計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)類課程實驗教學(xué)研究

姜宏岸 趙啟升 伍俊明

摘要:為了解決計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)類課程普遍存在的實驗教學(xué)薄弱、與實際應(yīng)用脫節(jié)等問題,基于既有助于學(xué)生理解和掌握相關(guān)理論知識,又能夠讓學(xué)生學(xué)到實用技能的原則,本文對計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)類課程的體系結(jié)構(gòu)、實驗教學(xué)內(nèi)容的特點和分類、實驗課程的開設(shè)和考核方式等進(jìn)行了研究,提出了計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)類課程實驗教學(xué)的實施方法。

關(guān)鍵詞:計算機(jī)網(wǎng)絡(luò);網(wǎng)絡(luò)工程;實驗教學(xué);研究

中圖分類號:G642 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:B

1引言

隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的迅猛發(fā)展及網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用系統(tǒng)的普及,網(wǎng)絡(luò)人才需求倍增,越來越多的高校開設(shè)了網(wǎng)絡(luò)工程本科專業(yè)。在網(wǎng)絡(luò)工程人才的培養(yǎng)體系中,計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)類課程是其中的主體和關(guān)鍵。傳統(tǒng)的計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)類課程普遍存在實驗教學(xué)薄弱、與實際應(yīng)用脫節(jié)的問題,如何開展實驗教學(xué),使實驗教學(xué)發(fā)揮出其應(yīng)有的作用,是計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)類課程教學(xué)工作中必須解決的問題。既有助于學(xué)生理解和掌握相關(guān)理論知識,又能夠讓學(xué)生學(xué)到實用技能,是網(wǎng)絡(luò)工程專業(yè)計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)類課程實驗教學(xué)的基本原則。結(jié)合近年來網(wǎng)絡(luò)工程專業(yè)教學(xué)過程中對計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)類課程實驗教學(xué)的實踐和認(rèn)識,我們進(jìn)行了計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)類課程實驗教學(xué)的相關(guān)研究。

2網(wǎng)絡(luò)工程人才培養(yǎng)目標(biāo)

網(wǎng)絡(luò)工程本科專業(yè)人才的培養(yǎng)目標(biāo)是培養(yǎng)具有網(wǎng)絡(luò)工程專業(yè)寬厚的基礎(chǔ)理論,較廣泛的專業(yè)知識,較好的外語運用能力,較強(qiáng)的動手能力,系統(tǒng)地掌握計算機(jī)科學(xué)、計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的基本理論和網(wǎng)絡(luò)工程的應(yīng)用技術(shù),并具有一定創(chuàng)新精神和研究開發(fā)能力的高級技術(shù)人才。合格的網(wǎng)絡(luò)工程專業(yè)畢業(yè)生應(yīng)當(dāng)掌握計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的基本理論及網(wǎng)絡(luò)工程的應(yīng)用技術(shù),了解網(wǎng)絡(luò)協(xié)議體系、網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)技術(shù)、組網(wǎng)工程、網(wǎng)絡(luò)性能評估、網(wǎng)絡(luò)管理等相關(guān)知識,具有較強(qiáng)的分析問題、處理問題的能力,了解與計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)有關(guān)的法規(guī)和信息科學(xué)與技術(shù)的發(fā)展動態(tài)。能夠從事計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃設(shè)計、研究,網(wǎng)絡(luò)運行管理和性能分析、網(wǎng)絡(luò)工程設(shè)計及維護(hù)等工作。

3課程體系結(jié)構(gòu)

網(wǎng)絡(luò)工程專業(yè)教學(xué)所包含課程的種類較多,明確各門課程間的支撐關(guān)系是開展理論教學(xué)和實驗教學(xué)的前提。對于我國的高校來說,網(wǎng)絡(luò)工程本科專業(yè)是一個全新的專業(yè),不同高校在進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)工程本科人才培養(yǎng)時所開設(shè)的計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)類課程的名稱也不盡相同。根據(jù)具體課程的教學(xué)內(nèi)容,把計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)類課程進(jìn)行分類,分類結(jié)果如表1所示。

在表1所示的各類課程中,網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)類課程的教學(xué)內(nèi)容基本固定,是計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)類課程的基礎(chǔ);網(wǎng)絡(luò)技術(shù)類課程的教學(xué)內(nèi)容有較大的彈性,其目的主要是為了拓展學(xué)生的知識體系;網(wǎng)絡(luò)工程類、網(wǎng)絡(luò)管理類、網(wǎng)絡(luò)安全類和網(wǎng)絡(luò)編程類課程則分別針對網(wǎng)絡(luò)工程專業(yè)不同的研究和應(yīng)用方向。以上各類課程所講授的知識既有區(qū)別又存在一定的支撐關(guān)系,各類課程間的關(guān)系如圖1所示。

