計算機網(wǎng)絡(luò)原理實驗教學研究

肖云 蔣峰嶺 周勇 朱二周

摘要：針對當前各高校網(wǎng)絡(luò)原理實驗課程的教學現(xiàn)狀，為了改善教學效果、提高學生的動手能力，將軟件和硬件有效的結(jié)合在一起，引入RG-LIMP實驗室綜合管理平臺，采用新的教學方法，在教師方面、學生方面教學內(nèi)容方面均有了更深層次的拓展，同時實驗室的管理維護工作也得到了很大的提高。通過實驗室綜合管理平臺的引入，提升了教學效果，同時真實存在的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備也給學生提供了一個真實的體驗，在增強學生的學習興趣的同時，還提升了學生的動手能力和創(chuàng)新能力。

關(guān)鍵詞：網(wǎng)絡(luò)實驗室；網(wǎng)絡(luò)原理實驗；教學研究

中圖分類號：G642 文獻標識碼：A 文章編號：1009-3044（2015）03-0169-03

Teaching Research on the Principle of Computer Network Experiment

XIAO Yun1， JIANG Feng-ling2， ZHOU Yong1 ， ZHU Er-zhou1

（1.College of Computer Science and Technology， Anhui University， Hefei 230601， China； 2.College of Computer， Hefei Normal University， Hefei 230601，China）

Abstract： According to the teaching present situation of colleges and universities network principle experiment course，In order to improve the effect of teaching and the practical ability of students， the integrated management platform of RG-LIMP Laboratory has been introduced. Using the new teaching method， It has great promotion on teachers and students and content of courses， the laboratory management and maintenance work has been greatly improved at the same time. Through the introduction of laboratory comprehensive management platform， the teaching effect has been enhanced， and also the real Network equipment gives students a real experience， students' learning interest has been enhanced， and also the students' practical ability and innovative ability has been improved.

Key words： network laboratory； principle of network experiment； teaching research

隨著網(wǎng)絡(luò)信息的迅速發(fā)展，計算機專業(yè)人才需求量越來越大，計算機網(wǎng)絡(luò)原理課程是計算機專業(yè)的核心課程，同時也是一門理論與實踐結(jié)合非常緊密的一門課程。計算機網(wǎng)絡(luò)原理的理論知識復(fù)雜、繁多，不利于學生的理解，各高校往往會開設(shè)一門網(wǎng)絡(luò)原理實驗課程作為理論課程的補充，網(wǎng)絡(luò)原理實驗通過實驗的鍛煉加深了學生對理論知識的理解，這也為學生畢業(yè)走入社會打下了基礎(chǔ)，提升了學生的個人的社會競爭力[1-3]。

1 網(wǎng)絡(luò)原理實驗教學現(xiàn)狀

實驗教學在培養(yǎng)高素質(zhì)人才中起到至關(guān)重要的作用[4]。計算機網(wǎng)絡(luò)原理實驗重點的內(nèi)容就是把計算機網(wǎng)絡(luò)的理論知識真正用到組網(wǎng)和實際的網(wǎng)絡(luò)使用中。通過實驗，培養(yǎng)學生在網(wǎng)絡(luò)管理、維護等方面的實際動手能力。主要實驗內(nèi)容有：

1） 網(wǎng)線的制作與測試、組建對等以太網(wǎng)等。

2） 交換機端口的配置、交換機 VLAN 的配置等。

3） 路由器基礎(chǔ)配置、靜態(tài)路由、動態(tài)路由配置等實驗。

4） 生成樹協(xié)議、HDLC及PPP協(xié)議等。

目前國內(nèi)各高校開設(shè)的計算機網(wǎng)絡(luò)原理理論課程大同小異，而網(wǎng)絡(luò)原理實驗課程受到學校網(wǎng)絡(luò)實驗室等資源的限制，各個高校的教學形式存在一定的差異，大體可以分為以下兩類：一部分高校具備一定的條件建立了網(wǎng)絡(luò)實驗室，實驗室配置一部分交換機、路由器、PC機等；另一部分高校不具備網(wǎng)絡(luò)實驗室的條件，采取虛擬軟件的方式開設(shè)網(wǎng)絡(luò)原理實驗課程的教學。

