网络层服务游戏式教学方式论文

网络层服务游戏式教学方式论文

　　“计算机网络”课程是计算机相关专业本科生一门重要的专业基础课。其中，网络层向传输层提供的两种服务是教学难点之一。为了取得较好的教学效果，对这一问题的讲述大都采用类比的方式，如用邮局寄信来类比数据报服务，用打电话来类比虚电路服务[1]。但是这种简单类比的方法并不能彻底地帮助学生理解，尤其是对于其中的一个重要概念———虚电路服务中的标签交换原理，类比的方式难以达到预期效果。为此，本文将运用一种基于游戏的教学方法来讲解网络层的两种服务。

　　1 游戏式教学理论基础与实践游戏式教学是通过熟练地使用一套设定好的游戏规则而轻松愉快地达到教学目标的教学活动。建构主义学习理论与多元智能理论为游戏式教学提供了理论基础。建构主义的学习观强调学习的自主性、社会性和情境性，游戏式教学把主动学习、合作学习和真实情景自然地融合在一起，是全面实现构建主义学习理论的相对理想的教学方式。另一个理论基础是加德纳提出的多元智力理论，他认为人的智力是多元的，教师的教学应该考虑到学生智力的差异性。由于每种游戏都需要人的多种能力的参与，也需要不同的分工与合作，正好契合了多元智能理论中的多元性和差异性。游戏式教学有利于开启学生的多元智力，有利于满足不同学生的兴趣，发挥不同学生的才能。我国的计算机专业课程，已有不少应用此教学方法。文献精心构思路由游戏，将路由协议原理融入游戏的各个环节; 文献为操作系统课程中的进程管理设计了进程模型和信号量并发机制两组游戏，并指出了游戏教学中的注意事项。

　　2 游戏式教学的一般过程本文将参考文献提出的游戏式教学的一般流程来设计游戏流程，如图 1 所示。游戏式教学是课堂教学中的一个环节，通常在进行游戏教学之前，教师需要对概念进行较为清晰的讲解。接下来由教师介绍游戏目的、规则及流程，教师可以借助黑板或幻灯片来模拟游戏流程，然后进行游戏前的准备，如对学生进行分组，分发游戏所需的物品。游戏过程可以分几轮进行，每轮游戏中都需要学生作相关记录，如填写游戏信息卡等。游戏结束后，教师应该组织讨论活动以巩固游戏中所获得的体验。图1 教学游戏流程图3 网络层服务教学游戏的设计3. 1 游戏准备( 1) 知识准备: 网络层提供的两种服务、IP 地址前缀、CIDR 和 IP 路由转发原理等;( 2) 人员准备: 以 24 人的班级为例，将学生分为4 组，每组6 名学生;( 3) 物品准备: 教师为每组学生提供白纸、铅笔和橡皮等工具，以及打印好的游戏拓扑图、游戏流程指导书、代表信令分组的黄色卡片和问题表格;( 4) 规则讲解: 教师可以制作幻灯片模拟游戏过程，让学生在较短时间内熟悉游戏流程及规则。3. 2 网络拓扑图及路由表教师为网络层服务游戏设计的网络拓扑图如图2 所示。图2 网络拓扑图拓扑图中有三个网络，分别记为 Net1、Net2 和Net3，其网络地址分别为: 172. 16. 0. 0 /16，172. 20.0. 0 /14 和 172. 22. 0. 0 /16。拓扑图中有六个路由器，分别记为A、B、C、D、E、F。路由器之间连线边上的大号数字表明链路的权重( 如链路长度和1/带宽等) ，路由器周边的小号数字代表路由器的端口号。通信的端系统为主机 1 和主机2，分别位于 Net1 和Net3 中。根据具体的教学进度，路由表可以由教师直接提供，或由小组成员合作通过 Dijkstra 算法计算最短路径，进而得出各个路由器的路由表。部分路由器的路由表如表1 所示。

　　人员与设备对应关系如表2 所示，六位学生依次围成一圈做好游戏准备( 2) 02 号学生收到分组后，查找标签交换表，对分组进行标签交换，将标签替换为7，并从2 号端口发送出去;( 3) 03 号学生收到分组后，查找标签交换表，对分组进行标签交换，将标签替换为5，并从2 号端口发送出去;( 4) 同样的，04 号学生将分组的标签更改为11，并且从端口 4 发送出去; 05 号学生收到此分组后，将标签替换为13，从2 号端口发送出去; 最后06号学生收到此分组，分组标签为 13。

　　至此，分组经由虚电路抵达主机2。3) 虚电路的撤销当主机 1 与主机 2 间的通信结束后，将发送一个特殊的信令分组，删掉途径路由器中的标签交换表。此时，所有学生将标签交换表用橡皮擦除。此游戏大约需要 20 分钟。虚电路的具体实现( 如 MPLS 协议) 与此虚电路服务过程有些差别，但基本原理相同。3. 5 游戏总结完成两轮游戏的小组还需要填写一个问题表格，目的是对两种服务的优缺点进行比较。需要比较的主要问题是: ①是否需要建立连接; ②路径选择的时机; ③转发的依据; ④路由器 B 出现故障的后果; ⑤是否有利于进行拥塞控制; ⑥是否有利于实现服务质量。

　　教师可以在黑板上画好此表，待各小组都完成后，可以请其中一个小组向全班展示并解释比较结果，并请另外一组作点评。最后，教师对整个游戏的进行情况进行总结，对各小组的表现进行点评。至此，本游戏过程结束，教师讲解接下来的教学内容。4 结语在学期末的问卷调查( 共发出问卷 42 份，回收35 份) 中，83% 的学生认为游戏教学式这种主动的学习方法很有助于对概念的深入理解。此外，在连续两年的“计算机网络”课程期末试题中都出现了“请学生填写数据报服务与虚电路服务的对比表( 满分10 分) ”，采用传统教学方法的班级该题目的平均分为6 分，而采用游戏式教学法的班级该题目的平均分为8 分，进一步表明游戏式教学法较传统教学法具有更好的教学效果。

　　本文介绍的游戏式教学法，运用在“计算机网络”课程的一个教学难点———网络层的两种服务教学上，实现了全新的教学设计。与传统讲授方法相比，它主要具有以下特点: ①适当适时地组织教学游戏，改变了以教师讲授为主的课堂教学组织方式，能够调节课堂气氛，提高学生的学习兴趣; ②能使学生主动地进行学习，主动地理解概念，对概念的理解自然较为深入和持久; ③游戏需要学生的积极紧密配合才能顺利完成，因此通过教学游戏还可以提高学生的团队合作能力.

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