計算機網(wǎng)絡實驗的多層級探究式學習模式研究論文

　　引言

　　探究式學習是在發(fā)現(xiàn)式學習和有意義學習的基礎(chǔ)上提出的一種以學生自主探究為主的學習方式，是指學生圍繞一定的問題、文本或材料，在教師的幫助或支持下，自主建構(gòu)答案、意義、理解或信息的活動過程。探究式學習能促進學生思維能力的發(fā)展，使學生在學習過程中能探索性地發(fā)現(xiàn)問題，有效地獲得知識與技能，并培養(yǎng)分析問題、解決問題的能力。探究式學習的核心目標是改變學生的學習方式，使學生在情感、態(tài)度和價值觀等方面得到發(fā)展，強調(diào)對學生探索精神和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，可以構(gòu)建教師和學生通力合作的互動式學習模式�；�于探究式學習的課堂教學方式是以建構(gòu)主義的知識觀、學習觀為理論基礎(chǔ)的，韋鈺在大量實踐與總結(jié)的基礎(chǔ)上提出了基于兒童科學教學的“六步實施法”。目前探究式教學己在中小學教學中有較普遍的應用，由于教學是以促進學習的方式影響學習者的一系列行為，探究式學習在高等教育中對培養(yǎng)學生的學習能力、實踐能力、創(chuàng)新能力有顯著的意義。本文根據(jù)工程技術(shù)領(lǐng)域知識建構(gòu)、技術(shù)積累和能力培養(yǎng)的一般規(guī)律，提出一種以實驗教學和項目式教學為主導的多層級探究式學習模式，并在《計算機網(wǎng)絡》課程中進行了實踐，取得了較好的教學效果。

　　1高等教育探究式學習模式分析

　　首先，以高等工程教育為例，探究式學習有利于培養(yǎng)大學生的科學精神、專業(yè)能力和工程素養(yǎng)，可以針對具體的專業(yè)和領(lǐng)域、不同的教學對象和教學目標進行相應的調(diào)整和設(shè)計，比如:陳蘇豫、李科等人嘗試了基于“探究性學習”教學法在計算機組成原理課程中的應用，付向東等人探索了“探究式學習”在VB. NET程序設(shè)計教學中的應用。由于實踐環(huán)節(jié)是公共知識向個人知識轉(zhuǎn)化的有效途徑，因此本文提出以實驗和項目的方式進行探究式學習，對以工程實踐能力培養(yǎng)為主的高等工程教育來說是有效的一種探究式學習方式。

　　另一方面，為了對探究式學習的效果和程度進行評估，Heather Ban chi和Randy Bell提出了4種不同層次的探究式學習:證明性探究、結(jié)構(gòu)性探究、引導式探究和開放式探究。這種對不同層次探究的定義描述，從第1層逐步過渡到第4層的探究，學生參與的成分越來越大、學生學習的自主性也逐漸增強。漸進式的探究學習比較符合工程技術(shù)領(lǐng)域知識建構(gòu)、技術(shù)積累和能力培養(yǎng)的一般規(guī)律，可以指導高等工程教育探究式學習模式的構(gòu)建。

　　2《計算機網(wǎng)絡》課程探究式學習模式設(shè)計

　　《計算機網(wǎng)絡》課程作為高等院校信息技術(shù)類專業(yè)的一門重要專業(yè)基礎(chǔ)課，傳授互聯(lián)網(wǎng)絡的組網(wǎng)原理、網(wǎng)絡信息的傳輸技術(shù)、網(wǎng)絡應用的工程問題等內(nèi)容，培養(yǎng)網(wǎng)絡計算思維和網(wǎng)絡工程能力。課程內(nèi)容一般以協(xié)議原理為主并兼顧組網(wǎng)應用，并培養(yǎng)一定的網(wǎng)絡應用開發(fā)能力，因此該課程的實用性、實踐性和應用性很強。與大部分工程技術(shù)類的課程類似，從學生專業(yè)技術(shù)能力和工程素養(yǎng)的培養(yǎng)出《計算機網(wǎng)絡》課程的教學目標可以歸納為3個學習層級。其中，第1個學習層級為功能操作層級，讓學生認知主流的網(wǎng)絡產(chǎn)品與服務、掌握常用的網(wǎng)絡設(shè)備與軟件，屬于基礎(chǔ)學習;第2個學習層級為技術(shù)探索層級，讓學生掌握主要的網(wǎng)絡功能與特性、探索重要的協(xié)議特征與機制，屬于提高學習;第3個學習層級為原理研究層級，讓學生分析核心的網(wǎng)絡原理與算法、研究典型的網(wǎng)絡協(xié)議與服務，研究其實現(xiàn)方法，屬于深度學習。這3個學習層級針對研究生、本科生和�？粕�，或者信息技術(shù)和其他工程技術(shù)類的學生，應該有不同的要求，可以區(qū)別對待。

　　但基于傳統(tǒng)單向灌輸知識的學習模式，從本質(zhì)上無法實現(xiàn)3個層次的有效學習，事實上這3個層級的學習與Randy Bell探究式級別分層可以相對應，以實現(xiàn)分層級的探究式學習。 基于《計算機網(wǎng)絡》課程的實用性和實踐性強的特點，本文以信息技術(shù)類本科專業(yè)學生為教學對象，確立其多層級探究式學習的核心思想為“讓學生用自己動手實驗探究的方法進行學習和應用”，即課程學習的目標在“授之與魚”的同時還要“授之與漁”，通過積極引入實驗的方法、培養(yǎng)實踐的精神，努力鍛煉學生用實驗的方法動手研究和解決問題的能力。

