自主学习模式在“计算机网络”课程中的应用

陈 黎, 孙界平, 琚生根, 周 刚, 师 维

(四川大学 计算机学院, 四川 成都 610065)

自主学习模式在“计算机网络”课程中的应用

陈 黎, 孙界平, 琚生根, 周 刚, 师 维

(四川大学 计算机学院, 四川 成都 610065)

传统的教学模式在“计算机网络”课程中容易造成学生学习积极性差、教学效果不好的问题。根据该课程的特点,对自主学习在“计算机网络”理论课程中如何激发学生学习欲望、有效提高学生学习的兴趣进行了探究,并设计了相对应的自主学习的教学模式来调动学生学习的积极性,提高课程的教学效率。

计算机网络； 自主学习； 教学模式

“计算机网络”课程是计算机科学技术以及软件工程专业的一门专业必修课程,具有很强的理论性及实践性,它不仅需要讲授计算机网络从数据链路层到应用层的常用协议,还需要和实际的网络环境相结合。目前课程主要采用的授课模式是以教师讲授、学生被动学习为主,而且课时紧张,因此容易导致学生在学习过程中出现遗忘知识点、难于抓住知识重点、感觉课程枯燥乏味的不利情况。为了提高学生学习“计算机网络”的主动性、增强课程的教学效果,进行了教学模式改革。美国等发达国家在70年代时提出自主学习的概念,而20世纪以来,自主学习越来越引起学科教育研究领域的重视[1-3]。自主学习是指学生在总体教学目标的宏观调控和教师的指导下,根据自身条件和需要制定并完成具体学习目标的学习模式[4]。培养学生自主学习能力是配合社会发展的需要,是适应当前科技飞速发展的形势的适应。联合国教科文组织出版的《学会生存》一书中写到:“未来的文盲不是不识字的人,而是没有学会怎样学习的人。”[5]终身学习能力已成为21世纪人类生存的基本能力,也是大学生在大学学习期间应该重点培养的一项基本能力。

1 “计算机网络”课程存在的问题

目前我院“计算机网络”课程采用James F.Kurse的《计算机网络：自顶向下方法》(第五版)作为理论课教材[6]。该书采用全英文教材授课,对应的理论课只有48学时,而讲授的内容却包括了教材的前5章,共500多页的内容。以往的教学模式中,教师的授课时间占主导地位,学生除了回答问题以外和教师的交互非常少。教师只能通过作业来了解学生的学习情况,而每章的作业完成后,离讲解的知识点已经间隔了3、4周的时间,教师根本无法及时了解学生的学习情况。

1.1 课时少,讲授内容多

一学期需要完成500多页的教学内容,所以每次课教师需要完成几十页新知识的讲解。面对这样庞大的教学信息量再加上全英文的教材,学生在课后复习的难度很大。这样的结果导致每节课的内容学生不能及时在课后消化吸收,随着时间的推移、知识点的增加,学生学习的难度就越来越大。

教学过程中,由于内容太多、教学时间不够等因素导致课堂内学生参与的环节很少。为了完成教学任务,一些教师甚至根本不在课堂上进行教学交互的环节。这样就导致教师一口气讲到底,学生也是一股脑儿听到底,只有在完成一章的课后作业时,教师才发现学生的学习还存在一堆问题,但已没有太多时间来补救,而不得不继续往后教,形成恶性循环。

1.2 练习实践时间太少

“计算机网络”课程是一个实践性很强的课程,理论课的讲解不能脱离实验现象的分析,以及让学生自己动手去亲自感受协议工作的过程,目前的教学过程只是在实验课程中开设相关的实验,无法做到在讲到某些知识点时,让学生立即去感受真实环境下协议的工作过程,只能从纯粹的理论空讲,学生感觉知识点生涩、难以理解。

例如,TCP的3次握手建立连接和4次握手释放连接的原理,教师在课堂上花很多时间去讲解其过程,学生却不一定能够真正理解TCP连接的生命周期变化过程。但是如果能让学生使用协议分析工具自己去捕获一次完整的Web服务的数据包,并从抓包的过程中分析各个数据包的字段以及其含义,这样知识点的获得效果比教师讲一节课TCP的连接的过程更有用。所以,学生如果能通过在实践中去发现问题,然后再通过理论课去解决问题,那么网络课程的学习将会事半功倍,并且教师也不需要花费太多的精力去讲解TCP的连接管理过程。

1.3 学生的学习兴趣不浓

实际上,学生和教师的关系是一种学生主动发出学习需求的请求,而教师则根据学生的需求提供知识教学服务。可是现实的情况却是,教师在课堂上对各知识点进行详细的讲解,而学生处于被动接受模式。克里斯坦白森曾指出:“这种滔滔不绝的讲课,就像是把观点像邮件一样丢进学生的潜意识信箱里；你只知道投寄的时间,但根本无法知道他们什么时候并且以什么方式收取这些信件。”[7]最后教师所讲的内容不能被学生很好地吸收,而学生面对新问题时,也无法正确解决。这样的教学模式完全调动不起来学生主动学习的积极性,学生学习兴趣也不浓。