對于一些現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)實驗室來說，由于網(wǎng)絡(luò)原理實驗的特點，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備損壞率較高，網(wǎng)絡(luò)相關(guān)的許多實驗需要通過學生手動操作，對接口的插拔調(diào)試等，一定程度上縮短了設(shè)備的使用壽命，同時加大了實驗室管理的難度。另一方面，一些網(wǎng)絡(luò)實驗由于自身對網(wǎng)絡(luò)設(shè)備具有的破壞性，從而無法在現(xiàn)實的實驗室完成實驗。

對沒有網(wǎng)絡(luò)實驗室的高校而言，使用免費虛擬軟件教學成為了主要解決方案[5-8]。這雖然節(jié)約了設(shè)備資源，但是學生一直使用的是虛擬化的設(shè)備，難免給學生到了實際應(yīng)用當中無法適應(yīng)，甚至都無法辨識出實際的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，就更談不上對實際的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備進行配置使用等。

2 建設(shè)實驗室

為了解決網(wǎng)絡(luò)原理實驗等課程的教學缺陷問題，以及目前大部分的實驗室的弊端問題，讓學生能夠在一個真實的環(huán)境下完成實驗，同時還要減免許多插拔網(wǎng)線等耗費的時間，我院與銳捷網(wǎng)絡(luò)公司合作，建成網(wǎng)絡(luò)實驗室。網(wǎng)絡(luò)拓撲圖如圖1所示，實驗室共有8組機柜，每組6個機位，可同時供48名同學同時上機實驗，每組機柜設(shè)備有路由器2臺、三層交換機1臺、二層交換機2臺、防火墻1臺、無線設(shè)備1臺、拓撲連接器1臺、設(shè)備管理控制器1臺，整個實驗室共享實驗室管理服務(wù)器1臺。在已有硬件設(shè)備條件下，引入半實物仿真系統(tǒng)RG-LIMP實驗室綜合管理系統(tǒng)，可實現(xiàn)的主要功能如圖2所示。通過拓撲連接器（如圖3所示）配合RG-LIMP將圖形化設(shè)計的拓撲結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化成真實設(shè)備的拓撲搭建，不但保護了設(shè)備端口、縮短了拓撲搭建時間、實現(xiàn)了真正的遠程實驗，還可以讓學生看到真正的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，了解其真實特性。

RG-LIMP采用B/S的軟件架構(gòu)，基于WEB瀏覽器訪問，它的特點是可以實現(xiàn)“Any where、Any PC”的管理和使用，學生和教師在宿舍、辦公室就可以遠程預(yù)習、備課等。RG-LIMP平臺提供了實驗學生、實驗設(shè)備、實驗資料、實驗課程、實驗結(jié)果于一體的管理功能。使得學生能夠清晰明白實驗內(nèi)容、實驗原理、實驗?zāi)康牡龋處熞部梢约皶r的查看到學生的實驗結(jié)果，做出針對性的指導，同時，教師在學生進入實驗室以后能夠有效控制實驗學生行為、自動分配和控制實驗設(shè)備、方便的分發(fā)實驗資料，教師自身也可以合理的安排實驗課程。學生可以在任何地方通過網(wǎng)絡(luò)瀏覽器訪問系統(tǒng)，完成相關(guān)的預(yù)習（如圖4所示），而教師可以在辦公室遠程管理，甚至可以在家里處理學生的作業(yè)和實驗報告。

