虚拟专用网技术课程中的问题驱动式教学实践探索

“问题驱动式”方法在虚拟专用网技术课程教学中的实践

单棣斌

(信息工程大学电子技术学院三系，河南郑州450004)

摘　要　本文以“问题驱动式”教学方法为核心，在虚拟专用网技术课程教学实践的基础上，阐释了该教学方法的内涵，重点介绍了“问题驱动式”的实施步骤，并对其优势进行了总结和分析。

关键词　启发式教学;问题驱动式教学方法

在计算机专业课程教学中，理论和与实践运用的脱节是教与学的重大障碍。如何突破这一障碍，激发学员的学习热情，培养学员的创新能力，成为计算机专业课程教育改革的重要目标之一。

随着教育改革不断深入，启发式教学已经成为其重要发展方向，而“问题驱动式”教学方法是启发式教学中重要方法之一。如何在计算机专业课程中有效实施“问题驱动式”教学方法并充分发挥其优势，是本文要讨论的核心问题。

一、问题驱动式教学方法的内涵

提到“启发式教学”^［1～3］，其中“启发”一词，源于孔子《论语·述而》中的“不愤不启，不悱不发。举一隅不以三隅反，则不复也。”含义是指教员要在学员反复思考后而没有理解，感到困惑时帮助启发;思考后虽然理解，但不能准确表达时予以疏导;并强调启发的目的在于举一反三，触类旁通。在西方，苏格拉底最先提倡启发式谈话。他认为真理存在于每个人的心中，但并不是每个人都能在自己身上发现真理。教员应采用对话和提问的方法，帮助学员发现存在于自己内心世界的真理，并将其引导出来。

启发式教学在实际应用中，包括了问题启发、直观启发、比较启发、案例启发及比喻启发等多种方法。问题启发，即“问题驱动式”教学方法。顾名思义，该方法以“问题”为中心来进行教学设计，强调课堂教学中教员与学员的主导与主体的地位，是提升学员的创新意识和创新能力的一种教学方法。教员以问题链的方式合理的呈现问题并有效地组织学员合作交流，使学员通过自主活动来建构知识和完善自己认知结构。

“问题驱动式”教学方法的设计思想^［4］是，以问题求解为纽带将课程内容的理论知识与实际应用紧密联系起来。通过问题加强抽象概念的通俗化;通过问题来揭示理论概念的形成过程;通过问题来引导学员探索发现知识结论与规律;通过问题激发学员运用理论知识解决实际问题的兴趣;通过问题驱动促进学员系统的理解整个课程。该方法的一般过程分为“问题前导、问题总结、问题拓展”三个步骤。

二、问题驱动式教学方法的实施

如何在课堂教学中实施“问题驱动式”教学方法呢?通过对虚拟专用网技术课程中的教学实践经验进行总结，笔者认为实施过程主要包括“备问题”、“提问题”和“解问题”三个关键步骤。

(一)备问题，吃透教材梳理课程主线

备问题，即是在课前准备问题。这是问题驱动式教学方法实施的前提与依据，只有系统理解课程的内容体系，深刻把握课程的脉络关系，才能找到课程内容的核心问题，才能找到“问题驱动式”方法的源动力。

教材是教学内容的重要依据，要想讲好课，首先要吃透教材。而作为“问题驱动式”教学方法，通过问题层层推进驱动课程内容的展开，更需要教员要深入钻研教材。一要弄清教材的体系结构。每本教材都有自身的内容体系，这是教材的纲，只有弄清这个纲，才能从整体上把握这门课。二要弄清所讲授内容在体系结构中的地位。所讲内容在整个教材中处于一个什么样的地位，它的作用是什么，这些内容都需要向学员交代清楚，所以教员自己要弄清这些问题。三要把所讲授内容进行梳理。每次讲的内容本身有其逻辑性，教员在备课时要对其进行梳理，对教材中的内容进行深加工。最后，要综合其他资料，完善讲授内容。教材是授课内容的依据，但仅仅依赖教材是不够的，还需要教员大量搜集整理相关资料，综合处理，对讲授内容进一步完善。以课程虚拟专用网技术为例，选用教材是由人民邮电出版社出版的《IP虚拟专用网技术》(第2版)，该教材内容全面、知识结构清晰、紧跟技术发展前沿，得到广泛认可。该教材分为三部分:(1)虚拟专用网概述，介绍了IP VPN的起源、概念、基本原理;(2)典型隧道协议，包括L2TP、IPsec、MPLS;(3)典型VPN业务，重点介绍了第二、三层VPN服务。其中，典型隧道协议是整本教材的核心部分，IPsec协议是最主要的隧道协议簇，而AH/ESP协议是IPsec中主要安全协议。以AH/ESP协议为例，本次课的重点难点是理解并掌握AH/ESP协议是如何通过报文封装来保护IP包的安全性。教材中对安全协议的工作原理介绍较为详细，但对于协议的工程应用没有涉及。所以在准备本次课的内容时，还综合了“信息安全技术”、“网络安全通信协议”中相关内容，设计了一个具体实例作为讨论题目。