1.4 自我解决问题的能力低下

学生在学习过程中长期处于被动地位,所以当在学习过程中发现问题的时候不是自己积极想办法解决,而是一味地依赖于教师[8],就算是遇到一些简单问题,某些学生也根本不知道从什么地方出发去解决问题,甚至不知道如何利用搜索引擎去查询资料,更不知道该输入什么样的查询词能够帮助自己解决问题。

从多年的教学实践中,发现被动的教学方法没有从根本上充分调动学生的积极性,反而将学生变成一个被动接受知识的机器,这种填鸭式的教学无法让学生将各章节的知识融会贯通[9],而“计算机网络”课程的每个章节都不是孤立存在的,只有将各个章节合并在一起才能完成一个基本的信息传输任务,所以当面对综合性练习或者实际网络环境的时候,学生就会变得束手无策。

2 “计算机网络”课程自主学习教学模式

传统的教学模式中,教师的授课占主导地位,学生除了回答问题以外和教师的交互非常少,教师也很少得到学生的反馈。自主学习的教学模式能够让更多的学生参与到整个教学的过程中,使学生和教师有更多的互动,还能够找出学生感兴趣的方面,激发学生的学习热情。针对“计算机网络”课程的特色采用的主动学习教学模式见图1。在自主学习的4个步骤中,每个步骤都需要教师和学生的共同参与来完成知识的学习。

图1 “计算机网络”课程自主学习教学模式图

“计算机网络”课程学习以小组为单位完成资料收集、课题的讲授及案例的讨论,首先需根据学生的学习能力, 以4～5人为单位分成不同的小组。

2.1 资料准备+课前预习

课前准备阶段,首先需要教师提前准备上课需要的幻灯片、教学视频、教材对应的辅导教材资料以及多媒体动画。每次上课前,教师需要根据本次课程的教学任务给学生安排自学内容。对于“计算机网络”课程这样一门理论和实践结合很强的课程,在学生的自学过程中,如果只是一味布置理论知识的学习,那么就会让自学变得枯燥无味,让学生很难坚持。

让“学生带着问题”进入网络课程的学习对学生进行自学有着重要和积极的作用。学生在预习的过程中因为有了问题,所以会想办法解决问题,预习的学习效果才会事半功倍。有了良好的自学效果,学生在课堂上才能更主动和深入地告诉教师,自己解决问题的方案是什么、遇到什么样的困难、如何克服等,从而将被动的听课方式转换为主动的学习模式。

“计算机网络”围绕着网络“协议”而进行教学,这些看不见摸不着的协议是怎么工作的是学生在学习过程中最难以理解的重点。利用抓包工具Wireshark对数据包进行分析,可以为学习协议提供强有力的支持。因此,每次课前教师会安排学生完成相应的Wireshark实验,通过实验获取协议工作的完整数据包,并结合课本内容理解抓包中获取的协议的各个字段的内容,以及分析抓获的数据包的工作过程[10]。

2.2 课堂串讲+主题讲座

角色互换式教学方法是提高学生主动学习的一种有效的模式[11]。这种由学生来充当教师的角色完成部分教学授课任务的教学方法,不但可以提高学生的学习主动性,而且能够有效地锻炼学生的语言表达能力、临场发挥能力以及随机应变的能力。

在自主学习过程中,不能一味地强调学生的主动性而忽略教师专业领域的引导与授课。在教师分配预习的学习任务中,由教师给每个小组分配相应的讲授主题。学生以组为单位安排一个学生讲解自己小组的主题内容,其他组学生对其主题内容提问。提问的情况将作为学生的平时成绩。每组的每个学生必须轮流进行讲解,让人人都有锻炼的机会。通过观察学生的讲解过程,教师根据学生在自学阶段所存在的问题,先把知识点进行简略串讲,然后重点讲解发现的问题。这样经过教师有的放矢的点拨以后,学生除了能够在学习过程中更好地发现自己在预习中没有理解的内容,还能够发现更深层次的问题,进一步覆盖到自己在预习过程中忽略或者没有思考到的问题。通过这种教学方式,教师能够及时发现学生在学习过程中存在的问题,及时进行引导,同时也在串讲点拨的过程中教会了学生如何去学习。

2.3 案例分析+教师点拨

在课堂上,通过学生的自主专题授课以及教师的串讲,学生可以基本掌握课本的理论知识点,但是知识的灵活运用离不开实践,因此在每章的课程学习完成以后,教师需要根据这次课的要求以及前面章节学习的内容设计综合案例,让学生能够进行探索性的学习。案例的选择要遵循的原则是:既要学生能够了解网络的前沿发展的新技术,同时也要设计结合课本的综合实例,以此巩固学习内容。

