場(chǎng)景模擬教學(xué)法在“計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)”課程中的應(yīng)用研究

閆樂(lè)林 蔡平勝 亓萊濱

摘要:場(chǎng)景模擬教學(xué)法以其形象直觀、生動(dòng)情趣的特點(diǎn),廣泛應(yīng)用于各類(lèi)教學(xué)活動(dòng)。本文通過(guò)分析場(chǎng)景模擬教學(xué)法的內(nèi)涵與特征,并結(jié)合“計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)”課程的特點(diǎn),從教學(xué)過(guò)程的場(chǎng)景設(shè)計(jì)、道具準(zhǔn)備、角色分工和場(chǎng)景組織等方面介紹了其實(shí)施的方法和步驟,文章最后以案例的形式說(shuō)明場(chǎng)景模擬教學(xué)法實(shí)施的具體過(guò)程。實(shí)踐證明這種教學(xué)方法有助于教學(xué)效果的改善。

關(guān)鍵詞:場(chǎng)景設(shè)計(jì);角色扮演;計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò);教學(xué)模式

中圖分類(lèi)號(hào):G642文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A

1引言

隨著計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展和普及,高校教學(xué)中對(duì)“計(jì)算機(jī)網(wǎng)路”課程的重視程度日益加大,課程已成為計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)和信息類(lèi)專(zhuān)業(yè)的一門(mén)必修課。課程主要內(nèi)容講述計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的概念、網(wǎng)絡(luò)協(xié)議和數(shù)據(jù)通信的原理,是進(jìn)一步學(xué)習(xí)網(wǎng)絡(luò)管理、網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用開(kāi)發(fā)和從事信息產(chǎn)業(yè)工作的基礎(chǔ)。然而,課程知識(shí)點(diǎn)眾多且抽象性強(qiáng),知識(shí)點(diǎn)間聯(lián)系密切,不易講解又晦澀難懂。通常情況下,教師在網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議和原理性知識(shí)點(diǎn)的教學(xué)過(guò)程中,采用敘述和多媒體課件相結(jié)合的教學(xué)方式,初學(xué)此課程的同學(xué)很難理解和掌握,學(xué)習(xí)熱情不高,教學(xué)效果難如人意。如何提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣,以形象、直觀的方式將抽象的概念、原理講解的通俗易懂、易于理解,是任課教師亟待解決的課題。筆者在長(zhǎng)期的教學(xué)實(shí)踐中,通過(guò)對(duì)課程內(nèi)容和特點(diǎn)的分析與總結(jié),嘗試將場(chǎng)景模擬教學(xué)法引入此課程教學(xué)中,取得了良好的教學(xué)效果。

2場(chǎng)景模擬教學(xué)法的內(nèi)涵和特征

場(chǎng)景模擬教學(xué)法是二十世紀(jì)八十年代在西方發(fā)展起來(lái)的情景認(rèn)知理論。情景認(rèn)知理論認(rèn)為,人類(lèi)所有的知識(shí)都是人的活動(dòng)和情景互動(dòng)的產(chǎn)物,人的學(xué)習(xí)也依存于背景和情境中。背景和情境有利于意義的構(gòu)建并促進(jìn)知識(shí)技能和體驗(yàn)的連接,當(dāng)學(xué)習(xí)被鑲嵌在運(yùn)用該知識(shí)的社會(huì)和自然情境中時(shí),有意義的學(xué)習(xí)才有可能發(fā)生,所獲得的知識(shí)才是最真正、最完整的,也是最有力和最有用的。

場(chǎng)景模擬教學(xué)法主要有四個(gè)特征。第一,實(shí)踐性。場(chǎng)景模擬不同于傳統(tǒng)教學(xué)。傳統(tǒng)教學(xué)側(cè)重于專(zhuān)業(yè)知識(shí)的學(xué)習(xí),基本上是教師主動(dòng)講,學(xué)生被動(dòng)聽(tīng)。而場(chǎng)景模擬教學(xué)法具有課堂教學(xué)無(wú)法做到的實(shí)踐性。場(chǎng)景模擬為學(xué)生提供了一個(gè)仿真的實(shí)踐平臺(tái),讓學(xué)生在親身體驗(yàn)中自覺(jué)地將理論知識(shí)與實(shí)際操作相結(jié)合,綜合培養(yǎng)學(xué)生的各種能力。第二,動(dòng)態(tài)性。在場(chǎng)景模擬中,學(xué)生是活動(dòng)的主體,教師只起組織指導(dǎo)作用。一次成功的場(chǎng)景模擬課后,學(xué)生們的各種能力都能得到有效提高。第三,交互性。交互性表現(xiàn)為對(duì)課堂的教學(xué)參與,能形成與教師的主動(dòng)交流,也可以在課堂環(huán)境中與同學(xué)進(jìn)行交流討論,有利于知識(shí)的傳遞和思想的集中。第四,協(xié)作性。場(chǎng)景模擬教學(xué)由多人共同參與完成,既需要同學(xué)之間的相互配合,又要有教師的精心設(shè)計(jì)和指導(dǎo),過(guò)程中有利于創(chuàng)設(shè)和諧的學(xué)習(xí)氛圍,培養(yǎng)同學(xué)間團(tuán)結(jié)協(xié)作的意識(shí)。

