计算机网络课程启发式教学探讨

◆董思妤

作者：董思妤，武警警官学院信息工程系讲师，主要从事计算机网络方面的教学和科研工作（610213）。

1 计算机网络教学现状分析

计算机网络是武警警官学院工程技术类学员所必修的一门基础课程。该课程从武警部队人才培养的角度出发，使学员熟悉计算机网络的基本理论知识，掌握常见计算机网络系统的设计、组建与管理技能，为将来从事武警指挥信息化工作打下良好基础。对于这门课程的教学，按照现行课程标准要求，主要是介绍计算机网络的发展、网络体系结构、协议、工作原理及应用等方面知识。在授课中发现当介绍计算机网络外延时，学员还比较感兴趣，而大多数教材从第二章起均是对计算机网络的内涵、网络体系结构进行介绍，而这部分内容理论性很强，非常抽象，学员看不见、摸不着，又想象不出来，自然而然就感到困惑。如果教员依然还按照课程的知识体系结构照本宣科地讲授，学员就会感到枯燥，提不起学习兴趣，他们不清楚所学知识有何用处，在学习中就会表现出疲惫状态，从开始感兴趣到逐渐失去耐心、不认真听课，形成恶性循环，直接影响后面章节的授课，教学效果不甚理想。这就要求教员深入地去思考更切合该课程的教学方法。

针对这种情况，笔者经过多年的教学总结，将启发式教学方法应用到计算机网络课程教学中，收到不错的效果。

2 启发式教学法

我国古代著名的教育学家孔子在《论语·述而》中就提出“不愤不启，不悱不发”[1]。其含义是不到学生努力想弄明白但仍然想不透的程度时先不要去开导他；不到学生心里明白却又不能完善表达出来的程度时也不要去启发他。这是孔子论述启发式教学的重要名言，对后世影响非常深远。他反对“填鸭式”“满堂灌”的做法，要求学生能够“举一反三”，在学生充分进行独立思考的基础上，再对他们进行启发、开导。这在今天的教学过程中仍可以加以借鉴。著名教育家叶圣陶先生也曾说：“教师之主导作用，盖在善于引导启迪。”

启发式教学法主要是通过启发诱导的方式激发学员思考问题的潜能，不断促进其思维能力和解决问题能力的提高。它强调以学员为主体，摒弃传统教学中以教员为主体的模式，教员更多的是引导学员逐步掌握知识。在启发式教学中提问是一种常用的方式，但是启发式的提问不是简单的提问，而是精心设计的提问，充分利用比喻和类比，启发学员积极思考，把单纯的传授知识变为开拓学员的思维，言简意赅地描述自己的思想、思路，让学员领悟、理解、接受，并变为自己的思想，从而激发学员的学习积极性和好奇心[2]。

3 教学方法在课程中的具体应用

OSI开放系统互连参考模型是计算机网络课程必讲的知识，它是计算机网络的主线索，对于理解和设计计算机网络具有理论的指导意义，其重要地位不言而喻。大部分教材在开始章节安排OSI七层参考模型的总体描述，希望建立起学生对网络的整体认识，然后围绕七层模型分章节展开。这部分知识是教学上的难点，对学生来说太抽象、难理解，而对教师来说用传统教学法又很难讲解。在教学过程中，如果照本宣科地去讲解OSI七层模型的每一层功能，则使得知识失去线索，让学生陷入不得要领的困惑，无助于建立起整体上的认识。晦涩难懂的概念和抽象的传输流程与网络结构让教师和学生都感到畏难。

笔者在多年的教学过程中逐渐模索出一种“以问题为驱动，实例为导向”的引导式教学方法。首先通过设问引入：为什么OSI参考模型要设计成七层？这七层是怎么来的？然后从网络通信实例逐步推导出OSI/RM中的七层模型[3]，自底向上，逐层引入，通过设问让学员参与其中，来共同讨论各层的功能与需求，让学员建立起对OSI模型的整体认识。

引导学员站在一个网络设计者的角度考虑以下问题。

实例一：两台相同计算机在理想环境下直接互联，引入物理层。首先考虑两台计算机完全相同，外界干扰可以忽略，两台计算机相邻，让学员思考在这样的环境下传送数据或文件需要怎么做？这是计算机通信中最简单、最理想的情况。不难想象，在此种条件下，两机间传送数据或文件只需要将待传数据转换成光或电信号，再利用某种通信介质及其接口将两台计算机连接起来，就可完成二进制位流的传送。这就是物理层应该完成的工作。