(二)提问题，巧设疑问启发学员思路

“问题驱动式”教学方法，如何设置“问题”自然是方法实施的关键。

一是要抓住核心问题。每次课的内容都有一个核心内容，这便是“问题驱动式”教学方法的核心问题，也正是问题驱动的源动力。抓住这个核心，才能抓住课的核心，才能驱动出本次课每个知识点。以IPsec VPN中“AH/ESP”这次课为例，讲授部分以“如何解决IP数据包的安全性问题”作为核心问题，并以它为主线，层层推进，通过问题的逐步解决，来连接知识点。二是将核心问题分解。核心问题的解决不是一蹴而就的，需要逐层分解，逐步解决。分解核心问题，需要紧紧抓住问题的“核心”，由核心问题分解为多个子问题，每个子问题的解决可以再引出更小的问题，而每个子问题或者更小问题的解决都会引出相关的知识点，从而以核心问题为主线，将每个知识点链接起来，形成一个完整的内容。例如，在“AH/ESP”中，将“IP数据包的安全性问题”这一核心问题分为两个子问题——“IP数据包的信息认证问题”和“IP数据包的信息保密问题”。如何解决信息认证问题呢?便引出了第一种协议AH，这其实就是AH协议的目的和作用。而保密性问题的解决引出了知识点ESP协议。三是要问题设计少而精。提出问题，可以调动学员的兴趣，引导学员的思考。“问题驱动式”教学，问题很重要，但不是越多越好，提出问题是为了引导学员的思路，但如果问题过多，就可能打乱整个教学内容，也会影响学员的思维过程。所以每个问题的设计要准确、精练，恰到好处，真正能够链接知识点，起到承上启下的作用。

(三)解问题，层层推进引导课程内容

通过问题层层推进，引导课程的内容，仍以“AH/ESP”的教学内容为例，可设计课程内容安排如下:

(1)导课。在课程的一开始，就首先对IP协议安全性缺陷进行分析，它存在着缺少数据源认证，完整性认证，机密性保护等问题，从而引出了对IP数据包安全保护的需求这个核心问题。核心问题分为“IP数据包的信息认证问题”和“IP数据包的信息保密问题”。整个实施过程中，问题驱动示例如图1所示。

(2)知识点一: AH协议。AH的目的是解决IP数据包的信息认证问题。这个子问题又如何解决呢?信息认证分为两方面:数据源的认证和消息完整性，而消息完整性又包括防篡改、防重放等。那么AH协议如何解决这些问题呢?从三个角度来阐述。

一是AH报头格式中关键词段，比如序列号(用于防重放)，认证数据(用于消息完整性鉴别)等;

二是AH的两种工作模式，比如传输模式中如何对IP包进行封装变换，以达到认证目的;(www.xing528.com)

三是AH对于数据包处理过程，分为包进入、包外出两种情况分别处理。比如接收数据包时，如何查找SAD，如何查找SPD等，如何验证数据的完整性等。

其中，协议报文格式以演示法介绍，协议的操作模式与处理过程因涉及报文的处

图1　问题驱动示例图

理细节，用多媒体演示动画比较合适。同时这是难点，需要和上一次课中的SA结合起来讲授，有必要时，把SA简要复习一下。

(3)知识点二: ESP协议。信息保密分为两方面:数据机密性和流量机密性。那么ESP是如何解决的呢?和AH类似，也是从三个角度来讲: ESP的报头格式、工作模式和数据包处理过程。虽然与AH相比，ESP协议较为复杂，但二者存在许多共性的内容，可不讲。重点讲AH所没有的，而ESP所特有的内容，比如ESP加密范围、两种模式下封装格式特点以及数据包的处理过程等。

