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【中图分类号】 G420 【文献标识码】 A 【论文编号】1009-8097(2008)11-0125-03
一 引言
知识的可视化就是让知识变得更容易理解,通俗易懂。知识的可视化往往就用图像和动画的形式表现出来,传统的图像格式分为位图图像和矢量图图像。而动画一般是FLASH矢量图形动画。使用位图图像往往比较大,不利于网络的传输。虽然,FLASH也有强大的交互性,但它必须在特定的软件插件支持下才能实现交互性。本文所提到的SVG技术可很好的解决位图图像和FLASH矢量图形动画这些不足之处。
二 SVG技术
1SVG概述
W3C推出的SVG是可升级矢量图形(Scalable Vector Graphics)的简称。SVG是一种采用XML来描述二维图形的语言,目前W3C推荐使用的版本是SVG 1.1(本文所说的SVG即指SVG 1.1)。SVG允许使用3种类型的图形对象:矢量图形形状(例如由直线和曲线组成的线条形状),图像和文本。图形对象可以被组化、样式化、变形和重新组合,包括图象嵌套、变形处理、剪辑路径、Alpha蒙板、滤镜特效和模板对象。[1]目前SVG已经得到很多浏览器的支持,如IE(添加Adobe提供的SVG Viewer插件)、Mozilla Firefox等。SVG 的文档对象模型(Document Object Model)可以很容易地将图像中出现的元素处理成一个个对象,这正是相对光栅格式图像具有优势的基础。
SVG图形可以是动态的、可交互性的。动画通过直接声明(比如在SVG里嵌入SVG动画元素)或通过脚本来进行定义或触发。
SVG不但可以表现图像,还可以表现文字、音频等其它信息,对于那些有视觉障碍的人,可以通过可替换的方法把图像替换为音频信息,这样对那些有视觉障碍的人,也能够得到SVG所表现的信息。另外,对那些手持设备、车载设备、无线设备来说,它们的屏幕一般都比较小,而且显示分辨率低,SVG的矢量特性也可以让这些设备清楚地浏览SVG图像信息,这都是目前的位图图像所不能做到的。
2SVG、位图图像和FLASH矢量图的比较
所有权指公司的专有格式权,网络检索难易指文件的内部结构对于搜索引擎是否可见。
由上表可看出SVG具有的特征:
(1) 所有权方面,SVG是由W3C管理的一种开放标准,W3C是web技术的国际化标准组织。
(2) 可缩放性,按字面意思就是指讲内容放大的能力,可以帮助确保有视觉障碍的人,或者那些距离显示器比平常更远的人们,可以看到应当看到的所有内容。
(3) 结构化图像,SVG本身为结构化图像,它包括了有关一幅图像中每个组件的结构,这使得辅助技术更容易按照一种其用户可以理解的方式复制图像。SVG使用了文档对象模型,即DOM是分析XML文件的方式,并由描述该知识实体的几何数据和属性数据之一,用它来定义每一个元素,可以在必要时能够处理每个元素从而确保它和这幅图像作为一个整体可以由用户访问 [1]。
(4) 普通文本,因为SVG是纯文本,所以任何SVG内容可以输入为纯文本格式,通过屏幕阅读器阅读,或者以其他使其更易于理解和创作的方式表示。
(5) 可扩展样式特性,SVG属性不同于CSS中包括的其它属性,它可以用来进一步提高有视觉障碍和使用辅助技术的人们的易访问性。通过改变字体和滤镜,设计人员可以方便的采用供视觉较差、色彩缺乏或需要辅助技术的人们使用内容[1]。
SVG提供了描述矢量的一种方式,同时能够通过其他XML实例、脚本语言、CSS和DOM进行扩展,开发人员已经意识到了SVG解释器可以添加到几乎任何应用程序中,甚至像蜂窝电话和手持设备中使用的嵌入式软件。
三 可视化技术
1 可视化概述
可视化技术是指将抽象的事物或过程变成图形、图像的表示方法,为的是更有利于人们理解和记忆。“可视化”一词,来源于英文的“visualization”,原意是“可看得见的、清楚的呈现”。知识可视化是指应用视觉表征手段来表现知识及相互之间的联系,以促进群体知识的传播和创新,其实质是将知识以图解的手段表示出来,形成能够直接作用于人的感官的知识外在表现形式,从而促进知识的传播和创新。人类80%以上的信息是通过视觉获得的,常言道“百闻不如一见”、“一图胜过千言”就是这个意思。知识可视化是教育技术为达到教学效果最优化的利器之一,是教育技术的一个重要的研究领域。[2]目前,知识可视化工具有:概念图(Concept Map)、思维导图(Mind Map)、认知地图(Cognitive Maps)、语义网络(Semantic Networks)、知识地图(Knowledge Map)等。[2]
2 SVG在知识可视化方面的优势
(1) 任意放缩,用户可以自由的放缩图像而不会破坏图像的清晰度。
(2) 文本独立,SVG图像中的文字独立于图像,可以编辑和查询.同时,也不会再有字体的限制,用户系统即使没有安装某一字体,同样可以看到。
(3) 较小文件尺寸,一般而言,SVG图像要比其他网络图像格式如GIF,JPEG更小,下载更迅速。
(4) 超强显示效果,SVG图像的清晰度适合任何屏幕分辨率或打印分辨率(dpi),无论是300dpi,600dpi甚至更高,都不会产生位图图像的马赛克现象。
(5) 超强交互性,由于SVG是基于XML的,因而能制作出空前强大的动态交互,SVG图像能对用户动作做出不同响应,例如高亮,声效,特效,动画等优点。
四 运用SVG技术实现WEB环境《计算机网络》知识可视化表示的方法及实例
1 SVG对象模型结构的设计
通过分析SVG文档的结构,本文从Script操作SVG角度出发设计了SVG对象模型,如图1所示。
Windows窗体对象是一个全局变量,该变量表示SVG运行时的浏览器窗口对象。因为脚本的运行就是在Windows对象内部进行的,所以调用该对象方法和属性时可以省去对Windows变量的指定,例如Windows,Document可以直接通过Document实现引用。Document是静态全局变量,通过该变量我们可以立即获取当前浏览图形的文档对象(SVG Document)。[3]通过获取文档对象,我们就可以在DOM框架下对各种图形元素进行动态操作。SVG文档还可以嵌入HTML网页中,通过HTML文档对象获得SVG文档对象。
将SVG文档嵌入网页中可以用以下代码实现:
<embed width=”800” height=”600” type=”image/svg-xml”
id=”svgnetwork”src=”网络.svg”>
</embed>
下面程序演示了如何利用脚本和DOM进行创建文本节点和向文本节点添加文本内容的过程:
var text = document.createElement ("text");//创造一个文本节点对象
text.setAttribute("x", 100);
text.setAttribute("y", 100);
text.appendChild(document.createTextNode("new text"));//将文本内容添加到text节点对象中
2 基于SVG《计算机网络》知识数据的组织
本文设计了基于SVG的《计算机网络》知识数据组织结构图。如图2所示:
该结构图将知识数据表达分为文字知识表达和图像+动画知识表达两部分,并且这两部分都是在图层的基础上实现的。点、线、面是组成图像的基本几何属性。在SVG中,<line.../>是绘制线条的标签,<polyline .../>是绘制折线的标签。而<circle .../>是绘制正圆的标签,<ellipse .../>是绘制椭圆的标签,<rect .../>是绘制矩形的标签。动画是由<animate.../>或脚本+DOM来实现的。
3 基于SVG《计算机网络》知识图形的方法
基于SVG的《计算机网络》知识图形主要是利用B/S的架构来实现的。S是服务器端,而B是客户端浏览器,客户端通过浏览器进行URL连接请求,获得服务器端的SVG文档的应答,在脚本解释器的作用下,应答内容在浏览器中显示。如图3所示。
4 基于SVG《计算机网络》知识可视化表示的具体实例
使用SVG制作图形方法有两种:用文本编辑器(记事本等)直接制作或是用专门的制作软件制作如Inkscape等。而动画一般是由脚本+DOM或使用SVG本身属性进行描述。图4和5是网络拓扑图中传输包的过程演示图,使用SVG本身属性进行描述编写动画的部分代码如:
<animate attribute Name="visibility"
id="Animation_1_Segment"
begin="accessKey(b);
end="Animation_1_Segment.repeat(2);accessKey(e)">
用id获得动画片段层,并且设置了开始动画热键和结束
动画热键及重复动画次数。
五总结
SVG技术尽管在可伸缩性和交互性等方面有很强的优势,但在还需要大量的编程工作才能完成,它的很多方面也不是很完善,需要进一步的发展。技术是为教学内容服务,SVG技术在《计算机网络》课程的知识可视化方面,并不是所有的知识都能够可视化出来。
参考文献
[1] W3C网站:省略.
[2] 苗英恺,陈佳."知识认知导航图"在教育中的应用初探[J].教育信息化,2006(1):10-12.