在网络课程教学的初期会进行应用层协议的学习,教师可以在设计对应的案例分析的课程中选择与网络相关的新技术,例如web2.0、计算智能、大数据、物联网、云计算、无线传感器网络等主题,以此了解这些网络新技术对人类生活产生的影响。随着教学的展开,在设计案例分析时应结合已经学习过的内容,以便学生将各学习要点进行融会贯通。例如:网络层的学习完成以后,教师可以设计相应的网络环境,让学生分析在这些环境下数据包是如何发送的。比较典型的可以设计类似图2的网络环境,让学生分析slip主机给aix主机发送ping命令后,得到数据包的过程[12]。

图2 案例设计实例图

通过这样的实验,学生可以了解默认路由是如何使用的,同时能够在实际的网络环境中发现,在什么样的情况下发生了路由重定向的服务。只有当学生置身具体网络环境中去感受数据的发送过程,才能够更深入地理解所学到的知识点。

在案例分析过程中,学生以小组为单位,各小组的成员在课堂上积极参与讨论,教师则在不同小组间进行及时的指导。这样的方式既可以调动学生的积极性,同时也能够让学生更好地理论联系实际。

2.4 课后自查

课后自查是在完成教学任务以后,教师布置相应的练习对学生的学习情况进行检查。我校的课程网站为教师和学生的交互学习提供了良好的交流平台。教师在“计算机网络”课程网站上发布自查练习。自查练习以不限制时间的普通作业方式发布,也可以设置为限制时间的考试模式进行发布。教师在线批阅课后自查练习,并且根据学生练习的情况找出薄弱环节。

3 结语

长期以来,以教师为授课主体的传统被动教学模式成为学生学习“计算机网络”的严重阻碍,非常不利于学生发挥能动性,难以提高学生的学习兴趣,导致学生学习的依赖思想严重,也缺乏主动思考的积极性。有鉴于此,根据课程内容的教学目标以及课程特色,我们对本课程的自主学习的教学模式进行了探讨,并不断在实践中探索前行。

References)

[1] 张艳.数字化交互语境模式下EFL学生自主学习能力研究[J].教育与职业,2012(3):184-186.

[2] 陈晓湘,张昔阳.高校英语专业学生自主学习的必要性与可行性[J].西安外国语学院学报,2003(3):50-52.

[3] 赵同领,田勇泉.国外自主学习的若干模型:述评和启示[J].现代大学教育,2013(6):54-60.

[4] 原学军.运用三卡教学 培养学生自主学习能力[J].教育理论与实践,2010(11):49-50.

[5] 徐小焱,朱德江.学习力研究推进教学方式变革[J].人民教育,2014(15):67-69.

[6] James F Kurose,Keith W Ross.计算机网络:自顶向下方法[M].陈鸣，译.北京:高等教育出版社,2009.

[7] 张莉.大学英语课堂的小组合作学习模式研究[J].韶关学院学报,2009(1):153-156.

[8] 王静琼,张卫,朱祖德.大学生自主学习能力及其培养[J].广西民族大学学报(哲学社会科学版),2007(1):196-199.

[9] 兰作平, 谢庆娟,米庆林.药物化学课程“理实一体化”教学模式的改革与实践[J].重庆医学, 2015(3):422-424.

[10] 琚生根,陈黎.骆学春.基于Ethereal的协议分析实验设计[J].实验技术与管理,2015，32(5):227-231.

[11] 魏颖慧.角色互换式系统教学法探索[J].药学教育,2005(6):23-24.

[12] 福罗赞.TCP/IP协议族[M].4版.王海,张娟,朱晓阳,等译.北京:清华大学出版社,2011.

Exploration on application of autonomous learning mode in Computer Network course

Chen Li, Sun Jieping, Ju Shenggen, Zhou Gang, Shi Wei

(School of Computer Science, Sichuan University, Chengdu 610065, China)

The traditional “Cramming” teaching mode in the Computer Network course is likely to cause problems of students’ poor learning enthusiasm and poor teaching effectiveness. According to the special features of the Computer Network course, the exploration is carried out on how to stimulate students’ learning desire by applying the autonomous learning in the Computer Network course, and how to improve the students’ interest in studying this course. The teaching mode for the autonomous learning is designed so as to mobilize the students’ learning enthusiasm, and improve the teaching efficiency.

computer network； autonomous learning； teaching mode

10.16791/j.cnki.sjg.2017.08.044

2017-04-06

陈黎(1977—),女,四川成都,博士,讲师,研究方向为计算机网络E-mail：cl@scu.edu.cn

琚生根(1970—),男,安徽桐城,博士,教授,研究方向为智能信息处理、实验室建设与实验教学研究.E-mail：jsg@scu.edu.cn

TP393；G642.423

A

1002-4956(2017)08-0176-04