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計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)的多層級探究式學(xué)習(xí)模式研究論文
引言
探究式學(xué)習(xí)是在發(fā)現(xiàn)式學(xué)習(xí)和有意義學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)上提出的一種以學(xué)生自主探究為主的學(xué)習(xí)方式，是指學(xué)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(xué)習(xí)能促進(jìn)學(xué)生思維能力的發(fā)展，使學(xué)生在學(xué)習(xí)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(xué)習(xí)的核心目標(biāo)是改變學(xué)生的學(xué)習(xí)方式，使學(xué)生在情感、態(tài)度和價值觀等方面得到發(fā)展，強(qiáng)調(diào)對學(xué)生探索精神和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，可以構(gòu)建教師和學(xué)生通力合作的互動式學(xué)習(xí)模式�；谔骄渴綄W(xué)習(xí)的課堂教學(xué)方式是以建構(gòu)主義的知識觀、學(xué)習(xí)觀為理論基礎(chǔ)的，韋鈺在大量實(shí)踐與總結(jié)的基礎(chǔ)上提出了基于兒童科學(xué)教學(xué)的“六步實(shí)施法”。目前探究式教學(xué)己在中小學(xué)教學(xué)中有較普遍的應(yīng)用，由于教學(xué)是以促進(jìn)學(xué)習(xí)的方式影響學(xué)習(xí)者的一系列行為，探究式學(xué)習(xí)在高等教育中對培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)能力、實(shí)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(shí)驗(yàn)教學(xué)和項(xiàng)目式教學(xué)為主導(dǎo)的多層級探究式學(xué)習(xí)模式，并在《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)》課程中進(jìn)行了實(shí)踐，取得了較好的教學(xué)效果。
1高等教育探究式學(xué)習(xí)模式分析
首先，以高等工程教育為例，探究式學(xué)習(xí)有利于培養(yǎng)大學(xué)生的科學(xué)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(xué)對象和教學(xué)目標(biāo)進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整和設(shè)計(jì)，比如:陳蘇豫、李科等人嘗試了基于“探究性學(xué)習(xí)”教學(xué)法在計(jì)算機(jī)組成原理課程中的應(yīng)用，付向東等人探索了“探究式學(xué)習(xí)”在VB. NET程序設(shè)計(jì)教學(xué)中的應(yīng)用。由于實(shí)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(shí)驗(yàn)和項(xiàng)目的方式進(jìn)行探究式學(xué)習(xí)，對以工程實(shí)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(xué)習(xí)方式。
另一方面，為了對探究式學(xué)習(xí)的效果和程度進(jìn)行評估，Heather Ban chi和Randy Bell提出了4種不同層次的探究式學(xué)習(xí):證明性探究、結(jié)構(gòu)性探究、引導(dǎo)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(xué)生參與的成分越來越大、學(xué)生學(xué)習(xí)的自主性也逐漸增強(qiáng)。漸進(jìn)式的探究學(xué)習(xí)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(dǎo)高等工程教育探究式學(xué)習(xí)模式的構(gòu)建。
2《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)》課程探究式學(xué)習(xí)模式設(shè)計(jì)