(4)比较分析。带领学员一起参考黑板板书(AH/ESP对比列表)，比较分析二者在目的、格式、模式、过程等方面的不同，从而达到对刚才所讲授内容的知识点梳理作用。

(5)应用实例。提出一个隧道嵌套的实例需求，引导学员主动思考，采用刚刚学过的有关AH/ESP协议知识解决此问题。针对学员缺乏工程实践经验的特点，以实例讨论法本身来帮助学员运用理论知识解决实际问题。而且，通过实例帮助学员培养一种处理问题的思路:从需求入手，以现有知识结构为基础，综合运用相关技术，解决实际问题。

(6)小结。回顾本次课的教学内容，简要叙述AH/ESP协议的各自特点、操作模式、工作过程等。此时，引出一个问题“安全协议运行过程中，算法是如何约定的，通信密钥是如何协商的”，从而引发学员的进一步思考，为下一次课内容IKE协议打下伏笔。

三、问题驱动式教学方法的优势

(一)激发兴趣，促进学员积极思考

计算机专业课程逻辑性强、推导性强，网络协议类相关课程内容更是如此。比如，“AH/ESP”这次课是对协议的讲授，因为协议本身比较枯燥，如果直接采用照本宣科的方法介绍的话，很容易让学员陷入到仅对协议格式本身机械式记忆的误区中，“知其然而不知其所以然”。所以，有必要采用一种合理有效的方法，引导学员能够透过“安全协议格式”这一表面，看到“安全协议作用”的内涵。

俗话说，兴趣是最好的老师，如何激发学员的兴趣，正是“问题驱动式”教学方法的重要目标。通过提出问题，引发学员的思考，如何解决这个问题呢?那么我们首先想到的解决方法就是将这个问题进行分解，划分为多个子问题，每个子问题如何解决呢，可以进一步划分。那么每个子问题的解决方法正是我们要讲解的知识点，每个知识点的引出，都充分调动了学员的积极性，深入思考。

(二)链接内容，有效组织课堂教学

教学内容通过问题的层层推进链接在一起，构成一个整体。核心问题与其子问题构成课程内容的主干，每个知识点都是其枝叶。课堂教学的组织可以问题为脉络实施，内容更为条理，思路更加清晰。

在以往的教学内容安排上，我们常常将每次课的知识点分条目列举，“一二三四五”，每个知识点的讲解看似很有条理，但实际上这只是对知识点的罗列，并没有把它们之间的逻辑关系、层次结构讲透彻。而问题式驱动，则是以问题为主线、以问题为脉络，将每个知识点有机的组织在一起。每个知识点的出现都是有原因的，不是凭空列举的，学员在学习的过程中，自然地就通过问题把内容串起来，在脑海里形成条理的知识结构。

(三)培养能力，锻炼学员逻辑思维

“问题驱动式”教学方法，作为教学方法，激发了学员的兴趣;同时，也作为一种科学的处理问题和解决问题的方法，引导学员的思维方式。问题驱动，锻炼了学员的逻辑思维能力，特别是培养了学员遇到问题从何入手的思维习惯。

当学员遇到实际应用问题时，就会自然而然地运用这种“问题驱动式”的方法，将一个复杂的问题，层层分解，层层展开，大问题转化成小问题，然后逐一解决。长期的这种锻炼，就会培养学员养成良好的学习和科研习惯，对于学员的长远发展具有积极意义。

参考文献

［1］刘伟.以“问题”为着眼点积极推行研究性教学.中国高等教育，2010(1).

［2］黄继蓉，陈光喜.多媒体技术与数学“启发-探究”式教学.高教论坛，2010(2).

［3］周先辉.面向工程能力培养的《机械工程控制基础》课程教学方法探索.高教论坛，2010(1).

［4］王晓东，吴英杰，傅清祥，等.以问题驱动的教学模式改革的实践与创新.http:// www.docin.com/p-44701242.htm l