模塊化遞進式計算機網絡實驗教學體系之構建

　　摘要：按網絡基本實驗、網絡互聯實驗、服務器配置實驗、網絡安全實驗、綜組網綜合實驗五個模塊優化組合實驗內容；設計由基礎知識驗證、基本技能訓練、綜合應用到創新拓展組成遞進式實驗項目；全面引進模擬軟件和虛擬機技術，擴展實驗開放教學功能，完善與之相適應的教學手段和考核評價方式，健全實驗室管理制度，加強教學資源建設，切實提高實驗教學質量。
　　關鍵詞：網絡實驗；虛擬實驗；實驗教學；教學質量
　　計算機網絡實驗是計算機網絡技術專業的核心課程，又是其他相關專業如電子信息、物聯網、電子商務等專業的基礎學科。計算機網絡實驗作為培養學生網絡實踐能力的有效方式和途徑，它可以培養學生的動手能力、適應能力和創新能力[1]。這就從根本上決定了計算機網絡實驗教學在培養多個專業高職學生的職業能力中的重要地位。
　　目前計算機網絡實驗教學中存在的問題有：（1）實驗內容設計不合理，實驗教學內容與理論教學內容沒有必然聯系，因此實驗教學不能起到幫助理解理論知識的目的；同時還存在不同的網絡課程的實驗內容重復；實驗內容固定不變，沒有隨著網絡設備的更新而更新實驗內容[2]；實驗項目沒有整體性，實驗受實驗設備和實驗成本的制約，開設的實驗有限、學生重復練習的機會少。（2）實驗內容與任務驅動項目化教學缺乏關聯；缺乏大項目小任務序列實驗項目；課程都沒有網絡實驗指導書，學生做實驗沒有依據；實驗報告內容格式由任課老師自行設計；同時缺少學生課后練習的平臺；（3）開出的實驗項目存在著實驗項目設置、復雜度設置由任課教師個人確定，通常存在合理性不強，實用性、創新性不夠，基礎型、應用型和綜合型實驗間層次不連貫，對實驗所需硬件設備的要求投入大，不能體現先進性，教學質量監控不到位，實驗開放性不大等問題。
　　在繼續深入進行教學改革的探索中，打破專業、課程界限，構建模塊化遞進式的計算機網絡實驗教學體系，優化整合實驗項目，更新實驗內容，加大教學資源建設，革新教學手段，健全考核方式，全面提高教學質量，有其緊迫性。
　　本文針對計算機網絡實驗教學中存在的問題，提出了模塊化遞進式計算機網絡實驗教學體系，以蘇州工業職業技術學院網絡實驗教學為例，對該實驗教學體系進行研究與探索。從初步的實踐情況來看，該教學體系的實施改善了本校的網絡實驗教學質量，提高了教師的實驗教學水平，完善了實驗室管理制度，創新了實驗模式和考核評價方式，使計算機網絡實驗教學形成了一個較為合理的教學模式，在培養學生網絡實驗能力、提高學生的職業素養方面發揮了重要作用。
　　一、編排層次遞進的計算機網絡實驗教學模塊
　　1.打破課程界限進行實驗項目的重組與整合
　　根據計算機網絡技術實驗課程的培養目標，專業教師與業界專家共同探討梳理了網絡技術實驗項目。將不同專業、不同課程的實驗項目按照實驗技能進行分類，建立遞進開放式實驗教學體系。由基本技能訓練項目到綜合實驗項目，再延伸到結合地方經濟轉型升級和網絡技術發展前沿的設計性、創新性實驗項目，組成序列，實施循序遞進訓練項目。將計算機網絡各門課程，按“計算機網絡基礎”、“交換機路由器配置”、“計算機網絡安全”、“實用組網技術”等課程的實驗項目進一步優化整合。以項目式課程三個項目模塊“組建宿舍網絡”、“組建小型企業網絡”、“中型校園網絡”為依托，按網絡基本實驗、網絡互聯實驗、服務器配置實驗、網絡安全實驗、綜合實驗編排成五個模塊；設計覆蓋一門或多門課程教學內容的選做實驗項目。
　　2.打破專業界限設計網絡實驗項目
　　打破專業界限，兼顧不同專業教學要求。如：計算機網絡技術、計算機應用技術、信息管理以及物聯網技術等專業學生對計算機網絡技術的知識技能有要求。因此實驗項目的設計涵蓋多個專業的計算機網絡基礎、網絡安全基礎、服務器配置與管理、實用組網技術等多門課程實驗教學內容。解決了因不同專業教學要求不同、開設實驗不同所帶來的差異以及對實驗環境的要求不同所帶來的問題。
　　3.結合模擬軟件和虛擬機的創新網絡實驗項目
