基于建构主义的《计算机网络》实验敏捷教学研究

基于建构主义的?计算机网络?实验敏捷教学研究〔〕:

摘要：通过分析?计算机网络?实验教学的特点和存在问题，文章指出传统实验教学存在的局限性，提出运用敏捷教学，通过实验内容的快速迭代与考核形式改革，帮助学生对复杂知识的理解，培养其解决复杂问题的理论才能。

关键词：建构主义；敏捷教学；计算机网络；实验教学

本文引用格式：郭伟.基于建构主义的?计算机网络?实验敏捷教学研究[J].教育现代化,2022,6(81):158-159.

?计算机网络?是计算机及相关专业重要的根底课，也是非计算机专业重要的选修课【1】。然而，?计算机网络?课程复杂的概念、原理，使得计算机网络实验教学面临许多问题和困难【2】。本文以建构主义教学理论为指导，讨论在计算机网络实验教学中采用敏捷教学，通过实验内容的增量迭代与评价形式改革，帮助学生对复杂知识的理解，培养解决复杂问题的理论才能。

一计算机网络实验教学特点和难点

〔一〕实验教学特点

作为一门涉及计算机软硬件、数字通信及电子技术等众多领域的课程，?计算机网络?较强的理论性需要学生借助实验理解和掌握其复杂的概念、原理与通讯机制。此外，如何在实验过程中运用所学知识、方法和技能建构计算机网络〔或系统〕，这种来源于理论的经历也有着自己的知识内涵。因此，实验教学既是计算机网络才能培养的重要组成，也是一个知识整合与理论创新的过程。这意味着计算机网络实验教学更注重知识的转化、应用与理论，强调计算机网络知识的应用特征与适用场景，需要选择更符合实验逻辑的教学法来组织实验教学。

〔二〕实验教学难点

1.理论性强。?计算机网络?课程通常根据OSI或TCP/IP体系构造模型分层次展开教学。由于构成数据传输形式和协议所涉及知识体系庞大而复杂，使得学生往往疲于知识的记忆，而无视知识体系的内在联络，难以理解更无法在实验中正确运用相关知识。

2.实验难度大。作为一个复杂系统，分析和解决计算机网络存在问题需要一系列高度关联的操作，学生难以从中获得对网络运行机制直观的感性认识，更多是依靠想象来理解。由于无法有效培养其分析、设计、解决网络问题的综合才能，导致学生成就感低而容易产生畏难情绪，难以达成通过实验强化其对计算机网络认知的教学目的【3】。

3.教学组织困难。与程序类课程不同，计算机网络实验经常需要团队的沟通与合作。此外，计算机网络实验环境(网络设备配置、实验平台搭建)需要大量时间准备，而技术的快速更新，新理论、新技术、新设备的不断涌现，促使?计算机网络?课程教学和实验内容不断更新，给实验教学组织造成较大困难。

二基于建构主义的敏捷教学形式

建构主义认为学习是学习者在一定场景下，利用必要的学习资料，借助别人(包括教师和学习伙伴)帮助，获取知识的过程。因此，课程教学应是基于真实场景下实际问题的解决过程，以缩短知识与现实问题间的间隔。如何将问题置于尽可能真实的任务场景下，并为学习者提供必要帮助，使学习者通过解决问题的过程自主构建知识来达成教学目的，是建构主义教学的核心与重点。

敏捷开发〔AgileDevelopment〕以用户需求进化为根底，通过快速迭代，循序渐进完成工程的开发。在敏捷开发中，工程被划分为多个可独立开发又逐步进化的子工程，整个工程的开发流程由子工程的开发顺序构成。敏捷教学〔AgileTeaching〕就是将敏捷开发快速迭代、循序渐进的思想引入教学，通过教学内容快速迭代，帮助学生逐步建构起完好的知识体系【4】。

三基于敏捷教学的?计算机网络?实验理论

VLAN技术是?计算机网络?教学的重难点之一，利用敏捷教学将其实验分解为快速迭代的过程，对探究计算机网络实验教学改革具有现实意义。

〔一〕教学目的与内容设定

掌握VLAN工作原理及配置方法，运用敏捷教学，实验周期〔含实验评价〕4学时。为强化学生沟通与合作，采用分组实验，组内和组间成员分工合作完成实验。

〔二〕实验环境准备

教师创设实验教学所需实验环境、拟定实验中提出的问题、引导学生探究解决问题的途径、教授学生掌握相关信息获取方法，帮助学生完成知识的获取与储藏。

详细包括：

1.迭代方案：根据实验操作的重复与进化迭代所涉及知识的互相联络，将实验依次分解为单交换机VLAN通信、跨交换机VLAN通信、单臂路由实现VLAN间通信和利用三层交换机实现VLAN间通信四个模块，每个模块实验周期根据难度设为30-60分钟。

