孙 奕
摘 要 PBL教学方法即基于问题学习的教学方法，是以学员自主性、探索性学习为基础，采用类似科学研究及实践的方法，促进学员主动积极发展的一种教学方法。本文主要从改革课堂教学方法入手，结合计算机网络课程内容的特点提出在计算机网络课程中采用PBL教学方法。该教学方法使学员通过自主的探索、发现和体验，学会对大量信息的收集、分析和判断，从而培养积极探索未知世界的科学态度、科学精神，进而增进思考能力和创造能力。
关键词 计算机网络; PBL教学方法;自主学习;思考能力;创造能力
一、引言
随着世界新军事变革的深入发展，信息化条件下联合作战已成为基本作战形式，呈现出全维化、一体化、分布式、非线性的发展趋势。教育转型对新的人才培养方案提出了新的要求，要使学员具有初步的创新精神、实践能力、科学和人文精神以及环境知识，具有适应终身学习的基础知识、基本技能和方法。因此教育转型倡导的是一种充分发挥学员情感、态度、兴趣和内驱力的学习。为此，在计算机网络课程教学中必须培养学员的问题意识，让学员带着问题学习，以问题的形式组织教学，从而达到激发学员探究思维，培养学员创新能力的目的。
传统的计算机网络课程教学往往是教员讲授学员听讲的填鸭式教学，这种“教员长篇大论，学员昏昏欲睡”的粗放式教学挤占学员的思维空间，极大地限制了学员的多方面发展。在这种学习被动、信息传递单一的教学中，多种教学资源尤其是学员的思维和知识资源不能得到充分发挥。为此，要想彻底改变这种传统的落后的教学方式，就必须实施能够有效地激发学员自主学习的主动性和积极性的教学方法。
本文主要从改革课堂教学方法入手，结合计算机网络课程内容的特点提出在计算机网络课程中采用PBL教学方法。整个教学过程围绕着问题的确定→问题的实施→问题的验证→问题的测评循环进行。把传统的学员被动学习知识的过程转换为学员是设计者是创造者来主动发现问题、探究问题、解决问题的过程。教员在课堂教学中起到帮助学员创造问题情景，引导学员启发联想、分析推理，同时通过加强实践教学环节让学员对结果进行验证，实现一个完整的从发现问题、分析问题、解决问题和验证结论的科学研究过程。该教学方法使学员通过自主的探索、发现和体验，学会对大量信息的收集、分析和判断，从而培养积极探索未知世界的科学态度、科学精神，进而增进思考能力和创造能力。
二、PBL教学方法简介
PBL教学方法即基于问题学习(problem-based learning)的教学方法，是学员以组/队为单位，成员名额不限，面对一个复杂的真实的问题，以学员自主性、探索性学习为基础，采用类似科学研究及实践的方法，促进学员主动积极发展的一种教学方法。该教学方法起源于20世纪50年代美国凯斯西储大学和20世纪60年代加拿大麦克马斯特大学。现在被广泛地应用于医学教育、建筑学、心理学、商业管理和工学［1］。
PBL教学方法是归纳式教学方法中的一种，也是归纳式教学方法中做起来较难的一种。这种方法要求有一个复杂的、结果不确定的真实课题，为了解决这个问题，要用到学习目标所规定的知识与技能。要构思这样的问题是很要花一点时间的。B.J. Duch在文献［2］中提出课堂上的时间可以分为以下三个部分:(1)学员以组为单位汇报先前布置的问题并且列出他们的学习的问题和工作计划;(2)教员对解决所有组存在的共同的问题，明确存在的困难并提出一步学习的问题;(3)全班讨论。在这个过程中，学员在运用自己的经验、知识技能、思维方式等综合素质解决面临的问题时，往往会由问题派生出问题，将问题细微化，甚至有时会超出教员的意料，因此PBL教学方法对教员的要求是非常高的。PBL要求教员具有相当强的教学技能，足以应付一些不熟悉的技术问题，克服学员对PBL的抵抗心理乃至敌对情绪，解决学员在团队工作时常会发生的一系列人际关系问题。因此，完全的PBL最好由对课程内容十分熟悉、对常规教学环境下的合作学习做过至少两个学期的经验丰富的教员来承担。Smith等在文献［3］中对实施合作学习提供了一些建议，Felder与Brent［4］以及Oakley等［5］还提供一些克服学员对以学员为中心的学习法的抵抗心理、帮助学员组建高效团队的建议。尽管存在各种困难，PBL是开发学员解决问题、团队合作及终身自主学习能力的一种最自然的学习环境，并提供了能将整个教学计划所有学习内容综合起来的最佳方式。学员在PBL实践过程中，理解和把握知识和技能，体验创新的艰辛与乐趣，培养分析问题和解决问题的能力及团队合作精神等。同时由于学员在解决学习问题过程中必然要通过各种学习手段获取解决问题的策略和方法，因此在进行基于问题学习的过程中必然能培养学员获取知识和建构知识的能力。综上所述，PBL教学方法对培养新型军事信息化条件下的新型人才无疑是一种很好的教学方法。
三、PBL教学方法的实践
