分层次任务驱动教学法在通信网络仿真课程中的应用探究

2022-03-24 09:18:05 | 浏览次数：

【摘要】分层次任务驱动教学法是将将“分层次”和“任务驱动”两种教学模式相结合教学方法。文章系统阐述了分层次任务驱动法的内涵和优势，给出了将分层次任务驱动教学法运用在通信网络仿真教学中的设计思路，帮助提高学生学习的兴趣和实践创新的能力。

【关键词】分层次任务驱动教学法；通信网络仿真；教学应用

引言

以通信网络仿真为例，该课程的教学过程中主要存在三方面问题：一是由于学生整体理论认知，编程能力不足，基础参差不齐造成的学习兴趣不高，入门困难；二是因为在传统的教学过程中，教师没有在有限的课时内合理分配实践与理论教学的时间，学生无法得到充分的上机训练。由此表明传统的以讲授为主的教学方式已经不能满足当下仿真类课程的教学需求。因此，文章提出将分层次驱动任务教学法应用于仿真类课程的教学中。

二、分层次任务驱动教学法的含义

分层次教学是孔子“因材施教”教学思想的传承和发展。教师首先需要根据学生当前的知识基础、兴趣和能力，把学生地分成若干个各自水平相近的群体，然后针对不同群体的实际情况设计相适应的教学方案，有针对性地展开教学活动。与此同时，教学目标、教学要求也要因人而异，分层设计。

所謂“任务驱动”就是在教学过程中，教师将教学内容放置于一个或几个任务中，使学生们在任务的驱动下，通过积极主动的去对任务进行分析研究并发现解决问题，以及在教师的帮助下由表及里、循序渐进的完成任务，从而来培养学生的自主学习能力。[1]

分层次任务驱动教学法是指将分层次教学和任务驱动教学相结合，以学生为中心，提出分层次任务，并以任务为驱动，在教学过程中不断缩小层次差距，直至达成一致的教学目标的教学方法。

三、分层次任务驱动教学法的优势

1.帮助学生正确认识自身能力

对学生实施分层要求教师加强与学生的沟通，与学生交流的过程不仅能帮助教师了解学生，也能帮助学生对自己有更加客观的定位和判断。

2.培养学生的学习兴趣和独立思考问题的能力

教师要根据学生分层情况设计相应的教学内容并分配教学任务。合适的任务能培养学生对学习的兴趣和独立思考问题的能力，进而提高学习的主动性，达到以任务为驱动的目的。

3.有助于学生树立正确的学习目标

学生能力的差异性决定了教师对学生的要求不能如出一辙。因此，学习目标需要因人而异，才能对症下药。确切的努力方向更易于让学生充分发挥自身优势，收获理想的学习成果，继而提升自身成就感，树立学习的自信心，形成良性循环。

4.提高课堂效率

分层的过程也是优化教学资源配置的过程，有益于教师在施教过程中有的放矢，最大限度的利用既有资源获取最佳的教学方案和教学成果。分层便于为学生度身定做深入细致的教学内容和学习目标，增大课堂教学容量，提高教学质量。

5.有助于锻炼教师的组织调控能力

教师在分层备课时，需要事先估计好在不同层次的教学过程中可能出现的问题，并且事先准备好解决方案。因而从授课教师的角度而言，使用分层次任务驱动教学法能帮助其锻炼自身组织调控与随机应变的能力。

四、通信仿真教学分层次任务驱动教学法的设计思路

1.课程简介及安排

通信网络仿真相关理论的先修课为通信原理和计算机网络，实践教学环节使用OMNeT++平台。OMNeT++因其基于组件、模块化、运行速度快，并且具备强大完善的图形界面接口等的优点，非常适合大规模网络仿真。OMNeT++作为离散事件仿真器，使用NED语言和C++语言共同来开发。虽然学习起来有一定难度，但OMNeT++是一个免费的、开源的多协议仿真软件，适于在Windows环境下运行，对提高学生的工程实践能力同样大有裨益。[2]

通信网络仿真总学时为32课时，为保证学生能有充分的实践学习实践，课堂理论讲授时间和上机仿真各占16学时。教师可将全部仿真学时划分为7次，前六次用于验证性实验和应用型实验的训练，每次2课时。最后一次用于设计性仿真任务的或作为期末考核，占用4课时。

