十年代在西方发展起来的情景认知理论。情景认知理论认为,人类所有的知识都是人的活动和情景互动的产物,人的学习也依存于背景和情境中。背景和情境有利于意义的构建并促进知识技能和体验的连接,当学习被镶嵌在运用该知识的社会和自然情境中时,有意义的学习才有可能发生,所获得的知识才是最真正、最完整的,也是最有力和最有用的。

场景模拟教学法主要有四个特征。第一,实践性。场景模拟不同于传统教学。传统教学侧重于专业知识的学习,基本上是教师主动讲,学生被动听。而场景模拟教学法具有课堂教学无法做到的实践性。场景模拟为学生提供了一个仿真的实践平台,让学生在亲身体验中自觉地将理论知识与实际操作相结合,综合培养学生的各种能力。第二,动态性。在场景模拟中,学生是活动的主体,教师只起组织指导作用。一次成功的场景模拟课后,学生们的各种能力都能得到有效提高。第三,交互性。交互性表现为对课堂的教学参与,能形成与教师的主动交流,也可以在课堂环境中与同学进行交流讨论,有利于知识的传递和思想的集中。第四,协作性。场景模拟教学由多人共同参与完成,既需要同学之间的相互配合,又要有教师的精心设计和指导,过程中有利于创设和谐的学习氛围,培养同学间团结协作的意识。

3 “计算机网络”教学场景的设计与组织

场景模拟教学法的形象直观性有助于“计算机网络”课程中抽象概念和协议通信原理讲解和学习,然而,这种方法需要精心组织、策划和课堂互动实施,比正常的教学活动所用的时间要多,与教学进度的限制性形成矛盾。因此,建议在讲解难理解且很重要的协议、原理时运用,效果最佳。同时,要求授课教师对于课程知识体系有很好的理解和把握,并有场景的设计的能力。

3.1场景设计

3.1.1场景设计的目的

精心的场景设计和巧妙的构思是场景教学成功的基础。教学形式服务于内容,因此,场景设计一定要联系课堂教学内容实际。设计的情节要合理、具体、完整,与教学内容内在联系密切,学生能够通过简明介绍后理解;设计的场景要注意各环节之间的连续性,并考虑时间、空间、人员和道具等要素的可操作性,确保场景模拟教学活动的顺利实施。

3.1.2道具与设施

道具和设施选取是增加场景教学的直观性。道具选取遵循以下几点原则:第一,方便。就地取材,或通过简单准备就能做到,在时间和空间上可行性强。第二,形象化。能反映教学内容的本质属性,与抽象协议实体可建立密切内在联系。第三,安全性。避免出现意外,保证正常的教学秩序。

3.2角色分工

场景教学的主体。确定角色分工的过程中做好以下几点:首先,在研究教学内容和场景设计的基础上,分析教学内容中的主要内容和因素,以及相关因素之间的联系;其次,确定场景设计的各种角色以及数量,明确角色在场景中的地位;第三,角色分工要合理、能满足教学任务的需要,并与所教学的主要内容要呼应;最后,选取学生,按照一定的要求分配角色,讲明角色的职能,以及在场景活动中各个角色需要完成的动作、语言。

3.3场景教学过程组织

场景教学过程的组织是教学过程重要的环节。活动开始之前,教师明确教学目的、内容及活动的原因,使学生融入场景,了解场景和教学内容的内在联系。然后,交代活动的步骤、角色的分工、道具的使用和设施摆放等注意事项。场景教学过程中要密切观察、适时点拨和纠正,对突发事件做必要的处理。最后,总结反馈,强调本堂课教学的重点。

4案例:TCP/IP体系结构中数据的流动

4.1课堂场景的设计

4.1.1教学目的与情景创设

通过本堂课,使学生深刻理解网络体系结构的概念,并对数据在计算机和网络设备间交换流动情况有直观清楚的认识理解,并为进一步讲解后继的网络协议创造必要条件。为使教学易于理解掌握,突出网络数据流动基本原理,选取的内容不宜过于复杂,案例拓扑结构见图1。

假设LAN1中主机A中有两个进程P1、P2正在通过网络分别与LAN2中的主机B的进程P3、P4通信。如何描述数据流动和处理的过程呢?我们所要做的是把网络数据处理和数据流动的过程通过场景表演的形式,模拟展现出来,以达到直观、形象、易于理解的效果。案例的逻辑结构见图2。

图2中的实线表示设备真正的物理连接,虚线表示数据在体系层次中的流动、处理过程,双向箭头表示数据在通信主机间双向通信。

4.1.2道具与设施的选取

(1) 可装锁的盒子

准备五个带密码锁的盒子,用于模拟封装数据的协议数据单元,按照体积大小分别编号(规定1#最大,5#最小),盒子要求能逐一进行套装,即5#盒子可以装4#盒中,以此类推。

(2) 工作台

可以选用教室内的桌子,模拟网络设备及主机各个层次的工作空间,在此完成数据的封装与解封,并进行地址的确认和标记。根据需要选用13张桌子,分别编号:L1、L2、L3、L4、L5分别对应图2中左边主机A的物理层、数据链路层、网络层、传输层和应用层;R1、R2、R3、R4、R5对应主机B的各个层次;M1、M2、M3对应路由器的三个层次。桌子的摆放顺序要求和图2逻辑结构顺序一致,这样可以更直观的进行情景展示。为便于操作,在每张桌子上准备笔、便条、胶棒等物品。