中图分类号:F015 文献标识码:A 文章编号:1009-2374(2009)01-0035-02
一、计算机网络技术对于知识产权制度的影响
(一)知识产权客体增加
随着社会进步及高新技术的飞速发展,知识产权的客体不断地增加,网络技术的发展也必然地新增了知识产权的客体,其中尤以域名最为突出。所谓域名即“网址”,是一种由英文字母或者汉字、数字、连接符及实点构成的互联网上的计算机的地址。虽然搜索引擎和网络实名的出现在一定程度上削弱了域名的价值。相比之下,后两者在方便实用上占了上风,但却显得快捷不足,准确性较差,而原有的纯粹数字性的IP地址虽能够快捷准确地指向网站服务器,但使用起来明显地不够方便。也就是说、只有域名将准确、方便、快捷这三者很好地协调起来,因此,其地位仍是无法代替的。由于域名性质尚在争议中,目前各个国家都没有为域名提供直接保护的专门法律,实践中对域名的法律保护主要借助有关法律中的原则和一些特定的行业规范。前者主要包括《商标法》、《反不正当竞争法》、《民法通则》中有关公平诚信的原则,后者主要指各国关于域名注册和管理的制度。随着ICANN指定的第一个域名纠纷行政处理机构-WIP0仲裁与调解中心,从1999年12月1日起受理域名纠纷,以ICANN制定的《统一域名争议解决规则》及其实施细则、WIPO仲裁与调解中心制定的《统一域名争议解决规则的补充规则》为基础的全球性统一域名纠纷处理机制正式开始运行,并且运行至今已初见成效。通过全球性统一域名纠纷处理机制提供的途径解决域名争议的一个显著特点是及时,因为不仅纠纷处理程序规则有严格的期间限制,而且一般都是通过网络在线的方式审理和裁决,这一点很好地顺应了网络环境下人们对效率的高度追求,且充分利用了计算机网络技术本身,所谓网上争议网上解决,因而非常方便快捷。随着技术进步和社会发展,类似域名这样的崭新概念还将有许多,互联网业的发展无人可以阻挡,将域名等纳入知识产权的保护,并对其做出针对性的规定刻不容缓。
(二)知识产权保护的新内容、新形式
近年来,网络游戏得到迅猛发展,据一项由美国国际数据市场研究公司对我国网络游戏市场所作的调查报告显示,中国网络游戏用户数正在以每年超过100%的速度增长,网络游戏市场规模的年增长率接近200%。到2006年,该产业会以92.6%的速度增长,将形成83亿元的市场规模。但是,在网络游戏市场飞速发展的同时,“私服”、“外挂”现象也在业内引起了重大的反响。所谓“私服”是指未经授权许可私自设立的网络游戏服务器。由于网络游戏采取的是客户端与服务端交互的方式,一般对于客户端,玩家可以免费自由下载,而服务端由网络游戏运营商加以管理,玩家的账号信息贮存在服务端上,运营商通过控制服务端对玩家进行管理,而玩家只能通过参与游戏更新自己的客户资料,而不能直接进入服务端更改数据。如果有人以某种途径得到服务端程序而将自己的计算机作为服务器,这台计算机也就成了“私服”。而“外挂”就是建立在网络游戏服务器与各个玩家的客户端程序之间的自动控制和修改传输数据的程序,它一般主要是实现自动化管理,广义上来说,只要是独立于软件之外的、能够优化操作的、不使用时不会影响软件原始运行的,都是外挂。目前,“私服”问题已不仅仅是个别私服商的盈利,而是正在逐渐形成一个产业联盟。产业化模式的初步形成,不仅使已经开展私服的运营商得到发展,更使许多缺乏一定条件,但又具备必要条件的人加入进来,使得“私服”运营的潜在群体迅速扩大,将“私服”朝着整个产业纵深的方向在发展,一条畸形产业链正在逐渐形成。与“私服”相比,“外挂”问题更是有过之而无不及。目前,“外挂”已经猖獗到“无网络游戏不外挂”的地步。同时,随着网络游戏的日趋流行,“外挂”已经发展成为一个地下产业。“外挂”程序的制作、流通与中国盗版软件产业相互勾结,逐步走向了体系化、规模化。
二、计算机网络对知识产权国际保护制度的修正
(一)观念性的修正
互联网与知识产权保护是一项全球性的难题,各国立法的价值取向差异很大。科技和经济的一体化是与经济乃至法律的全球化相伴而生的,这要求法律尤其是与科技、经济联系非常密切的知识产权法应当尽可能地向国际通行做法靠拢,以利于知识产品在国际范围内的有效流转。对发展中国家来说,这也是其从发达国家引进高新技术,加速本国经济发展的必要法律环境。但是,国际通行做法不等于某个大国的做法,而应主要依据有关国际公约等国际规范。而且,目前的知识产权国际规范是在发达国家占主导地位的情况下形成的,过多地考虑了发达国家的利益,而较少体现发展中国家的利益,没有考虑到发展中国家相对落后的科技和经济状况。可以说,现有的知识产权国际规范是旧的国际经济秩序的一部分。知识产权作为利益机制,不仅涉及到国内的不同主体之间的利益关系,而且也涉及到不同国家之间的利益关系。事实上,各国在选择知识产权保护策略时都是从其利益出发的。知识产权国际保护体系虽被公认,但仍是在西方国家倡导下通过的。在互联网的推动下,应建立一种既保护知识产权,又兼顾网络合理发展的制度体系,对在线版权侵权责任进行区别对待。对那些无法对侵权内容实施控制和互动者,可证明上网作品有合法来源者,或者按规定在版权作品保护中心登记注册、愿付合理报酬者,实施可以免责的“安全港”制度。
(二)技术性修正
对于不同类型的知识产权在保护期限上有不同的要求,而每一种类型的知识产权的具体期限往往是由一国经济、文化和社会发展条件决定的,同时不可避免地受到国际环境的影响,特别是在世界经济科技一体化的今天。例如美国以前对专利权人的权利保护期限为17年(现在为各国通行的20年),就是通过经济学家们认真“计算”出来的。因此,这都表明期限的规定是为了公共目标和社会发展的目的而设置的,是公权对于私权的干预。而实际上,就目前对知识产权保护期限来看,往往存在保护期过长的问题,特别是在对于计算机技术的保护中更加明显,对于网络化的计算机技术而言,规定一个过长的保护期限与当今时代飞速发展的技术是不相适应的,而且在实践中往往也是缺少实际意义的。因此,近来,越来越多的国家认为工业需要一个维护期短的制度来促进技术改进,特别是在技术秘密不能保密的情况下更具有重要的意义,如其中对小发明、短期专利和实用新型,依官方许可而持续6~10年不等。
(三)利用原则,调整力度
从国际经验看,市场经济越发达、工业化水平越高的国家,知识产权法律体系就越完善,保护水准越高,TRIPS把现有的知识产权国际公约分为三类:各成员方必须遵循的基本原则、必须达到的最低保护标准和可以根据具体情况适用的规则。各成员方的知识产权保护制度只须遵循基本和满足最低保护标准,其余的可以根据实际需要选择。实际上,即使是发达的工业化国家,知识产权保护标准也不尽相同。我们可以充分利用知识产权国际制度的基本原则,立足发展中国家的事实国情,独立地制定我国的知识产权立法。在对知识进行保护的同时,也需要发挥知识产权的调节机制和约束机制的作用,以使知识产权人的个体利益与社会的整体利益得以合理的平衡、协调。从知识产权机制本身的特点及其与科技进步、经济增长和社会发展的关系出发,我国在完善知识产权法律制度、加强知识产权保护的过程中,不仅应当注意知识产权保护有效与充分的一面,而且也应当注意知识产权保护的合理与适度的另一面。针对网络时代技术的迅猛发展以及人们对技术发展速度的更高要求,权衡调整知识产权保护力度。
三、结语
站在发展中国家的立场,正视我国的现实国情,必须认识到:完善知识产权制度决不是盲目地追随发达国家。把握计算机网络所带来的机遇,正可以为知识产权国际保护制度发出自己的声音。
参考文献
[1]李步云.网络经济与法律论坛[M].中国检察出版社,2004.
