網(wǎng)絡(luò)層服務(wù)游戲式教學(xué)方式論文

　　“計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)”課程是計(jì)算機(jī)相關(guān)專業(yè)本科生一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)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(duì)這一問題的講述大都采用類比的方式，如用郵局寄信來類比數(shù)據(jù)報(bào)服務(wù)，用打電話來類比虛電路服務(wù)[1]。但是這種簡單類比的方法并不能徹底地幫助學(xué)生理解，尤其是對(duì)于其中的一個(gè)重要概念———虛電路服務(wù)中的標(biāo)簽交換原理，類比的方式難以達(dá)到預(yù)期效果。為此，本文將運(yùn)用一種基于游戲的教學(xué)方法來講解網(wǎng)絡(luò)層的兩種服務(wù)。

　　1 游戲式教學(xué)理論基礎(chǔ)與實(shí)踐游戲式教學(xué)是通過熟練地使用一套設(shè)定好的游戲規(guī)則而輕松愉快地達(dá)到教學(xué)目標(biāo)的教學(xué)活動(dòng)。建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論與多元智能理論為游戲式教學(xué)提供了理論基礎(chǔ)。建構(gòu)主義的學(xué)習(xí)觀強(qiáng)調(diào)學(xué)習(xí)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(xí)、合作學(xué)習(xí)和真實(shí)情景自然地融合在一起，是全面實(shí)現(xiàn)構(gòu)建主義學(xué)習(xí)理論的相對(duì)理想的教學(xué)方式。另一個(gè)理論基礎(chǔ)是加德納提出的多元智力理論，他認(rèn)為人的智力是多元的，教師的教學(xué)應(yīng)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)有利于開啟學(xué)生的多元智力，有利于滿足不同學(xué)生的興趣，發(fā)揮不同學(xué)生的才能。我國的計(jì)算機(jī)專業(yè)課程，已有不少應(yīng)用此教學(xué)方法。文獻(xiàn)精心構(gòu)思路由游戲，將路由協(xié)議原理融入游戲的各個(gè)環(huán)節(jié); 文獻(xiàn)為操作系統(tǒng)課程中的進(jìn)程管理設(shè)計(jì)了進(jìn)程模型和信號(hào)量并發(fā)機(jī)制兩組游戲，并指出了游戲教學(xué)中的注意事項(xiàng)。

　　2 游戲式教學(xué)的一般過程本文將參考文獻(xiàn)提出的游戲式教學(xué)的一般流程來設(shè)計(jì)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(jié)，通常在進(jìn)行游戲教學(xué)之前，教師需要對(duì)概念進(jìn)行較為清晰的講解。接下來由教師介紹游戲目的、規(guī)則及流程，教師可以借助黑板或幻燈片來模擬游戲流程，然后進(jìn)行游戲前的準(zhǔn)備，如對(duì)學(xué)生進(jìn)行分組，分發(fā)游戲所需的物品。游戲過程可以分幾輪進(jìn)行，每輪游戲中都需要學(xué)生作相關(guān)記錄，如填寫游戲信息卡等。游戲結(jié)束后，教師應(yīng)該組織討論活動(dòng)以鞏固游戲中所獲得的體驗(yàn)。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(shè)計(jì)3. 1 游戲準(zhǔn)備( 1) 知識(shí)準(zhǔn)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(zhuǎn)發(fā)原理等;( 2) 人員準(zhǔn)備: 以 24 人的班級(jí)為例，將學(xué)生分為4 組，每組6 名學(xué)生;( 3) 物品準(zhǔn)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?fù)鋱D、游戲流程指導(dǎo)書、代表信令分組的黃色卡片和問題表格;( 4) 規(guī)則講解: 教師可以制作幻燈片模擬游戲過程，讓學(xué)生在較短時(shí)間內(nèi)熟悉游戲流程及規(guī)則。3. 2 網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D及路由表教師為網(wǎng)絡(luò)層服務(wù)游戲設(shè)計(jì)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D如圖2 所示。圖2 網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D拓?fù)鋱D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?fù)鋱D中有六個(gè)路由器，分別記為A、B、C、D、E、F。路由器之間連線邊上的大號(hào)數(shù)字表明鏈路的權(quán)重( 如鏈路長度和1/帶寬等) ，路由器周邊的小號(hào)數(shù)字代表路由器的端口號(hào)。通信的端系統(tǒng)為主機(jī) 1 和主機(jī)2，分別位于 Net1 和Net3 中。根據(jù)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 Dijkstra 算法計(jì)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(shè)備對(duì)應(yīng)關(guān)系如表2 所示，六位學(xué)生依次圍成一圈做好游戲準(zhǔn)備( 2) 02 號(hào)學(xué)生收到分組后，查找標(biāo)簽交換表，對(duì)分組進(jìn)行標(biāo)簽交換，將標(biāo)簽替換為7，并從2 號(hào)端口發(fā)送出去;( 3) 03 號(hào)學(xué)生收到分組后，查找標(biāo)簽交換表，對(duì)分組進(jìn)行標(biāo)簽交換，將標(biāo)簽替換為5，并從2 號(hào)端口發(fā)送出去;( 4) 同樣的，04 號(hào)學(xué)生將分組的標(biāo)簽更改為11，并且從端口 4 發(fā)送出去; 05 號(hào)學(xué)生收到此分組后，將標(biāo)簽替換為13，從2 號(hào)端口發(fā)送出去; 最后06號(hào)學(xué)生收到此分組，分組標(biāo)簽為 13。