從圖1中可以看到,網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)類課程是其他各類課程的基礎(chǔ);網(wǎng)絡(luò)管理類課程需要從網(wǎng)絡(luò)工程類課程中得到知識點的支撐;同樣,網(wǎng)絡(luò)安全類課程需要從網(wǎng)絡(luò)編程類課程中得到知識點的支撐;而網(wǎng)絡(luò)管理與網(wǎng)絡(luò)安全類課程間又存在相互補(bǔ)充的情況,例如:安全管理是網(wǎng)絡(luò)管理的基本功能之一,網(wǎng)絡(luò)安全又與具體的網(wǎng)絡(luò)管理方式密切相關(guān)。

明確了計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)類課程間的相互關(guān)系,就可以更好地制定專業(yè)培養(yǎng)計劃,在教學(xué)中根據(jù)各門課程的支撐關(guān)系,按順序開展理論教學(xué)和實驗教學(xué),得到更好的教學(xué)效果。

4實驗教學(xué)內(nèi)容的特點和分類

4.1實驗教學(xué)內(nèi)容的特點

通過研究計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)類課程的體系結(jié)構(gòu)可以發(fā)現(xiàn),計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)類課程的方向和種類較多,涉及到的實驗教學(xué)內(nèi)容則更為繁雜。計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)類課程的實驗教學(xué)有以下特點:

(1) 實驗方式不同。計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)類課程實驗教學(xué)的開展有多種形式,包括:演示類實驗,例如網(wǎng)絡(luò)設(shè)備認(rèn)知實驗;操作類實驗,例如物理線纜制作與設(shè)備連接實驗;設(shè)計類實驗,例如網(wǎng)絡(luò)協(xié)議編程實驗;綜合類實驗,將以上幾種方式結(jié)合起來進(jìn)行的復(fù)雜實驗。

(2) 實驗設(shè)備不同。計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)類課程的不同實驗需要使用不同的實驗設(shè)備,例如:網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用系統(tǒng)編程類實驗只需要網(wǎng)絡(luò)環(huán)境內(nèi)的計算機(jī);網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)配置實驗則需要性能更好的服務(wù)器;而某些網(wǎng)絡(luò)管理和網(wǎng)絡(luò)安全類實驗需要在三層交換機(jī)、路由器、防火墻等核心網(wǎng)絡(luò)設(shè)備上進(jìn)行操作。實驗設(shè)備的不同除了需要學(xué)生學(xué)習(xí)和掌握不同設(shè)備的使用方法外,還對實驗教學(xué)過程中的設(shè)備使用方式提出了新的要求,例如,網(wǎng)絡(luò)編程類實驗可以采取每名學(xué)生一臺計算機(jī)的方式進(jìn)行,而某些網(wǎng)絡(luò)管理和網(wǎng)絡(luò)安全類實驗需要多名學(xué)生以小組的形式進(jìn)行實驗。

(3) 實驗的復(fù)雜程度不同。由于計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)類實驗的實驗方式和實驗設(shè)備差別較大,因此實驗的復(fù)雜程度也存在較大差別。某些實驗只需進(jìn)行相對簡單的操作,例如網(wǎng)絡(luò)常用命令的使用實驗、雙絞線的制作等;某些實驗需要在深入研究網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的基礎(chǔ)上,在核心網(wǎng)絡(luò)設(shè)備上進(jìn)行實驗,例如防火墻和IDS的配置實驗。

4.2實驗教學(xué)內(nèi)容的分類

經(jīng)過分析可以發(fā)現(xiàn),計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)類課程的實驗具有實驗方式不同、實驗設(shè)備種類繁多和實驗的復(fù)雜程度差別較大的特點,因此需要對實驗進(jìn)行分類,以便在實驗教學(xué)過程中選取合適的實驗內(nèi)容。這里把計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)各類課程的實驗分為基本和提高兩大類,如表2所示。

由于網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)類課程主要講解計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的基本理論知識,因此這類課程的實驗內(nèi)容較少,且都屬于基本類實驗。網(wǎng)絡(luò)技術(shù)類課程的教學(xué)內(nèi)容多為新型網(wǎng)絡(luò)或熱點技術(shù),因此這類課程的實驗內(nèi)容沒有在表中給出。實驗分類的基本原則是:把每類課程中與重點教學(xué)內(nèi)容對應(yīng)、具有代表性、實際應(yīng)用中較為廣泛的實驗內(nèi)容列為基本類實驗;把每類課程中難度較大、涉及的技術(shù)和設(shè)備專業(yè)性較強(qiáng)的實驗內(nèi)容歸入提高類實驗。需要說明的是,表2中所給出的分類只是一種參考形式,不同高校在組織教學(xué)時可以根據(jù)各自的培養(yǎng)方向、師資特點、實驗室條件等進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整。