计算机网络是计算机技术和通信技术紧密结合的产物,是计算机和通信两个领域的交叉学科。计算机网络课程是一门重要的专业基础课,内容复杂,涉及到彼此交织的许多概念、协议和技术,是一门公认的难教和难学的课程[1]。我校计算机网络课程2007年被立项为学校精品课程,为此,教师积极开展计算机网络课程建设和教学研究。通过多年的计算机网络课程教学实践,我们将计算机网络课程的知识结构提炼为“一个结构、二个模型、三种地址、四种控制、五类协议”。尽管计算机网络课程内容很多,但上述这种知识结构从5个层面体现了该课程的主要内容,有利于对计算机网络知识结构的总体把握。
1一个结构
“一个结构”是指“计算机网络体系结构”(以下简称“体系结构”)。计算机网络经过50多年的飞速发展,经历了4个阶段:以单计算机为中心的联机系统阶段、计算机-计算机网络阶段、体系结构标准化网络阶段和高速智能计算机网络阶段。其中计算机网络体系结构的提出是其发展过程中的一个重要里程碑,对于网络体系结构主要讲清楚模型建构思想。
1) 体系结构的建构思想。
由于计算机网络系统是一个十分复杂的系统,对其进行处理采用“大事化小,分而治之”的方法,采用的是“分层模型”。
2) 体系结构的分层模型。
在网络中,对等层之间的约定称为协议,它是平行对等关系。相邻层之间的约定称为接口,它是垂直调用关系,如图1所示[2]。在同一系统中,第N层向第N+1层通过接口提供服务。
在教学中,重点应讲清楚“为什么要分层以及怎样分层”。由于分层模型中包含很多抽象的概念,如实体、协议、接口、服务用户、服务提供者、服务原语等。学生对于“分层”是很难理解的。网络中的“层”是不能用眼睛去观察,只能发挥学生的想象力。教师为了让学生能够理解,常用邮政系统的信件发送与接收过程来进行对比,以帮助学生获得一些感性认识。
2两个模型
“两个模型”是指“OSI/RM模型”和“TCP/IP模型”。这两个模型均是按照体系结构中的分层思想建构的。
1)TCP/IP与OSI/IP的相似之处。
TCP/IP和OSI/RM均采用层次结构,层的功能大体相似,在传输层以上都是以应用为主导的。两者都是一种基于协议数据单元的包交换网络,而且分别作为事实上的标准和法律上的标准,具有同等的重要性。
2)TCP/IP与OSI/IP的不同之处。
首先,出发点不同,OSI/RM是作为国际标准而制定的,大而全,协议的数量和复杂性都远高于TCP/IP,影响了市场占有率和发展。而TCP/IP开始是为军用网设计的,一开始就考虑了一些特殊要求,如可用性、顽存性、安全性、网络互联性,它来自实践,顺应社会需求,在实践中不断改进与完善,具有强大的市场,成了事实上的标准。其次,二者对层次间关系的处理不同。最后,二者对异构网互联、无连接服务、可靠性、网络管理的考虑也不同。
在教学中要讲清这两个模型产生的过程,各自的特点,它们之间的异同,为什么TCP/IP成为了事实上的标准而OSI/RM最终没有占领市场。
3三种地址
“三种地址”是指“MAC地址”、“IP地址”和“域名”。
1)MAC地址。
MAC地址也叫物理地址、硬件地址或链路地址,由网络设备制造商生产时写在硬件(如网卡)内部的全球唯一的序列号,通常用48位二进制数或12位16进制数表示。MAC地址是在数据链路层对网卡或网络接口的标识。
2)IP地址。
IP地址是网络系统给因特网上的每一个主机(或路由器)的每一个接口分配一个标识符,IPv4版本的IP地址用32位二进制数表示,IPv6版本的IP地址用128位二进制数表示。它是在网络层对主机(或路由器)接口的标识。
3) 域名(Domain Name)。
域名是Internet网络上的一个服务器或一个网络系统的名字,也具有全球唯一性。它是在应用层对服务器或一个网络系统的标识,是一种更加人性化的标识符。
为了方便通信,三种地址可以通过专用的协议ARP、RARP和DNS来完成地址映射,这些工作对人来说是“透明”的,如图2所示。
在教学中,应重点讲清计算机网络中的“地址的本质是什么”、“为什么要设置三种地址以及三种地址之间的关系”。计算机网络中的“地址”与生活中的“地址”其含义是不同的。生活中的“地址”通常指的是一个地理位置,而网络中的“地址”指的是一个网络设备或接口的“名字”或“标识符(Identification)”,它与地理位置并没有直接联系。正如用“名字”来标识人一样,计算机网络中为了通信的需要,要为网络中的结点取一个名字,以便传输数据时能区分不同的结点,找到目的结点。在不同的层面对网络结点取名有不同的标识方法,因而也就出现了三种“网络地址”。
不管怎样,这三种地址其实是在三个不同层面对网络结点的标识。由于体系结构的建构是分层的,因而就出现了在不同层面(数据链路层、网络层和应用层)对网络结点的标识问题,同一个结点在不同的层面就有不同的名字是不难理解的。正如同一个人在不同的时期(或不同的场合)有不同名字:“乳名”、“正式名字”和“身份证号”;读书时还有“学号”,参加高考时有“考生号”,工作时有“工号”等,所以在计算机网络中出现多种标识符也是顺理成章的事。
4四种控制
“四种控制”是指“介质访问控制”、“差错控制”、“流量控制”和“拥塞控制”。计算机网络是一个非常复杂的“系统”,根据系统论和控制论的相关原理,要利用计算机网络系统来为人类进行信息服务就必须对这个系统进行有效地控制,在计算机网络技术的发展过程中,已成功实施上述四种基本的控制。
1) 介质访问控制。
在计算机网络中使用的传输介质是一种宝贵的资源,对传输介质的使用有很多方法,大体上可分为“受控接入”和“随机接入”。
2) 差错控制。
差错控制是指在数据通信过程中能发现或纠正差错,把差错限制在尽可能小的范围内的技术和方法。常用的检错方法有循环冗余检验法、校验和法,纠错方法有海明码法等。
3) 流量控制。
流量控制是让发送方的发送速率不要太快,要让接收方来得及接收。如果发送方把数据发送得过快,接收方就可能来不及接收,这就会造成数据的丢失。在数据链路层使用“停止―等待协议”、“连续ARQ协议”和“滑动窗口”技术以“数据帧”为单位进行流量控制,在传输层(TCP)利用滑动窗口技术以“字节流”为单位进行流量控制。
4) 拥塞控制。
1.引言
《计算机网络》课程是高等院校计算机相关专业的专业基础课,在计算机相关专业的课程体系中占有重要位置。如何提高该课程的教学质量,达到理想的教学效果对计算机相关专业的教学具有重要意义,这也是广大从事《计算机网络》课程教学的教师十分关心的问题。目前,就该课程的教学过程和内容来看,主要存在以下问题。
(1)由于计算机网络是由通信技术与计算机技术相结合而产生,因此,该课程预备知识较多且无统一体系,导致该课程教学内容与课程拓扑紧密相关。不合适的课程拓扑将影响该课程教学过程的正常开展。
(2)目前,该课程的教材内容大多基于网络体系结构线形排列,知识结构较松散,在未建立全局知识体系的前提下,不利于组织逻辑严密的教学过程,这给学生理解课程的内容增加了困难。
(3)计算机网络历史问题较多,在不能明确这些问题的前提下,不利于实现清晰、流畅的教学过程。
(4)计算机网络是一个动态和活跃的领域,知识和技术更新较快,而教材内容相对滞后,导致基础理论与工程实践有差异,教学过程中需要适当的解释。
在充分考虑到计算机相关专业课程体系特点、《计算机网络》课程知识点构成以及各种教学方法的基础上提出了一种基于知识拓扑、采用问题驱动主导教学过程的教学方法,力求彻底解决(1)、(2)问题,进而解决(3)、(4)问题,探索出一条行之有效的《计算机网络》课程教学途径。
2.知识拓扑和课程拓扑确定知识结构
基于知识拓扑的《计算机网络》教学方法的核心是基于课程拓扑和知识拓扑构造该课程的知识结构。通过合理划分知识域来确定每次教学过程的教学内容,确保教学内容从结构和规模上与教学过程相适应,为创造良好的教学效果奠定基础。为准确描述该教学方法,首先对课程拓扑和知识拓扑以及相关的概念进行定义。
