非計算機專業(yè)《計算機網(wǎng)絡》實驗教學環(huán)節(jié)的改革與實踐

摘 要： 針對非計算機專業(yè)學生的特點，本文作者總結(jié)了以往計算機網(wǎng)絡實驗教學過程中的不足，汲取多年的教學經(jīng)驗，創(chuàng)新地設計出了具有實踐意義的計算機網(wǎng)絡實驗內(nèi)容，在實驗教學中取得了一定的成效，激發(fā)了學生對計算機網(wǎng)絡學習的興趣，鞏固了課堂所學，增強了學生解決問題與創(chuàng)新的能力。

關鍵詞： 非計算機專業(yè) 《計算機網(wǎng)絡》教學 實驗教學 成效

1.引言

隨著計算機網(wǎng)絡的普及，計算機網(wǎng)絡在日常生活與企業(yè)運營管理中起到了非常重要的作用。越來越多的非計算機專業(yè)，比如工商管理專業(yè)、金融專業(yè)、電氣專業(yè)等，都相繼開設了計算機網(wǎng)絡課程［1，2，3］。

《計算機網(wǎng)絡》作為一門主干課程，有著知識更新快、量大，多學科交叉、難于掌握的特點。對于非計算機專業(yè)的學生而言，特別是在網(wǎng)絡底層知識點的理解方面存在著一些困難，學生往往被前面章節(jié)晦澀難懂的知識打擊了學習積極性［４，５］。

為了引起學生的興趣，激發(fā)他們的積極性，筆者結(jié)合多年的計算機網(wǎng)絡教學經(jīng)驗，嘗試性地設計了針對非計算機專業(yè)學生的計算機網(wǎng)絡教學試驗環(huán)節(jié)，并在最近幾年的教學環(huán)節(jié)中收到了不錯的成效。

2.以往實驗環(huán)節(jié)存在的問題

目前國內(nèi)高等院校中， 由于經(jīng)費的原因， 計算機網(wǎng)絡實驗平臺非常簡單，實驗教學環(huán)境缺乏，相關設備非常昂貴，即使是搭建剛剛滿足教學要求的具有一定實踐意義的實驗平臺，往往投資也需要數(shù)十萬元，如此巨大的投資往往令一些高校相關專業(yè)望而卻步。在這種情況下，有的學校以網(wǎng)絡模擬的方式來解決經(jīng)費不足的問題，但網(wǎng)絡模擬的最大問題是：學生不但要熟練掌握網(wǎng)絡相關的知識，而且要學習相關的模擬知識，比如模擬平臺的搭建，模擬軟件的使用，于是出現(xiàn)了很多學生基本的知識點還沒掌握，又有很多模擬知識也沒掌握的情況，整個實驗環(huán)節(jié)結(jié)束以后，學生往往不但沒有更進一步弄清楚計算機網(wǎng)絡的基本知識，反而更加抓不住重點，不知道自己應該學什么，做什么。更為重要的是模擬畢竟是模擬，和現(xiàn)實的網(wǎng)絡環(huán)境仍然存在著非常大的區(qū)別。

有的教師曾經(jīng)嘗試用學校的校園網(wǎng)作為教學實驗平臺，但是由于校園網(wǎng)關系到各個學院，以及科研部門的教學科研，不可能讓學生隨意更改配置，往往是由相關的任課教師在課堂上演示，學生缺乏參與性。

上述問題在非計算機專業(yè)的教學實驗環(huán)節(jié)中尤為突出，相比計算機專業(yè)，非計算機專業(yè)的實驗平臺建設更加薄弱。同時，非計算機專業(yè)的學生往往動手能力普遍弱于計算機專業(yè)的學生，這些都造成了計算機網(wǎng)絡實驗環(huán)節(jié)的開展更加困難。

3.實驗教學環(huán)節(jié)的創(chuàng)新與實踐

為了激發(fā)廣大學生學習計算機網(wǎng)絡的興趣，做到理論指導實踐，我們設計了全新的計算機網(wǎng)絡實驗環(huán)節(jié)，專門針對非計算機專業(yè)計算機網(wǎng)絡的教學工作。筆者的實驗教學并沒有采用模擬的方法，模擬方法的弊端在前面已經(jīng)敘述過。我們更多的是針對非計算機專業(yè)學生的特點，做一些簡單易行的小實驗，避開具體的編碼開發(fā)細節(jié)，同時在實驗的過程中著重培養(yǎng)學生的動手能力和協(xié)議分析的能力。

實驗內(nèi)容注重的是學生分析協(xié)議，理解協(xié)議能力的培養(yǎng)，而不是協(xié)議開發(fā)能力的培養(yǎng)，所以該實驗環(huán)節(jié)更加適合非計算機專業(yè)學生。

4.實驗設計的具體內(nèi)容

該實驗內(nèi)容與教材緊密聯(lián)系，可以作為課堂教學的有力補充。

整個實驗分為以下幾個部分［７，８］：

（1）簡單的異步串行通信編程實驗

利用RS232C電纜以虛連接的方式進行雙機互連實驗。通過此次實驗可以讓學生對物理連接時所用接線器的形狀、尺寸引腳的數(shù)量和排列情況；規(guī)定傳輸二進制位時，線路上信號的電壓高低、阻抗匹配；各條物理線路的工作規(guī)程和時序關系有著更直觀深刻的認識。