《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)》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(luò)的組網(wǎng)原理、網(wǎng)絡(luò)信息的傳輸技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的工程問題等內(nèi)容，培養(yǎng)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算思維和網(wǎng)絡(luò)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(yīng)用，并培養(yǎng)一定的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用開發(fā)能力，因此該課程的實(shí)用性、實(shí)踐性和應(yīng)用性很強(qiáng)。與大部分工程技術(shù)類的課程類似，從學(xué)生專業(yè)技術(shù)能力和工程素養(yǎng)的培養(yǎng)出《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)》課程的教學(xué)目標(biāo)可以歸納為3個學(xué)習(xí)層級。其中，第1個學(xué)習(xí)層級為功能操作層級，讓學(xué)生認(rèn)知主流的網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品與服務(wù)、掌握常用的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備與軟件，屬于基礎(chǔ)學(xué)習(xí);第2個學(xué)習(xí)層級為技術(shù)探索層級，讓學(xué)生掌握主要的網(wǎng)絡(luò)功能與特性、探索重要的協(xié)議特征與機(jī)制，屬于提高學(xué)習(xí);第3個學(xué)習(xí)層級為原理研究層級，讓學(xué)生分析核心的網(wǎng)絡(luò)原理與算法、研究典型的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議與服務(wù)，研究其實(shí)現(xiàn)方法，屬于深度學(xué)習(xí)。這3個學(xué)習(xí)層級針對研究生、本科生和�？粕蛘咝畔⒓夹g(shù)和其他工程技術(shù)類的學(xué)生，應(yīng)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(xué)習(xí)模式，從本質(zhì)上無法實(shí)現(xiàn)3個層次的有效學(xué)習(xí)，事實(shí)上這3個層級的學(xué)習(xí)與Randy Bell探究式級別分層可以相對應(yīng)，以實(shí)現(xiàn)分層級的探究式學(xué)習(xí)。 基于《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)》課程的實(shí)用性和實(shí)踐性強(qiáng)的特點(diǎn)，本文以信息技術(shù)類本科專業(yè)學(xué)生為教學(xué)對象，確立其多層級探究式學(xué)習(xí)的核心思想為“讓學(xué)生用自己動手實(shí)驗(yàn)探究的方法進(jìn)行學(xué)習(xí)和應(yīng)用”，即課程學(xué)習(xí)的目標(biāo)在“授之與魚”的同時還要“授之與漁”，通過積極引入實(shí)驗(yàn)的方法、培養(yǎng)實(shí)踐的精神，努力鍛煉學(xué)生用實(shí)驗(yàn)的方法動手研究和解決問題的能力。
3多層級探究式學(xué)習(xí)實(shí)施案例
本文中《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)》課程教學(xué)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(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的層次協(xié)議，以Internet及其應(yīng)用為背景開展多層級探究式學(xué)習(xí)，采用問題導(dǎo)向、項(xiàng)目驅(qū)動的方式，將教師講授、課程實(shí)驗(yàn)、團(tuán)隊(duì)學(xué)習(xí)和自主學(xué)習(xí)相結(jié)合，通過教師的引導(dǎo)充分發(fā)揮學(xué)生在教學(xué)中的主動地位和積極作用。
3.1第1層級功能操作學(xué)習(xí)
第1層級的功能操作學(xué)習(xí)解決“有什么樣的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備可供使用?”，只要提供一定的實(shí)驗(yàn)環(huán)境條件并設(shè)計(jì)相應(yīng)的問題情景，對信息技術(shù)類專業(yè)的本科學(xué)生來說相對比較容易。主要采用基于實(shí)驗(yàn)與理論結(jié)合的探究方式，一方面讓學(xué)生部署WEB服務(wù)器、Email服務(wù)器、FTP服務(wù)器等軟件以構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，一方面讓學(xué)生自己動手進(jìn)行基本的路由器和交換機(jī)配置實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)，讓學(xué)生了解主流網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品與服務(wù)、掌握常用網(wǎng)絡(luò)設(shè)備與軟件。該層級的重點(diǎn)在于提供真實(shí)網(wǎng)絡(luò)的功能體驗(yàn)，鍛煉學(xué)生動手實(shí)踐的能力。
