計算機網(wǎng)絡(luò)實驗教學(xué)改革與實踐

秦斐　郭鑫

摘要：對計算機網(wǎng)絡(luò)實驗教學(xué)的現(xiàn)狀和存在問題進(jìn)行了分析，在實驗教學(xué)內(nèi)容、實驗方法、實驗管理等方面提出了改革措施。

關(guān)鍵詞：計算機網(wǎng)絡(luò)；實驗教學(xué)改革；實踐能力

DOIDOI：10.11907/rjdk.151528

中圖分類號：G434

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：16727800（2015）0060214003

作者簡介作者簡介：秦斐（1982-），男，江蘇南京人，碩士，南京理工大學(xué)計算機學(xué)院助理實驗師，研究方向為網(wǎng)絡(luò)工程。

1 計算機網(wǎng)絡(luò)實驗教學(xué)現(xiàn)狀和存在問題

通過對多所學(xué)校調(diào)查發(fā)現(xiàn)，計算機課程的實驗教學(xué)以驗證性實驗主導(dǎo)，主要針對課堂所講授的理論知識進(jìn)行驗證，實驗內(nèi)容簡單，實驗?zāi)Ｊ絾我?，實驗課程所占比例偏少，導(dǎo)致學(xué)生重理論輕實踐，這與計算機課程特點和教學(xué)目標(biāo)相違背。計算機網(wǎng)絡(luò)課程是一門實踐性很強的課程，要求學(xué)生通過理論課程的學(xué)習(xí)，進(jìn)行創(chuàng)造性實驗，將理論知識熟練運用到實際中。但是，在計算機網(wǎng)絡(luò)的實踐教學(xué)中，普遍存在理論與實踐脫節(jié)的現(xiàn)象，實驗內(nèi)容多是由教師指定的驗證性實驗，實驗過程一般由教師演示、學(xué)生操作和實驗總結(jié)3個步驟組成，有的實驗甚至不讓學(xué)生動手操作，只是觀看教師操作，總結(jié)相關(guān)概念，沒有將計算機網(wǎng)絡(luò)課程多學(xué)科交叉的特點體現(xiàn)出來。所設(shè)置的實驗缺乏創(chuàng)新性和綜合性，甚至有的學(xué)校設(shè)置的實驗內(nèi)容和十年前一樣。比如實驗課堂上讓學(xué)生學(xué)習(xí)IE、Email的應(yīng)用，這些實驗內(nèi)容學(xué)生在上大學(xué)前就非常熟悉，這樣陳舊的實驗內(nèi)容很容易讓學(xué)生失去學(xué)習(xí)興趣，同時也不能培養(yǎng)學(xué)生網(wǎng)絡(luò)組建、測試、維護(hù)等專業(yè)能力，無法將所學(xué)理論知識轉(zhuǎn)化到實際網(wǎng)絡(luò)技能上去，無法滿足社會對計算機人才的要求[1]。針對這些現(xiàn)狀和問題，必須從實驗條件、實驗教學(xué)內(nèi)容、實驗組織方法、實驗考核手段等方面入手，對計算機網(wǎng)絡(luò)實驗教學(xué)進(jìn)行有效的改革，使其能更好滿足社會需求。

2 計算機網(wǎng)絡(luò)實驗教學(xué)特點

計算機網(wǎng)絡(luò)是計算機技術(shù)與通信技術(shù)的集合，該課程具有很強的實踐性、應(yīng)用性。這門課程不僅僅強調(diào)對專業(yè)知識的理論學(xué)習(xí)，還要求學(xué)生有一定的實踐應(yīng)用能力，因此實驗教學(xué)顯得尤為重要。計算機網(wǎng)絡(luò)實驗課程的設(shè)置有助于學(xué)生將所學(xué)的計算機和通訊方面的理論知識應(yīng)用于實踐，加強對理論知識的理解，提高實踐操作能力。計算機網(wǎng)絡(luò)實驗的內(nèi)容包括計算機網(wǎng)絡(luò)基本原理、網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)、組網(wǎng)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)安全、網(wǎng)絡(luò)管理及計算機網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用等幾個方面，如何將眾多的實驗內(nèi)容優(yōu)化，使理論教學(xué)與實驗教學(xué)有機結(jié)合起來，豐富實驗教學(xué)內(nèi)容，建立立體的計算機網(wǎng)絡(luò)實驗教學(xué)模式，保證和提高實驗教學(xué)質(zhì)量值得深入探討。

