網(wǎng)絡(luò)通信類課程的啟發(fā)式教學(xué)研究與探討

侯 睿 張文俊

摘要:網(wǎng)絡(luò)通信類課程是廣大理工類高等院校開設(shè)的專業(yè)主干課程之一,具有技術(shù)性較高、可擴(kuò)展性較強(qiáng)等特點。本文以這類課程為對象,研究并探討了如何充分發(fā)揮學(xué)生的創(chuàng)造性思維,靈活運用啟發(fā)式教學(xué)方式進(jìn)行教學(xué)。

關(guān)鍵詞:網(wǎng)絡(luò)通信;啟發(fā)式教學(xué);創(chuàng)造性

中圖分類號:G642 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A

1引言

啟發(fā)式教學(xué)以其教學(xué)思想新穎、教學(xué)方法獨特、教學(xué)過程靈活等特點,已經(jīng)被廣泛運用于高等院校的各門課程教學(xué)之中,并且取得了良好的教學(xué)效果。

一般而言,啟發(fā)式教學(xué)具備以下三個特點:

一是強(qiáng)調(diào)學(xué)生是學(xué)習(xí)的主體。即以學(xué)習(xí)活動為基礎(chǔ),學(xué)生充當(dāng)了學(xué)習(xí)的主體、認(rèn)識的主體以及發(fā)展的主體,而教學(xué)內(nèi)容則成為學(xué)習(xí)活動的客體。

二是強(qiáng)調(diào)學(xué)生在掌握基礎(chǔ)知識和技巧的同時,能夠充分鍛煉思維能力。即在啟發(fā)式教學(xué)方式下,學(xué)生需要通過主動學(xué)習(xí)、主動思考鍛煉自己的獨立思維能力,充分挖掘思維潛能。

三是注重教學(xué)方法和學(xué)習(xí)方法的有機(jī)結(jié)合。即啟發(fā)式教學(xué)更需要教師采用各種靈活多樣的教學(xué)手段,引導(dǎo)學(xué)生采用不同的學(xué)習(xí)方法思考問題。

可見,啟發(fā)式教學(xué)能夠培養(yǎng)學(xué)生主動學(xué)習(xí)和思考問題的能力。如何將啟發(fā)式教學(xué)應(yīng)用于高校網(wǎng)絡(luò)通信類課程的教學(xué)中,并充分發(fā)揮其優(yōu)勢,將深邃的網(wǎng)絡(luò)知識從教師的灌輸轉(zhuǎn)變成學(xué)生的主動學(xué)習(xí)和思考,從而達(dá)到良好的教學(xué)效果,成為一個值得研究與探討的課題。

2網(wǎng)絡(luò)通信類課程的主要教學(xué)內(nèi)容與目的

網(wǎng)絡(luò)通信類課程是技術(shù)性較強(qiáng)的課程,涉及到網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、通信技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)等多方面知識,可擴(kuò)展性較強(qiáng)。目前,從具體教學(xué)內(nèi)容的安排上看,主要以各種網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)和基本原理為主線,以網(wǎng)絡(luò)分層模型、網(wǎng)絡(luò)協(xié)議和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)為主要授課內(nèi)容,重點闡述各種數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)和交換技術(shù),另外還涉及到一些相關(guān)的網(wǎng)絡(luò)安全知識。

在以上涉及到的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)中,數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)交換技術(shù)是網(wǎng)絡(luò)知識領(lǐng)域中最基本也是最重要的內(nèi)容之一。

網(wǎng)絡(luò)通信課程的教學(xué)目的是:讓學(xué)生對通信網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)有整體了解,掌握網(wǎng)絡(luò)所用到的分層模型,主要為TCP/IP網(wǎng)絡(luò)分層模型,之后需要對目前網(wǎng)絡(luò)中常用的各種通信協(xié)議,如IP、TCP、OSPF等以及網(wǎng)絡(luò)中涉及到的各種通信技術(shù),如時分復(fù)用、波分復(fù)用、SDH/SONET等有較好的掌握,其中對一些基礎(chǔ)通信技術(shù)必須重點掌握,并且要具備一定的思考能力及知識延伸能力。

3教師應(yīng)具備的知識能力

在啟發(fā)式教學(xué)模式下,教師雖然是客體,但是如何引導(dǎo)學(xué)生成功進(jìn)入啟發(fā)式教學(xué)模式環(huán)境,教師就擔(dān)任了最重要的角色。引導(dǎo)成功,學(xué)生和教師就可以充分享受啟發(fā)式教學(xué)的成效,否則就是一紙空談。

