对本科“计算机网络”课程教学的一点认识和思考

摘要：本文首先给出对本科教学本质的认识，并将这种认识投影到“计算机网络”课程的教学，论述本科“计算机网络”课程教学的本质和内涵。然后，基于这些认识对目前本科“计算机网络”课程的教学进行思考，剖析其存在的问题和弊端，并在此基础上从教学的基本要素出发，论述本科“计算机网络”课程教学应有的教学策略和方法。

关键词：计算机网络；教学本质；教学策略

中图分类号：G642 文献标识码：B

1认识

1.1本科教学的本质及其重要性

“本”是草木之根的意思，根在草木整个生长过程中起着决定性的作用，是草木成长的内因。显然，本科教育需要解决的是一个人成长的“本”的问题，也就是要解决一个人的认识和思维方法问题。映射到教学中，也就是要落实两点：①如何培养学生的元认知能力。因为一个人的学习能力是其所有能力的基础，是本质能力。②如何培养学生的系统化思维模式。因为系统化思维模式不但可以使学生真正理解概念的形成(来源)和本质，更重要的是，它能够使学生潜移默化地养成正确的分析问题和认识问题的方法，以及逐步建立其持续创新的科学研究能力。具体而言，按照认知科学的现代研究成果，前者要培养基于模式及其建构的学习方法，实现认识论在学习问题中的具体应用，即解决如何学习的问题。图1是该方法的直观视图。对于后者，就是要培养基于联系的系统化思维方法，实现知识点到知识线，知识线到知识面，知识面到知识体的融会贯通，最终实现持续创新。图2是其直观视图。两者的关系可以通过图3直观表述，也就是说，前者是局部微观的“本”，后者是整体宏观的“本”。

针对本科教学，另一个值得重视的方面是，从人的生理角度讲，大学本科阶段是一个人的思维模式和认识能力形成的重要和主要阶段。人的思维模式一旦形成，改变起来十分困难，有时甚至是不可能的。因此，作为生产特殊产品的本科教学，对于一个人的成长来说具有极其重要的影响和关键的作用。

1.2本科“计算机网络”课程教学的本质和内涵

本科“计算机网络”课程的教学，显然是本科教学的一个特例，因此本科“计算机网络”课程教学的本质和内涵，应该是本科教学的本质和内涵在“计算机网络”课程中的具体体现，或者说，它就是本科教学的本质和内涵对“计算机网络”课程教学的直接投影。具体来说，就是要将基于模式及其建构的学习方法投影到“计算机网络”课程的教学中，挖掘“计算机网络”课程中的知识应用模式，建立面向模式教学的教学模式。更进一步，实现系统化思维模式教学思想对“计算机网络”课程教学的直接投影，建立面向“计算机网络”课程知识系统化思维教学的教学体系。最终，解决本科“计算机网络”课程教学的“本”。图4直观表述了本科“计算机网络”课程教学的本质和内涵。

2思考

2.1教学的基本要素及其关系

教学包括四个基本要素：教师、学生、教材(教学内容)和教学过程(教学活动、教学环境等)。教材要素体现的是教学的静态属性，教学过程要素体现的是教学的动态属性，两者的有机结合实现教师要素和学生要素的互动作用。通过互动作用，达到教学的目标。

四个要素中，教师要素是本质要素，它直接驱动教学过程要素，或者直接决定教材要素、并由教材(间接)驱动教学过程要素。如图5所示。

2.2本科“计算机网络”课程教学现状及其存在的问题

依据教学基本要素及其关系，基于上述认识，作者认为本科“计算机网络”课程教学现状及其存在的主要问题反映在如下几个方面。

(1) 教材体系设计缺乏多维性和认知性

教材体系的多维性是指教材内容、教材习题、自学内容和实验教材的一体化设计关系。考虑到教学内容多与教学学时少之间的矛盾，主教学内容不可能面面俱到，一些延伸或拓展性的内容可以放到相应习题、自学内容和实验中。目前，已有的一些教材已经考虑到了这些问题，比如，国外的教材对习题设计考虑比较多，而对实验考虑相对较少。国内教材比较强调实验，但实验的设计与教材的关系相对松散。教材体系的认知性是指教材一体化设计必须建立在面向系统化思维培养的基点上，强调人类认知的自然规律。也就是说，一体化设计的逻辑体系必须符合认知规律特性。目前，教材设计的多维逻辑松散性没有形成围绕系统化思维能力培养的一体化教学理念和目标定位，弱化了系统化思维能力的培养。