圖1 網(wǎng)絡(luò)實驗室拓撲圖

圖2 RG-LIMP實驗室綜合管理平臺—主要功能

圖3 RG-LIMP實驗室綜合管理平臺—拓撲設(shè)計器

圖4 RG-LIMP實驗室綜合管理平臺—學生實驗

3 實驗教學的改進與改革

1）教師教學的改進

教師在教學過程中承擔著指導、引導、答疑的關(guān)鍵作用，在每次課前可以通過RG-LIMP平臺向?qū)W生發(fā)布即將要講授的內(nèi)容以供學生在宿舍或任何聯(lián)網(wǎng)的地方進行預(yù)習，當學生進入實驗室后，在實驗操作之前，簡要講授計算機網(wǎng)絡(luò)原理理論課程知識，結(jié)合學生的預(yù)習情況，重點提出本次實驗的目的、任務(wù)、內(nèi)容及完成實驗的要求，同時在實驗過程中，融入到學生中，與學生面對面交流、操作，對學生遇到的問題及時解決，幫助學生完成和完善整個實驗內(nèi)容。實驗課后，認真檢查學生的實驗報告情況，在下一次課前解答學生們的實驗報告的問題，同時也提升教師個人的教學經(jīng)驗。

2）學生實驗學習的改革

學生在課前需要通過RG-LIMP平臺查閱指導教師發(fā)布的課前預(yù)習內(nèi)容，可以遠程登錄系統(tǒng)預(yù)習實驗內(nèi)容，認真記錄實驗過程中的問題，進入實驗室以后，可以實際的認識到網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，利用管理系統(tǒng)完成指導老師布置的實驗任務(wù)，有針對性的請教指導教師完善實驗內(nèi)容。由于網(wǎng)絡(luò)實驗的復(fù)雜性，一人一套設(shè)備在實際情況下是不可行的，同時也是沒有必要的，按照每組6名同學的分組方式（也可根據(jù)實際人數(shù)情況，分為3-4人每組）讓學生以團隊的形式完成實驗的內(nèi)容，加快了學生完成實驗的進度，降低了學生個人完成整個網(wǎng)絡(luò)實驗的難度，同時增強了學生的團隊合作意識。另外，學生完成實驗后，需要撰寫實驗報告，養(yǎng)成良好的學習習慣，及時總結(jié)實驗過程中遇到的問題及心得，以獲得知識的再吸收，提升個人的知識儲備。

3）實驗內(nèi)容的改進

計算機網(wǎng)絡(luò)原理實驗的特殊性，如果全部使用實物進行實驗，實際情況下無法保證，另外，部分實驗項目對實驗設(shè)備也具備一定的破壞性；如果完全使用虛擬軟件完成網(wǎng)絡(luò)原理實驗，必然讓學生無實物感，從而影響學生們的學習興趣。我們采用一種半實物仿真的教學方式，不但讓學生能看到實實在在的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，同時還可以通過RG-LIMP管理平臺對這些真實存在的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備進行操作，高效的完成實驗的同時保護了設(shè)備，帶來多方面的好處。同時，可以利用管理平臺進行更多的擴展實驗內(nèi)容，擴大了學生的視野，提升學生的創(chuàng)新能力。

4 結(jié)束語

隨著社會的發(fā)展，應(yīng)用型人才的培養(yǎng)越來越重要，學生的實踐能力的培養(yǎng)至關(guān)重要，高校也越來越重視實驗課程的教學，對實驗課程的教學改革研究是提升教學質(zhì)量、提高學生實踐能力的重要途徑[9-15]。面對不斷更新的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，各高校的網(wǎng)絡(luò)實驗教學內(nèi)容、實驗環(huán)境、學生的培養(yǎng)都要與時俱進。半實物仿真平臺的引入不但解決純實物無法完成部分實驗及破壞實驗設(shè)備的問題，同時解決了純虛擬軟件帶來的“空虛感”。建成的實驗室及引入的管理平臺能有效的啟發(fā)學生的實驗?zāi)芰Γ囵B(yǎng)學生的創(chuàng)新意識及創(chuàng)新能力，使其更好的滿足了社會發(fā)展的需要。

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