　　創新實驗項目，充分挖掘現代技術為教學服務。充分利用現代信息技術，開發虛擬工廠、虛擬工藝、虛擬實驗[3]。利用虛擬機和模擬器開設網絡互聯實驗、服務器配置實驗及網絡安全實驗等實驗項目。如在一臺真實的物理主機上運行多個虛擬主機，在不需要其他聯網設備的情況下，虛擬主機之間的連網實現在同一臺物理主機中虛擬主機和真機間組建網絡、安裝防火墻、實現遠程訪問等網絡實驗。利用Packet Tracer模擬軟件，為學習者提供了直觀的實驗環境[4]，對學生理解網絡OSI七層模型概念提供便利的實驗環境。它不但可以模擬交換機、路由器、集線器、無線設備、主機等設備，而且使用這些設備可以完成網絡的設計、建立、配置、排故等網絡模擬實驗，并通過分析數據包在網絡層間的傳輸情況模擬過程，進行網絡原理實驗教學。在模擬軟件和虛擬機技術，為新型實驗教學體系的構建提供了技術保障，使大部分網絡實驗變得簡單易行，學生重復強化訓練變為可能。
　　二、實施遞進開放式網絡實驗教學模式
　　針對模塊化的實驗項目，設計網絡實驗的教學模式。（1）在課堂教學中采用遞進訓練法。由學生預習實驗內容，指導教師示范演示，指導學生動手訓練操作，按指導書進行實驗訓練，根據模擬軟件和虛擬機特點完成設計創新實驗；在計算機網絡實驗室，根據實驗教學大綱開發示范演示實驗、模擬實驗多媒體教學軟件。在課內基本技能訓練熟練程度達不到規范要求的學生，利用課余時間強化訓練；學有余力、愿意進行新的實驗搭建和探究試驗的學生申請在開放實驗室完成。全面引進模擬軟件和虛擬機技術，廣泛使用計算機輔助實驗教學軟件和多媒體課件進行實驗教學。（2）在課后采用開放式學生自主學習方式。學生除在實驗室完成課內實驗教學外，利用裝有模擬器的個人電腦進一步作基本技能訓練和創新性實驗。在使用模擬軟件完成的實驗中，學生進行探索性學習，再移植到學校所提供的開放實驗室進行真實環境的實驗學習，大大提高了實驗室設備的使用率。
　　三、建立模塊化遞進式計算機網絡實驗教學體系
　　根據人才培養目標、專業培養方案和課程教學目標，依據模塊化遞進式教學模式，設計實驗項目；確定實驗模式，采取實驗手段，利用合適的實驗方法和科學的實驗評價，對照實驗項目的要求，綜合評價實驗教學效果。
　　1.實驗項目、任務的設計和選擇原則
　　在實驗項目、任務的設計和選擇上，在堅持以實際網絡工程項目和體現職業崗位能力為原則的大前提下，注意以下幾點：（1）實驗內容出現的先后與組網課程教學項目基本保持一致，兼顧知識的系統性，技能訓練的實效性，以保證整個實驗教學體系的系統性和完整性。（2）實驗的方式和環境要求，根據具體實驗內容和條件的不同，采用真實環境和模擬環境，物理設備和虛擬設備兼用。（3）充分發揮模擬軟件的實時、模擬功能設計知識理解和技能訓練實驗內容。（4）實驗項目設計考慮可擴展性，使學生有探究的空間[5]。
　　2.模擬化遞進式計算機網絡實驗的教學內容
　　模擬化遞進式計算機網絡實驗課程采取了“寬基礎、活模塊”的設計思路，“寬基礎”為畢業生提供了可持續發展的機會，模塊式的課程結構強化了專項技能，項目課程可使學生在與工作任務的聯系中學習知識，掌握完整的工作過程[6]，如圖1所示。
　　3.實驗教學質量保證體系
　　從多方面入手建立教學質量保證體系。由多名一線骨干教師共同編寫實驗大綱及實驗指導教材，根據硬件設備及最新模擬軟件進行設計實驗項目；保證實驗設備完好，保證模擬軟件及虛擬機運行順暢；加強網絡教學資源及模擬實驗課件的建設，利用教學平臺實現學生隨時隨地可進行模擬實驗；培養一支具有實踐經驗的實驗教師隊伍。狠抓實驗教學規范，提高實驗教學質量。定期對照課程教學計劃、實驗課計劃安排表、實驗教學記錄、實驗教學進度、學生實驗報告、階段綜合實驗情況等進行檢查，及時總結、反饋。實驗教學考核采用過程考核，根據學生實驗操作規范性、成功率、完成時間、實驗的理解及實驗報告等進行綜合打分。為實現全面提高計算機網絡教學質量的目的，制定過程考核方案。基本評價指標有兩項：實驗過程與實驗結果。評價體系包括組內成員互評、小組間互評和教師評價[7]。
　　四、結 語
　　計算機網絡實驗教學應該緊密結合生產實際，為地方經濟建設發展服務，跟蹤網絡技術發展及產業轉型升級前沿。以構建學生的必備基本技能為核心，以培養學生綜合能力為主線，構建層次遞進的計算機網絡實驗教學體系。在計算機網絡實驗教學過程中實施遞進訓練，建立與新的教學體系相適應的靈活、開放、創新教學模式，廣泛使用計算機輔助實驗教學軟件和多媒體課件進行實驗教學，推進虛擬、仿真實驗與場景實驗的結合，建立基于網絡平臺計算機網絡虛擬實驗，完善實驗室管理制度和考核評價方式，可提高教師的實驗指導能力，全面提高計算機網絡實驗教學質量。
　　參考文獻：
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