計算機網絡實驗教學改革措施分析

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摘要:計算機網絡教學包括理論教學和實驗教學，實驗教學必不可少而且教學難度較大．本文對計算機網絡實驗教學存在的問題進行了分析，探討了如何對計算機網絡實驗教學進行改革．將實驗內容分為驗證型實驗，綜合型實驗，設計型實驗，制訂了循序漸進的教學內容;然后采用自底向上的實驗教學模式;最后搭建了新型化的網絡實驗平臺以獲得更好的教學效果，提高學生的創新能力和實踐能力．

關鍵詞:實驗內容;教學模式;實驗平臺;計算機網絡實驗

0引言

計算機網絡是一門實踐性很強的課程，對于應用型本科院校計算機專業的學生來說，不僅僅要理解計算機網絡理論知識，同時也對實踐動手能力熟練程度提出了更高的要求［1－2］．當前計算機網絡的教材大多數都是偏向理論基礎教學，學生學習的重點是計算機網絡的體系結構和網絡協議，涉及到的課程實驗落實較差，只單純地進行理論教學，學生很難理解理論知識，這樣的教學效果很難保證［3－4］．所以強化實驗教學是加深理解和驗證計算機網絡理論知識的重要環節．

1計算機網絡實驗教學存在的若干問題

1．1實驗過程內容單一

計算機網絡實驗主要是講授理論知識和簡單驗證，內容容易實現，實驗課程課時較少，導致學生不重視實驗［5－6］．違背了計算機網絡課程實踐性很強的教學宗旨．此外，有些學校設置的實驗內容多年未變，實驗內容陳舊單調因而沒有辦法提高學生的學習興趣，無法將所學理論知識轉化為網絡的實際操作技能，滿足不了社會對計算機網絡人才的需求．實驗教學受課時的限制，只能開展一部分基礎驗證型實驗，不能涵蓋課程包含的重要原理，導致學生實踐能力不健全，無法開展綜合型、設計型的實驗項目，培養學生創新型思維受到限制．

1．2教學模式落后

計算機網絡課程主要是計算機技術和通信技術結合．理論性較強、知識面較寬，具有應用廣泛、實用性強等特點．作為計算機專業的核心課程，是一門公認的較難授課的課程，特別是隨著網絡協議不斷升級、新技術不斷涌現，計算機網絡理論教學和實驗教學的難度進一步的加大．各高校都在積極探索網絡實驗教學和理論教學改進方法，盡管取得了一定效果，但從近年的效果來看仍未取得更多的標桿性新成果和新方法．不過是側重點不同，終究是擺脫不了“理論與實踐相結合、教學與科研相結合、工學結合”老套的“舊三結合”教學方法，這種教學模式不適合新時代的需要，沒有提高學生的創新能力．

1．3實驗平臺建設落后

隨著計算機網絡技術在各行各業的推廣應用，計算機網絡的相關課程在各個工科高校基本都開設，雖然近幾年教育經費投入有所提高，但各種問題在高校的網絡實驗教學中總是出現，效果不佳［8］．網絡實驗室建設方向總體投入較多，各高校網絡實驗室裝備相對比較簡陋，主要實驗還是基于局域網組建、綜合布線、連通性測試等方面，不過是計算機網絡初級水平，難以到達更深的層次(比如網絡的協議、架構、系統、安全測試等)教學與研究．要落實深層次實驗，高質量的設備和系統必不可少，然而資金存在缺口．

2計算機網絡實驗內容的改革

我們構建多層次的實驗內容，包括基礎驗證型，綜合型和設計型三種類型的實驗項目讓學生掌握該門課程的理論基礎知識可以通過基礎驗證型實驗完成，了解計算機網絡的基礎技能．學生對理論知識的綜合運用可以通過綜合型實驗完成，加強學生的綜合運用能力．設計型實驗由授課老師按照教學大綱設定綜合性強、接近實際應用的實驗教學內容，在實驗過程中進行分組實驗，老師在實驗前基于理論指導，在實驗中給予相應的輔助，讓學生自己真正的設計網絡拓撲結構，設置網絡地址協議，建立網絡框架結構，實現網絡安全協議，具體的實驗要求通過實驗室的軟硬件環境構建完成，讓學生充分理解網絡框架結構加強學生的學習能動性，培養學生理論聯系實際能力．