3. 2第2層級技術(shù)探索學(xué)習(xí)
第2層級的技術(shù)探究學(xué)習(xí)解決“網(wǎng)絡(luò)協(xié)議、服務(wù)和設(shè)備具體特征是怎么樣的?”，該層級的探究學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)對信息技術(shù)類本科學(xué)生的能力培養(yǎng)較為關(guān)鍵。通過將課堂搬到實(shí)驗(yàn)室，打破講臺、課桌、實(shí)驗(yàn)臺的界限，深入淺出、精講多練，通過協(xié)議分析的探究實(shí)驗(yàn)進(jìn)行理論和實(shí)驗(yàn)融合教學(xué)，加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)方法和實(shí)驗(yàn)精神的培養(yǎng)，讓學(xué)生掌握主要的網(wǎng)絡(luò)功能與特性、探索重要的協(xié)議特征與機(jī)制，分別設(shè)計(jì)應(yīng)用層、傳輸層、網(wǎng)絡(luò)層和鏈路層的實(shí)驗(yàn)探究點(diǎn)，著重進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)層次協(xié)議的分析，讓學(xué)生能夠真正理解網(wǎng)絡(luò)協(xié)議、真真切切的感知數(shù)據(jù)傳輸，進(jìn)而為網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的研究和網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的開發(fā)奠定基礎(chǔ)。
在該層級還設(shè)計(jì)了單元級的團(tuán)隊(duì)探究學(xué)習(xí)，通過設(shè)立探索性的問題情景，提出挑戰(zhàn)問題或讓學(xué)生自己提出問題，以36人的學(xué)生團(tuán)隊(duì)為單位開展技術(shù)調(diào)研、文獻(xiàn)閱讀和實(shí)驗(yàn)分析等活動，每個團(tuán)隊(duì)學(xué)習(xí)項(xiàng)目歷時1周左右，然后進(jìn)行分團(tuán)隊(duì)的成果匯報(bào)和學(xué)生互評、教師點(diǎn)評。
3. 3第3層級原理研究學(xué)習(xí)
第3層級原理研究層級解決“協(xié)議和服務(wù)為什么要這么設(shè)計(jì)以及如何實(shí)現(xiàn)?”需要對所學(xué)知識和技術(shù)進(jìn)行綜合性、創(chuàng)新性應(yīng)用，可以作為部分能力較強(qiáng)的本科生的拓展性深度學(xué)習(xí)。 通過結(jié)合創(chuàng)新性開放實(shí)驗(yàn)的方式，組織學(xué)有余力的學(xué)生選擇一個該層級的綜合性項(xiàng)目進(jìn)行團(tuán)隊(duì)探究學(xué)習(xí)，項(xiàng)目一般歷時1個月左右。項(xiàng)目的一種方式是研究QQ、迅雷、在線音樂等學(xué)生熟悉的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用進(jìn)行協(xié)議分析，另一種可選的方式是讓學(xué)生是用JAVA或C++編程語言以開發(fā)多線程WEB服務(wù)器為例進(jìn)行Socket網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用開發(fā)。每個項(xiàng)目均由學(xué)生自行組隊(duì)，自行提出研究選題和項(xiàng)目目標(biāo)、工作計(jì)劃，并收集資料、組織實(shí)施、分析測試和匯報(bào)驗(yàn)收，可以有效地鍛煉學(xué)生對核心網(wǎng)絡(luò)原理與算法的分析與實(shí)現(xiàn)能力、典型網(wǎng)絡(luò)協(xié)議與服務(wù)的設(shè)計(jì)與開發(fā)能力。
自2009年起，在寧波大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院選取了3個本科專業(yè)，在近5年中對16個班級中實(shí)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(yàn)證了基于實(shí)驗(yàn)為主的多層級探究式學(xué)習(xí)模式，《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)》課程的改革實(shí)現(xiàn)了由“教師教為中心”向“學(xué)生學(xué)為中心”的轉(zhuǎn)變，教師在課程教學(xué)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?yàn)探究的組織者、學(xué)習(xí)過程的引導(dǎo)者、個性化學(xué)習(xí)的輔導(dǎo)者，最終促成學(xué)生有效的學(xué)習(xí)，并在幫助學(xué)生學(xué)習(xí)的過程中幫助學(xué)生建立學(xué)習(xí)的能力，在教學(xué)上具有一定的推廣應(yīng)用價值。
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