摘要：網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與應(yīng)用實驗教學(xué)中一個嚴(yán)重的問題是缺乏適合課程特征的教學(xué)模式。針對這一問題，本文提出一種適合網(wǎng)絡(luò)技術(shù)課程特征的基于協(xié)作學(xué)習(xí)的實驗課程教學(xué)模式，并以路由器相關(guān)實驗為例，從實驗項目設(shè)計、實驗環(huán)境配置、實驗過程組織以及實驗結(jié)果評價等方面進行了詳細(xì)闡述。
　　關(guān)鍵詞：協(xié)作學(xué)習(xí)；計算機網(wǎng)絡(luò)；實驗教學(xué)；教學(xué)模式
　　
　　1　研究背景
　　
　　隨著計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及其應(yīng)用的迅猛發(fā)展和普及，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與應(yīng)用已成為計算機科學(xué)與技術(shù)、計算機應(yīng)用、網(wǎng)絡(luò)工程等專業(yè)的重要專業(yè)課程，也成為了很多非計算機專業(yè)的必修或選修課程。網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與應(yīng)用是一門理論與實踐緊密聯(lián)系的課程，在教學(xué)過程中不僅要讓學(xué)生掌握計算機網(wǎng)絡(luò)理論方面的知識，更要把理論和實踐結(jié)合起來，通過實驗培養(yǎng)學(xué)生的動手能力和創(chuàng)新能力。
　　在目前的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與應(yīng)用課程教學(xué)中，各高校普遍偏向于理論知識的學(xué)習(xí)，而實驗教學(xué)方面不能充分開展起來，學(xué)習(xí)質(zhì)量不高，學(xué)生不能真正理解和掌握計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，從而減少了學(xué)習(xí)的興趣，更不用說培養(yǎng)能力。究其原因，一是計算機網(wǎng)絡(luò)實驗教學(xué)要求的投入太大，使得網(wǎng)絡(luò)實驗室設(shè)備不足，網(wǎng)絡(luò)實驗運行費用較高，更加制約了學(xué)生的實驗時間。二是實驗教學(xué)模式單一，以實驗教材為主，學(xué)生被動的接受知識，實驗只需參照實驗教材執(zhí)行，制約了學(xué)生對網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的理解以及能力的培養(yǎng)。
　　對于第一個問題，隨著經(jīng)費的增加，實驗設(shè)備的缺少會得到一定程度的緩解，而且仿真實驗的應(yīng)用可以更進一步解決這一問題，因此目前更加緊迫的是對第二個問題的研究。
　　要解決第二個問題，首先要了解網(wǎng)絡(luò)實驗的特征，網(wǎng)絡(luò)實驗面對的是系統(tǒng)集成性問題而非元器件級問題，本質(zhì)上需要多人合作來完成實驗，網(wǎng)絡(luò)實驗也適合設(shè)計成一個個單獨的項目。而協(xié)作學(xué)習(xí)就是學(xué)生以小組形式完成預(yù)先設(shè)置好的任務(wù)的一種方式，適合網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與應(yīng)用實驗教學(xué)。本文根據(jù)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)實驗課程的特性，從實驗項目設(shè)計、實驗環(huán)境配置、實驗過程組織以及實驗結(jié)果評價等方面對基于協(xié)作學(xué)習(xí)的實驗教學(xué)模式進行了研究。
　　
　　2　網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與應(yīng)用實驗課程教學(xué)現(xiàn)狀與特征
　　
　　實驗課程是網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與應(yīng)用教學(xué)中非常重要的組成部分，其重要程度甚至超過了理論知識的學(xué)習(xí)，因為這關(guān)系到能否培養(yǎng)學(xué)生的動手能力和創(chuàng)新能力，關(guān)系到學(xué)生能否具備解決實際網(wǎng)絡(luò)問題的能力。
　　
　　2.1　網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與應(yīng)用實驗教學(xué)現(xiàn)狀