計算機網(wǎng)絡(luò)具有兩大特點[2]：

（1）系統(tǒng)性。計算機網(wǎng)絡(luò)是實驗的對象和環(huán)境，它由若干臺主機通過網(wǎng)絡(luò)傳輸介質(zhì)和網(wǎng)絡(luò)互連設(shè)備構(gòu)成計算機網(wǎng)絡(luò)硬件環(huán)境，由運行在各主機上的網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)、應(yīng)用系統(tǒng)以及網(wǎng)絡(luò)互連設(shè)備上的網(wǎng)絡(luò)軟件構(gòu)成計算機網(wǎng)絡(luò)軟件環(huán)境。計算機網(wǎng)絡(luò)的硬件和軟件環(huán)境有機結(jié)合，構(gòu)成完整的計算機網(wǎng)絡(luò)，從而實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的功能和任務(wù)。因此，要求學(xué)生同時具備軟件和硬件的相關(guān)理論基礎(chǔ)，并且能綜合運用，才能完成計算機網(wǎng)絡(luò)相關(guān)實驗，并進(jìn)而對網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)進(jìn)行分析和優(yōu)化。

（2）繼承性。計算機網(wǎng)絡(luò)實驗課程須在一定的硬件環(huán)境下才能順利開展，因此必須先構(gòu)建硬件環(huán)境，這是后續(xù)實驗的基礎(chǔ)，也是硬件繼承性的體現(xiàn)。另外，既然是計算機網(wǎng)絡(luò)實驗，那么每種網(wǎng)絡(luò)操作都需要一種特定的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，這就需要設(shè)置有關(guān)的網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)，這是軟件的繼承性。因為繼承性，只能循序漸進(jìn)地進(jìn)行實驗，厘清實驗的目的、要求，列出實驗的步驟，并對可能出現(xiàn)的問題有充分的準(zhǔn)備，使實驗有條不紊進(jìn)行。

3 實驗教學(xué)改革

3.1 實驗條件改革

計算機網(wǎng)絡(luò)實驗課程與其它計算機實驗課程不同，由于其自身的系統(tǒng)性和繼承性特點，對實驗環(huán)境有一定的要求，需要建設(shè)專門的網(wǎng)絡(luò)實驗室，配備成套的實驗設(shè)備。但目前大多數(shù)高校由于實驗經(jīng)費等問題，無法建立具有完善實驗條件的計算機網(wǎng)絡(luò)實驗中心，即使部分有能力的高校建成了實驗中心，但是由于管理等問題也無法給每個學(xué)生提供充足的時間進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)實踐，滿足不了實際工作對大學(xué)生動手能力方面越來越高的要求。鑒于此，筆者認(rèn)為對實驗條件的改革，應(yīng)從實驗室建設(shè)和管理上入手。

（1）專業(yè)實驗室建設(shè)。計算機網(wǎng)絡(luò)實驗教學(xué)的有效開展必須建立在專業(yè)實驗室的基礎(chǔ)之上，因此，實驗室建設(shè)是開展計算機網(wǎng)絡(luò)實驗教學(xué)的關(guān)鍵。網(wǎng)絡(luò)實驗室不同于普通的機房，不是簡單配一批電腦，必須結(jié)合專業(yè)特點，建立專業(yè)的實驗室。專業(yè)網(wǎng)絡(luò)實驗室既可以進(jìn)行簡單的網(wǎng)絡(luò)原理驗證實驗，還可以完成網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建及應(yīng)用實驗。在專業(yè)實驗室中，能清楚地向?qū)W生展示網(wǎng)絡(luò)布局的各個環(huán)節(jié)和模塊的構(gòu)建。專業(yè)實驗室需配備相應(yīng)的軟件和硬件模塊，如網(wǎng)絡(luò)協(xié)議分析儀、電纜認(rèn)證測量儀、CISCO交換機、路由器、高檔次的服務(wù)器等，配備壓線鉗、雙絞線、水晶頭、單模光纖、FLUKE網(wǎng)絡(luò)測試儀、工具刀、光纖熔接機等工具，同時還要提供網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)安全管理軟件及路由器仿真軟件[3]。只有具備這些基礎(chǔ)條件，才能展開各類相關(guān)實驗。

（2）開放實驗室。若要提高學(xué)生的實踐能力，必須給學(xué)生實踐鍛煉的機會。因此，應(yīng)開放實驗室，允許學(xué)生在課余自主選擇實驗內(nèi)容，有機會挑戰(zhàn)大網(wǎng)絡(luò)編程管理實驗，為培養(yǎng)創(chuàng)新型人才提供保障[4]。學(xué)生可以采取預(yù)約的方式向?qū)嶒炇姨岢錾暾?，獲得批準(zhǔn)后在老師的指導(dǎo)下自主進(jìn)行實驗，鼓勵學(xué)生自由思考，中心提供相應(yīng)的條件為學(xué)生服務(wù)。還可以擬定不同的具有挑戰(zhàn)性的實驗課題，學(xué)生申請到課題后，可以課后到網(wǎng)絡(luò)實驗室從事一些研究工作。

