类比教学法在计算机网络课程教学中的应用
中图分类号：G642 文献标识码：B
文章编号：1671-489X（2016）10-0080-03
1 前言
所谓类比教学法，就是利用类比方式进行教学，即在教学过程中把新知识与记忆中结构相类似的旧知识联系起来，通过类比，从已知对象具有的某种性质推出未知对象具有的相应性质，从而寻找解决问题的途径[1]。在计算机网络教学中有不少采用类比教学的案例，比如：孙兴华等人利用对讲机、内线电话和外线电话来类比网络基本设备中集线器、交换机和路由器的使用，利用跨国公司向各分公司发送公函类比OSI参考模型[2]；杨兆华利用列车专线、专列非专线、非专列非专线运输方式来类比三种数据交换技术[3]；师春灵利用校门门禁系统类比网关，利用学号中各位数字表示学院、专业、年级、序号来类比IP地址结构；等等[4]。
以上教学案例中，类比教学仅仅用来解释一个概念或者比较几种相关技术，能够辅助学生理解一些抽象的或者深奥的概念，但很难帮助学生去建立计算机网络课程完整的知识框架，在提高学生分析具体问题、解决实际问题的能力上也是有限的。那么，有没有可能从学生日常生活中寻找一种与计算机网络体系结构接近的模型，从这个模型入手，学生可以探究与建构计算机网络知识体系，促进充分联想和主动思维，巩固抽象概念并强化记忆？结合教学实践和反思，笔者发现借用物流作业可以开展贯穿整个计算机网络课程的类比教学。
2 类比教学法在计算机网络课程教学中的应用案例
类比物流系统与因特网的组成 物流系统的边缘部分由面向客户服务的网点组成，核心部分由连接不同区域的转运中心组成，如图1所示。因特网的边缘部分由连接到因特网上的主机组成，核心部分由连接不同网络的路由器组成，如图2所示。
1）类比物流系统和因特网的边缘部分。物流系统的边缘部分是业务网点，负责指定的服务范围内所有客户的收件、派件。因特网的边缘部分是面向用户的主机，该主机内的进程发送和接收数据都交由主机来完成。
2）类比物流系统和因特网的核心部分。物流系统的核心部分是各级转运中心，负责区域内所有网点的快件集散。根据所负责快件的范围，转运中心可分为不同级别，有负责跨省区、跨市区快件集中和分发任务的高级别的转运中心，也有仅负责周边一两个城市快件集中和分发任务的较低级别的转运中心。因特网的核心部分是路由器（Router），用于连接多个逻辑上分开的网络。一般将连接家庭或ISP内小型企业客户的路由器称为接入路由器，将连接企业或校园许多终端系统的路由器称为企业级路由器，将实现企业级网络的互联的路由器称为骨干级路由器。当数据从一个网络中的主机传输到另一个网络中的主机时，要通过路由器的存储转发功能来完成。
类比物流作业与计算机通信的过程 随着电子商务和物流行业的快速发展，当前大学生对网购并不陌生，课堂上可以通过引入图3这张快件跟踪查询记录，让学生分析和讨论图中快件流转过程，导入物流作业与计算机通信的类比教学。
快件流转涉及4个要素和7个环节，其中4个要素为客户、业务网点、转运中心和网路，7个环节为收件、交件入仓、集中、分拨、转运、分拨和取件派件，具体流程如图4所示。
计算机网络中数据流转同样涉及4个基本要素和7个主要环节，其中4个基本要素为网络终端设备、局域网、网络互连设备和传输媒体，7个主要环节为数据产生、数据封装、数据发送、数据接收、路由选择、转发数据和数据交付，具体流程如图5所示。
无论是物流作业还是计算机网络通信，都不是严格的按照上面7个环节顺序执行的，尤其是中间的路由选择（分拨）和转发数据（转运）环节可能在一次传输中不被执行或者被多次执行。更为科学地反映了物流作业和计算机通信的过程。对比图这4个流程图，学生对局域网内数据传输和路由器的路由选择与转发分组会有更科学的理解。
类比物流系统与计算机网络的体系结构 系统论指出，要建立、运行、管理和维护一个复杂的系统，可以将系统的结构分成几个相互区别又相互关联的层次，通过各个层次的有机联合完成系统的运作。物流作业和计算机通信都采用了分层结构的体系思想。
关于物流系统结构的划分，相关研究从设计和建立物流系统的角度将物流系统划分为4个层次：物质基础层、知识决策层（或者智能枢纽层）、业务运作层和应用层[5]。也有研究将物流系统体系结构分为用户子系统、配送子系统、运输子系统、包装子系统和车载子系统等5个部分。仔细分析可以发现物流系统5个子系统的划分与计算机网络五层协议体系结构的划分具有高度的一致性，可以进行较好的类比教学，二者的对应关系可以用图8表示。
3 计算机网络课程运用类比教学法的注意点
在课堂教学实践中，类比教学使用得好能促进教学，反之会影响教学，甚至会混淆学生对知识的理解。笔者总结借用物流作业开展贯穿整个计算机网络课程的类比教学时要注意以下几点。
一是类比要恰当，不能局限于二者表面相似性，更不能望文生义。比如：不去分析物流作业与计算机通信的实际过程，仅从字面上将物流系统中的用户与计算机网络中的主机用户进行类比，那么学生就会误认为计算机通信的真正端点是主机而不是主机中的进程。
二是类比中的对象必须是学生熟悉并能够理解的，要符合学生的生活实际和年龄特点，否则会使学生对知识掌握得更加糊涂。比如：学生对物流作业并不陌生，但是对其工作过程缺乏实质性的理解，所以在类比教学前需进行适当的补充教学，让学生熟悉和理解物流作业工作过程。
三是类比是手段不是目的，不能过分地强调类比物和目标概念之间的关系，甚至将类比对象的学习等同于目标对象的学习，增加学生的认知负荷，限制学生对目标对象的探究和建构。