講授網(wǎng)絡(luò)通信類課程的教師,不但要熟練掌握教材中的知識,更需要具備舉一反三的能力,善于對書中的基礎(chǔ)知識進(jìn)行擴(kuò)展,最重要的是隨時把握網(wǎng)絡(luò)技術(shù)領(lǐng)域的相關(guān)科技動態(tài)和發(fā)展前沿。網(wǎng)絡(luò)技術(shù)領(lǐng)域所涉及到的知識面非常廣,為了能夠順利進(jìn)行啟發(fā)式教學(xué),任課教師必須做到以下四點:

一是熟練掌握授課教材中的所有授課內(nèi)容,有能力把握要點和重點,將知識點進(jìn)行有機(jī)的結(jié)合和歸納。

二是考慮哪些知識點具有可擴(kuò)展性和擴(kuò)展的必要性,對網(wǎng)絡(luò)技術(shù)中具有可擴(kuò)展性的重要知識進(jìn)行擴(kuò)展和深入,使學(xué)生循序漸進(jìn)、由淺入深地掌握這些知識精髓。

三是要思考如何對這些知識點進(jìn)行啟發(fā)式教學(xué),如何運用合理的方式引導(dǎo)學(xué)生主動學(xué)習(xí)和思考,讓學(xué)生真正理解透徹并能夠提出自己的看法和問題。

四是讓學(xué)生及時了解科技前沿動態(tài),把握此知識領(lǐng)域的研究現(xiàn)狀和未來發(fā)展趨勢,并培養(yǎng)部分熱衷于該知識領(lǐng)域的學(xué)生具備一定的科研創(chuàng)新能力。

以上四點環(huán)環(huán)相扣、逐漸深入,能順利實現(xiàn)最后一點,就能使啟發(fā)式教學(xué)在網(wǎng)絡(luò)技術(shù)課程中產(chǎn)生效果,并能夠取得成果。

4啟發(fā)式教學(xué)的運用研究

下面筆者就以網(wǎng)絡(luò)技術(shù)課程中最重要也是最基礎(chǔ)的兩個知識點,即數(shù)據(jù)傳輸和數(shù)據(jù)交換為例,來闡述啟發(fā)式教學(xué)的過程。

4.1數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)的啟發(fā)式教學(xué)

傳輸技術(shù)的啟發(fā)式教學(xué)目的是,通過引導(dǎo),使學(xué)生對通信網(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)的原理有較深刻的掌握。

首先向?qū)W生介紹數(shù)據(jù)的信號表示方式:數(shù)字信號是由某種特定的編碼方式編碼后形成的,于是每種信號都將占用一定的帶寬資源?，F(xiàn)在假設(shè)A、B兩人要利用一根傳輸線路進(jìn)行通信,讓學(xué)生思考可以采用多少種方法完成通信,這里可以提醒學(xué)生應(yīng)該在帶寬資源的分配和時間的分配兩個角度進(jìn)行思考。有部分學(xué)生會考慮到將時間分成若干時間片,A和B就可以輪流占用時間片進(jìn)行通信,在每個時間片內(nèi)完全占用通信線路的全部帶寬;另有部分學(xué)生會考慮到將通信線路的帶寬平均分配為兩段,將A、B兩人所需要通信的數(shù)字信號的帶寬控制在每一段可用帶寬之內(nèi),這樣A、B兩人就可以完全占用時間軸,而不用等待。這樣,通過啟發(fā)引導(dǎo),學(xué)生就可以逐步了解數(shù)據(jù)通信的兩種基本方式。之后,繼續(xù)讓學(xué)生討論這兩種傳輸方式的特點,思考兩種方式的運用條件以及可以利用的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境。這樣,雖然并沒有主動講授這兩種通信方式即為目前世界通信網(wǎng)中最常用的“時分復(fù)用”和“頻分復(fù)用”傳輸方式,但是學(xué)生已經(jīng)對這兩種方式的整個運作過程有了較深入的了解。此時就可以將傳輸技術(shù)應(yīng)用到實際當(dāng)中,介紹最常用也是當(dāng)前世界上最先進(jìn)的“波分復(fù)用”技術(shù)等知識,讓學(xué)生對傳輸技術(shù)的原理、特點、傳輸技術(shù)的發(fā)展?fàn)顩r以及發(fā)展趨勢有一個全面的了解和掌握,這樣,啟發(fā)式教學(xué)用于傳輸方法的目的就基本達(dá)到。