5實驗的開設(shè)和考核方式

5.1網(wǎng)絡(luò)實驗的特點

傳統(tǒng)的實驗教學(xué)只包括課堂實驗方式。隨著高校教學(xué)的發(fā)展,原有的教學(xué)方式已經(jīng)不能滿足計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實驗教學(xué)的需要。首先,某些計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的理論知識較難理解,不同學(xué)生對于理論知識和實驗技能的掌握有著較大差別,如果僅限于規(guī)定時間的課內(nèi)實驗教學(xué),則會出現(xiàn)部分學(xué)生通過做實驗達(dá)到了幫助理解理論知識和掌握實用技能的目的,而另一部分學(xué)生沒有完成實驗的情況;其次,有些計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)類實驗,如交換機(jī)、路由器、防火墻等網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的配置,需要在精密、昂貴的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備上進(jìn)行操作,由于價格等方面的原因,交換機(jī)、路由器等網(wǎng)絡(luò)設(shè)備不可能做到人手一臺,需要分組使用,這樣同一組學(xué)生中,有的學(xué)生操作較多,得到了較多的實驗機(jī)會,而有些學(xué)生操作較少,沒有達(dá)到實驗?zāi)康?。基于以上原?在計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)類課程的實驗教學(xué)中,不應(yīng)僅限于課內(nèi)實驗,應(yīng)該對原有的方法進(jìn)行改革。

5.2實驗的開設(shè)方式

課內(nèi)實驗教學(xué)與課后開放實驗相結(jié)合的實驗開設(shè)方式是提高計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)類實驗教學(xué)質(zhì)量的有效方法。表2中的基本類實驗是各類課程中的重點實驗,要求學(xué)生能夠熟練掌握,適合采用課內(nèi)實驗的方式進(jìn)行;對于提高類實驗,可以根據(jù)具體的培養(yǎng)方向和實驗室條件,采用課外開放實驗的方式進(jìn)行。

對于基本類實驗中某些難度較大或重點的實驗,可以采取以課內(nèi)實驗為主,以課后開放實驗為輔的方式進(jìn)行。

采用這種方法時,計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)類實驗教學(xué)包括以下步驟:

(1) 教師在課內(nèi)實驗中通過提問、檢查等方法了解學(xué)生對實驗內(nèi)容和相關(guān)知識的掌握情況,關(guān)鍵是學(xué)生在實驗過程中存在的主要問題

(2) 教師在下一次的課堂教學(xué)中糾正和總結(jié)實驗中存在的問題,并在課后通過預(yù)約的方式與學(xué)生和實驗室管理人員共同確定開放實驗的時間、人數(shù)和實驗內(nèi)容

(3) 預(yù)約過的學(xué)生在指定的時間內(nèi)完成課外的開放實驗,教師進(jìn)行相應(yīng)的檢查和指導(dǎo)

另外,在階段性教學(xué)結(jié)束和考前復(fù)習(xí)等教學(xué)階段,可以安排針對特定知識點,面向全體學(xué)生的開放實驗。這樣可以使學(xué)生更好地掌握實驗技能,提高實驗教學(xué)效果。

5.3實驗的考核方式

在實驗成績考核方面,可以規(guī)定學(xué)生在完成每門課程中的課內(nèi)基本類實驗的基礎(chǔ)上,以開放實驗的方式選作規(guī)定數(shù)量的提高類實驗,即基本類實驗為必修實驗,提高類實驗為選修實驗。學(xué)生的實驗成績由必修實驗和選修實驗兩部分構(gòu)成。這樣既可以保證學(xué)生完成必需的實驗,又為學(xué)有余力的學(xué)生提供更多的實驗機(jī)會。這種實驗的考核方式既保證了實驗教學(xué)的質(zhì)量,又能夠客觀地反映學(xué)生的實驗?zāi)芰Α?/p>

6結(jié)論

網(wǎng)絡(luò)工程人才培養(yǎng)基于幫助學(xué)生理解掌握理論知識和能夠讓學(xué)生學(xué)到切實可用的網(wǎng)絡(luò)實用技能這兩個原則。理清計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)類課程的體系結(jié)構(gòu),合理地選取實驗項目并分配到相應(yīng)的教學(xué)環(huán)節(jié)中,將對提高教學(xué)效果和培養(yǎng)學(xué)生的動手能力起到重要作用,既有利于學(xué)生對課堂所學(xué)知識的掌握,又可以提高學(xué)生在就業(yè)中的競爭力。課內(nèi)實驗教學(xué)與課后開放實驗相結(jié)合的實驗教學(xué)和考核方式可以解決實驗過程中實驗課時和實驗設(shè)備受限的問題,經(jīng)過改革后的計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)類課程實驗教學(xué)方式能夠有效地提高實驗教學(xué)的效果。

參考文獻(xiàn):

[1] 郝繼升. 加強(qiáng)實踐教學(xué)體系的建設(shè),努力提高計算機(jī)專業(yè)學(xué)生的綜合素質(zhì)[J]. 計算機(jī)教育,2007(6):25-27.

[2] 張錚. 專業(yè)實驗教學(xué)改革的探索[J]. 實驗技術(shù)與管理,2003(10):163-166.

[3] 綦朝暉,吳江文. 網(wǎng)絡(luò)工程專業(yè)人才培養(yǎng)體系的研究[J]. 高教論壇,2008(4):31-34.

[4] 謝希仁. 計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)[M]. 北京:電子工業(yè)出版社,2003.

[5] 李普聰. 計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)類課程實踐教學(xué)改革研究[J]. 中國教育信息化,2007(11):74-77.