《计算机网络》课程生活场景式教学模式探索

赵勍邶

【摘 要】《计算机网络》课程是计算机专业非常重要的专业基础课，因为该课程理论内容偏多，而且有些原理深奥难懂，学生掌握起来非常吃力;本文旨在用浅显易懂的生活场景将复杂的专业理论再现，便于学生快速掌握知识要点，提升本课程的教学效果。

【关键词】生活场景式;教学模式;教学效果

中图分类号： TP393-4;G434 文献标识码： A 文章编号： 2095-2457（2019）18-0100-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2019.18.049

0 引言

《計算机网络》是将计算机技术和通信技术相结合，成为现代高科技领域重要的研究方向之一;它采用新兴的计算机应用模式，极大地推动了社会信息化的发展进程。[1]

本课程教学内容包括计算机网络体系结构的学习和理解，通过对本课程的学习对于网络传输的原理有较深入的认识，为后续专业课的展开奠定基础。但是本课程理论内容偏多，很多协议的工作原理晦涩难懂，学生不容易掌握，这样对于后续的学习造成了不利影响。面对这种情况，笔者萌生了对《计算机网络》课程实施教学改革的念头，希望通过本文的工作，可以让学生更容易掌握本课程内容，提高教学效果。

1 《计算机网络》课程教学现状分析

《计算机网络》是计算机专业一门非常重要的专业基础课，是后续课程如J2EE、ASP.NET、Linux应用开发等课程的重要先行课。在授课过程中将OSI/RM 7层协议结构及TCP/IP参考模型的4层协议结构进行参考合并，形成：物理层、数据链路层、网络层、运输层、应用层5层结构并讲授各层工作的主要协议。由于各个层次协议很多，并且相对来说比较复杂，学生刚开始会被一些专业术语搞得晕头转向，自然很难跟随老师的思路继续往下走。根据笔者的经验，单靠幻灯片的内容罗列，完全不能让学生理解和真正的掌握。比如介绍广播信道的CSMA/CD协议的时候，课堂讲解时同学们还可以跟上，但是做习题时就两眼一抹黑，不知道无从下手。

针对这种情况，应该对固有的教学模式做一些改变，通过对教学内容的重新组织，重难点突出，将深奥难懂的协议工作原理用类似的生活场景实例与之对应;因为这些场景同学们比较熟悉，所以理解起来较为容易，如果这些生活实例同学们都明白了，那么将这些生活实例对应回理论抽象的网络原理，就会让学生更容易接受，从而可以快速掌握知识点。

接下来笔者介绍具体的改革措施。

2 《计算机网络》教学模式改革

2.1 提炼教学内容

《计算机网络》内容繁杂，知识点众多，学生学完之后感觉什么都学了，但是具体学了什么也说不出来，急需要把零散的知识点进行归纳总结，从而有助于学生对知识点的记忆。为此笔者绘制了课程主要知识点的思维导图，通过这种方式可以将课程知识点串接起来，记忆起来也就容易多了，如图1所示：

2.2 活跃课堂，以学生为本

高校的课堂一般都是老师一个人在台上唱“独角戏”，有些学生在课堂中低头忙自己的事情，造成课程参与度不高，这样会导致学习积极性不高;为了改变这种状况，笔者尝试让学生自己到讲台上讲解课程内容，老师在座位上当学生聆听;当然做到这一步必须事先对学生辅导，毕竟学生没有在讲台授课的经验。有些学生在全班同学面前可以顺畅表达，较好的完成预期的讲演内容;而有些学生则表达的比较含糊，思路不很清晰。通过这样的举措，首先促进了学生在课堂的参与度，体验“掌控全场”的感觉;其次，也锻炼了学生的语言表达能力，对于其日后在公开场合发言有很好的锻炼作用;最后，对于课程的教学知识点有更深入的认识;让学生明白了自己学懂了是一回事，能教给别人是另一回事;同学们一致认为：这种方式非常好，既可以展示同学们自己的风采，又可以促进学生上课的积极性，希望以后能继续采用这种方式教学。

2.3 化繁为简，用类似生活场景模拟知识点

例如在讲解数据链路层广播信道的CSMA/CD协议时，因为这个协议解决的是总线型的拓扑结构下使用广播信道传递数据，而工作站访问信道是随机的;只要遵循这个协议，数据最终就能成功传送。[2]因为是随机访问，又采用广播方式进行，所以协议规定的步骤比较多，学生较难掌握。笔者经过思考，模拟一个生活情境：人大代表（对标PC机）在人民大会堂（对标总线结构）开大会的事例。假设，每个人大代表用扩音器（对标广播方式）可以在会场畅所欲言，想发言就发言，并且没有主持人主持会议（对标随机访问）。现在让同学们制定一个发言规则（对标CSMA/CD协议），如果每个代表都遵守这个规则，那么想发言的代表最终能发言成功！