定义1:课程拓扑:所谓的课程拓扑是指在一个专业方向完整的知识背景下,在专业培养目标的约束下,构成该专业培养方案各门课程之间的逻辑关系的全部。
定义2:知识拓扑:所谓的知识拓扑是指在构成一门课程完整知识结构的背景下,知识结构中的各知识点以及各知识点之间逻辑关系的全部。
定义3:知识域:是知识拓扑的一个划分,该划分是以知识拓扑中一个主要知识点节点为中心,该中心和所有与该中心节点相邻的节点构成了知识域。以该主要知识点的预备知识节点为教学内容的中心节点构成的知识域,称为该知识域的父域。该知识域为父域的子域,相同父域的子域互为兄弟域。
因此教学过程选择知识域时可遵循以下原则。
(1)力求一次教学时间内对应一个知识域,一次教学时间内如出现多个知识域,则一定属于同一个父域;
(2)相邻教学过程所选择的知识域最好是父域和子域关系,如不能实现,则一定是兄弟域关系。
3.问题驱动主导教学过程
针对问题驱动的讨论,主要从问题设计、解决问题途径设计、课堂设计和教学实施四个方面展开。
(1)问题设计
采用基于知识拓扑的《计算机网络》课程教学方法的经验和教训,初步确定该教学方法问题设计需要遵循的原则。
问题设计必须以课程拓扑和知识拓扑为约束;
每一个教学过程必须从知识域的中心节点开始,力求在本次教学过程中完成该知识域的所有教学内容节点的教学任务。未完成的教学内容可以课后把问题留给学生,为下一次教学过程做好铺垫;
可采用提问、回顾上次教学过程遗留的问题引出本次教学过程涉及知识域的中心节点;也可采用直接提出中心节点作为目标,引入预备知识节点进行推导,然后在解决问题的基础上,提出中心节点的教学内容节点;
无论采用哪种方式,问题提出设计必须严格按照知识域要求进行;
问题提出设计需要服从解决问题方式和途径的需要。
(2)问题求解过程设计
问题求解过程设计(简称求解设计)与问题设计一样是一个科学与艺术相结合的产物,不同形式解决问题的途径在教学过程中产生的效果差异巨大,必须遵循如下原则。
必须明确解决问题提出的目的和问题求解的各种路径;
必须选择合适的问题切入点,使解决问题的过程逻辑严密,环环相扣;
各环节问题解决的结论必须明确和必然,避免结果不清晰和牵强。
问题解决后必须有解决问题总体思路和关键点以及前提、条件的总结和讨论。
(3)教学过程设计
教学过程设计(简称过程设计)是在问题设计和解决问题途径设计基础上完成的。教学过程必须充分考虑学生的背景,只有这样才能保证问题驱动能调动学生的积极性、激发学生的兴趣,使学生在解决问题的同时能体验成就感。
(4)教学实施
教学实施是将问题设计、解决问题途径设计以及课堂设计具体实施的过程。一般遵循以下步骤。
在教学过程开始,首先明确该此教学过程要解决的问题、达到的目标;
接下来需要明确要达到解决问题、达到目标需要遵循的途径;
利用设计好的问题切入点展开教学过程;
在教学过程中,利用设计的问题引导学生思考、演算、推理以至得出阶段性结论,既一个问题的解决;
教师需要对问题的解决给予必要的提示,对阶段性结论进行分析、总结,避免偏离事先设计的问题解决途径;
按知识域结构进行总结和讨论,为下一次教学过程预留问题,埋下伏笔。
图1 问题驱动实施流程示意图
在采用问题驱动主导教学过程的实施过程中,必须采用闭环控制策略。严格按照图1所示的流程开展问题驱动设计。
4.基于知识拓扑、问题驱动主导教学过程的《计算机网络》教学方法的基本思想
基于知识拓扑的《计算机网络》教学方法的基本思想包括以下几个方面:
(1)该教学方法是一个具有反馈修正特点的闭环动态过程。
(2)以课程拓扑为约束条件,知识拓扑为基础的《计算机网络》课程知识结构的,该知识结构由知识拓扑中的父域和知识域以及它们相互的关系表示出来,用于指导教学内容与教学过程的统一安排。
(3)以知识结构为基础,教学资源为约束条件,问题驱动为动力,问题求解为目标的教学过程设计,力求提供结构完整、过程严谨、内容流畅的教学过程。
(4)以学生背景为先决条件,发挥教师自身综合素质的优势,按照设计好的教学过程开展教学活动。
(5)最后是以教学效果评估反馈为手段的教学过程设计修正,即通过教学实施对该课程的知识结构、教学过程的有效性进行评估。然后,按照评估的结果对该课程的知识结构以及教学过程的设计进行修正。
上述五个方面相互支撑,形成了一个具有闭环控制特征的完整过程。因此,该过程是基于知识拓扑的《计算机网络》教学方法的基本思想,也是该教学方法的核心内容。
基于知识拓扑的《计算机网络》课程教学方法的体系结构,该体系结构将指导该教学方法的实施。但在该方法的具体实施时,还需要讨论以下几个方面的问题。
(1)《计算机网络》课程第一次教学过程
《计算机网络》课程的第一次教学过程十分重要,是实施该教学方法的起点。在该教学过程中,需要向学生明确以下几个问题。
本课程在专业体系中的地位,既课程拓扑;
本课程教学目的,既知识拓扑中的原点;
要实现教学目的可遵循的路由,既实现知识拓扑的路由。
(2)采用问题驱动主导教学过程的开展
在采用问题驱动的教学过程中,问题提出、问题求解途径以及教师综合素质的发挥都是影响教学效果的关键因素,在充分考虑这些因素的同时,需要严格遵循以下原则。
自顶向下明确目标、解决问题的途径和需要解决的问题;
自底向上解决问题中的具体问题。
(3)严密的问题求解过程
在基于知识拓扑的《计算机网络》教学方法中要实现问题求解过程的严密性。需要注意以下几个问题:
明确处于知识域父域中的必要知识点,可通过预习和提问等手段做准备;
必须十分清楚问题求解的背景、上下文关系;
严格遵守逻辑思维原则,充分运用好归纳和演绎的方法,努力实现用数学语言描述和解决问题;
问题解决后,一定要进行详细的讨论。对问题的推论、性质、发展以及限制必须讨论清楚。
(4)问题提出、问题求解过程设计过程中必须充分考虑教学资源的局限性
在基于知识拓扑的《计算机网络》教学方法中教学资源的使用要遵循以下原则:
在缺乏充分的理论基础支撑以及必要的理论设计的前提下,不宜在实验室开展理论和实验教学;
在进行严密的推理教学过程中,不宜采用多媒体等影响推理思路的教学手段;
要充分使用网络数字化教学资源,促使学生利用教学资源探索问题,寻求问题求解途径;
教学资源的使用要以有利与学生获得直接经验为原则。
(5)教学实施过程中,必须充分考虑学生的背景
通过长时间的教学活动,笔者认为以下几个问题需要在教学过程中重点关注。
学生的专业。应充分利用学生的专业背景开展教学过程。
学生的层次。在实施教学过程中要考虑学生的层次,注意推理、解释的合理搭配。
注意搜集当前的热点问题。将热点问题有机地与教学实施过程结合是一个非常好的选择。
注意教学效果评价。根据评价效果改进教学事实过程。
5.结语
采用该教学方法可在《计算机网络》课程教学过程中采用逻辑严密的问题求解方法主导教学过程,创造学生参与问题求解的机会,使教学过程更具交互性,从而极大调动学生学习的积极性。让学生体验到成就感,激发学生深入学习的欲望,培养问题求解能力,使学生形成努力学习的良性循环。该教学方法对教师的要求较高,是一个长期、整体的过程。该教学方法也为其他课程教学方法的改革开拓了思路。事实上,在充分结合专业特点、课程特点和知识结构特点的基础上,对该教学方法进行改进,则该方法也适用于其他课程的教学。
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中图分类号:TP393-4 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2015)15-0263-01
一、概述
为了适应计算机科学技术发展的需要,也为了适合信息社会的需要,我国高校的计算机专业都开设了《计算机网络基础》这门课程,以培养综合型人才。而根据高职院校的培养目标,在《计算机网络基础》课程教学方面不可能照搬本科院校的教学内容及模式。高职院校的《计算机网络基础》课程除了要求学生掌握一些计算机网络的基础知识和基本技能外,还需要注重培养学生的实践能力,以及根据专业知识熟练应用计算机网络的能力。那么如何对高职院校的学生因材施教呢?