　　至此，分組經(jīng)由虛電路抵達(dá)主機(jī)2。3) 虛電路的撤銷當(dāng)主機(jī) 1 與主機(jī) 2 間的通信結(jié)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(biāo)簽交換表。此時(shí)，所有學(xué)生將標(biāo)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(xiàn)( 如 MPLS 協(xié)議) 與此虛電路服務(wù)過程有些差別，但基本原理相同。3. 5 游戲總結(jié)完成兩輪游戲的小組還需要填寫一個(gè)問題表格，目的是對(duì)兩種服務(wù)的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行比較。需要比較的主要問題是: ①是否需要建立連接; ②路徑選擇的時(shí)機(jī); ③轉(zhuǎn)發(fā)的依據(jù); ④路由器 B 出現(xiàn)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(xiàn)服務(wù)質(zhì)量。

　　教師可以在黑板上畫好此表，待各小組都完成后，可以請(qǐng)其中一個(gè)小組向全班展示并解釋比較結(jié)果，并請(qǐng)另外一組作點(diǎn)評(píng)。最后，教師對(duì)整個(gè)游戲的進(jìn)行情況進(jìn)行總結(jié)，對(duì)各小組的表現(xiàn)進(jìn)行點(diǎn)評(píng)。至此，本游戲過程結(jié)束，教師講解接下來的教學(xué)內(nèi)容。4 結(jié)語在學(xué)期末的問卷調(diào)查( 共發(fā)出問卷 42 份，回收35 份) 中，83% 的學(xué)生認(rèn)為游戲教學(xué)式這種主動(dòng)的學(xué)習(xí)方法很有助于對(duì)概念的深入理解。此外，在連續(xù)兩年的“計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)”課程期末試題中都出現(xiàn)了“請(qǐng)學(xué)生填寫數(shù)據(jù)報(bào)服務(wù)與虛電路服務(wù)的對(duì)比表( 滿分10 分) ”，采用傳統(tǒng)教學(xué)方法的班級(jí)該題目的平均分為6 分，而采用游戲式教學(xué)法的班級(jí)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(tǒng)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(yùn)用在“計(jì)算機(jī)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(xiàn)了全新的教學(xué)設(shè)計(jì)。與傳統(tǒng)講授方法相比，它主要具有以下特點(diǎn): ①適當(dāng)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(diào)節(jié)課堂氣氛，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣; ②能使學(xué)生主動(dòng)地進(jìn)行學(xué)習(xí)，主動(dòng)地理解概念，對(duì)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，因此通過教學(xué)游戲還可以提高學(xué)生的團(tuán)隊(duì)合作能力.

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