4.2數(shù)據(jù)交換技術(shù)的啟發(fā)式教學(xué)

數(shù)據(jù)交換技術(shù)的啟發(fā)式教學(xué)目的是,讓學(xué)生在了解本技術(shù)基本原理的前提下,能對知識點進(jìn)行擴(kuò)展和深入研究,完成對本知識點的掌握。

首先需要向?qū)W生介紹交換技術(shù)中最基本的“線路交換”原理,重點放在其特點上,即必須建立連接以及保持連接,交換粒度很大,適合在網(wǎng)絡(luò)鏈路狀況良好的情況下傳輸實時性很強(qiáng)的業(yè)務(wù),靈活性很差。接著講解“報文交換”原理,同樣重點強(qiáng)調(diào)其特點,即是無連接交換機(jī)制,交換粒度是整個報文,小于線路交換,但是一旦出現(xiàn)差錯,整個報文需要重新傳送,耗費很大。之后,引導(dǎo)學(xué)生思考這樣的問題:如何在鏈路狀況很差的情況下,更靈活地交換數(shù)據(jù)?讓學(xué)生結(jié)合以上兩種交換方式的特點進(jìn)行考慮,這時,部分學(xué)生就會提出基于無連接的,采用粒度更小的交換模式,于是再引導(dǎo)學(xué)生將這樣的小粒度交換模式具體化,這樣學(xué)生實際上就已經(jīng)對靈活度最高、可靠性最好的“分組交換”技術(shù)基本原理有了較好的認(rèn)識。

在充分認(rèn)識了三種交換技術(shù)的基本原理及特征之后,就需要對知識點進(jìn)行擴(kuò)展和深入。首先需要將交換技術(shù)從傳統(tǒng)的電域擴(kuò)展到光域,因為光域交換技術(shù)是目前世界通信領(lǐng)域的研究前沿和重點課題,很有必要向?qū)W生介紹。對這個知識點的擴(kuò)展,重點強(qiáng)調(diào)電域中數(shù)據(jù)的傳輸鏈路主要是電纜等,而在光域中,數(shù)據(jù)不但被光波所承載,重要的是傳輸鏈路已經(jīng)變成了光纖,其特性和電纜相比差別甚遠(yuǎn),因此需要在這個知識點上進(jìn)行詳細(xì)講解。當(dāng)學(xué)生對光特性有了基本了解后,就可以引導(dǎo)學(xué)生走出課本,逐漸步入最前沿的交換技術(shù)研究領(lǐng)域。具體方法如下:

首先將“線路交換”的思想引入到光域中來,使學(xué)生充分了解“光線路交換”的基本原理和思想。同樣,又可以將“分組交換”的思想引入到光域中,形成“光分組交換”的模式,并采用比較手段,讓學(xué)生將電域和光域中的這兩種交換模式從交換原理、交換粒度、靈活性等方面進(jìn)行詳細(xì)比較,使學(xué)生充分了解各自的特點和技術(shù)思路。此時可以提出問題:“光線路交換”的交換粒度很大,需要建立連接和保持,靈活性很差;而“光分組交換”雖然交換粒度最小,機(jī)制最靈活,但是完全可以進(jìn)行全光處理、全光交換的路由器并沒有研制成熟,因此目前的路由器必須采用光電轉(zhuǎn)換等措施才能保證光信號能順利通過,大大影響了交換速率,限制了網(wǎng)絡(luò)帶寬的提高。如何才能結(jié)合兩種交換技術(shù)的特點,并根據(jù)數(shù)據(jù)分組的格式來研究出一種介于兩者之間并符合實際情況,可以投入運行的交換技術(shù)呢?通過引導(dǎo),部分學(xué)生就會提出:考慮將數(shù)據(jù)的交換粒度定義為這兩種交換技術(shù)的粒度之間,并為每個光分組產(chǎn)生一個控制分組,對數(shù)據(jù)分組進(jìn)行路由選擇,在網(wǎng)絡(luò)結(jié)點僅僅對控制分組進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換,而數(shù)據(jù)分組就可以全光通過。這樣做的優(yōu)點就是:既增加了交換技術(shù)的靈活程度,又減少了光電轉(zhuǎn)換時間,較大程度地提高交換速率。學(xué)生提出的這個問題,雖然存在不確定性、可行性等疑惑,但是實際上,他們已經(jīng)步入了目前世界上最前沿的交換技術(shù)課題——“光突發(fā)交換”的技術(shù)研究領(lǐng)域!學(xué)生的這些想法,其實就是“光突發(fā)交換”技術(shù)的設(shè)計思路和主要特點。學(xué)生不但對數(shù)據(jù)交換技術(shù)有更深入的了解,還會提高科研興趣。