计算机网络是理工科学员的一门必修的重要专业基础课。该课程所涉及的基本理论、基础知识和基本方法对本科生培养起着相当重要的作用，是学员学好后续专业课程的重要理论基础。这门课程的特点是网络技术复杂，原理和概念理解抽象，而且内容更新速度快、应用广泛、实用性很强。因此它既要求对学员进行理论知识的讲授又要重视对学员技术和能力的培养。针对计算机网络课程的特点，结合PBL教学方法，在计算机网络的教学过程中按照问题的确定、问题的实施、问题的验证和问题的测评四个步骤进行如图1所示，其中问题的确定即创设问题、提出问题导入新课，问题的实施围绕问题提供案例、学员探索、启发分析、提出新疑、讨论方案、探索解决方法、归纳总结、提出新例循环进行直到完成教学任务，问题的验证通过温故知新、布置作业进行反馈自测，通过实验验证将理论联系实际，能力迁移达到能力的进一步提升。问题的测评为教员与学员的进一步改进提供依据。
图1 基于PBL的教学过程
下面结合自身教学实践过程分别对每一个步骤进行详细的描述。
(一)问题的确定
问题的确定是PBL教学环节的关键所在，能否巧妙地创设问题情境，直接影响着PBL教学的课堂效果，也直接影响着学员的学习兴趣和探究热情。因此，创设问题情境激发学员思维是问题教学的起点，也是关键。创设问题性情境要精心挑选情境材料，既要体现教材的重难点知识，又要贴近学员思想、生活和社会实际，以激发学员兴趣;问题设计要具备导学导思功能，能够调动学员积极思考和主动探究。如在网络体系结构时讲到“协议”与“服务”两个概念时，我们可以设置以下问题:在日程生活中，哪些是“协议”，哪些是“服务”呢?它们又是什么关系呢?又如讲到子网划分时，我们可以设置一个真实校园网络规划需求，根据需求要求学员进行设计，在完成设计的过程中学习相关的技术知识。(www.xing528.com)
(二)问题的实施
为了保证PBL教学法的顺利实施要建立分组讨论，合作探究的机制。因为学员在带着问题进行自主学习的过程中，由于受知识水平等诸多因素的影响，对问题的理解和把握程度是不一样的，并且还可能产生一些不理解的新问题。因此，还必须要进行讨论分析与合作探究，以互相交流和协同提高。
在教学过程中，首先教员根据学员的情况进行分组成立学习小组，学习小组对教员设置的问题情境进行讨论交流。在这个阶段教员也要积极地参与到学员中去，指导学员通过图书馆、计算机、Internet等各种学习途径收集和处理可以用于解决问题的资料，并能够引导学员进行推理;或适当加以引导性的提示使新知识与学员已有知识建立实质性的联系，引导学员思维，进行独立学习、自主研究，充分发挥学员的主观能动性，逐步减少思维的依赖性，增强独立性，最终辅助学员解决问题。在这个过程中学员通过独立探索和尝试，不断进行创造性思维活动。接着在分组讨论后由每个小组的代表发言，提出可行的解决方案并把尚未解决的问题罗列出来，教员对存在的问题整理分类，集中逐一解决，重点释疑。经过学员自学教材和分组讨论探究和教员答疑之后，学员基本上能够掌握基础知识和基本原理，但是他们对课本知识的掌握往往是零散的、不系统的。因此，教员还需要把知识按内在联系和逻辑顺序进行系统整合，构筑知识网络结构。例如我们要讲TCP协议可靠性时，传统的教学方法通常是以教员讲授为主，按照TCP协议的特点、报文格式、协议的原理与实现这个过程进行讲解，这只是一种已知结果，告知学员的被动学习过程。通过对学员的问卷调查，大多数的学员认为这样的教学过程内容枯燥无味，原理抽象难以理解，尤其是一个个报文字段内容繁多复杂，即使硬记下来也不知道有什么用处，一旦考完试很快就把知识还给了教员。采用PBL教学方法可以有效地解决以上问题。首先教员设置问题，引导学员先分组讨论，如何在传输层实现数据的可靠传输，接着启发学员联想学过的数据链路层是如何保证可靠性的知识，进而总结出要实现可靠传输应该具备哪些功能。这里需要提示学员虽然都是可靠传输，但由于两者所在的层次不同应需要不同的功能，如拥塞控制在数据链路层不需要而在传输层就要有，这些难点是需要教员在释疑时详细讲解的。然后教员可以进一步深入引导，根据这些功能应该如何实现呢，引出报文字段的作用，学员自然进入报文字段格式的设计阶段(这是一个主动思考的过程，而不仅仅是死记硬背报文格式的过程)，完成协议的设计。最后教员进一步升华，针对该任务涉及的原理进行系统讲解，指出在传输层实现数据可靠传输时需要使用TCP协议，让学员将TCP协议和自己设计的协议进行对比，通过分析找出自己设计的协议的优势和不足，使学员对知识的理解更加深刻。在这个过程中我们发现学员是可以进行创造性思维的。同时学员的各种思维方式也能给我们带来很多启发和意外收获，对科学研究起到了一定的启发作用。分析整个教学过程，教员以问题为驱动，利用PBL教学方法引导学员对协议进行分析和设计，并通过对协议的对比讲授进一步明确教学目标，完成教学任务。
(三)问题的验证
