二、兴趣的激发
2.1兴趣在教学中有着重要意义和地位,兴趣是学生求知的内在动力和愉快学习的诱因;兴趣是牢固掌握知识和深入理解知识的保障;兴趣能维持长久注意,保持学习热情。另外,兴趣具有德育价值,是促进个性全面发展的要素,也能推动自我终身学习,对成功成才具有特殊意义[5],所以对哪种方法更适合激发兴趣的分析有着重要的意义。“自上而下”的教学方法从应用层切入,如Web(HTTP)、邮件、域名转换(DNS)等,大多数学生之前已经使用过这些应用,但他们的认识大多停留在应用层面,却不知道这些应用背后的原理。
2.2通过应用层内容的学习后,学生会有一种豁然开朗的感觉,能快速激发兴趣。例如,平时学生都会用一些P2P软件(如BitTorrent),对于P2P软件的下载速度为何会远远快于通常的下载方式,以及用户是如何找到不同的下载方式的,学生带着这些疑惑来课堂,而通过P2P知识的学习能解开这些疑惑,极大地激发学习兴趣。“自下而上”这种教学方法从物理层、链路层的内容开始讲解,涉及的更多是理论原理方面的知识,如物理层主要讲解数据通信的理论基础、数字的调制解调等,而链路层主要讲解流量控制、差错控制等,这些内容相比于应用层的具体应用,略显枯燥,无法迅速激发学生的兴趣。
三、难易程度
3.1计算机网络的一个重要知识点是数据传输,而这个知识点是贯穿网络各个层的。“自上而下”先从整体上讲解数据传输,即终端到终端的数据传输(应用层、传输层),再描述数据是如何在网络中转发的(网络层),之后描述从直接相连的两个节点的传输(链路层),可以归纳为数据传输的讲解是从全局到局部的一个过程;而“自下而上”的教学方法先讲解点到点的.传输(链路层),而后是网络的数据转发(网络层),最后端到端的数据传输(传输层、应用层),可以归纳为数据传输的讲解是从局部到全局的一个过程。从这个知识点来比较,“自上而下”的教学方法要求相对更高,它要求一开始就要站在全局的角度来理解具体的技术架构;而“自下而上”的教学方法从最容易理解的两个直接相连的节点之间传输开始讲起,所以难度相对较小。网络的各层都是通过调用其下一层的功能来实现自身的功能,即每一个协议层的讲解必然会涉及下层的内容。
3.2“自下而上”因先讲授下层的知识,后学习上面层的知识,所以在学习涉及下层内容的时候,学生已经掌握相关知识,讲授就顺理成章。相反,“自上而下”的教学方法在讲授网络各层的时候,学生并未掌握相关的下层内容,讲授难度增加。例如,在讲解应用层的时候,必然会讲解Socket的调用,而Socket是传输层将其功能提供给应用层的一个接口,通常传输层会提供两个协议UDP和TCP,所以会提供两个不同的Socket。“自上而下”的方法就要求教师在学生还没有学过UDP和TCP的情况下,通过通俗易懂的方式来描述两种不同协议对应的Socket,这无论对教师还是学生,都有一定难度。传输层和链路层在计算机网络里是两个非常相似的层,它们实现着部分相同的功能:如流量控制、可靠性传输、差错检测等。
3.3“自上而下”先讲授传输层,而“自下而上”先讲授链路层,这造成了流量控制、可靠性传输、差错监测等内容通过不同的层来讲解,即“自上而下”在传输层讲授,而“自下而上”在链路层讲授。从教学的实践来看,通过链路层的讲授更容易使学生接受,因为链路层针对的是两个可以直接通信的节点之间的传输,比较形象直观,比学生通过在这种传输的模型下理解流量控制、可靠性传输、差错检测等概念相对较容易。
四、知识点的比较
4.1可靠性传输“可靠性传输”是计算机网络非常重要的一个知识点。“自上而下”和“自下而上”两种方法都是通过循序渐进的方式来学习这个知识点,即先假设信道是非常完美的,之后信道是可产生错误的,最后信道是可造成数据丢失的,在这些不同的条件下如何来实现“可靠性传输”。循序渐进的方式让学生容易理解“可靠性传输”的原理,所以两种方法都能实现很好的教学效果。这里有个小差别是“信道假设”,对于“自下而上”这种方法来说,因为已经通过物理层了解“信道”的概念,所以这种假设容易理解;而对于“自上而下”的学生来说,还没有学过“信道”,不好理解。更重要的一点是,传输层是处理终端到终端的传输,实际上不涉及“信道”,这里的“信道”更应该是一个抽象的意义,将从发送端到接收端的一个路径抽象成“信道”。显然这种抽象的“信道”会对学生的理解造成一定的困难。“可靠性传输”有三种机制:停等式、回退n和选择重传。有趣的是在实际中,停等式应用在Wi-Fi网络,也就是链路层的内容,而回退n和选择重传应用在TCP中,也就是传输层的内容。而在实际教学中,为了保持“可靠性传输”讲解的完整性,这些内容是同时讲解的。那么在哪个层讲解这些内容更适合?我们倾向于在传输层中讲解“可靠性传输”(即对应“自上而下”的教学方法),因为要理解回退n和选择重传这两种机制,需要基于数据并不是按顺序到达这一条件,但链路层是点对点的传输,数据通常是按顺序到达的,所以实际上并不满足这个条件,这造成了在链路层讲解“可靠性传输”容易让学生产生疑惑。