同学们在课堂各抒己见，热情讨论，课堂气氛很热烈。于是笔者引导学生：先假设没有任何发言规则限制，在t=0时刻放开发言权，则肯定很多人同时说话，因为每个代表都用扩音器发言，整个会场会被混乱的声音所覆盖，这样的状况可行吗？不可以，所以正常的逻辑是如果发言的代表听到其他的声音首先应该停下来，否则继续发言只能加剧混乱;于是第一个问题就来了：这个代表最迟需要几秒才能听到别人的声音呢？因为我们知道人民大会堂南北宽336米，而声速在常温下空气中的传播速度是340米/秒，在t=0时刻假设这个代表在南边发言，在0.98秒时他的声音传到333米，还需要再传3米左右才能到北边;此时北边的发言人是听不见声音的，以为大会堂空闲，所以立即发言，但是刚发言，南边的声音就到了，他立刻知道有人跟他抢着发言，所以他立即停止发言，时间在t=1秒左右;但是他发出的声音继续要往南传播，用时1秒左右到南边;所以南边的发言人大概发言后2秒左右会听到别人的声音。这个2秒就是发言人知道是否有人跟他抢着发言的关键时间;如果这个代表在发言之后2秒还是只能听到自己的声音，说明他可以一次发言成功;如果在2秒时间内还听到其他代表的声音则不能发言成功。这个关键的两秒钟在协议中有专有名词争用期或碰撞窗口来对应。

第一个问题解决了什么时候知道发言冲突，第二个问题就简单了，发生了冲突怎么办？当然是所有知道发生冲突的代表，立即停止发言，然后向后延迟2秒的整数倍时间，并且这个整数是随机值，通过给不同发言者分配不同的整数，这样第一次发言产生冲突的代表们再次发言时，通过随机数被指定在不同的发言间隔内，形成类似“时分复用”的通信模式，自然就不会再沖突了;第二个问题解决了第一次发言发生冲突时，再次发言如何不再冲突，即实现截断二进制指数退避算法的模拟。[3]

通过这个生活情境，同学们可以轻松理解，然后回到教材的理论内容时相应概念都可以一一对应，可以较为容易的掌握本知识点。

2.4 构建课程配套学习网站，实现7*24小时在线学习

在教室课堂授课，好处在于能够和学生互动，实时了解学生掌握知识的程度;不利之处在于，课堂讲授只能局限在1-2次，毕竟课程都有教学计划与进度要求，重难点知识很难在有限次内令学生完全掌握。此时，如果开发一个学习网站，把课程重难点知识的讲解视频放置其中，学生在课堂上没听懂，在课下重复观看讲解视频后就可以准确掌握知识点。在线学习网站给了学生新的学习途径，实现7*24小时在线学习，提高了学习效率，以下是课程配套网站：如图2所示。

2.5 项目实施的效果

2.5.1 提高学习兴趣

在课堂上，学生的学习兴趣更加浓厚，学习积极性也提高不少。体现在课堂上老师的提问，同学们都可以积极踊跃发言;在讲台交流环节，有些同学准备的非常充分，在讲台上侃侃而谈，出口成章，演讲口才确实令人刮目相看;有些同学就比较拘谨，紧张地看着自己的讲稿，头都不敢抬起来;通过这种方式提高了学生课堂的参与度，丰富了课堂生活，并且是学生所喜闻乐见的，深得同学们的肯定。

2.5.2 学生感受

在课程即将结束时，笔者要求上课班级同学匿名填写上课感受，以下是部分学生的意见：

在计算机网络这门课程中，针对一些比较难理解的知识点，老师分别用一些简单清晰的例子先给我们分析，然后再来讲这些题目。这样，就使得我们对这些较难的题目理解起来比较简单，这种方法，更加清晰明了，通俗易懂，对我这门学科的学习有十分大的帮助。

我觉得赵老师上课非常生动有趣，积极与学生进行交流，课堂提问极大地调动了同学们的学习热情，使得上课气氛非常活跃。通过计算机网络这门课程，我了解了许多以前不了解的知识，并且对于这门课程的定义有了全新的认识，并且产生了浓厚的兴趣，是非常棒的课程，非常优秀的老师。

老师将书本上枯燥的理论知识用生活中的实例讲出来，使得我们能够更直观的理解计算过程，使得记忆更加深刻。内容有趣，不用去面对课本上的枯燥知识，可以使我有兴趣去听讲。但由于个人原因，对于计算机网络方面的知识了解甚少，所以上课听讲还是吃力，理解和做题还是有困难。

2.5.3 计算机网络期末考试成绩分布

在这里笔者以近3年计算机网络期末考试成绩为实例，将2014级-2016级计算机科学与技术专业3个年级本课程期末考试成绩的结果分析图呈现出来。2014级是实施改革前，2015级-2016级是改革后;数据表明本次教改对课程期末成绩提高有一定成效;当然，教学效果的提高不能完全由考试成绩来证明，但从另一方面可以反映出教改的效果。

3 结论

本次教学模式的探索希望能开辟一条新的道路，能够让学生在学习计算机网络理论知识时不会那么枯燥乏味;通过对理论知识的再加工，用耳熟能详的生活常识仿真枯燥难懂的网络通信原理，一方面降低了知识的理解难度，令学生更容易接受;另一方面提高学生的学习兴趣，激发学生主动学习的热情;这样不仅可以很好地完成本课程的教学目标，而且还为后续的课程打下坚定的基础。

当然本教学模式目前存在的问题是如何真正把学生的注意力吸引到课程中，变被动学习为主动学习，把学生的主观能动性调动起来，为此还需要做后续的工作。

【参考文献】

[1]Andrew S. Tanenbaum著，潘爱民译.《计算机网络》（第4版）[M].北京：清华大学出版社，2004.

[2]吴功宜.《计算机网络》（第2版）[M].北京：清华大学出版社，2017.

[3]（美）彼德森，戴维著，叶新铭译.计算机网络：系统方法[M].北京：机械工业出版社，2015.