3創新計算機網絡實驗教學模式

應用型本科院校基本都采用謝希仁編著的教材《計算機網絡》，該教材第一版到第六版采用“自底向上”的模式，即基于OSI參考模型，由底層(物理層)向高層(應用層)逐層講解．該教學模式的特征在于強調通信原理，注重計算機網絡底下三層的具體實現技術，注重讓學生了解計算機網絡發展過程．因此，在此基礎上的計算機網絡實驗課程的內容設置，從底層的基礎實驗作為起點較為符合原理課程的需求．第一次實驗內容建議以增強學生的興趣為主，例如網線制作與網絡連接實驗，鼓勵學生嘗試自己動手制作網線進行電腦間的連接．實驗雖然簡單，但卻非常容易激發學生的興趣，同時也引導學生了解計算機網絡發展過程．第二次實驗基于原理課程講解數據鏈路層的知識，重點在于理解數據鏈路層的MAC幀的概念．建議實驗內容以計算機網絡的中間設備(比如網橋、中繼器)以及MAC幀的概念為主，例如通過雙絞線把多臺電腦與交換機相連．使學生了解到數據幀進行總線廣播，使星型上所有的終端都可以接收到數據幀;也可以通過網絡中間設備進行轉發，使互連的多臺電腦可以接收到數據幀．當講解的原理課程進入到網絡層知識時，即可顯示協議分析的重要性．第三次實驗可以使用協議分析器分析數據包捕獲、IP報頭分析為主，將復雜與抽象的網絡協議直觀地展現在學生面前，強調網絡協議在計算機網絡體系結構中的重要性，讓學生加深對計算機網絡理論知識的理解．第四次實驗設置建議用協議分析器捕獲HTTP協議，分析其中的TCP三次握手的連接過程，以及四次握手的釋放過程，幫助學生理解TCP協議與UDP協議二者之間的相同與不同之處．第五次實驗內容重點分析應用層的協議，例如通過Socket的基本知識與某種高級語言結合，去實現某個經常使用的應用軟件或命令，比如實現Ping、Tracert等命令．讓學生通過實驗了解如何用程序實現Ping命令的運行過程，尤其是實現Ping請求與應答報文，進一步加深理解網絡通信的具體實現流程．通過以上描述的每一層的實驗內容設置，可以較好地指導學生從底層開始，讓學生逐步了解網絡的體系結構與協議特性，體會網絡的基本知識與工作原理，使實驗課程和原理課程的教學模式達到良好效果．

4搭建高效的網絡實驗平臺

高效的實驗平臺是提高實驗質量和學生動手能力的前提．統一的管理控制平臺應該包括以下硬件，以太網交換機、路由器、防火墻等設備，按照要求進行多種網絡實驗，在實驗過程中，根據實驗要求設置網絡架構，使學生根據實驗大綱配置不同的網絡實驗．實驗平臺構建拓撲圖如圖2所示．每個學校可以根據本校情況，開展分組實驗，每個實驗平臺由若干名學生組成，每個實驗平臺都可以使用一組設備，學生在同一時間分別完成相同實驗內容．

5結論

計算機網絡課程的顯著特點就是知識點不停地更新，在一個信息高度發達的社會，經濟的發展對互聯網人才的需求量很大．為滿足國家經濟發展的需求，對計算機網絡實驗教學進行改革必不可少．過去網絡實驗教學模式以實驗驗證性為主，難以調動學生學習的積極性．隨著國家經濟的發展，對計算機網絡技術人才要求不斷提高，計算機網絡實驗教學應從多種途徑進行相應的改革，對不同能力的學生進行分層次的培養，進一步加強學生的綜合應用能力．

〔參考文獻〕

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［3］底曉強，張宇昕，趙建平．基于云計算和虛擬化的計算機網絡攻防實驗教學平臺建設探索［J］．實驗技術與管理，2015，32(04):148－151．

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［5］劉斌，代素環．普通高校計算機網絡課程實驗教學的探討［J］．吉林工程技術師范學院學報，2010(02):33－33．

［6］鐘平，王會林．高校網絡安全實驗室建設探索［J］．實驗室科學，2011，13(01):122－124．

［7］胡靜，趙雷，王小剛．計算機網絡課程實驗教學思路探索［J］．計算機教育，2015(21):63－66．

作者:張萬禮 單位:宿州學院信息工程學院