3 “計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)”教學(xué)場(chǎng)景的設(shè)計(jì)與組織

場(chǎng)景模擬教學(xué)法的形象直觀性有助于“計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)”課程中抽象概念和協(xié)議通信原理講解和學(xué)習(xí),然而,這種方法需要精心組織、策劃和課堂互動(dòng)實(shí)施,比正常的教學(xué)活動(dòng)所用的時(shí)間要多,與教學(xué)進(jìn)度的限制性形成矛盾。因此,建議在講解難理解且很重要的協(xié)議、原理時(shí)運(yùn)用,效果最佳。同時(shí),要求授課教師對(duì)于課程知識(shí)體系有很好的理解和把握,并有場(chǎng)景的設(shè)計(jì)的能力。

3.1場(chǎng)景設(shè)計(jì)

3.1.1場(chǎng)景設(shè)計(jì)的目的

精心的場(chǎng)景設(shè)計(jì)和巧妙的構(gòu)思是場(chǎng)景教學(xué)成功的基礎(chǔ)。教學(xué)形式服務(wù)于內(nèi)容,因此,場(chǎng)景設(shè)計(jì)一定要聯(lián)系課堂教學(xué)內(nèi)容實(shí)際。設(shè)計(jì)的情節(jié)要合理、具體、完整,與教學(xué)內(nèi)容內(nèi)在聯(lián)系密切,學(xué)生能夠通過(guò)簡(jiǎn)明介紹后理解;設(shè)計(jì)的場(chǎng)景要注意各環(huán)節(jié)之間的連續(xù)性,并考慮時(shí)間、空間、人員和道具等要素的可操作性,確保場(chǎng)景模擬教學(xué)活動(dòng)的順利實(shí)施。

3.1.2道具與設(shè)施

道具和設(shè)施選取是增加場(chǎng)景教學(xué)的直觀性。道具選取遵循以下幾點(diǎn)原則:第一,方便。就地取材,或通過(guò)簡(jiǎn)單準(zhǔn)備就能做到,在時(shí)間和空間上可行性強(qiáng)。第二,形象化。能反映教學(xué)內(nèi)容的本質(zhì)屬性,與抽象協(xié)議實(shí)體可建立密切內(nèi)在聯(lián)系。第三,安全性。避免出現(xiàn)意外,保證正常的教學(xué)秩序。

3.2角色分工

場(chǎng)景教學(xué)的主體。確定角色分工的過(guò)程中做好以下幾點(diǎn):首先,在研究教學(xué)內(nèi)容和場(chǎng)景設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上,分析教學(xué)內(nèi)容中的主要內(nèi)容和因素,以及相關(guān)因素之間的聯(lián)系;其次,確定場(chǎng)景設(shè)計(jì)的各種角色以及數(shù)量,明確角色在場(chǎng)景中的地位;第三,角色分工要合理、能滿(mǎn)足教學(xué)任務(wù)的需要,并與所教學(xué)的主要內(nèi)容要呼應(yīng);最后,選取學(xué)生,按照一定的要求分配角色,講明角色的職能,以及在場(chǎng)景活動(dòng)中各個(gè)角色需要完成的動(dòng)作、語(yǔ)言。

3.3場(chǎng)景教學(xué)過(guò)程組織

場(chǎng)景教學(xué)過(guò)程的組織是教學(xué)過(guò)程重要的環(huán)節(jié)?；顒?dòng)開(kāi)始之前,教師明確教學(xué)目的、內(nèi)容及活動(dòng)的原因,使學(xué)生融入場(chǎng)景,了解場(chǎng)景和教學(xué)內(nèi)容的內(nèi)在聯(lián)系。然后,交代活動(dòng)的步驟、角色的分工、道具的使用和設(shè)施擺放等注意事項(xiàng)。場(chǎng)景教學(xué)過(guò)程中要密切觀察、適時(shí)點(diǎn)撥和糾正,對(duì)突發(fā)事件做必要的處理。最后,總結(jié)反饋,強(qiáng)調(diào)本堂課教學(xué)的重點(diǎn)。