对于计算机网络课程的教学要求，我们不仅要完成基础理论、基础原理的学习还要培养学员的实际动手能力。因此要求学员能够将理论上学习的知识亲自动手进行分析和验证，这是理论与实践相结合的重要体现。问题的验证环节正是培养学员掌握扎实的理论基础和具备较强的实际工作能力的极好途径。例如我们在讲解了子网划分和网络规划技术之后，可以利用现有的网络工具，如思科和华为的模拟器等，帮助学员对结果进行验证。又如，我们讲到TCP协议的三次握手过程时，教员可以为学员提供一定的网络场景，让学员自己动手利用协议分析工具snifer或comview等在网络中抓包并通过分析数据包的内容来验证三次握手的过程。通过这样的验证，不仅加深了学员对TCP协议的理解，而且提高了学员的动手能力。
此外，我们还可以利用虚拟环境或仿真环境来模拟真实实验环境、实验设备和实验过程，让学员脱离实际实验条件的束缚，通过交互操作模拟设备，来进一步提高动手能力。
(四)问题的测评
完成以上教学环节后，PBL教学方法还要求对整个教学活动进行测评，这是对PBL教学进行检验和反馈的重要手段。该环节是一个双向过程:一方面教员要对学员所做的实践活动及结果进行测试和点评，结合相关的知识点对此次实践活动进行系统的总结，指出学员学习过程中的缺点和不足，使整个教学内容更加完整和科学性;另一方面学员要对教员的教授内容、引导方式、实践指导和系统点评做出评价，提出建议和意见，通过学员对教员的反馈促使教员在下一次的PBL教学过程的改进和提高。测评提高了教学的即时性，加深了教员对教学任务、目标和职责的理解，有利于学员及时了解和掌握自我学习的效果和目标，从而引导教学双方进一步明确各自的任务和目标。
四、结束语
实施PBL教学方法一方面培养学员搜集和处理信息能力、获得新知识的能力、分析解决问题的能力以及系统合作的能力;另一方面要求教员必须摆脱传统教学观念的束缚，大胆走下知识权威的“神坛”，以问题去激活学员思维，把课堂时间和空间还给学员，为学员自主学习和探究搭建平台。PBL教学方法绝不是简单的一问一答，它更加注重的是问题的发现、解决的思维过程和学员的体验与感受，而不是结果和答案。因此，教员在实践过程中要充分相信学员，让课堂开放。同时PBL教学方法对教员自身的素质要求也很高，因为当今时代是一个知识和信息多渠道高速传递的社会，学员知识视野和储量超乎想象，教员凭借原有的知识在开放的PBL教学中随时可能遇到挑战。因此，教员要及时“充电”，学习掌握新知识、新技能，备足“一桶水”甚至“一缸水”。当然教学中也可能会遇到解释不清甚至无法解释的尴尬情况，此时教员要坦诚以待而不应遮挡掩盖，要与学员一道探究思考，想办法解决，为解决学员的问题而促使自己不断进步，提高教学的技能，以达到教学相长。
［1］Savin-Baden，M.，and C.H.Major，Foundations of Problem-Based Learning，Maidenhead，Berkshire，England: Open University Press，2004.
［2］Duch，B.J.，“Models for Problem-Based Instruction in Undergraduate Courses，”in Duch et al.［49］，Ch.4.
［3］Smith，K.A.，Sheppant，S.D.，Johnson，D.W.，and Johnson，R.T.，“Pedagesies of Engagement: Claesroom-Based Practices，”J.Engr.Education，Vo1.94，No.1，2005，pp.87-101.
［4］Felder，R.M.，and R.Brent，“Effective Strategies for Cooperative Learning，”The Journal of Cooperation and Collaboration in College Teaching，Vol.10，No.2，69-75(2001)，http://www.ncsu.edu/felder-public/Papers/CLStrategies(JCCCT).pdf.
［5］Oakley，B.，R.M.Felder，R.Brent，and I.Elhajj，“Turning Student Groups into Effective Teams，”The Journal of Student Centered Learning，Vol.2，No.1，2004，pp.9-34，http://www.ncsu.edu/felder-public/Papers/Oakley-paper(JSCL).pdf.
［6］周杰.《计算机网络》实验教学创新一例.职业教育研究，2009(3).
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