（2）利用停止等待協(xié)議傳輸數(shù)據(jù)文件(數(shù)據(jù)鏈路層試驗)

此次實驗，教師以VC++作為平臺部分實現(xiàn)了BSC停止等待協(xié)議。本次實驗針對非計算機專業(yè)學生的特點，并不要求學生進行相關協(xié)議的開發(fā)，只是讓他們觀察整個實驗的過程，對通信過程有直觀的認識，特別是對數(shù)據(jù)鏈路層的幀定界、透明傳輸、差錯控制有更加清楚的認識。同時，對于一些有C語言基礎專業(yè)的學生，也可以將源代碼公開。

（3）網(wǎng)絡數(shù)據(jù)包的監(jiān)聽與分析（局域網(wǎng)實驗）

在這個實驗環(huán)節(jié)，我們利用協(xié)議分析軟件Packetyzer，讓學生嘗試著去抓取以太網(wǎng)的數(shù)據(jù)幀，分析數(shù)據(jù)幀的結(jié)構，觀察并理解日常上網(wǎng)過程當中網(wǎng)絡數(shù)據(jù)流的傳遞過程。

學生可以分組進行實驗，通過不同組計算機之間的相互通信，抓取以太網(wǎng)的數(shù)據(jù)幀，弄清楚數(shù)據(jù)包中的源MAC地址、目的MAC地址、類型字段值的意義，以及這些值和自己機器網(wǎng)卡MAC值、對方機器網(wǎng)卡MAC值之間的關系。

（4）IP數(shù)據(jù)包抓包以及分析試驗

對通信過程中的IP數(shù)據(jù)包進行分析。在本次實驗環(huán)節(jié)，專業(yè)任課教師要注重引導學生對數(shù)據(jù)報的片偏移、標識、標志字段的觀察，理解上層的數(shù)據(jù)是怎么在網(wǎng)際互連層分片以便適合下層數(shù)據(jù)鏈路層傳輸?shù)摹?/p>

（5）網(wǎng)絡數(shù)據(jù)包的監(jiān)聽與分析（傳輸層實驗）

由于傳輸層的內(nèi)容比較抽象，學生在學習的過程中就顯得更加的困難。通過該實驗環(huán)節(jié)學生可以直觀地查看TCP的報文格式；查看TCP在建立連接，釋放連接的過程中的報文內(nèi)容，ACK，SYN，F(xiàn)IN，序號字段的內(nèi)容，以及和前后TCP報文內(nèi)容之間的關系，從而進一步加深對傳輸層的理解。

（6）常見的服務器端軟件的使用（應用層實驗）

通過安裝并使用、配置一些常見的服務器端軟件，比如IIS，SERV-U，TOMCAT等，可以為學生以后走上工作崗位奠定一定的網(wǎng)絡軟件使用基礎。同時，通過該實驗環(huán)節(jié)，學生可以對應用層協(xié)議，比如HTTP、FTP等，有更進一步的了解。

5.改革課程考核方式，突出實驗教學環(huán)節(jié)

傳統(tǒng)的計算機網(wǎng)絡考試往往只注重對學生理論知識部分掌握程度的考查。我們經(jīng)過多年的教學，逐步對非計算機專業(yè)學生該課的考核方式做了一定的修改。現(xiàn)在這門課的最終成績以卷面分和實驗環(huán)節(jié)得分加權平均而得，試卷分數(shù)占70%，實驗環(huán)節(jié)占30%。同時，筆者在設計試卷的時候有針對性地加入了實驗環(huán)節(jié)的內(nèi)容，以避免個別學生對實驗環(huán)節(jié)不重視，不到課的情況發(fā)生。實踐證明，這種做法在一定程度上確保了實驗環(huán)節(jié)的正常進行。

6.結(jié)語

以上是筆者針對非計算機專業(yè)的特點，對計算機網(wǎng)絡實驗教學方法的一些改革想法和實踐總結(jié)。筆者設計的實驗內(nèi)容無需相關專業(yè)購買大量昂貴的網(wǎng)絡實驗設備，專門針對非計算機專業(yè)的學生。在多年的工商管理學院計算機網(wǎng)絡的實驗教學中，筆者取得了一定的效果，從而激發(fā)了學生對計算機網(wǎng)絡學習的興趣，增強了學生分析問題、解決問題，以及創(chuàng)新的能力。

參考文獻：

［1］劉彥寶.計算機網(wǎng)絡課程教學改革與實踐［J］.黑龍江高教研究，2006，(2).

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［3］李秀娟.計算機網(wǎng)絡課程的教學研究與實踐［J］.鄭州工業(yè)高等專科學校學報，2004.

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［7］陳立軍，王一平.非計算機專業(yè)計算機系列課程網(wǎng)絡輔助教學系統(tǒng)的實踐［J］.現(xiàn)代電子技術，2001，(2)：38-40.

［8］王健楊，柳松.東北林業(yè)大學.非計算機專業(yè)計算機網(wǎng)絡課程的實踐教學方法的研究［J］.教書育人，2008，18.

基金項目：National Social Science Foundation of China under Grant No.07CJY014、Advanced Talent Foundation under Grant No. 06JDG054。