4案例:TCP/IP體系結(jié)構(gòu)中數(shù)據(jù)的流動(dòng)

4.1課堂場(chǎng)景的設(shè)計(jì)

4.1.1教學(xué)目的與情景創(chuàng)設(shè)

通過(guò)本堂課,使學(xué)生深刻理解網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的概念,并對(duì)數(shù)據(jù)在計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備間交換流動(dòng)情況有直觀清楚的認(rèn)識(shí)理解,并為進(jìn)一步講解后繼的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議創(chuàng)造必要條件。為使教學(xué)易于理解掌握,突出網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)流動(dòng)基本原理,選取的內(nèi)容不宜過(guò)于復(fù)雜,案例拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)見(jiàn)圖1。

假設(shè)LAN1中主機(jī)A中有兩個(gè)進(jìn)程P1、P2正在通過(guò)網(wǎng)絡(luò)分別與LAN2中的主機(jī)B的進(jìn)程P3、P4通信。如何描述數(shù)據(jù)流動(dòng)和處理的過(guò)程呢?我們所要做的是把網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)處理和數(shù)據(jù)流動(dòng)的過(guò)程通過(guò)場(chǎng)景表演的形式,模擬展現(xiàn)出來(lái),以達(dá)到直觀、形象、易于理解的效果。案例的邏輯結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖2。

圖2中的實(shí)線(xiàn)表示設(shè)備真正的物理連接,虛線(xiàn)表示數(shù)據(jù)在體系層次中的流動(dòng)、處理過(guò)程,雙向箭頭表示數(shù)據(jù)在通信主機(jī)間雙向通信。

4.1.2道具與設(shè)施的選取

(1) 可裝鎖的盒子

準(zhǔn)備五個(gè)帶密碼鎖的盒子,用于模擬封裝數(shù)據(jù)的協(xié)議數(shù)據(jù)單元,按照體積大小分別編號(hào)(規(guī)定1#最大,5#最小),盒子要求能逐一進(jìn)行套裝,即5#盒子可以裝4#盒中,以此類(lèi)推。

(2) 工作臺(tái)

可以選用教室內(nèi)的桌子,模擬網(wǎng)絡(luò)設(shè)備及主機(jī)各個(gè)層次的工作空間,在此完成數(shù)據(jù)的封裝與解封,并進(jìn)行地址的確認(rèn)和標(biāo)記。根據(jù)需要選用13張桌子,分別編號(hào):L1、L2、L3、L4、L5分別對(duì)應(yīng)圖2中左邊主機(jī)A的物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、網(wǎng)絡(luò)層、傳輸層和應(yīng)用層;R1、R2、R3、R4、R5對(duì)應(yīng)主機(jī)B的各個(gè)層次;M1、M2、M3對(duì)應(yīng)路由器的三個(gè)層次。桌子的擺放順序要求和圖2邏輯結(jié)構(gòu)順序一致,這樣可以更直觀的進(jìn)行情景展示。為便于操作,在每張桌子上準(zhǔn)備筆、便條、膠棒等物品。

4.2角色分工與情景約定

4.2.1角色分工

選取13名同學(xué)參與活動(dòng),與13張桌子對(duì)應(yīng),扮演各層中的處理數(shù)據(jù)的程序和協(xié)議。分別編號(hào)為PL1-PL5、PR1-PR5、PM1-PM3。另選兩名同學(xué),分別扮演主機(jī)A、B的進(jìn)程,編號(hào)為Da和Db,其作用相當(dāng)于網(wǎng)絡(luò)通信時(shí)進(jìn)程的編號(hào),即端口。

4.2.2情景約定

(1) 口令約定

按照網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)中對(duì)等層與對(duì)等協(xié)議的相關(guān)規(guī)定,同層次的扮演者共享一個(gè)開(kāi)鎖密碼,不同層次的角色彼此不知對(duì)方的密碼。如:PL3、PM3和PR3共享開(kāi)啟3#盒子密碼鎖的密碼,但不能打開(kāi)其他的鎖?；顒?dòng)開(kāi)始之前要求對(duì)應(yīng)的同學(xué)協(xié)商場(chǎng)景活動(dòng)中的密碼。