　　3多層級探究式學習實施案例

　　本文中《計算機網(wǎng)絡》課程教學采用James F. Kurose和Keith W. Ross所著的《Computer Networking Top}own Approach Featuring the Internet》一書作為教材，采用自頂向下的結(jié)構(gòu)學習計算機網(wǎng)絡的層次協(xié)議，以Internet及其應用為背景開展多層級探究式學習，采用問題導向、項目驅(qū)動的方式，將教師講授、課程實驗、團隊學習和自主學習相結(jié)合，通過教師的引導充分發(fā)揮學生在教學中的主動地位和積極作用。

　　3.1第1層級功能操作學習

　　第1層級的功能操作學習解決“有什么樣的網(wǎng)絡服務和網(wǎng)絡設(shè)備可供使用?”，只要提供一定的實驗環(huán)境條件并設(shè)計相應的問題情景，對信息技術(shù)類專業(yè)的本科學生來說相對比較容易。主要采用基于實驗與理論結(jié)合的探究方式，一方面讓學生部署WEB服務器、Email服務器、FTP服務器等軟件以構(gòu)建網(wǎng)絡服務，一方面讓學生自己動手進行基本的路由器和交換機配置實現(xiàn)網(wǎng)絡組網(wǎng)，讓學生了解主流網(wǎng)絡產(chǎn)品與服務、掌握常用網(wǎng)絡設(shè)備與軟件。該層級的重點在于提供真實網(wǎng)絡的功能體驗，鍛煉學生動手實踐的能力。

　　3. 2第2層級技術(shù)探索學習

　　第2層級的技術(shù)探究學習解決“網(wǎng)絡協(xié)議、服務和設(shè)備具體特征是怎么樣的?”，該層級的探究學習設(shè)計對信息技術(shù)類本科學生的能力培養(yǎng)較為關(guān)鍵。通過將課堂搬到實驗室，打破講臺、課桌、實驗臺的界限，深入淺出、精講多練，通過協(xié)議分析的探究實驗進行理論和實驗融合教學，加強實驗方法和實驗精神的培養(yǎng)，讓學生掌握主要的網(wǎng)絡功能與特性、探索重要的協(xié)議特征與機制，分別設(shè)計應用層、傳輸層、網(wǎng)絡層和鏈路層的實驗探究點，著重進行網(wǎng)絡層次協(xié)議的分析，讓學生能夠真正理解網(wǎng)絡協(xié)議、真真切切的感知數(shù)據(jù)傳輸，進而為網(wǎng)絡協(xié)議的研究和網(wǎng)絡應用的開發(fā)奠定基礎(chǔ)。

　　在該層級還設(shè)計了單元級的團隊探究學習，通過設(shè)立探索性的問題情景，提出挑戰(zhàn)問題或讓學生自己提出問題，以36人的學生團隊為單位開展技術(shù)調(diào)研、文獻閱讀和實驗分析等活動，每個團隊學習項目歷時1周左右，然后進行分團隊的成果匯報和學生互評、教師點評。

　　3. 3第3層級原理研究學習

　　第3層級原理研究層級解決“協(xié)議和服務為什么要這么設(shè)計以及如何實現(xiàn)?”需要對所學知識和技術(shù)進行綜合性、創(chuàng)新性應用，可以作為部分能力較強的本科生的拓展性深度學習。 通過結(jié)合創(chuàng)新性開放實驗的方式，組織學有余力的學生選擇一個該層級的綜合性項目進行團隊探究學習，項目一般歷時1個月左右。項目的一種方式是研究QQ、迅雷、在線音樂等學生熟悉的網(wǎng)絡應用進行協(xié)議分析，另一種可選的方式是讓學生是用JAVA或C++編程語言以開發(fā)多線程WEB服務器為例進行Socket網(wǎng)絡應用開發(fā)。每個項目均由學生自行組隊，自行提出研究選題和項目目標、工作計劃，并收集資料、組織實施、分析測試和匯報驗收，可以有效地鍛煉學生對核心網(wǎng)絡原理與算法的分析與實現(xiàn)能力、典型網(wǎng)絡協(xié)議與服務的設(shè)計與開發(fā)能力。

　　自2009年起，在寧波大學信息科學與工程學院選取了3個本科專業(yè)，在近5年中對16個班級中實施了本文所述的課程改革，取得了良好的效果。

　　4結(jié)束語

　　本文的工作初步驗證了基于實驗為主的多層級探究式學習模式，《計算機網(wǎng)絡》課程的改革實現(xiàn)了由“教師教為中心”向“學生學為中心”的轉(zhuǎn)變，教師在課程教學中不再是單純的知識和技術(shù)的傳授者，更是課堂研討或?qū)嶒炋骄康慕M織者、學習過程的引導者、個性化學習的輔導者，最終促成學生有效的學習，并在幫助學生學習的過程中幫助學生建立學習的能力，在教學上具有一定的推廣應用價值。

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