2.实验分组：两人一组，相邻两组在实现跨交换机VLAN通信时合并为一组。组员自行确定分工、分析需求、拟定方案。教师以师生协作形式引导和控制教学进程，形成良性互动。

3.知识储藏：学生已完成实验涉及知识的学习，提供实验指导手册等辅助资料。

〔三〕实验教学过程施行

1.单交换机VLAN通信。①根据实验手册所给拓扑图连接网络，并为PC机分配相应IP地址(均配置在同一网段)，完成后使用ping命令检测PC机间是否可以互相通信；②在交换机上创立2个VLAN，VLAN10和VLAN20；③将连接有计算机的网络端口参加VLAN中，其中PC1和PC2参加VLAN10，PC3和PC4参加VLAN20；④使用ping命令进展测试：PC1与PC2，PC3与PC4可以互相通信，其余不能通信。

2.跨交换机VLAN通信。单VLAN实验完成后，相邻两组学生合作进展跨交换机VLAN通讯。

①重复实验1①操作，根据实验手册所给拓扑图完成交换机及PC机的网络连接；②创立名为Test的VTP域，并将SW1设置为Server，SW2为Client；③将SW1和SW2互联端口配置为trunk端口；④重复实验1②操作，在交换机SW1上创立2个VLAN，VLAN10和VLAN20；⑤重复实验1③操作，将连接有计算机的网络端口参加VLAN中，其中PC1和PC2参加VLAN10，PC3和PC4参加VLAN20；⑥重复实验1④操作，检测各PC机之间的通信情况。

注：对实验1的增量操作是VTP域创立及交换机间的Trunk主干设置。

3.单臂路由实现VLAN间通信。完成单VLAN实验后，各组独立利用单臂路由实现单交换机不同VLAN间通讯。

①重复实验1①操作，根据实验手册所给拓扑图完成路由器、交换机及PC机的网络连接；②重复实验1②操作，在交换机上创立2个VLAN，VLAN10和VLAN20；③重复实验1③操作，将PC1和PC2参加VLAN10，PC3和PC4参加VLAN20，并为VLAN10中PC机分配192.168.1.0/24网段IP地址，为VLAN20中PC机分配192.168.2.0/24网段IP地址；④翻开交换机与路由器互联端口的中继形式，允许不同VLAN数据通过；⑤在路由器与交换机互联的端口上创立子接口，各子接口配置对应各VLAN网关地址，封装802.1Q协议；⑥重复实验1④操作，检测各PC机之间的通信情况。注：对实验1的增量操作是路由器及其接口设置。

4.利用三层交换实现VLAN间通信〔略〕。显然，迭代是敏捷教学的关键。实验教学目的、模块间的增量操作及其内在知识联络，是决定迭代顺序即实验教学进程的核心要素。

〔四〕实验成绩评定

实验教学是一个复杂的过程，敏捷实验教学应客观评价学生在实验全过程所展现的自主学习、合作沟通、理论操作等方面才能，防止传统的单纯根据实验报告质量评定成绩。可参考以下指标【5】。

1.实验设计：是否正确理解实验目的及意义，自主设计实验方案，所设计方案具有可行性、实用性，并能选择恰当的技术和方法实现方案。

2.功能实现：操作是否标准、纯熟，在实验过程中遇到的问题是否主动寻找解决方法，并最终达成实验结果。

3.创新性：对实验工程是否有独立考虑并提出有创造性的设计方案，是否选择最正确方法实现。

4.沟通协作：组内成员、组间成员是否能友好沟通，分工明确，互相协作，是否积极与教师互动交流。

5.时间管理：时间安排是否合理，是否按时完成所有迭代实验并提交成果。

6.文档质量：实验报告是否标准、准确并富有创意，是否能完好展示实验成果。

四结语

实验教学对于高等工程专业人才才能培养具有重要作用。开展实验教学改革、进步实验教学质量具有重要的现实意义。本文以VLAN实验教学为例，根据建构主义教学理论，探究利用敏捷教学改革计算机网络实验教学，通过快速迭代引导学生循序渐进主动探究达成实验目的，以利于学生理解计算机网络知识体系的复杂关系，培养其解决复杂网络问题的理论才能。

参考文献

【1】高彬.计算机网络实验教学讨论[J].实验室科学，2022，Vol.21(4):133-135.

【2】林雄.计算机网络实验课程教学中存在的问题与对策[J].课程教育研究,2022(35):152.

【3】朱立才,耿珍,黄津津.网络工程/r