3.2 實驗教學(xué)內(nèi)容與管理改革

實驗教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法改革是重點突破口。根據(jù)計算機專業(yè)的課程特點，應(yīng)及時對實驗教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行更新，具有實用、綜合和可操作特點，將新穎、實用的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)融合進(jìn)實驗教學(xué)中，潛移默化地培養(yǎng)學(xué)生的綜合實踐能力。

（1） 實驗內(nèi)容設(shè)置[5]。計算機網(wǎng)絡(luò)實驗分為驗證型實驗、綜合型實驗和設(shè)計型實驗3個層次。在進(jìn)行實驗內(nèi)容編排時，要3個層次依次遞增安排。首先，要求進(jìn)行驗證型實驗學(xué)習(xí)，這是進(jìn)行計算機網(wǎng)絡(luò)實驗的基礎(chǔ)，驗證型實驗可以讓學(xué)生掌握該門課程的理論知識，熟悉計算機網(wǎng)絡(luò)的基本技能。在驗證型實驗環(huán)節(jié)可以設(shè)置雙絞線制作、對等網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建、網(wǎng)絡(luò)命令使用、光纖熔接以及測試、網(wǎng)絡(luò)管理中的基本設(shè)置以及使用協(xié)議分析軟件對網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)包進(jìn)行追蹤和分析等內(nèi)容。學(xué)生可通過實驗來驗證計算機網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)理論，從而鞏固基本知識和基本理論的學(xué)習(xí)；其次，設(shè)置綜合性實驗，加強對理論知識的綜合運用，培養(yǎng)學(xué)生的設(shè)計能力。在這一環(huán)節(jié)，教師不必指定實驗題目和具體內(nèi)容，只給出實驗方向和要求，比如建立校園局域網(wǎng)的綜合實驗，要求學(xué)生能夠根據(jù)實際情況設(shè)計網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、自行設(shè)計VLAN劃分、自行規(guī)劃IP，利用實驗室現(xiàn)有的路由器、交換機、防火墻等設(shè)備組建起來。利用現(xiàn)有設(shè)備由學(xué)生規(guī)劃網(wǎng)絡(luò)的方式中，學(xué)生自主發(fā)揮的余地很大，這一方面鍛煉了學(xué)生對理論知識的綜合利用能力，另一方面又鍛煉了學(xué)生的設(shè)計創(chuàng)新能力。而對于設(shè)計型實驗，不要求所有的學(xué)生參加。對于有能力和感興趣的學(xué)生，可以要求他們根據(jù)前沿的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，自主設(shè)計實驗課題，以培養(yǎng)綜合素質(zhì)、開拓創(chuàng)新精神與科研能力。

（2） 提高教師實踐能力。實驗指導(dǎo)教師是計算機網(wǎng)絡(luò)實驗教學(xué)改革中的關(guān)鍵因素，教師實踐能力的強弱直接影響了實驗內(nèi)容的設(shè)置，因此，學(xué)校應(yīng)當(dāng)有組織有計劃地培養(yǎng)和考核指導(dǎo)教師的實驗?zāi)芰?。首先，為了保證實驗內(nèi)容能融入最新的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)因素，可以與網(wǎng)絡(luò)公司建立培訓(xùn)合作關(guān)系，定期指派教師去相關(guān)網(wǎng)絡(luò)公司進(jìn)行掛職鍛煉，一方面鼓勵教師為公司解決各種問題，為提高公司效益做貢獻(xiàn)，另一方面，教師可以把實踐中學(xué)到的前沿知識引入到實驗教學(xué)中，保證教學(xué)內(nèi)容的時效性；其次，教師應(yīng)嚴(yán)格要求自己，在每次實驗前都做好準(zhǔn)備工作，對實驗中可能遇到的問題進(jìn)行充分預(yù)估，提前檢查實驗設(shè)備。實驗過程中，對學(xué)生進(jìn)行正確引導(dǎo)，針對出現(xiàn)的問題能夠迅速、正確處理，保證實驗教學(xué)效果。

