計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗教學(xué)改革措施分析

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摘要:計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)包括理論教學(xué)和實(shí)驗教學(xué)，實(shí)驗教學(xué)必不可少而且教學(xué)難度較大．本文對計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗教學(xué)存在的問題進(jìn)行了分析，探討了如何對計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗教學(xué)進(jìn)行改革．將實(shí)驗內(nèi)容分為驗證型實(shí)驗，綜合型實(shí)驗，設(shè)計型實(shí)驗，制訂了循序漸進(jìn)的教學(xué)內(nèi)容;然后采用自底向上的實(shí)驗教學(xué)模式;最后搭建了新型化的網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗平臺以獲得更好的教學(xué)效果，提高學(xué)生的創(chuàng)新能力和實(shí)踐能力．

關(guān)鍵詞:實(shí)驗內(nèi)容;教學(xué)模式;實(shí)驗平臺;計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗

0引言

計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)是一門實(shí)踐性很強(qiáng)的課程，對于應(yīng)用型本科院校計算機(jī)專業(yè)的學(xué)生來說，不僅僅要理解計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)理論知識，同時也對實(shí)踐動手能力熟練程度提出了更高的要求［1－2］．當(dāng)前計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的教材大多數(shù)都是偏向理論基礎(chǔ)教學(xué)，學(xué)生學(xué)習(xí)的重點(diǎn)是計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)和網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，涉及到的課程實(shí)驗落實(shí)較差，只單純地進(jìn)行理論教學(xué)，學(xué)生很難理解理論知識，這樣的教學(xué)效果很難保證［3－4］．所以強(qiáng)化實(shí)驗教學(xué)是加深理解和驗證計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)理論知識的重要環(huán)節(jié)．

1計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗教學(xué)存在的若干問題

1．1實(shí)驗過程內(nèi)容單一

計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗主要是講授理論知識和簡單驗證，內(nèi)容容易實(shí)現(xiàn)，實(shí)驗課程課時較少，導(dǎo)致學(xué)生不重視實(shí)驗［5－6］．違背了計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程實(shí)踐性很強(qiáng)的教學(xué)宗旨．此外，有些學(xué)校設(shè)置的實(shí)驗內(nèi)容多年未變，實(shí)驗內(nèi)容陳舊單調(diào)因而沒有辦法提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，無法將所學(xué)理論知識轉(zhuǎn)化為網(wǎng)絡(luò)的實(shí)際操作技能，滿足不了社會對計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)人才的需求．實(shí)驗教學(xué)受課時的限制，只能開展一部分基礎(chǔ)驗證型實(shí)驗，不能涵蓋課程包含的重要原理，導(dǎo)致學(xué)生實(shí)踐能力不健全，無法開展綜合型、設(shè)計型的實(shí)驗項目，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新型思維受到限制．

1．2教學(xué)模式落后

計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程主要是計算機(jī)技術(shù)和通信技術(shù)結(jié)合．理論性較強(qiáng)、知識面較寬，具有應(yīng)用廣泛、實(shí)用性強(qiáng)等特點(diǎn)．作為計算機(jī)專業(yè)的核心課程，是一門公認(rèn)的較難授課的課程，特別是隨著網(wǎng)絡(luò)協(xié)議不斷升級、新技術(shù)不斷涌現(xiàn)，計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)理論教學(xué)和實(shí)驗教學(xué)的難度進(jìn)一步的加大．各高校都在積極探索網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗教學(xué)和理論教學(xué)改進(jìn)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(biāo)桿性新成果和新方法．不過是側(cè)重點(diǎn)不同，終究是擺脫不了“理論與實(shí)踐相結(jié)合、教學(xué)與科研相結(jié)合、工學(xué)結(jié)合”老套的“舊三結(jié)合”教學(xué)方法，這種教學(xué)模式不適合新時代的需要，沒有提高學(xué)生的創(chuàng)新能力．

1．3實(shí)驗平臺建設(shè)落后

隨著計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在各行各業(yè)的推廣應(yīng)用，計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的相關(guān)課程在各個工科高校基本都開設(shè)，雖然近幾年教育經(jīng)費(fèi)投入有所提高，但各種問題在高校的網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗教學(xué)中總是出現(xiàn)，效果不佳［8］．網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗室建設(shè)方向總體投入較多，各高校網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗室裝備相對比較簡陋，主要實(shí)驗還是基于局域網(wǎng)組建、綜合布線、連通性測試等方面，不過是計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)初級水平，難以到達(dá)更深的層次(比如網(wǎng)絡(luò)的協(xié)議、架構(gòu)、系統(tǒng)、安全測試等)教學(xué)與研究．要落實(shí)深層次實(shí)驗，高質(zhì)量的設(shè)備和系統(tǒng)必不可少，然而資金存在缺口．

2計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗內(nèi)容的改革

我們構(gòu)建多層次的實(shí)驗內(nèi)容，包括基礎(chǔ)驗證型，綜合型和設(shè)計型三種類型的實(shí)驗項目讓學(xué)生掌握該門課程的理論基礎(chǔ)知識可以通過基礎(chǔ)驗證型實(shí)驗完成，了解計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)技能．學(xué)生對理論知識的綜合運(yùn)用可以通過綜合型實(shí)驗完成，加強(qiáng)學(xué)生的綜合運(yùn)用能力．設(shè)計型實(shí)驗由授課老師按照教學(xué)大綱設(shè)定綜合性強(qiáng)、接近實(shí)際應(yīng)用的實(shí)驗教學(xué)內(nèi)容，在實(shí)驗過程中進(jìn)行分組實(shí)驗，老師在實(shí)驗前基于理論指導(dǎo)，在實(shí)驗中給予相應(yīng)的輔助，讓學(xué)生自己真正的設(shè)計網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，設(shè)置網(wǎng)絡(luò)地址協(xié)議，建立網(wǎng)絡(luò)框架結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)安全協(xié)議，具體的實(shí)驗要求通過實(shí)驗室的軟硬件環(huán)境構(gòu)建完成，讓學(xué)生充分理解網(wǎng)絡(luò)框架結(jié)構(gòu)加強(qiáng)學(xué)生的學(xué)習(xí)能動性，培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際能力．