　　在原來的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與應(yīng)用實驗教學(xué)中，實驗的內(nèi)容主要依賴于理論教學(xué)，實驗教學(xué)的內(nèi)容和學(xué)時比較分散，導(dǎo)致學(xué)生重理論輕實踐。這使得培養(yǎng)出來的人才不符合社會和企業(yè)的需要，形成一方面企業(yè)招不到符合要求的相關(guān)專業(yè)人才，另一方面大批相關(guān)專業(yè)的學(xué)生找不到工作的尷尬局面。
　　為解決這一問題，很多高校建立了網(wǎng)絡(luò)實驗室，也編輯了一些實驗教材，增加了實驗課時，這使得學(xué)生學(xué)習(xí)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的時間和環(huán)境得到了很大的改善，但這并沒有完全解決問題。目前的網(wǎng)絡(luò)實驗教學(xué)效果較差，教學(xué)質(zhì)量不高，實驗以驗證性實驗為主，學(xué)生實驗時參照實驗教材的步驟，在教師的指導(dǎo)下做出實驗結(jié)果，嚴(yán)格地說這種實驗不能叫做實驗，而是上卡機甚至變成了打字練習(xí)。
　　究其原因，主要是因為現(xiàn)在的實驗內(nèi)容設(shè)計、實驗環(huán)境設(shè)置以及實驗過程的組織等方面沒有考慮網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與應(yīng)用實驗課程的特征。
　　
　　2.2　網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與應(yīng)用實驗教學(xué)特征
　　1)網(wǎng)絡(luò)實驗適合設(shè)計成單獨的項目。
　　網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與應(yīng)用實驗課程內(nèi)容可以根據(jù)教學(xué)要求分成一個個獨立的任務(wù)，每個任務(wù)可以設(shè)置成一個項目，每次實驗可以完成一個項目，項目之間存在一定的順序關(guān)系。比如以太網(wǎng)組網(wǎng)、交換機配置、VLAN配置、子網(wǎng)規(guī)劃、地址解析協(xié)議、路由器配置以及域名系統(tǒng)等都可以設(shè)計成一個項目。
　　2)網(wǎng)絡(luò)實驗項目需要多人合作。
　　大多數(shù)網(wǎng)絡(luò)實驗項目需要多人合作，因為從實驗時間和設(shè)備資源上不允許每個學(xué)生單獨完成系統(tǒng)性的項目，而且多人合作方式完成項目也能達到相應(yīng)的教學(xué)效果。比如虛擬局域網(wǎng)VLAN的配置中，涉及到多個端口多臺主機的配置，每個同學(xué)可以負(fù)責(zé)一臺主機，相互之間配合來共同完成項目。其他交換機相關(guān)實驗、路由器相關(guān)實驗以及子網(wǎng)規(guī)劃、域名系統(tǒng)等實驗中同樣需要多人合作。
　　3)網(wǎng)絡(luò)實驗環(huán)境需要多人合作。
　　網(wǎng)絡(luò)實驗的資源是有限的，尤其是路由器、交換機等較為昂貴的設(shè)備不可能每人一臺，需要多人共用設(shè)備，當(dāng)然就需要多人合作完成實驗項目。
　　
　　3　協(xié)作學(xué)習(xí)及協(xié)作學(xué)習(xí)模式
　　
　　協(xié)作學(xué)習(xí)(Cooperative Leaming，簡稱CL)是學(xué)生以小組形式參與，為達到共同的學(xué)習(xí)目標(biāo)，在一定的激勵機制下最大化個人和他人習(xí)得成果，而合作互助的一切相關(guān)行為。協(xié)作學(xué)習(xí)至少包含5個要素：積極互賴、面對面的促進性交互作用、個人責(zé)任、社交技能以及小組自加工。協(xié)作學(xué)習(xí)以小組活動為主體，強調(diào)小組成員的合作互助，以特定任務(wù)目標(biāo)為導(dǎo)向，強調(diào)按總體成績進行激勵。
　　協(xié)作學(xué)習(xí)模式是指采用協(xié)作學(xué)習(xí)組織形式促進學(xué)生對知識的理解與掌握的過程，通常由4個基本要素組成，即協(xié)作小組、成員、輔導(dǎo)教師和協(xié)作學(xué)習(xí)環(huán)境。在學(xué)習(xí)過程中，首先將教學(xué)內(nèi)容設(shè)置成各個任務(wù)，然后根據(jù)教學(xué)任務(wù)按學(xué)生的學(xué)習(xí)成績、知識結(jié)構(gòu)、認(rèn)知能力、認(rèn)知風(fēng)格、認(rèn)知方式等不同因素分成多個小組，每個小組3～5人，以小組為單位完成任務(wù)。成員是指分派到小組中的學(xué)習(xí)者，成員在小組中扮演一定的角色，有自己單獨的任務(wù)，成員之間通過協(xié)作互助來共同完成任務(wù)。輔導(dǎo)教師在任務(wù)的設(shè)置，小組的分派，學(xué)習(xí)中的指導(dǎo)以及學(xué)習(xí)結(jié)果的評價等方面具有非常重要的作用。協(xié)作學(xué)習(xí)環(huán)境包括組織環(huán)境、空間環(huán)境、硬件環(huán)境和資源環(huán)境等方面內(nèi)容。協(xié)作學(xué)習(xí)的基本模式主要有競爭、辯論、合作、問題解決、伙伴、設(shè)計和角色扮演。