(2) 教材内容设计缺乏现代教学理论支持

主教材内容的设计没有考虑元认知能力培养问题，太多地注重知识的逻辑组织，而忽略了面向基于模式及其建构的元认知能力培养的内容的逻辑组织。也就是说，没有重视技术和原理背后的思维教学，强调了静态型知识，而弱化了动态型知识。由此，也就自然地影响了系统化思维的培养。

(3) 教材写作风格缺乏演绎与归纳的统一

演绎和归纳是人类认知的两种基本方法，演绎一般对应于间接经验的获取，归纳一般对应于直接经验的获取。对于知识的学习，人类大部分是基于教材和书本获得，即

基于演绎的间接获取。然而，这对于初学者而言，概念的理解和消化存在一定的困难。因此，如果采用归纳式介绍，再引入演绎式体系，则可以得到良好的效果。具体而言，就是采用问题驱动的抛锚式教学策略为先，然后引入演绎式的支架式教学策略，要比单纯的演绎式策略好。目前，大部分教材都采用演绎式写作结构，由于教材直接驱动了教学过程，因此，受制于教材的问题，一般教师的教学设计及其实现就存在演绎与归纳的不统一问题。该问题直接导致了较差的教学效果。

综上所述，目前常用的教材(部分)及其面向“本”的教学特性分析如表1所示。

(4) 教师对教材的个性化演绎能力弱化

教材是静态的，教学过程是动态的。教学设计实现了静态到动态的转变。教学设计与教材的关系是一个M：N的关系，对这种关系的认识，可以体现一个教师的教学能力，即教学设计体现了一个教师对一本教材的个性化演绎能力。教学设计本身是一个创造性的过程，其创造性特性主要体现在如何针对教材的内容，不断构建和创造面向学生自身主动建构其知识的各种环境，包括案例选择、交互问题、表述思路、拓展延伸话题、与其他知识点的联结等等。从而帮助学生的主动建构。因此，目前普遍采用的与教材同步提供PPT的做法是一个严重制约教师创造性的障碍，这也间接地弱化了系统化思维能力的培养。另外，目前教师自身教学理论基础的匮乏，导致其教学设计中教学策略运用的弱化，进而影响了教学的效果。

(5) 实验教学缺乏开放性

目前，尽管强调了实验的重要性，但基本上都是验证性实验，即所谓的应用型、技能型实验，缺乏开放性实验的设计和教学。正是由于我们准备得太充分，学生不要花费太多力气就能按图索骥地完成实验，失去了对实验过程中的思维的训练，从而导致了目前教学达不到面向思维能力培养的“本”的目标。

2.3本科“计算机网络”课程教学应有的策略和方法

(1) 建立面向系统化思维教学的基本理念

基本教学理念体现了对本科教学的认识程度，作为一种指导思想，它直接决定了整个教学体系的建立。尽管基本教学理念是抽象的，但它可以通过教材、教学设计等具体表现出来。根据上述认识，应该建立面向系统化思维教学的本科“计算机网络”课程的教学理念，并在此基础上建立其教学体系。比如，对于各种协议的教学，不仅仅是解析其原理，更重要的是解析其产生的原因，即为什么会诞生这种协议？该协议主要解决什么问题？也就是说，要理解协议的动态性(面向思维)的知识，而不仅仅是理解协议的静态性(面向工作原理)的知识。同时，对于协议的实验教学，不仅仅是使用和剖析，而是要通过设计开放性问题，进行协议设计机制的改造和分析。再者，应该将多个协议联合起来，从多个协议的设计思想和实现机制中寻找和挖掘一些设计模式，并且从某种协议的发展历程中领会其进化的本质。从而，由此可以学会人类不断认识问题、解决问题的思维方法，达到培养持续创新能力的目标。