(2) 地址約定

地址在網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳遞中具有重要的地位,場(chǎng)景教學(xué)模擬活動(dòng)中,對(duì)于地址要有明確的說(shuō)明和約定。約定使用角色編號(hào)為統(tǒng)一的地址信息(PL1、PM1、PR1扮演物理層除外),參與活動(dòng)的同學(xué)現(xiàn)場(chǎng)很容易辨別每一個(gè)角色,并約定傳遞數(shù)據(jù)的過(guò)程中要將各層次的目的地址和源地址用便條寫(xiě)明白,并粘貼在各角色負(fù)責(zé)盒子醒目的位置。

(3) 次序約定

數(shù)據(jù)發(fā)送由主機(jī)A的P1進(jìn)程發(fā)起,經(jīng)過(guò)LAN1、路由器,到達(dá)LAN2中的主機(jī)B的進(jìn)程P3,然后按照原路線(xiàn)返回。初始狀態(tài),五個(gè)密碼盒子分別位于主機(jī)A側(cè)的L1、L2、L3、L4、L5之上,由對(duì)應(yīng)的編號(hào)為PL1-PL5的角色操作。

4.3場(chǎng)景教學(xué)的組織

首先,由編號(hào)為Da的同學(xué)將一便條信息裝入信封,并在之上寫(xiě)明發(fā)信人是Da、收件人是Db,然后交給編號(hào)為PL5的同學(xué)。此時(shí)PL5扮演應(yīng)用層的角色,將收到的便條放入5#盒子,然后加鎖,并在盒子上注明自己的編號(hào)作為5#源地址、用PR5作為目的地址,接著將5#盒子交給PL4處理。PL4將收到的5#加鎖的盒子放入4#盒子之中,并同樣加鎖,在4#盒子醒目的位置用便條注明數(shù)據(jù)源地址為PL4、目的地址為PR4,之后交給PL3。PL3、PL2做類(lèi)似操作,3#盒源地址為PL3、目的地址為PR3,2#盒源地址為PL2、目的地址為PM2。接著,封裝好的1#盒子由PL1交給PM1。

PM1、PM2、PM3扮演路由器的功能,對(duì)收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行路由選擇、存儲(chǔ)和轉(zhuǎn)發(fā)。PM1將收到的1#盒通過(guò)密碼解鎖,取出2#盒交給PM2。PM2輸入解鎖密碼取出3#盒交給PM3處理。PM3根據(jù)自己掌握的路由信息判斷后,告訴PM2把數(shù)據(jù)向LAN2方向傳遞。接下來(lái),PM2將3#盒子放入2#盒中鎖好,標(biāo)明源地址為PM2、目的地址為PR2,將2#盒通過(guò)PM1交給PR1。收到1#盒子的PR1用密碼解鎖的方式將2#盒取出交給PR2,PR2、PR3、PR4、PR5執(zhí)行類(lèi)似的解鎖操作最終將5#盒中的信件取出交給Db查閱。

上面的操作完成數(shù)據(jù)從主機(jī)A的P1進(jìn)程到主機(jī)B的P3進(jìn)程單向傳輸,從進(jìn)程P3到進(jìn)程PC1反向傳輸是同理的。

活動(dòng)過(guò)程中,扮演角色的同學(xué)可以用語(yǔ)言進(jìn)行溝通和交流,指導(dǎo)教師根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的情景進(jìn)行必要的指導(dǎo),對(duì)于存在差錯(cuò)的地方給予及時(shí)糾正,并可以就某些概念和原理性的知識(shí)在課堂上進(jìn)行講解?；顒?dòng)結(jié)束之后,教師對(duì)教學(xué)內(nèi)容和場(chǎng)景做必要的總結(jié)和回顧,強(qiáng)調(diào)角色和協(xié)議的內(nèi)在聯(lián)系,使學(xué)生對(duì)學(xué)習(xí)內(nèi)容有直觀、形象的認(rèn)識(shí)和理解。

5結(jié)束語(yǔ)

場(chǎng)景教學(xué)具有直觀形象、生動(dòng)情趣的特點(diǎn),筆者將這種教學(xué)模式嘗試引入“計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)”課程教學(xué)之中,通過(guò)精心設(shè)計(jì)場(chǎng)景、細(xì)心指導(dǎo)過(guò)程,將課程中抽象的概念和原理講解的更為通俗易懂,利于學(xué)生的理解和掌握。實(shí)踐證明,場(chǎng)景模擬教學(xué)方法能夠在一定程度上激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,提高教學(xué)參與意識(shí)和發(fā)揮積極學(xué)習(xí)的主動(dòng)性,對(duì)于提高教學(xué)質(zhì)量、改善教學(xué)效果很有幫助,值得進(jìn)一步深入研究和推廣。

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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