　　協(xié)作學(xué)習(xí)模式剛好符合網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與應(yīng)用實驗教學(xué)的特征，在協(xié)作學(xué)習(xí)過程中，可以共享實驗設(shè)備和學(xué)習(xí)資料，通過相互協(xié)作、相互幫助以及相互督促，充分發(fā)揮學(xué)習(xí)者的自主性、創(chuàng)造性和互動性。
　　
　　4　基于協(xié)作學(xué)習(xí)的實驗課程教學(xué)模式
　　
　　協(xié)作學(xué)習(xí)模式適合網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與應(yīng)用實驗課程教學(xué)要求，下面從實驗項目設(shè)計、實驗環(huán)境配置、教學(xué)過程實施以及教學(xué)結(jié)果評價等方面分別加以討論。
　　
　　4.1　實驗項目設(shè)計
　　網(wǎng)絡(luò)實驗可以設(shè)置成單獨的任務(wù)，每一個任務(wù)都可以設(shè)計為一個項目，下面以路由器相關(guān)實驗為例來說叫實驗項目的設(shè)計。
　　1)實驗項目的總體設(shè)置。
　　實驗的總體內(nèi)容根據(jù)教學(xué)要求來安排，具體設(shè)置時應(yīng)考慮實驗時間，一個實驗項目應(yīng)能在2個課時內(nèi)完成。按此原則將路由器相關(guān)實驗具體分為主機路由實驗、路由器基本配置、靜態(tài)路由配置、RIP協(xié)議配置、OSPF協(xié)議配置、BGP協(xié)議配置以及NAT實驗7個實驗項目。
　　2)實驗項目的任務(wù)安排。
　　首先根據(jù)每個實驗的具體要求分配小組，明確規(guī)定小組任務(wù)、小組成員的角色以及各自的任務(wù)，確定組內(nèi)成員間的協(xié)作以及組間的協(xié)作，從而設(shè)置協(xié)作環(huán)境。
　　表1是以路由器相關(guān)實驗為例來說明網(wǎng)絡(luò)實驗協(xié)作學(xué)習(xí)任務(wù)的安排，其中“一”表示不需要或者“無”。其中成員角色的劃分按任務(wù)性質(zhì)分主要是路由器配置和網(wǎng)絡(luò)主機配置，但因為在實驗過程的需求不同，因此將不同網(wǎng)絡(luò)的主機配置看成是不同角色。
　　
　　下面以RIP協(xié)議配置實驗為例來說明具體任務(wù)的安排。RIP協(xié)議配置實驗通過3臺路由器來連通3個網(wǎng)絡(luò)，如圖l所示。其中A1～A8為8臺主機，S1～S3為3臺交換機，R1～R3為3臺路由器，每個路由器有兩個以太網(wǎng)接口。整個項目可有一個小組來完成，小組成員4～8人，最少4人，1個配置路由器，3個配置不同網(wǎng)絡(luò)。小組的任務(wù)是配置RIP協(xié)議將3個網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)，掌握RIP協(xié)議的配置方法，觀察RIP的運行過程，從而加深對RIP原理的理解。實驗第1步是按拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖連線，其中一臺主機通過配置線連到路由器；第2步配置主機IP地址；第3步配置Rl的RIP協(xié)議：第4步配置R2的RIP協(xié)議；第5步配置R3的RIP協(xié)議；第6步模擬網(wǎng)絡(luò)故障將R1的LAN0口拔掉。除了第1步之外其他各步都要測試各網(wǎng)絡(luò)之間的連通性，查看路由表并將其記錄下來。每個成員至少負(fù)責(zé)一臺主機的配置和連通性測試，某個成員的延誤會導(dǎo)致其他成員的測試，而且不同主機測試出來的結(jié)果是不同的，因而每個成員都有單獨的任務(wù)要完成，但又需要相互協(xié)作才能完成整個目標(biāo)。
　　
　　
　　4.2　實驗環(huán)境設(shè)置
　　根據(jù)實驗課程的特性以及協(xié)作學(xué)習(xí)模式的要求，我們重新設(shè)計了網(wǎng)絡(luò)實驗室。網(wǎng)絡(luò)實驗室由8個工作臺組成，每個工作臺包括8臺主機和一個機柜，8臺主機圍成一個圓形，機柜內(nèi)配置集線器、二層交換機、三層交換機、路由器以及防火墻、語音網(wǎng)關(guān)等設(shè)備，適合大多數(shù)實驗。平常主機和二層交換機相連，二層交換機則通過三層交換機連到實驗室中心交換機，中心交換機連到Internet，可以做與Internet有關(guān)的實驗。機柜內(nèi)部備有多根交叉線和直通線，以便實驗時設(shè)備之間的連接：還有一根Console配置線，用于配置交換機和路由器等設(shè)備；機柜之間預(yù)留通信線路，在做BGP等需要較多路由設(shè)備時連接。每臺主機安裝多個操作+DeetaahXJV/yMLqe4vY3g==系統(tǒng)以及各種需要的網(wǎng)絡(luò)軟件。
