網(wǎng)絡(luò )層服務(wù)游戲式教學(xué)方式論文
“計算機網(wǎng)絡(luò )”課程是計算機相關(guān)專(zhuān)業(yè)本科生一門(mén)重要的專(zhuān)業(yè)基礎課。其中，網(wǎng)絡(luò )層向傳輸層提供的兩種服務(wù)是教學(xué)難點(diǎn)之一。為了取得較好的教學(xué)效果，對這一問(wèn)題的講述大都采用類(lèi)比的方式，如用郵局寄信來(lái)類(lèi)比數據報服務(wù)，用打電話(huà)來(lái)類(lèi)比虛電路服務(wù)[1]。但是這種簡(jiǎn)單類(lèi)比的方法并不能徹底地幫助學(xué)生理解，尤其是對于其中的一個(gè)重要概念———虛電路服務(wù)中的標簽交換原理，類(lèi)比的方式難以達到預期效果。為此，本文將運用一種基于游戲的教學(xué)方法來(lái)講解網(wǎng)絡(luò )層的兩種服務(wù)。
1 游戲式教學(xué)理論基礎與實(shí)踐游戲式教學(xué)是通過(guò)熟練地使用一套設定好的游戲規則而輕松愉快地達到教學(xué)目標的教學(xué)活動(dòng)。建構主義學(xué)習理論與多元智能理論為游戲式教學(xué)提供了理論基礎。建構主義的學(xué)習觀(guān)強調學(xué)習的自主性、社會(huì )性和情境性，游戲式教學(xué)把主動(dòng)學(xué)習、合作學(xué)習和真實(shí)情景自然地融合在一起，是全面實(shí)現構建主義學(xué)習理論的相對理想的教學(xué)方式。另一個(gè)理論基礎是加德納提出的多元智力理論，他認為人的智力是多元的，教師的教學(xué)應該考慮到學(xué)生智力的差異性。由于每種游戲都需要人的多種能力的參與，也需要不同的分工與合作，正好契合了多元智能理論中的多元性和差異性。游戲式教學(xué)有利于開(kāi)啟學(xué)生的多元智力，有利于滿(mǎn)足不同學(xué)生的興趣，發(fā)揮不同學(xué)生的才能。我國的計算機專(zhuān)業(yè)課程，已有不少應用此教學(xué)方法。文獻精心構思路由游戲，將路由協(xié)議原理融入游戲的各個(gè)環(huán)節; 文獻為操作系統課程中的進(jìn)程管理設計了進(jìn)程模型和信號量并發(fā)機制兩組游戲，并指出了游戲教學(xué)中的注意事項。
2 游戲式教學(xué)的一般過(guò)程本文將參考文獻提出的游戲式教學(xué)的一般流程來(lái)設計游戲流程，如圖 1 所示。游戲式教學(xué)是課堂教學(xué)中的一個(gè)環(huán)節，通常在進(jìn)行游戲教學(xué)之前，教師需要對概念進(jìn)行較為清晰的講解。接下來(lái)由教師介紹游戲目的、規則及流程，教師可以借助黑板或幻燈片來(lái)模擬游戲流程，然后進(jìn)行游戲前的準備，如對學(xué)生進(jìn)行分組，分發(fā)游戲所需的物品。游戲過(guò)程可以分幾輪進(jìn)行，每輪游戲中都需要學(xué)生作相關(guān)記錄，如填寫(xiě)游戲信息卡等。游戲結束后，教師應該組織討論活動(dòng)以鞏固游戲中所獲得的體驗。圖1 教學(xué)游戲流程圖3 網(wǎng)絡(luò )層服務(wù)教學(xué)游戲的設計3. 1 游戲準備( 1) 知識準備: 網(wǎng)絡(luò )層提供的兩種服務(wù)、IP 地址前綴、CIDR 和 IP 路由轉發(fā)原理等;( 2) 人員準備: 以 24 人的班級為例，將學(xué)生分為4 組，每組6 名學(xué)生;( 3) 物品準備: 教師為每組學(xué)生提供白紙、鉛筆和橡皮等工具，以及打印好的游戲拓撲圖、游戲流程指導書(shū)、代表信令分組的黃色卡片和問(wèn)題表格;( 4) 規則講解: 教師可以制作幻燈片模擬游戲過(guò)程，讓學(xué)生在較短時(shí)間內熟悉游戲流程及規則。3. 2 網(wǎng)絡(luò )拓撲圖及路由表教師為網(wǎng)絡(luò )層服務(wù)游戲設計的網(wǎng)絡(luò )拓撲圖如圖2 所示。圖2 網(wǎng)絡(luò )拓撲圖拓撲圖中有三個(gè)網(wǎng)絡(luò )，分別記為 Net1、Net2 和Net3，其網(wǎng)絡(luò )地址分別為: 172. 16. 0. 0 /16，172. 20.0. 0 /14 和 172. 22. 0. 0 /16。拓撲圖中有六個(gè)路由器，分別記為A、B、C、D、E、F。路由器之間連線(xiàn)邊上的大號數字表明鏈路的權重( 如鏈路長(cháng)度和1/帶寬等) ，路由器周邊的小號數字代表路由器的端口號。通信的端系統為主機 1 和主機2，分別位于 Net1 和Net3 中。根據具體的教學(xué)進(jìn)度，路由表可以由教師直接提供，或由小組成員合作通過(guò) Dijkstra 算法計算最短路徑，進(jìn)而得出各個(gè)路由器的路由表。部分路由器的路由表如表1 所示。