(2) 建立基于模式及其建构的教学模式

为了实现基本教学理念，在战术层面上应该建立基于模式及其建构的教学模式。所谓模式，在此是指知识应用模式。知识应用模式是一种隐性知识，相对于一般的显性知识而言，它一般存在于个体的意识里。按照现代认知科学的研究，知识应用模式在一个人的学习活动中起到决定性的作用，直接体现了一个人的学习能力。然而，在传统的教学策略中，对于该知识的教学一般由个体自身领会。教学的层次是局限于知识及其关系平面，如图6所示。针对本科教学，应该重点突出隐性知识的教学，使教学层次覆盖两个平面。比如，树型管理结构与DNS问题、组播(树)问题，IP连接端口和实际主机地址之间的映射问题(NAT、虚拟主机)，路由协议与P2P结构问题，等等。

(3) 采用多维体系设计方法

基于面向系统化思维教学的基本理念，实现教材的多维体系设计。也就是说，教材内容、自学内容、习题以及实验教材的体系设计应该统一在基本理念基础上，多个维度形成逻辑上的一个整体，而不是多个维度的逻辑并列。比如，针对网络的发展，教材内容给出从单机局域网或广域网互联网Overlay网络的思维变迁及相关原理，自学内容给出典型网络的细节内容及其思维本质，习题部分可以拓展教材内容(比如IP地址与二进制)、以及建立面向模式的思维方法(比如连接与非连接)，实验部分除安排基

本实验外，给出一些开放型实验(比如给出应用场景，要求设计方案并分析)。

(4) 采用抛锚法和支架法并重的教学策略

教学设计中，时刻注意问题驱动方法的设计，围绕着一个知识或概念，可以从一个问题或情景开始，然后，再给出另一个相似问题，并从这些问题中抽象出概念和方法、原理，最后解析概念和方法、原理，并将其运用到其他相似问题，实现从具体特殊性――普遍性――特殊性的认识思维过程的教学。比如，对于IP地址的理解，可以从互联网的本质，即网络互联时如何标识一个连接端点这一问题着手，得出IP地址的两个基本组成部分，然后再解析针对不同的网络规模，地址分类问题。接着将地址匮乏问题引入，由此介绍子网概念、子网掩码概念、NAT概念等。使学生理解概念和具体问题解决的关系，以便充分理解概念。而不是直接按演绎式方法，直接告诉学生IP地址的构成和分类，让学生死记它。更进一步，通过开放实验，给出一个应用场景，让学生设计和运用子网和子网掩码概念，巩固概念的理解。

(5) 增加开放性实验

面向本科“计算机网络”课程的实验教学，开放性实验的比例应该大大加强。也就是说，要强调针对具体问题的实验设计和分析，首先从理论层面分析实验应有的结论和现象，知道如何去验证该结论。然后，再通过实验去验证方案的正确性，并注意观察和分析实验中出现的异常现象。在此基础上，在将实验拓展，提出新的问题，进行新的实验过程。

(6) 深层应用网络教学

针对教师要素问题，受现实条件的限制，教师本身的教学理论水平和能力不可能达到同一种水平和要求。另一方面，受重科研轻教学思路的影响，教师也不可能全身心地投入到教学研究中。因此，通过网络教学手段，建立网络虚拟教学研究中心，进行教学研讨和交流，共享名家的教学理念和思路，是一种比较可行比较经济的方法。更进一步，将各名家的隐性知识挖掘出来，实现网络环境下的动态教学设计，建立面向本科“计算机网络”课程教学的动态增长型知识库，可以有效地弥补现实条件的制约带来的问题。

3总结

本文针对本科“计算机网络”课程的教学，论述了其内涵和本质，剖析了目前教学中存在的一些问题。在此基础上，论述了应有的教学策略和方法。本文的核心在于强调本科“计算机网络”课程教学中对“本”的内涵的演绎，也就是说，面向学生的未来，如何“传道”，而不仅仅是“授业”和“解惑”。尽管本文主要针对本科“计算机网络”课程的教学，但其论述的思想和方法，对其他本科课程的教学也具有普遍的指导意义。

参考文献

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