《计算机网络基础》是计算机专业的专业基础课程。该课程具有概念复杂、理论和实践性强、技术更新迅速等特点。计算机网络是结合了计算机与通信两大技术的一门综合学科,涉及到两种技术的大量概念。同时该课程是一门实践性很强的学科。计算机网络从诞生至今已历经四代。随着网络社会的到来,计算机网络更成为我们生活的一部分。计算机网络技术是当今信息技术中发展最为迅速的技术之一.也是计算机应用中最活跃的领域。
二、存在的问题
1. 教学内容过于强调理论。《计算机网络基础》课程为一门专业基础课,传统的教学以传授理论知识为主,实践性环节很少,有的甚至就是纯理论教学。课堂教学内容仅仅是教材文字和课堂教案的简单再现,而且讲解形式单调,不生动,枯燥无味。学生在学完以后,仍然对网络缺乏感性了解。同时,计算机网络技术正在飞速发展,新技术、新应用不断出现。而教材内容的更新速度总是跟不上知识的更新节奏,介绍的技术内容总是滞后状态。
2. 教与学之间缺乏良性互动。激发学生学习的自觉性与积极性,是教学取得成功,使学生从被动接受知识变为主动探求知识的关键,师生间能否形成良性互动对学好这门课也很重要。传统的教学方法以教师为中心,教师通常依据教材将知识灌输给学生。学生则是被动接受知识,缺乏主动性和积极性,难以培养学生的学习兴趣,直接影响教学效果。
3. 实践教学环节薄弱。《计算机网络基础》课程为一门专业基础课,传统的教学以传授理论知识为主,实践性环节很少,部分辅以少量的简单组 配置实验,有的甚至就是纯理论教学。几乎涉及工程和应用技术,学生达不到学以致用的目的。作为一门实践性很强的课程,许多知识 点没有经过亲自动手,往往难以掌握。而对于计算机网络里面的许多知识点诸如路由协议、IP地址的配置、常用软件设置、网络设备的配置等很多实验, 如果没有亲身实践,也根本无法完全掌握。《计算机网络基础》作为一门实践性很强的课程,这就要求有专门的计算机网络实验室。
因此,我们迫切需要对网络基础课程进行重新建设,改革教学内容,增强实践教学环节,改革教学方法与考核方式。
三、教学实践改革的方法
1. 教学内容改革。在本课程教学内容的选取过程中,我们坚持了理论够用为度的原则,围绕以就业为导向的办学理念,面向IT职业,突出培养学生就业所需的职业能力。同时结合技能型专业人才培养目标、岗位需求以及前后续课程的衔接关系,以工作过程为导向,基于工作任务确定本课程的学习任务。在教学内容上一是增加了TCP/IP模型的内容;二是是增加了网络设备简单配置的教学内容;三是增加了综合布线的内容;四是增加了无线网络相关内容。改革后的教学内容力求理论和实际相结合,以培养学生的兴趣为目的,从而激发自身的学习动力。
2.教学方法改革。在课程教学过程中,针对高职层次学生的学习特点和就业岗位要求,总结多年教学成果和经验进行教学方法的创新与深化,主要的教学方法如下。
1)任务驱动的项目教学法。将传统教学中以教师为中心转变为以学生为中心,以课本为中心转变为以任务驱动的项目为中心,以老师讲授为中心转变为培养学生实际技能为中心,项目引导教学法引导学生参与到项目中,有效地调动学生的学习积极性,促进学生积极思考,激发学生的潜能。
2)案例实践教学法。根据课程内容的规划,每部分教学内容都是以企业在不同发展阶段的网络应用为背景的。提出需求,设立以案例形式的项目;引导学生预查相关资料提出解决方案;组织学生进行讨论,形成最终的解决方案。同时,以类似的案例作为学生的作业,鼓励学生独立完成,提高学生对所学知识与技能的实际应用能力,培养学生分析问题与解决问题的能力。本课程分为三个案例,分别为:单台计算机上网、两台计算机上网、多台计算机上网。以三个典型案例为基础,加入相应的网络基础知识以及综合布线、无线网络知识。
3)“学做合一”教学法。以项目为导向,理论教学与实践教学一体化。全程实训室教学,将课堂搬到了实训室,打破了传统的理论课与实践课的划分,将“教”、“学”、“做”相结合,理论教学、实践教学融为一体。实现了讲练结合,学做合一。
3. 考核方式改革。传统的期末考试大都采取闭卷考试,这种考试方法不利于调动学生的学习主动性。因此对传统的考核方法进行改革,不仅能够全面考核学生的知识掌握程度,还能促进学生的学习。改革后的考试,根据教学内容的构成,在理论考核的基础上充分考虑到技能和实践能力的锻炼,体现学生的综合能力。期末的实践考核主要用于考查学生的动手能力和运用知识解决问题的能力。考试题目是平时操作的组合,提出一个综合性的问题,让学生自己思考如何解决问题。学生要在规定的时间内按题目要求完成操作,由教师当场检查操作结果并组织学生讨论得失。
四、总结
目前,计算机网络技术已成为人类社会生活的基础支撑技术之一。社会信息化的迅速发展,要求我们切实提高高职院校《计算机网络基础》课程的教学质量。该课程内容多、综合性强、时效性强,因而教学难度也较大,需要我们不断去探索、尝试、完善、改进,适应时代需求,以培养更多更好的相关行业高素质人材。
参考文献
1.谢希仁.计算机网络[M].北京,电子工业出版社2006。
《计算机网络技术》是计算机专业的基础课程之一,该课程主要讲解计算机网络的形成与分类;网络高层应用;osl模型:网络协议;通信原理;常用网络互连设备和传输介质;局域网、以太网、因特网特点和组网技术;网络管理和网络安全等。要求学生能综合运用计算机网络的知识点内容,进行网络的比较、产品和协议的选用、网络的配置技能。课程的概念、专有名词、外文语词较多,具有技术发展快,课程的实践性、技术性强,课程内容涉及的范围广、规范程度较弱等特点,在课程学习中应强调培养学生的动手动脑能力、开创与创新意识以及实际组网技能意识。为此,在重视学生操作能力和理论知识学习的基础上,通过计算机网络技术教学,注意实施研究型学习和实践教学的教学方法;培养学生的自学能力、数据处理能力、信息获取能力;强化学生的法治、安全和社会意识,以提高学生的利用计算机网络的素质能力和涵养。
一、实施基于研究和实践的教学方法
(一)研究型学习法。
在教学中实施研究型学习法的目标是实践教学与任务相结合,激发学生的未知欲和独立思考精神,培养实践与自学能力。实施过程如下:1.教师按照课程内容和教学要求布置学习任务;2.给出学生完成课题所需要自学的参考书目或参考网址;如在本人的空间主页放置自学内容以供参考学习通过网络联系方式更多地给学生提供必要的辅导;3.每个学生均完成工作后,通过教师评价,学生自评得出评价结果。
(二)实践教学法。
计算机网络技术课程的实验部分至少占总学时的三分之一,在实验教程中需要严格按实验教学安排进行,明确实验目标、实验内容、实验要求等。对每一实验环节严格验收,并要求学生认真完成实验报告。
二、培养信息的学习、获取与处理能力
(一)自主学习与提高的能力。
在计算机网络课程中,学生往往对网络高层应用有较浓厚的兴趣,而对计算机网络体系结构等理论部分感觉较为枯燥,为此在教学中尽量让学生从网络的应用追溯到网络体系结构,如文件下载实际上是对网络协议的规范与遵守,并对协议的组成,以日常生活的现实内容进行对比,引申出知识点,如我国的母语普通话的基本构成,就与网络协议的语义、语法、定时间形成较强的对比性和可参照性。同时,努力改变教学中的被动学习为主动学习,教师根据实际情况提出任务要求,同时为学生提供相关的教学资源和网站地址。如网易学院、千源网、教师本人的空间或ftp站点。
(二)数据分析与处理能力。
文字处理、电子表格等软件虽然不在课程教学的内容中,但在给学生布置课题的过程中我有意让学生使用这些办公软件完成网络结构图与原理图的制作与理解,以达到辅助应用。
(三)网络交流与沟通能力。
对于课后和扩展内容,可以采取了各种网络通讯手段完成部分教学任务。如:e-mail上交下载课后作业、网络即时通讯工具进行课后作业接收与解答疑问等。各种网络通讯手段的使用不但实现了异地教学的可能,也使学生在学习过程中增强了利用网络进行信息交流的能力和意识,并能便利、快捷地攻取课程资源。
(四)网络检索与筛选能力。
在《计算机网络技术》教学过程中,有针对性地让学生对几个著名的搜索引擎熟练使用,并比较其特点,掌握搜索技巧,在实验中也适当安排了使用网络检索信息的实验内容。
三、强化网络素质意识
(一)网络法治意识。
在计算机网络教学实施过程中,对学生进行法律意识的渗透。当前网络上传输的内容有文字、程序、多媒体等。根据著作权法第三条的规定,文字作品、计算机软件本身就属于法律保护的作品的范围,则文字、程序、多媒体也应当属受保护的范围。要让学生养成良好的法律及道德意识,勿侵犯他人权益,滥用网络进行媒体传播与恶意拷贝。
(二)网络安全意识。