2.学生分层原则

学生分层是实施分层次任务驱动教学法的第一步。首先，对学生分层最重要的参考因素是学生的能力、意愿和兴趣。其次，教师应当做到灵活管理，动态分层。教师应当以辩证发展的眼光看待学生的学习过程。在教学过程中，教师可以根据学生的课堂表现和课后任务完成的情况来调整学生的层级。

3.任务的制订原则

（1）操作性和实用性强的任务

第一，教师要分析教学内容，尽可能在任务中融入足够数量的知识点，保证任务质量。第二，将教学目标拆分为小任务，在任务中突出教学内容重难点。小任务的难度要适中，包含的知识点也不宜过多，要保证在学生的能力范围之内可以完成，否则可能会使学生学习受阻，从而失去信心。而难度过低则对学生缺乏挑战性，导致任务失去意义。[3]第三，任务应当与实际相结合，帮助学生学以致用。贴近生活的任务更具象化，容易引起学生共鸣，从而培养学生对学习的兴趣，提高学习的主动性。

（2）分层次的任务

任务设计和对应的施教过程都应当遵循循序渐进的原则。由易到难的思维习惯符合人的基本认知规律。任务由浅入深有益于学生拾级而上，收获学习的成就感，逐步提高学习的积极性和主动性。

（3）非封闭性的任务

完成的任务的路径和方法一般都不是唯一的，如果教师设计开放性或是半开放性任务，收获的成果也会是多种多样。开放性或半开放性的任务可以引导学生利用多种资源，通过不同的渠道和方法解决问题，培养学生的思维能力和创造力。

4.分层次任务驱动教学法的具体实施

（1）学生分层

教师可将学生大致分为三个层级。第一层为理论基础扎实，编程能力比较突出，喜欢主动学习的学生。第二层是理论和编程能力差强人意，但尚能自觉学习的学生。第三层学生不论是理论还是编程水平都有较大欠缺，学习不够积极主动。

（2）分层次任务分配

以OMNeT++中静态路由仿真教学为例给不同层级学生分配任务。本实验用于验证静态最短路由，可分为三个简单模块，包括App、Routing和Queuing模块。首先将各个模块组合为Node复合模块，并通过Node节点，根据NED文件的网络拓扑结构实现静态网络结构。[4]

下面对实验任务进行分配。第三层级学生基础概念和编程能力较弱，需要回顾OSI参考模型、路由算法等理论基礎，强化编程语言。因此，对该层学生要求是至少理解各个模块的流程，能准确调用函数，分别实现这三个简单模块，并能在Node节点上实现完整的复合模块，至少构建一种拓扑网络，学会分析统计仿真数据。第一、第二层级学生在第三层任务的基础上，要能够使用Node节点至少构建两种不同的拓扑网络，并鼓励其使用C++实现相同功能。

本实验假定已先前已进行TicTok、Aloha等基础性仿真训练，因此不再分别对不同层次的分配难度全然不同的任务，也不再对不同层次的学生做出截然不同的要求。而是将第一第二层次的学生的任务和学习目标进行统一，第三层级的学生的任务难度和教学要求则向上述对两个层级学生的要求靠拢。这样做能在分层的基础上逐渐缩小各个层次之间教学目标的差异，有利于让学生在后续的实践教学中逐渐达成一致的教学目标。

（3）教师引导学生完成任务

教师在提出设计的任务后，要给予学生独立思考的时间，设法让学生参与到对任务的讨论分析中。在这个过程中，教师可以通过设置问题的方式引导学生明确任务设计的目的、要求以及预期的结果，加深对任务的理解，教师通过提问也可以在后续环节中对学生普遍认为的难点进行讲解。对任务进行讨论和分析能帮助学生对即将要学习的新知识有了初步了解需，为后续寻求方法完成任务打下基础。在实践过程中遇到问题仍应及时向教师或同学求助，教师应当适当引导，但不能让学生产生依赖心理。

5.学习效果评价体系

通信网络仿真课程十分注重学生课上和课后的动手能力，不应该仅由期末考核来决定学生的学习成果。因此，学生的学科成绩应由平时成绩和期末考试成绩组成，并且平时成绩的所占比重不应低于40%。与此同时，教师需要建立分层次的评价体系。不同层次的学生完成任务的难度不同，每个学生任务的完成质量也不尽相同，不能一概而论。