人員與設備對應關(guān)系如表2 所示，六位學(xué)生依次圍成一圈做好游戲準備( 2) 02 號學(xué)生收到分組后，查找標簽交換表，對分組進(jìn)行標簽交換，將標簽替換為7，并從2 號端口發(fā)送出去;( 3) 03 號學(xué)生收到分組后，查找標簽交換表，對分組進(jìn)行標簽交換，將標簽替換為5，并從2 號端口發(fā)送出去;( 4) 同樣的，04 號學(xué)生將分組的標簽更改為11，并且從端口 4 發(fā)送出去; 05 號學(xué)生收到此分組后，將標簽替換為13，從2 號端口發(fā)送出去; 最后06號學(xué)生收到此分組，分組標簽為 13。
至此，分組經(jīng)由虛電路抵達主機2。3) 虛電路的撤銷(xiāo)當主機 1 與主機 2 間的通信結束后，將發(fā)送一個(gè)特殊的信令分組，刪掉途徑路由器中的標簽交換表。此時(shí)，所有學(xué)生將標簽交換表用橡皮擦除。此游戲大約需要 20 分鐘。虛電路的具體實(shí)現( 如 MPLS 協(xié)議) 與此虛電路服務(wù)過(guò)程有些差別，但基本原理相同。3. 5 游戲總結完成兩輪游戲的小組還需要填寫(xiě)一個(gè)問(wèn)題表格，目的是對兩種服務(wù)的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行比較。需要比較的主要問(wèn)題是: ①是否需要建立連接; ②路徑選擇的時(shí)機; ③轉發(fā)的依據; ④路由器 B 出現故障的后果; ⑤是否有利于進(jìn)行擁塞控制; ⑥是否有利于實(shí)現服務(wù)質(zhì)量。
教師可以在黑板上畫(huà)好此表，待各小組都完成后，可以請其中一個(gè)小組向全班展示并解釋比較結果，并請另外一組作點(diǎn)評。最后，教師對整個(gè)游戲的進(jìn)行情況進(jìn)行總結，對各小組的表現進(jìn)行點(diǎn)評。至此，本游戲過(guò)程結束，教師講解接下來(lái)的教學(xué)內容。4 結語(yǔ)在學(xué)期末的問(wèn)卷調查( 共發(fā)出問(wèn)卷 42 份，回收35 份) 中，83% 的學(xué)生認為游戲教學(xué)式這種主動(dòng)的學(xué)習方法很有助于對概念的深入理解。此外，在連續兩年的“計算機網(wǎng)絡(luò )”課程期末試題中都出現了“請學(xué)生填寫(xiě)數據報服務(wù)與虛電路服務(wù)的對比表( 滿(mǎn)分10 分) ”，采用傳統教學(xué)方法的班級該題目的平均分為6 分，而采用游戲式教學(xué)法的班級該題目的平均分為8 分，進(jìn)一步表明游戲式教學(xué)法較傳統教學(xué)法具有更好的教學(xué)效果。
本文介紹的游戲式教學(xué)法，運用在“計算機網(wǎng)絡(luò )”課程的一個(gè)教學(xué)難點(diǎn)———網(wǎng)絡(luò )層的兩種服務(wù)教學(xué)上，實(shí)現了全新的教學(xué)設計。與傳統講授方法相比，它主要具有以下特點(diǎn): ①適當適時(shí)地組織教學(xué)游戲，改變了以教師講授為主的課堂教學(xué)組織方式，能夠調節課堂氣氛，提高學(xué)生的學(xué)習興趣; ②能使學(xué)生主動(dòng)地進(jìn)行學(xué)習，主動(dòng)地理解概念，對概念的理解自然較為深入和持久; ③游戲需要學(xué)生的積極緊密配合才能順利完成，因此通過(guò)教學(xué)游戲還可以提高學(xué)生的團隊合作能力.
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