网络安全问题课程中,文化安全问题不在教学内容范畴,往往被计算机的使用者忽视。网络上的假新闻、假消息、信息战、网络攻击等,都给整个网络环境带来危害。在辅导课教学过程中涉及到网络安全有关内容时,向学生及时进行抵制不良信息的教育,对于同学中要求讲授网络攻击软件,网络限速软件,盗号软件等情况,只对涉及到课本知识的同类软件的运行原理进行介绍,并强调要合理运用,不影响他人。
进入二十一世纪以来,随着科技的不断发展,我国的计算机网络技术也得到了更为广泛的利用,为人们的生活和工作带来很多便利,大大提高了人们的工作效率。高职院校承担着为社会提供应用性的技术型人才重任,培养高职学生的计算机网络技术能力不仅是教学的需要,更是社会对人才的需求。所以,在实际教学过程中,要着力提高高职计算机网络教学的有效性,提高计算机网络教学质量。
一、当前高职计算机网络教学存在的问题
在新时期,计算机网络教学作为一门新兴学科被引入到高职教育体系中,其教学目的主要是通过计算机网络教学,培养学生的计算机网络操作能力,构建学生的计算机网络知识构架,进而让学生能够充分利用计算机网络技术,更好地服务自己的工作和生活。但是由于计算机网络教学是一门新型学科,在教学方面还存在很多问题,这严重降低了高职计算计网络教学的有效性。
(一)重理论轻实践
高职计算机网络课程是一门组合课程,是由通信技术和计算机技术相结合而产生的一门学科。[1]主要是让学生掌握计算机网络工作的原理、体系结构以及各层协议等,并能够深化这些知识,将其应用到实际中,从而增强学生计算机网络技术。但是在现实的教学中,仅仅是做到了前半部分,对学生进行了充分的理论教学,而没有注重计算机网络实践的教学。但是由于计算机网络技术的理论性太强,仅仅是让学生学习理论知识,学生往往会感到很吃力。比如计算机网络的发展史、网络体系的构造以及数据通讯技术等,这些理论性的内容让学生无可适从,久而久之就对该门课程丧失兴趣,进而降低了教学的有效性。
(二)缺乏相应的硬件教学设施
计算机网络教学课程是一门实践性较强的学科,在教学中,必须要结合实际,充分结合实际操作才能够满足教学的需要,也只有将理论和实践联合教学,才能够达到最终的教学目标。但是就目前的高职院校来说,一方面由于学校重视理论,轻实践,另一方面由于教育经费不足,没有引进相应的计算机网络教学设备。比如网络实验室和网络设备等,由于缺乏相应的硬件设备,学校就只能采用传统的教学方式,学生没有得到足够的实践锻炼,不利于高职学生的计算机网络课程的学习。
(三)缺乏高素质的师资力量
我国实施计算机网教学的时间并不长,因此具备专业计算机网络教学的教师也不多。[2]目前任教高职计算机网络教学的教师大多都是年轻教师,他们不仅没有深厚的理论素养,更没有丰富的实践经验,不能够胜任计算机网络课程教学。同时,由于高职院校种种条件的限制,缺乏对计算机网络教师进行统一的培训,从而导致学校没有专业的、高素质的师资队伍实施教学,降低了计算机网络教学的有效性。
二、提高高职计算机网络教学有效性的有效措施
(一)合理安排计算机网络理论教学和实践操作教学内容
当前高职院校的计算机网络教学太过于理论化,生硬死板的理论教学让学生望而生畏,不利于引导学生积极地参与到学习中,归根结底就是理论教学的比重过大,甚至全部都是理论教学。所以,要想提高计算机网络教学的有效性,就必须要合理安排理论教学和实践教学内容,让学生在学习理论知识的过程中,也能够进行相应的实践,不仅能够培养学生的理论知识,还能够培养学生的动手操作能力。对此,学校可以积极地和社会企业展开合作,为学生提供实践操作的机会和平台,让理论教学和实践教学相融合,让学生迅速掌握知识,从而提高计算机网络教学的有效性。
(二)加强高职院校硬件设备的建设和实训实验室的建设
计算机网络教学具有较强的实践性和操作性。所以,高职院校要想全面提高学生的计算机网络技术,提高教学的有效性,就应该加大经费投入,构建完善的实验实训室,让学生能够随时随地的进行实践操作。[3]在构建硬件设施的过程中,也要将实验室进行详细的分类,比如硬件实验室、仿真实验室以及虚拟实验室等。从而在进行相应理论实知识的教学的时候,能迅速地确定实训对象。比如在硬件实验室中就可以让学生进行设备的连接、安装、测试、综合布线等操作,结合所学的理论知识,在实践中掌握原理,增强计算机网络教学的有效性。
(三)打造高素质的师资队伍
教师是实施高职院校生计算机网络技术课程教学的主体,要想提高教学的有效性,首先最重要的是要提高教师的理论素养和实际操作经验,才能在教学过程中实施教学。所以,高职院校要努力构建高素质的计算机网络教学师资队伍。不断引进人才,定期地组织培训,通过培训不断提高教师的教学能力。[4]同时,建立职称考核目标,让教师在工作中不断学习相应的理论知识,通过提高自己的职称来增加自己的理论素养,在不断的教学实践中掌握丰富的实践操作经验,进而高效地培养学生的计算机网络技术。
结语
目前,我国高职院校的计算机网络技术课程还存在很大的问题,需要学校和相关的教学工作者能够切实转变教学方式,摒弃传统的一味理论教学的方式,增加实践教学,保证学生在学习过程中的操作机会,同时加大学校硬件设备和实验实训室的构建,提高教师的教学素养,进而全面提高高职计算机网络技术教学的有效性。
参考文献:
一、引言
社会对计算机网络技术人才的需求与日俱增,如何培养专业技能扎实、职业素养全面的人才成为了中职计算机网络专业的重要任务。在对中职计算机网络教学现状的研究过程中,我们发现,许多学校由于实验室条件不足,在组织课程教学活动时重理论、轻实践,造成学生实践能力薄弱,对理论知识缺乏深刻理解[1]。为转变这种教学现状,必须加强计算机网络实验室的建设,全面培养学生的实践能力,为社会输送合格的计算机网络技术人才。
二、对中职计算机网络实验室建设的三点建议
2.1遵循先进性原则。职校的计算机网络实验室建设频繁用于教学活动,因此开展建设工作应考虑学生的实验需求,合理设计网络架构,满足不同学生、不同阶段的学习需求。社会对计算机网络技术的要求在变,学生的实践需求也随之改变。个别学校实验室设备陈旧、技术落后,已明显不能满足学生的实验需求,背离了学生的学习需要。“新瓶装旧酒”式的实验室建设没有多大意义,并不符合“先进性”原则。学生在变,实验室建设工作也要顺势而变,时刻以学生需要为第一工作指向,保证实验室的计算机网络技术始终走在学生前面,最大限度地支持老师的正常教学。计算机网络技术同生产实践紧密结合,食品加工、服装制造、车间工作、机器生产、建筑设计等等,无一不与计算机网络技术息息相关。在计算机网络实验室的建设过程中,应参考当前社会生产实践的现实情况,做出有针对性、有计划性、有目的性的改革工作。遵循先进性原则,要将目光放长远一些,关注社会对计算网络技术的新需求,做到常改常新,始终使建设工作朝着有效方向发展。实验室的建设还要参考网络通信技术的最新发展,开设一些水平较高的网络和通信实验课程。
2.2硬件建设是核心。中职计算机网络实验室建设要以硬件建设为核心工作。实用先进的实验专用设备是提高学生实验质量、保证科研活动顺利开展的物质基础,同时也是衡量一所学校办学水平的重要指标。办学竞争激烈,很多中职学校已经实行学费全免的政策,如果不能形成自己的办学优势,非常容易在竞争中掉下队来。建设高水平职校、培养高素质的创新型计算机网络人才离不开高水平的实验室和硬件设备。干净的墙壁、宽敞的空间、明亮的门窗、清洁的实验台面、整齐摆放的设备、高端精密的仪器,不仅能给学生带来愉悦舒适的心情,还能让学生对实验活动产生好感,愿意积极参与实践活动[2]。仪器设备的购置既要考虑计算机网络专业的教学需要,也要考虑科研活动的研究需要。网络接口卡、中继器、网桥、集线器、交换机、路由器、网关等计算机网络专用设备的配置要兼顾先进性和实用性原则,在“精”不在“多”,保证学科教学需要和科研发展要求即可。以硬件设备为计算机网络实验室建设工作的核心,并不是要铺张浪费,造成经费紧张,资源应优化配置,避免重复购置,不挤占学校其他学科的发展空间。购置仪器设备,要从职校的发展规划、计算机网络专业设置、实验室教学需求、科研需要等角度出发,统筹规划,实事求是,科学购买。
2.3满足专业科研需要。网络技术作为计算机学科中最前沿的领域之一,是社会应用中最有前途的领域,如果能在科研上有所突破,很快就能转化为生产力,促进经济社会的进步。设备先进的一流网络实验室要跟上技术发展的前沿,科研人员通过在专业的实验室中进行前沿实验,可以跟踪先进网络技术,开阔科研思路,提高科学研究水平。实验室还可尝试与计算机网络设备供应商建立合作伙伴关系,从供应商身上获得最新的技术信息。合作顺利的供应商,学校可以与其合资,建立联合开发研究实验室,共同进行科研开发,争取以最快的速度将科研成果转化为产品。计算机网络是一门与实践紧密结合的课程,各职校要高度重视实验室建设工作,为学生提供真实丰富的实验环境,为科研人员提供良好的科研平台,帮助学生在动手实验的过程中加深对网络基础理论的认识,为他们从学校到社会工作的过渡打好基础,提高创新能力,完成实验教学目标。