3.3 實驗組織形式和管理改革

（1）實驗組織形式改革。目前的計算機網(wǎng)絡(luò)實驗大多是驗證性實驗，基本上都是由教師提出原理，講解實驗步驟和注意事項，學(xué)生按照步驟進(jìn)行操作，這種做法限制了學(xué)生的思維，無法培養(yǎng)學(xué)生獨立思考和解決問題的能力?？梢栽趯嶒灲虒W(xué)中對學(xué)生分組，實行小組協(xié)作、討論的模式。首先，教師在每次實驗前布置實驗預(yù)習(xí)工作，實驗課上可以讓某一小組學(xué)生給大家講解實驗原理和實驗步驟，其他小組學(xué)生進(jìn)行補充，這樣可以鼓勵學(xué)生充分做好實驗前的準(zhǔn)備工作，有助于更好地了解實驗、完成實驗；其次，在整個實驗過程中，引導(dǎo)每個研究小組的同學(xué)都參與到實踐中，根據(jù)實驗?zāi)康呐c要求，讓每個小組進(jìn)行不同的分工，充分借助網(wǎng)絡(luò)、圖書館等學(xué)習(xí)資源完成實驗過程；最后，可以建立網(wǎng)絡(luò)實驗教學(xué)論壇，方便師生之間的互動與交流[6]。鼓勵教師開發(fā)CAI課件，以圖文并茂的方式演示實驗全過程，教師可以設(shè)計一些研究性的綜合實驗，供學(xué)生在課后選題。實驗考核以小組為單位進(jìn)行，一方面鍛煉學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力，另一方面鍛煉學(xué)生的合作能力和團(tuán)隊意識。

（2） 實驗管理改革。實驗管理改革主要體現(xiàn)在實驗制度管理的網(wǎng)絡(luò)信息化?？梢栽趯嶒灩芾碇行木W(wǎng)站上提供題目選擇、實驗預(yù)約、成績查詢、信息管理和評教系統(tǒng)等；給學(xué)生提供信息管理、預(yù)約管理、留言管理、成績管理、信息發(fā)布和個人課表等。教師登錄系統(tǒng)后，查看學(xué)生留言并回復(fù)留言；對學(xué)生進(jìn)行實驗出勤考核，對一些學(xué)生作出刪除、增加等操作；對學(xué)生的實驗進(jìn)程進(jìn)行統(tǒng)計，對實驗成績進(jìn)行記載；同意或拒絕學(xué)生的預(yù)約申請，鎖定本次實驗課程的預(yù)約；對自選實驗、課外實驗，教師還可以上傳自學(xué)資料，包括視頻資料，學(xué)生利用校園網(wǎng)絡(luò)，可以在校內(nèi)任何可以上網(wǎng)的地方自學(xué)。

3.4 教學(xué)評估標(biāo)準(zhǔn)改革

計算機實驗教學(xué)評估是整個實驗教學(xué)過程中不可或缺的環(huán)節(jié)，這里包含兩部分內(nèi)容，一部分是對學(xué)生的實驗評估，另一部分是對教師實驗教學(xué)水平的評估[7]。

對于學(xué)生的評估不能單純以是否完成實驗來打分，還要參考學(xué)生在實驗過程中的工作量是否飽滿、遇到問題是否能正確判斷和處理、與小組其他成員配合是否協(xié)調(diào)等內(nèi)容給予打分，這樣綜合性的考核有利于提高學(xué)生的積極性，同時也督促每一個同學(xué)都參與到實驗中來。對于教師的評估也是非常必要的，可以組織資深實驗師組成實驗考核小組對教師的實驗教學(xué)情況進(jìn)行隨堂抽查，調(diào)查學(xué)生對實驗內(nèi)容和方式的滿意程度，找出教師在實驗教學(xué)中存在的問題，協(xié)助教師制定解決方案，不斷提高其實驗教學(xué)水平。

4 結(jié)語

計算機專業(yè)課程的顯著特點就是知識更新快，強調(diào)對學(xué)生實際應(yīng)用能力的培養(yǎng)。當(dāng)代社會是一個信息高度發(fā)達(dá)的社會，對互聯(lián)網(wǎng)人才的需求量很大。為滿足社會需求，對計算機網(wǎng)絡(luò)實驗教學(xué)進(jìn)行改革非常必要。以往的計算機網(wǎng)絡(luò)實驗教學(xué)模式單一，實驗以驗證性為主，內(nèi)容陳舊，不能充分調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)和參與的積極性。為滿足不斷更新的計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)對專業(yè)人才的需求，計算機網(wǎng)絡(luò)實驗應(yīng)從實驗環(huán)境、實驗內(nèi)容、實驗方法等多種途徑進(jìn)行相應(yīng)的改革，對不同能力的學(xué)生進(jìn)行不同層次的培養(yǎng)，不斷提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和綜合應(yīng)用能力。

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