4.2角色分工与情景约定

4.2.1角色分工

选取13名同学参与活动,与13张桌子对应,扮演各层中的处理数据的程序和协议。分别编号为PL1-PL5、PR1-PR5、PM1-PM3。另选两名同学,分别扮演主机A、B的进程,编号为Da和Db,其作用相当于网络通信时进程的编号,即端口。

4.2.2情景约定

(1) 口令约定

按照网络体系结构中对等层与对等协议的相关规定,同层次的扮演者共享一个开锁密码,不同层次的角色彼此不知对方的密码。如:PL3、PM3和PR3共享开启3#盒子密码锁的密码,但不能打开其他的锁。活动开始之前要求对应的同学协商场景活动中的密码。

(2) 地址约定

地址在网络数据传递中具有重要的地位,场景教学模拟活动中,对于地址要有明确的说明和约定。约定使用角色编号为统一的地址信息(PL1、PM1、PR1扮演物理层除外),参与活动的同学现场很容易辨别每一个角色,并约定传递数据的过程中要将各层次的目的地址和源地址用便条写明白,并粘贴在各角色负责盒子醒目的位置。

(3) 次序约定

数据发送由主机A的P1进程发起,经过LAN1、路由器,到达LAN2中的主机B的进程P3,然后按照原路线返回。初始状态,五个密码盒子分别位于主机A侧的L1、L2、L3、L4、L5之上,由对应的编号为PL1-PL5的角色操作。

4.3场景教学的组织

首先,由编号为Da的同学将一便条信息装入信封,并在之上写明发信人是Da、收件人是Db,然后交给编号为PL5的同学。此时PL5扮演应用层的角色,将收到的便条放入5#盒子,然后加锁,并在盒子上注明自己的编号作为5#源地址、用PR5作为目的地址,接着将5#盒子交给PL4处理。PL4将收到的5#加锁的盒子放入4#盒子之中,并同样加锁,在4#盒子醒目的位置用便条注明数据源地址为PL4、目的地址为PR4,之后交给PL3。PL3、PL2做类似操作,3#盒源地址为PL3、目的地址为PR3,2#盒源地址为PL2、目的地址为PM2。接着,封装好的1#盒子由PL1交给PM1。

PM1、PM2、PM3扮演路由器的功能,对收到的数据进行路由选择、存储和转发。PM1将收到的1#盒通过密码解锁,取出2#盒交给PM2。PM2输入解锁密码取出3#盒交给PM3处理。PM3根据自己掌握的路由信息判断后,告诉PM2把数据向LAN2方向传递。接下来,PM2将3#盒子放入2#盒中锁好,标明源地址为PM2、目的地址为PR2,将2#盒通过PM1交给PR1。收到1#盒子的PR1用密码解锁的方式将2#盒取出交给PR2,PR2、PR3、PR4、PR5执行类似的解锁操作最终将5#盒中的信件取出交给Db查阅。

上面的操作完成数据从主机A的P1进程到主机B的P3进程单向传输,从进程P3到进程PC1反向传输是同理的。

活动过程中,扮演角色的同学可以用语言进行沟通和交流,指导教师根据现场的情景进行必要的指导,对于存在差错的地方给予及时纠正,并可以就某些概念和原理性的知识在课堂上进行讲解。活动结束之后,教师对教学内容和场景做必要的总结和回顾,强调角色和协议的内在联系,使学生对学习内容有直观、形象的认识和理解。

5结束语

场景教学具有直观形象、生动情趣的特点,笔者将这种教学模式尝试引入“计算机网络”课程教学之中,通过精心设计场景、细心指导过程,将课程中抽象的概念和原理讲解的更为通俗易懂,利于学生的理解和掌握。实践证明,场景模拟教学方法能够在一定程度上激发学生的学习兴趣,提高教学参与意识和发挥积极学习的主动性,对于提高教学质量、改善教学效果很有帮助,值得进一步深入研究和推广。

参考文献:

[1] 谢希仁. 计算机网络[M]. 4版. 北京:清华大学出版社,2004.

[2] 李成忠.《计算机网络》课程教学研究[J]. 成都信息工程学院学报, 2005(6):12-14.

[3] 柯赟.《计算机网络》教学的研究与探索[J]. 湖北财经高等专科学校学报, 2007(4):32-35.

[4] 蔡开裕,朱培栋,姚丹林,等.“计算机网络技术”课程教学研究与实践[J]. 计算机教育,2008(24):7-8.

[5] 季莉. 角色扮演在网络协议课程教学中的运用探讨[J]. 南通纺织职业技术学院学报,2008,8(4):53-56.

Application of the Scenario Simulation Approach to the “Computer Networks” Course

YAN Le-lin, CAI Ping-sheng, QI Lai-bin

(Department of Computer Science and Technique, Shandong Institute of Education, Jinan 250013,China)

Abstract: Because Scenario Simulation Approach has some good features, such as being intuitional and vivid, it has been widely used in various types of teaching activities. In this paper, by analyzing the connotation and the characteristics of Scenario Simulation Approach, combining with the features of “Computer Networks” course, the implementation and steps of the method were introduced from the process of teaching design, props preparation, the roles and the scene organizations. At the end of this article, an example was given to show the specific process of the Scenario Simulation Approach. It has been proved that teaching methods can contribute to the improvement of teaching and learning performance by practice.

Key words: scene design; role-playing; computer networks; teaching mode