参考文献
中图分类号:TP393-4
随着社会经济的发展,计算机技术与网络技术相伴而生,在各行各业中得到了广泛的应用。高职教育一直以来都是高新技术的教学集中营,它以职业为导向的教学目标,也使得计算机网络实验教学成为了学校的主要教学内容之一。开展计算机网络实验教学,并将其作用发挥到最大化,不仅有利于巩固学生的计算机知识,还能够提高学生学习的基本技能,利用网络完善教学。但是据调查显示,很多高职院校在开展网络实验教学的过程中都存在很严重的问题,计算机网络教学的实验性无法切实展开,且发挥质量不高。针对这样的情况,高职院校一定要完善计算机网络教学的实效性,突出实验特点,并深入探讨科学的对策改进教学,为培养计算机网络实验教学人才奠定坚实的基础。
1 高职计算机网络实验教学的目标以及教学内容
正确的目标以及完善的教学内容是提高计算机网络实验教学有效性的基础,也是教学的主要引领航向。从本质上而言,高职计算机网络课程就是一门以实践为主的学科,其相关理论都是以实验为基础的。在高职院校中积极开展网络实验教学,锻炼学生的动手能力,是培养优秀人才、提高学生网络设计与应用能力的关键。而有效的教学目标的设定,还能够帮助学生将计算机实验理论知识转化为实际进行运用,调动学生的学习积极性,形成计算机网络实验教学的系统化脉络,激发他们的创新思维。
高职计算机网络实验课程是一门新兴的教学科目,注重对学生动手能力的培养,且它的更新速度较快,随时处于变动之中。由于计算机更新的快速性,也使得高职计算机网络实验教学课程复杂多样,内容涉及的范围广阔。因此,高职院校一定要逐步完善计算机网络实验教学的内容,对教学设备、教学教材进行及时更新,并与学生的学习实际相连,更好的提高教学质量,完善教学内容,激发教学效率。
2 高职计算机网络实验教学存在的主要问题
第一,计算机网络实验教学平台不充分。由于计算机网络的快速发展,很多高职院校都认识到了开展实验教学的重要意义,并逐步完善相应的实验室。但是由于资金问题或认识不足的影响,各院校都过于注重计算机硬件设施的建设,忽略了软件的作用,无法发挥计算机网络的巨大功效。此外,设备配套的落后性也严重阻碍了课堂教学效率,不利于实验有效性的发挥。
第二,计算机网络实验课程的那一,无法激发学生的学习兴趣。计算机是更新速度飞快的电子产品,高职院校的教学内容也要根据设备的更改适时的革新教学内容。但是很多高职院校却没有做到变化发展,实验内容长期必变,教学内容单一老套,与社会对高技术人才的需要不相适应。此外,这种现象的出现也无法激发学生的学习积极性,实验教学缺乏实际作用,学生只是为了学习而学习,根本无法吸引学生的注意力,导致他们的学习兴趣不高。
第三,计算机网络教学缺乏创新。创新是进步的源泉,是前进的动力。但是很多高职院校计算机网络教学的教师只知道墨守成规,教学策略常年不变,实验操作完全结合课本,按照步骤执行。学生也是根据模式开展实验,一味的按部就班,根本无法发挥创新功效,阻碍了学生思维的扩散,不利于教学求新、求变。
3 高职计算机网络实验教学的有效模式
从上述内容中,我们已经清晰直观地看到了高职计算机网络实验教学制定科学目标,完善教学内容的重要性,并且了解了在实际教学过程中存在的主要问题。为了将计算机网络实验教学的实效性发挥到最大化,改进实验教学存在的问题,我们一定要找到切实可行的对策革新教学模式。
3.1 加大资金投入数量,完善教学实验室。计算机网络实验教学一定要在特定的环境下进行,实验室是完善高职计算机网络教学质量的重要场所,也是科学教学的基础。对此,校领导一定要加大资金投入数额,做好实验室基础设施建设,运用高质量的硬软件设施,并营造一个实验室有效教学的环境氛围。例如,高职院校可以建立基于虚拟系统的实验平台,利用三维立体搭建一个实验场景,让学生感受到真实的实验场地,实现教学目标。如图1。
3.2 切实提高学生的学习兴趣。俗话说“兴趣是最好的老师”,是吸引学生注意力的关键,也是满足教学计划、提高教学质量的核心。因此,高职计算机网络实验教学的教师一定要利用丰富多样的手段,通过活动的积极开展激发学生的学习积极性。例如,某高职院校的计算机实验教学老师在实施网络实验教学的时候,并没有直接让学生按照步骤,按部就班的开展实验,而是采用目标驱动、阶梯式教学以及分组教学法,丰富教学手段,从根源上提高学生的学习热情,提高学习效率。
3.3 丰富高职计算机网络实验教学的内容。高职计算机网络实验教学内容是教学主体,提高网络教学的实效性也势必要有完善健全的教学内容。
首先,应该紧抓实验不放松,提高综合型、设计型和创新型实验的数量,使网络实验覆盖多个角度,发挥实验对学生培养的巨大功效;其次,增设网络虚拟实验,通过构建虚设的网络实验平台,让学生体会到真实的实验感受,并结合计算机网络发展的实际情况建立与当前网络技术相符的实验;最后,结合计算机考核现状增加认证实验。目前社会上有关计算机考核的测试种类丰富多样,认证考试是计算机网络知识权威的考试项目之一,学习计算机的学生通过该项考试会具有更强的竞争力,也会获得更多的工作机会。高职院校结合这一实际,要在课堂教学中增设考试认证实验,帮助学生顺利考取证书,促进学生全面发展。
4 结束语
总而言之,在社会主义现代化建设逐步完善的大背景下,计算机网络的巨大功效日渐凸显。高职院校作为培养技术型人才的主战场,在教学中积极开展计算机网络实验教学已经成为了大势所趋。对此,学校要结合学生的学习实际和自身的教学情况,找到以往实验教学存在的主要问题,针对现状革新教学模式,加大资金投入数量,完善教学设施。此外,高职院校还要做好人才培养,整合教师资源,并通过多种方式完善教学内容,真正激发学生的学习积极性,为社会培养出更多的高素质复合型人才。
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由于社会信息化的发展,使得网络应用不断普及,网络技术飞速发展。随着计算机网络技术的快速发展,计算机网络几乎与企业的每一位员工都息息相关,从企业局域网的规划、组建、运行和升级维护,到企业网站的运行,从网络安全的管理到数据库管理、存储管理以及网络和人员管理等制度建立,都和计算机网络相关联。网络的应用如此广泛,计算机网络课程也成为高职院校很多专业的必修课程。该门课程的实用性很强,同时变化和发展较快,新知识层出不穷,如何在有限的课时内让学生具有较强的实践操作技能,对广大教师来说是一个很大的挑战。这里以笔者在计算机网络实践教学的教学体会与大家探讨,主要包括有计算机网络实践的教学大纲与教学计划、教学内容和教学方法。
一、计算机网络实践教学的教学大纲与教学计划。
计算机网络课程设计的目的:是让学生综合利用所学的网络知识,解决一些实际问题,能够完成一些简单的网络管理、组建、维护等工作。在正式上课之前,应对网络在实际中的具体应用、网络的发展概况、在网络应用中常出现的问题等进行详细分析,制订出切合实际的教学大纲。在全面了解学生所具有的基础知识状况的前提下,根据教学大纲制订好教学计划。在制订教学计划的过程中针对学生的知识基础和学习能力,将该课程中学生不易接受的内容转换成学生易接受的,并且侧重于锻炼学生的实际操作能力。
二、计算机网络实践教学的内容。
(1)网络基础类实训。这类实训的目的主要是培养学生网络组建实施的能力,要求学生通过实训熟悉网络工程的实施流程和方案设计方法,完成小型家庭办公网络的构建。这方面的主要实训有:双绞线制作(直通线和交叉线)、ADSL拨号上网、多台PC通过宽带路由器共享上网、交换机的基本配置实训、交换机的级联和链路聚合配置、使用交换机划分VLAN、路由器的基本配置等。通过这些实训,使学生基本掌握了构建小型家庭办公网络及网络综合布线等基本网络技能。
(2)网络管理类实训。这类实训的目的是培养学生的网络管理能力,以应付在工作中会出现的问题。这方面的实训主要有:使用抓包工具软件分析网络数据、交换机的端口镜像、端口和MAC 地址的绑定、VPN( 虚拟专用网)配置、IP 地址的规划、基于802.1x的AAA 服务配置、网络带宽的监控维护等。通过这些实训,使学生基本掌握网络设备管理、网络故障、性能管理、网络认证、计费管理等方面的技能。
(3)网络综合类实训。这类实训的目的主要是为了提高学生的网络综合应用能力,满足大中型企业网络工作的需求。这方面的实训主要有:生成树协议的启用、三层交换机的VLAN 互通、ACL 访问控制列表的配置、路由器静态路由配置、路由器动态路由RIP配置、路由器动态路由OSPF 配置、通过单臂路由实现VLAN 间互访等,通过实训使学生能够掌握较为深入的网络技术,胜任更为复杂的大中型企业网络管理工作。