這里,用兩個例子來驗證啟發(fā)式教學(xué)的效果:一是筆者2007年指導(dǎo)的學(xué)生團(tuán)隊,以“光突發(fā)交換”技術(shù)為主要研究課題,獲得“大學(xué)生‘挑戰(zhàn)杯科技作品大賽”湖北省三等獎;二是筆者2008年所指導(dǎo)的學(xué)生團(tuán)隊,以“光通信技術(shù)”為主要研究課題,獲得“大學(xué)生‘挑戰(zhàn)杯創(chuàng)業(yè)計劃大賽”湖北省二等獎,課題內(nèi)容皆源于學(xué)生對光突發(fā)交換技術(shù)以及光通信技術(shù)的科研興趣。

5啟發(fā)式教學(xué)的運用探討

為了更充分發(fā)揮啟發(fā)式教學(xué)的作用,可從三個方面進(jìn)行探討:

(1) 知識點的選取。啟發(fā)式教學(xué)可以運用于哪些知識點,如何分配教學(xué)課時以及如何具體實施教學(xué)方案,需要認(rèn)真思考。

(2) 教學(xué)目的。啟發(fā)式教學(xué)的運用目的是為了使學(xué)生

更深入地掌握知識點,還是對知識點的擴(kuò)展,或是對知識點的深入研究?在有限的課時情況下,這些問題需要仔細(xì)思考和討論。

(3) 啟發(fā)式教學(xué)的運用時機(jī)。在學(xué)生對知識點掌握到一定程度時,采用啟發(fā)式教學(xué)對學(xué)生的理解能力有很大影響,選取的時機(jī)過早會導(dǎo)致學(xué)生理解能力受阻,過晚會導(dǎo)致啟發(fā)式教學(xué)效果不明顯,因此教師應(yīng)該思考并探討其運用時機(jī)問題。

6總結(jié)

本文對啟發(fā)式教學(xué)在高校網(wǎng)絡(luò)通信類課程中的運用進(jìn)行了研究和探討,給出了基于網(wǎng)絡(luò)通信類課程啟發(fā)式教學(xué)方法的具體實施過程。以網(wǎng)絡(luò)課程中最基本的兩個知識點為例,具體說明了啟發(fā)式教學(xué)的運用過程及注意事項,最后對啟發(fā)式教學(xué)存在的三個問題進(jìn)行了探討,希望對網(wǎng)絡(luò)通信類課程的啟發(fā)式教學(xué)有一定的完善和促進(jìn)作用。

參考文獻(xiàn):

[1] 楊武. 論孔子的教育方法[J]. 昆明大學(xué)學(xué)報,2006(3):77-80.

[2] 劉靜,張繼福. 啟發(fā)式教學(xué)改革的幾個方面[J]. 計算機(jī)教育,2004(12):66.

[3] 柯赟.《計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)》教學(xué)的研究與探索[J]. 湖北財經(jīng)高等?？茖W(xué)校學(xué)報,2007(4):52-54.

[4] 張菁. 計算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)改革與創(chuàng)新型人才培養(yǎng)的研究[J]. 計算機(jī)教育,2007(3):71-73.

[5] 汪沁,李謙. 教學(xué)方法與計算機(jī)教育的探討[J]. 廣西大學(xué)學(xué)報:哲學(xué)社會科學(xué)版,2001(1):161-162.

[6] 劉世策. 傳承文明 開拓創(chuàng)新-關(guān)于啟發(fā)式教育思想與新課程理念的幾點認(rèn)識[J]. 湖北教育:教學(xué)版,2006(11):2-4.

[7] 羅必新,付冬梅. 對現(xiàn)代啟發(fā)式教學(xué)的思考與展望[J]. 科學(xué)教育,2008,14(6):1-2.

Study and Research on the Heuristic Teaching for Network Communication Courses

HOU Rui1, ZHANG Wen-jun2

(1.College of Computer Science, South-Central University for Nationalities, Wuhan 430074,China; 2.Computer School, Wuhan University, Wuhan 430074, China)

Abstract: Network communication course is one of the main courses in science and engineering colleges. Thus courses have the features of high-technologic, extensible. In this paper, based on the network technology courses, the creativity exploitation approach for students by the heuristic teaching has been studied and discussed. Several experiences and conclusions have certain theoretic and practice significance for the teaching of network technology course in the future.

Key words: network communication; heuristic teaching; creativity