实例二：两台相同计算机在非理想环境下直接互联，引入数据链路层。在实例一的基础上去掉其中一假定，通信环境很理想。因为在现实中，电气信号的传输往往受到空间电磁干扰的影响，而使被传的二进制位流中的信号从“0”变为“1”，或发生反向变化。这样一来，如果仅仅因为一两个二进制比特出错，就造成整个文件传输失败而须重传的话损失太大，传输效率大大降低。让学员思考要解决这个问题应该怎么做。思维能力比较强的学员马上就会想到：将一连串的二进制比特流组装成一个个的数据帧就能解决，哪个帧的比特出错了，只用重传出错的帧，这就是所谓的“成帧”，数据链路层要完成的一个重要的工作之一。

另外，为了检测出传输错误，必须提供某种检测手段，这就是数据链路层的第二个重要工作——差错控制。为了知道是哪一段数据出错，应对各段数据编序；为了让接收方能控制发送方的发送速率，应当进行流量控制。所有这些都是数据链路层需要实现的功能。

实例三：两台或两台以上相同计算机间接互联，引入网络层。实例一和二讨论了两台计算机直连的情况，而在现实网络中，通信远比这种情况复杂，当两台以上计算机间接互联时，需要解决什么问题呢？类比于邮政系统需要邮政地址，在网络中应该解决通信对象的标志问题，就是网络地址。当两台计算机之间可通过多种路径到达对方时，类比于日常生活中的交通运输，需要解决选径问题。当同时上网用户多、流量多时，类比于上下班高峰或节假日出游时交通堵塞，应解决网络拥塞问题。这些都是网络层要解决的主要问题。

实例四：两台或两台以上相同计算机通过多个或多种网络互联，引入传输层。先让学员思考：到现在为止是不是所有的问题都解决了呢？网络层原则上只实现网络的逐段确认，当计算机之间通过多种网络互联时，怎么解决好端到端的可靠传输呢？网络层的寻址只能找到对方主机，但是一台计算机上同时运行着多个进程，数据到达对方主机后怎么交付给不同进程呢？这些都是传输层要解决的问题。

实例五：计算机系统的不可靠性带来的问题，引入会话层。让学员结合平时上网经历，当计算机正在传数据时系统发生故障，这时有可能产生死锁，此情况下双方应用软件失去同步，系统恢复后也难以从真实断点继续未完的工作，该怎么解决呢？需要在传输层之上解决“计算机间会话”的同步问题。

实例六：数据表示的差异、数据压缩与加密问题，引入表示层。由于数据在不同的计算机内的表示不尽相同，因此存在一个数据格式的转换问题；为了减少网上传输的数据和提高传输效率，采用数据压缩是一种好方法。另外，对于一些特殊数据需要进行加密以保证信息传输安全。这些问题试图放到会话层之上来解决。

实例七：通用性应用问题，引入应用层。对于各软件厂商开发的应用软件要提供开放式服务，须解决通用性应用的问题。

从以上七个通信实例自底向上引入OSI的七层，为了增强学员对每一层功能的认识，分别用一句话去概括每一层要完成的工作，如图1所示。

图1 OSI各层功能

4 结束语

从前面的启发式教学设计中可看出，经过精心设计教学内容，安排一些具有启发性的问题，能够使学员充分参与到教学活动中来，将枯燥的理论教学变为学员积极参与的教学互动，激发学员的学习兴趣，调动学员的学习积极性，使学员不仅学习了课堂理论知识，而且掌握了学习的思想和方法，对于培养学员的逻辑思维能力、增强学员的创新能力和培养高素质的军事指挥人才具有重要作用。■

[1]何克抗,郑永柏,谢幼如.教学系统设计[M].北京:北京师范大学出版社,2007.

[2]王维娅,王维.孔子与苏格拉底启发式教学法之比较[J].华南师范大学学报:社会科学版,1999(4):83-88.

[3]曾华燊.现代网络通信技术[M].成都:西南交通大学出版社,2004:7-12.