(4)网络安全类实训。这类实训的目标是为了在网络安全监控方面培养学生防范网络入侵、网络攻击的技能,能够应付一定的网络入侵和攻击,掌握相关网络安全设备的配置方法。实训内容主要包括:防火墙的透明模式配置、防火墙的NET 配置、上网行为策略认证配置、网络监听、操作系统安全、数据备份与灾难恢复等。通过此类实训,使学生掌握一定的网络安全相关技能。[ ]
三、计算机网络实践教学方法。
如何让学生对学习网络实践课感兴趣并能喜欢网络课程,教学方法是非常重要的。在我的教学中,主要采用了项目教学法、任务驱动法、分组教学法、讨论教学法、提问教学法、示范教学法、通过网络学习网络等,主要是以项目引领任务驱动贯穿整个教学,多种教学方法互补。以教学方法为项目教学法,项目是学会使用互联网为例进行说明。实训教学的主要目的是巩固理论知识,培养学生的动手操作能力,特别是对应相关职业的解决实际工作问题的能力。实训项目教学更是突出了这一点,最关键的是实训教学主要培养学生面对具体问题独立分析、解决的能力。因此在实训中,要加强对学生排除故障能力的培养。在实训中故意设置故障,让实训小组自行进行解决,老师在旁只给出提示,不给具体原因。
结语:计算机网络的发展很快,要做好计算机网络实践教学,作为教师,我们必须紧贴网络实际情况,从真实的网络应用入手讲解网络的组建、应用、管理和维护,提高学生分析问题、动手能力和解决实际问题的能力。同时,应注重讲解内容的实用性,要在整个教学中真正体现“以就业为导向,以学生为基本”的思想。只有这样,才能在教学中针对实际情况进行合理教学,才能游刃有余地进行教学,才能让学生感到学这门课程是非常有用的,让学生产生兴趣,并能在工作时很快投入到自己的角色中去。[论文格式]
1.高职计算机网络实验教学中的短板
随着信息在社会生活中作用的不断提高,国内高职类院校陆续开设了计算机网络实验课程,并建设了配套的实验环境。虽然各高职院校对计算机网络实验课程都比较重视,但从实际情况来看,国内高职院校的计算机网络实验教学环境相对较差,教学方法也比较保守,老师讲授和理论学习较多,学生实践较少,制约了对学生动手能力和创新精神的配合。
高职院校计算机网络课程实验条件较差的原因比较集中,主要在于缺少经费、缺乏有针对性的实验教材和实验网络环境建设方案。针对实际情况,笔者及所在教研室设计了低成本、实用性较强的计算机网络实验环境建设方案,并编写了配套的实验教材,充分利用有效的资源,发挥最佳的实验教学效果。
2.计算机网络实验教材编写
根据在高职院校计算机网络课程的教学实践,在深入研究的基础上,笔者所在教研室编写了《计算机网络应用和实验教程》,该材料适用于计算机技术、通信、管理工程等专业的高职学生使用,可以作为计算机网络课程的实验教材,也可以作为学生自学的参考教材。
2.1 高职计算机网络实验教学的特点
要选择合适的教学内容、制定有针对性的实验设计,必须深入理解高职院校计算机网络实验的特点。高职计算机网络实验即不同于本科院校同类实验,也和高职院校的其他实验有较大的区别,主要表现在以下两个方面。
第一,系统性。计算机网络是一个开放的、复杂的系统,由若干电脑、服务器通过传输介质、交换机、路由器和其他网络设备按照一定规则组成,在各主机和服务器上的运行着操作系统、数据库、网络管理系统、应用软件及其他各类软件。计算机网络是一个集成的系统,网络实验和常规的电子测量、模拟电路、数字电路实验课程有所不同。例如,数字电路课程的实验主要围绕具体的数字元器件,学生按照实验内容进行简单的电路图设计,再搭建电路、编程,就可以完成实验,按部就班的成分较多,学生思考、实践的机会较少。但是对于计算机网络课程而言,学生只有进行“元器件”级的实验和操作是远远不够的,计算机网络系统的软、硬件复杂程度,都远远超过了模拟电路、数字电路等课程实验所涉及到的电路,如果只进行简单的单机操作和基础的网络使用实验,学生毕业以后很难适应工作的要求,必须让学生从系统层面了解、熟悉真实的计算机网络。
第二,继承性。计算机网络系统由硬件、软件两部分组成,硬件环境搭建是实验教学的基础,只有完成了组网实验,才能进行配置实验、应用实验,这是计算机网络实验的硬件继承性。另外,具体的应用类实验必须建立在特定网络配置的基础上,只有完成了操作系统安装、配置相关实验,才能顺利进行各类应用实验,这是计算机网络实验的软件继承性。由于存在硬件、软件继承性,计算机网络实验必须采取循序渐进地方式进行,首先理清实验的目的和层次,合理规划实验课程的教学计划,利用实验本身的继承性加深学生对技能的掌握,这样才能最大限度的发挥实验教学的作用。
2.2 《计算机网络应用和实验教程》的主要内容
在《计算机网络应用和实验教程》编写过程中,充分考虑到了计算机网络技术飞速发展的现状,针对计算机网络实验的系统性、继承性特点,合理编排了实验内容。根据高职类院校教学的实际需求,教程分为基础篇、实验篇两部分。
基础篇共分为三章,介绍了计算机网络实验的方法、计算机网络相关的基础技术、常见网络设备、基本的组网方式等。学习完基础篇的内容后,学生会对计算机网络技术有一定的了解,熟悉教程所涉及到的实验内容。
实验篇共分为五章,分别详细介绍了基础组网实验、基于Windows的网络实验、基于Linux的网络实验、网络安全实验和网络多媒体应用实验。通过这些操作性较强的网络应用实验,可以提高学生分析、使用常规计算机软硬件产品的能力,让学生掌握搭建小型计算机网络学习,设置并使用打印、上网、文件共享等常规网络应用的能力。
2.3 《计算机网络应用和实验教程》的特点
《计算机网络应用和实验教程》的编写目的,是针对网络信息技术快速发展的现状,满足高职类院校计算机网络应用课程的教学需求,教程将计算机网络基础知识和实验内容进行了有机的整合,弥补了传统教材的不足。在实验内容设计上,教程采取了难易结合、分层推进的方式,既有难度较低的基础组网实验,难度始终的主流网络环境(Windows,Linux)安装、配置实验,也有难度较高的网络安全实验、多媒体应用实验。
《计算机网络应用和实验教程》实验设置合理,内容安排科学,能满足国内高职、高专类院校开展计算机网络实验教学的需求,有利于培养学生的动手能力和创新精神。
3.计算机网络实验环境建设方案
计算机网络实验环境所需的主要设备如表1所示。
目前,高职、高专院校一般都设有计算机网络实验实验室,但是限于经费和设备等客观原因,大部分院校的计算机网络实验环境都只能覆盖常规的基础性实验,对应用类实验的支持不足,本文介绍的实验环境,完全满足《计算机网络应用和实验教程》教学的要求,较好的兼顾了基础性实验和应用类实验。在实验系统的搭建部署过程中,需要注意以下几点:
1)交换机的IP是192.168.0.100,1号交换机的端口分别属于两个独立的VLAN,其中202.115.65.72(9口)、202.115.65.71(23口)和外网接口(24口)属于Outgoing VLAN,其余的端口属于Default VLAN,对应的子网地址为192.168.0.0和255.255.255.0。这样划分的目的在于,合法IP 202.115.65.72可以不经过NAT服务器直接对外网进行访问,子网内的计算机则需经过NAT服务器访问外网。
2)实验网络环境中,子网内只有一个合法IP地址,专用的服务器(双网卡计算机)将子网IP转换为外部IP地址202.115.65.71,服务器可以作为FTP服务器或Web服务器,也可以使用软件进行端口映射,使得192.168.0.0子网内的计算机可以向外网提供服务。
3)HUB1端口连接子网192.168.1.0的计算机,在HUB1和交换机间设置有一台双网卡计算机用于防火墙实验。HUB2端口连接子网192.168.2.0的计算机,在网管软件安装和使用的实验中,HUB2将被2号交换机代替。
4)路由器的系统IP为192.168.0.80,L1端口的IP地址为192.168.0.81,L2端口的IP地址为192.168.2.1,用来进行路由器配置实验。
5)需要在系统中选择两台计算机,安装有视频采集卡、麦克风、摄像头和耳机,用来进行网络视频会议实验。
需要说明的是,各院校在参考《计算机网络应用和实验教程》开展教学实验时,使用的网络设备可能与方案有所差别的,但设备的功能是通用的,同样可以实现教程编制的相关实验。
4.结束语
近年来,笔者所在教研室使用《计算机网络应用和实验教程》开展计算机网络实验的教学、实践活动,取得了一定积极效果,学生普遍反映课程内容贴近实际,通过实验得到了能力提升。我们将继续努力钻研、持续改进,促使课程的教学水平进一步提高,满足社会对计算机网络技术人才的需求。
参考文献
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