3創(chuàng)新計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗教學(xué)模式

應(yīng)用型本科院?；径疾捎弥x希仁編著的教材《計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)》，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(yīng)用層)逐層講解．該教學(xué)模式的特征在于強(qiáng)調(diào)通信原理，注重計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)底下三層的具體實(shí)現(xiàn)技術(shù)，注重讓學(xué)生了解計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)發(fā)展過程．因此，在此基礎(chǔ)上的計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗課程的內(nèi)容設(shè)置，從底層的基礎(chǔ)實(shí)驗作為起點(diǎn)較為符合原理課程的需求．第一次實(shí)驗內(nèi)容建議以增強(qiáng)學(xué)生的興趣為主，例如網(wǎng)線制作與網(wǎng)絡(luò)連接實(shí)驗，鼓勵學(xué)生嘗試自己動手制作網(wǎng)線進(jìn)行電腦間的連接．實(shí)驗雖然簡單，但卻非常容易激發(fā)學(xué)生的興趣，同時也引導(dǎo)學(xué)生了解計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)發(fā)展過程．第二次實(shí)驗基于原理課程講解數(shù)據(jù)鏈路層的知識，重點(diǎn)在于理解數(shù)據(jù)鏈路層的MAC幀的概念．建議實(shí)驗內(nèi)容以計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的中間設(shè)備(比如網(wǎng)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(jī)相連．使學(xué)生了解到數(shù)據(jù)幀進(jìn)行總線廣播，使星型上所有的終端都可以接收到數(shù)據(jù)幀;也可以通過網(wǎng)絡(luò)中間設(shè)備進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)，使互連的多臺電腦可以接收到數(shù)據(jù)幀．當(dāng)講解的原理課程進(jìn)入到網(wǎng)絡(luò)層知識時，即可顯示協(xié)議分析的重要性．第三次實(shí)驗可以使用協(xié)議分析器分析數(shù)據(jù)包捕獲、IP報頭分析為主，將復(fù)雜與抽象的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議直觀地展現(xiàn)在學(xué)生面前，強(qiáng)調(diào)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議在計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)中的重要性，讓學(xué)生加深對計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)理論知識的理解．第四次實(shí)驗設(shè)置建議用協(xié)議分析器捕獲HTTP協(xié)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(xué)生理解TCP協(xié)議與UDP協(xié)議二者之間的相同與不同之處．第五次實(shí)驗內(nèi)容重點(diǎn)分析應(yīng)用層的協(xié)議，例如通過Socket的基本知識與某種高級語言結(jié)合，去實(shí)現(xiàn)某個經(jīng)常使用的應(yīng)用軟件或命令，比如實(shí)現(xiàn)Ping、Tracert等命令．讓學(xué)生通過實(shí)驗了解如何用程序?qū)崿F(xiàn)Ping命令的運(yùn)行過程，尤其是實(shí)現(xiàn)Ping請求與應(yīng)答報文，進(jìn)一步加深理解網(wǎng)絡(luò)通信的具體實(shí)現(xiàn)流程．通過以上描述的每一層的實(shí)驗內(nèi)容設(shè)置，可以較好地指導(dǎo)學(xué)生從底層開始，讓學(xué)生逐步了解網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)與協(xié)議特性，體會網(wǎng)絡(luò)的基本知識與工作原理，使實(shí)驗課程和原理課程的教學(xué)模式達(dá)到良好效果．

4搭建高效的網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗平臺

高效的實(shí)驗平臺是提高實(shí)驗質(zhì)量和學(xué)生動手能力的前提．統(tǒng)一的管理控制平臺應(yīng)該包括以下硬件，以太網(wǎng)交換機(jī)、路由器、防火墻等設(shè)備，按照要求進(jìn)行多種網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗，在實(shí)驗過程中，根據(jù)實(shí)驗要求設(shè)置網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，使學(xué)生根據(jù)實(shí)驗大綱配置不同的網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗．實(shí)驗平臺構(gòu)建拓?fù)鋱D如圖2所示．每個學(xué)?？梢愿鶕?jù)本校情況，開展分組實(shí)驗，每個實(shí)驗平臺由若干名學(xué)生組成，每個實(shí)驗平臺都可以使用一組設(shè)備，學(xué)生在同一時間分別完成相同實(shí)驗內(nèi)容．

5結(jié)論

計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程的顯著特點(diǎn)就是知識點(diǎn)不停地更新，在一個信息高度發(fā)達(dá)的社會，經(jīng)濟(jì)的發(fā)展對互聯(lián)網(wǎng)人才的需求量很大．為滿足國家經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需求，對計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗教學(xué)進(jìn)行改革必不可少．過去網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗教學(xué)模式以實(shí)驗驗證性為主，難以調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性．隨著國家經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，對計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)人才要求不斷提高，計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗教學(xué)應(yīng)從多種途徑進(jìn)行相應(yīng)的改革，對不同能力的學(xué)生進(jìn)行分層次的培養(yǎng)，進(jìn)一步加強(qiáng)學(xué)生的綜合應(yīng)用能力．

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作者:張萬禮 單位:宿州學(xué)院信息工程學(xué)院