　　
　　4.3　教學(xué)過程實施
　　實驗教學(xué)過程中的關(guān)鍵問題是分組，將全體學(xué)生按工作臺分成多個組，每組6～8位同學(xué)，分組的策略是按學(xué)生的能力、興趣、基礎(chǔ)、性別等因素相互搭配，以便于各展所長、協(xié)助互補。每組配備組長一名，負(fù)責(zé)實驗設(shè)備領(lǐng)取與分派以及組共同任務(wù)目標(biāo)的監(jiān)管和匯總。組成員具體負(fù)責(zé)任務(wù)通過相互協(xié)商來確定，組成員之間相互合作、相互幫助、也相互督促。這種分組比較固定，方便教學(xué)管理，但是在部分實驗不需要這么多人合作時，可以在組內(nèi)部臨時再分小組，靈活方便。部分實驗需要組間合作的由各組組長進行協(xié)商解決。
　　分好組后，以組為單位安排實驗項目，分配實驗設(shè)備，組織實驗過程。教師也以組為單位進行輔導(dǎo)。
　　
　　4.4　教學(xué)結(jié)果評價
　　教學(xué)模式是否有效，是否確實提高了教學(xué)質(zhì)量，必須對教學(xué)結(jié)果進行評價。采用本文教學(xué)模式的實驗結(jié)果評價可按兩個方面來進行評價，一是以小組為單位，二是以成員為單位。
　　以小組為單位進行評價首先是檢查小組任務(wù)的完成情況，要求完成一份項目總結(jié)報告，說明項目中采用的策略以及具體實施過程，最終的成果以及存在的問題。教師以小組為單位評分，可按各組成果和報告的優(yōu)異程度排列登記來促進組間的競爭，如果某個小組不能按時完成任務(wù)，則考慮調(diào)整小組成員的組成。其次，可以在項目基礎(chǔ)上布置相關(guān)任務(wù)測試小組的學(xué)習(xí)效果，檢測其協(xié)作能力和解決問題的能力。
　　以小組為單位考核可以促進成員之間的相互合作、幫助和促進，但也難免有些學(xué)生濫竽充數(shù)，所有事情由同學(xué)代勞。因此還必須對成員進行評價，每個成員必須完成一份任務(wù)總結(jié)報告，說明在項目中所具體負(fù)責(zé)的任務(wù)，如何實施，如何協(xié)作，最后的結(jié)果以及存在的問題，由于不同成員的任務(wù)之間有一定的順序關(guān)系，存在的問題中可以指出其他成員的不足。教師可以對各組完成相同任務(wù)的學(xué)生一起評價，以促進學(xué)生的競爭意識。其次，也可以制定某個任務(wù)或操作來考核學(xué)生，評價其學(xué)習(xí)效果。
　　
　　5　結(jié)語
　　
　　本文針對網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與應(yīng)用實驗課程的本質(zhì)特征，采用基于協(xié)作學(xué)習(xí)的實驗教學(xué)模式，從實驗項目的設(shè)計、實驗環(huán)境的配置、教學(xué)過程的組織以及教學(xué)結(jié)果的評價等方面進行了探討。
　　近兩年來，我們在多個班級嘗試了這種教學(xué)模式，并對協(xié)作學(xué)習(xí)模式和傳統(tǒng)教學(xué)模式進行了對比。結(jié)果表明，協(xié)作學(xué)習(xí)模式確實更加適合于網(wǎng)絡(luò)實驗教學(xué)。在采用協(xié)作學(xué)習(xí)模式的教學(xué)中，首先一部分學(xué)生脫穎而出，在組中起到組織、協(xié)調(diào)的作用，在同學(xué)相互幫助、相互討論過程中進一步加深了對網(wǎng)絡(luò)知識的理解，因而優(yōu)秀者更加優(yōu)秀，原本較為普通的同學(xué)也在競爭中越來越優(yōu)秀。其次部分同學(xué)原本因基礎(chǔ)、興趣、能力等方面原因在實驗過程中表現(xiàn)較差，但在組內(nèi)同學(xué)的幫助、促進下得到了很大程度的提高。同時因為采用同學(xué)之間的合作互助，完成一定任務(wù)而產(chǎn)生的成就感，極大提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣?？偠灾?，基于協(xié)作學(xué)習(xí)的實驗教學(xué)模式從整體上提高了教學(xué)效果，加深了學(xué)生對網(wǎng)絡(luò)知識的理解，也鍛煉了學(xué)生的各方面能力。
　　目前我們還只對實際實驗過程中采用這種模式進行了研究，對于采用網(wǎng)絡(luò)仿真實驗平臺以及基于CSCL的實驗教學(xué)模式是下一步的研究方向。
　　
　　
　　(編輯：姚彥