構建多維計算機網絡實踐教學系統的基本原則和有效策略

游海英

（新疆伊犁職業技術學院，新疆伊寧 835000）

傳統的教學方法不能很好地激發學生對計算機知識學習的熱情，更束縛了他們對知識的運用及創新。因此，急需一種新的教學方法來解決這個問題。多維計算機網絡課程實踐教學應運而生。

多維計算機網絡實踐教學與一維教學模式相對，是一種以多媒體設備為基礎的互動式教學模式，這種教學模式注重學生的參與性和實踐性，鼓勵其動手操作和獨立思考。計算機網絡實踐教學對于強化計算機網絡課程教學效果是十分必要的，一個良好的教學系統又是成功教學的基礎，構建多維計算機網絡教學實踐系統應遵循以下原則和策略。

1 構建多維計算機網絡實踐教學系統的原則

1.1 驗證性原則

多維計算機網絡實踐教學，應與教材內容相協調，采用合適的實踐方法和實踐內容，來驗證計算機理論知識，從而使學生獲得感性認知，強化其理解和掌握。

在大多數計算機網絡課程教材中，將計算機網絡劃分為五層：物理層，數據鏈路層，網絡層，傳輸層和應用層。多維計算機網絡教學實踐應該能夠實現各個層次協議數據包的生成，發送，捕捉和分析并使學生清晰明了的觀察整個過程。

多維計算機網絡教學實踐系統應能驗證五層結構體系中的一些基本協議：鏈路層的802.3協議; 網絡層IP協議；網絡層APR協議;傳世層的TCP和UDP;應用層的HTTP,FTP,POP,SMTP等。也可以驗證一些復雜的實驗，如：OSPF協議，路由RIP協議和ARP地址欺騙等。

驗證性實踐教學，可以使學生更加容易理解計算機網絡各個層次的工作原理，各層次數據包發送和接收時各字段設置及變化。比如TCP的三次握手協議，實踐能夠讓學生清晰，明確地了解和感受TCP在建立三次握手連接的過程中，序號，ACK，SYN和確認號等字段的設置：標識位置不同是三次報文的重要區別，第一個報文，SYN位置1；第二個報文，SYN位置1，ACK位置1；第三個報文，ACK位置1.再比如一個IP協議，通過設置數據包中幾個重要字段，如總長度，標示，標識，片偏移，源地址，目的地址等，觀察其在發送前，發送中及接收時的變化。

驗證性的教學實踐活動可以化抽象理論為具體感官認知，從而強化學生對知識的理解和掌握，激發其更大的學習信心和熱情，促使其進一步學習和探索。

1.2 配置性原則

通過讓學生對路由器和交換機進行反復操作而掌握其基本配置，進而掌握網絡管理基本功能。

進行多維計算機網絡教學實踐，可以采購一定數量不同類型的路由器和交換機供學生使用。使學生近距離地觀察，認識，熟悉設備并在設備上完成基本的配置操作。強化其動手能力和專業技能。

關于路由器，學生應完成其OSPE路由協議，RIP路由協議，靜態路由，基本配置等。關于交換機，學生應完成單交換機VLAN劃分，跨交換機VLAN劃分，恢復交換機出廠配置等。

通過配置性教學實踐，使學生加深對教材中重點概念的理解，并將理論轉化為實踐，將抽象轉化為具體，強化操作能力，為工作實踐積累經驗。

1.3 設計性原則

學以致用，學習知識的目的是要運用知識解決問題，而設計性恰恰是要求學生運用所學的知識自行設計方法，解決一些問題。正是因為其沒有或很少有參考標準或方法，所以常常較難，可能是一些綜合性，復雜性，創新性的問題。這就深刻地考察了學生對知識的理解，掌握，在學生自行設計方法解決問題的過程中，自身會強化獨立知識模塊的串并聯及融會貫通，這對強化學生的學習效果是非常有利的。

通過前面的驗證性教學實踐和配置性教學實踐，已強化了學生的基礎，從未為學生解決綜合性問題作了良好的鋪墊。

在設計性教學實踐過程中，可以運用模擬軟件來增加學生練習的機會，強化其學習效果。通過模擬軟件讓學生學習網絡的配置，鍛煉學生網絡故障排查能力。網絡軟件提供強大的軟件模擬設備，比如交換機，路由器，線纜，無線設備，集線器，服務器及各種網絡中斷設備。進行網絡模擬時，用戶可根據需要選擇網絡模擬設備，根據網絡拓撲構建網絡。在此基礎上輸入配備命令，就可以對網絡終端設備進行驗證，并檢查構建的網絡和配備的命令是否正確。

1.4 創新性原則

進行創新性計算機網絡教學，可以采用目前比較主流和成熟的模擬軟件-------NS(Network Simulator)NS是一個涉及網絡各方面的優秀的模擬軟件，具有開源，免費，易于擴展的特性。可以采用NS開發和完善網絡協議，并對其進行驗證和性能測試。

可以用NS完成諸多實驗，比如測量的分析UDP數據流端到端的抖動率，吞吐量；測量應用程序的吞吐量；無限網絡的數據傳輸及效果分析；TCP的擁塞控制機制等。而這些實驗恰恰是測量的分析所學網絡知識，設計網絡協議。

1.5 實用性原則

網絡技術發展迅速，網絡產品更新迅速。在網絡教學實踐中，應著重培養學生的專業技能和綜合素養，注重選取內容的實用性，摒棄過時的，在實際生活和工作中較少運用到的知識，增加目前流行的網絡技術的教學。教師要緊跟網絡的腳步，教學內容應與實際生活相符。合理教學，使學生學到實用的真本領，使其盡快適應工作要求，以就業為導向，以學生為主體。

1.6 選擇性原則

根據學生的學習能力和學習熱情，可將計算機網絡教學實踐活動分為必修部分和選修部分。必修部分以基礎性實踐活動為主，輔以綜合性實踐，旨在強化學生的基礎知識和基本技能，在此基礎上強化學生的動手操作能力和綜合分析問題能力。選修主要針對學有余力和熱情較高的學生，通過教師和學生的共同努力，提高其綜合分析問題及創新性解決問題的能力。

2 構建多維計算機網絡實踐教學系統的有效策略

2.1 課堂演示

相對于其他課程而言，計算機網絡課堂教學稍顯枯燥，僅靠講授或者PPT動畫演示其各個層次的協議和工作原理，很難達到較好的教學效果。對此，教師可以結合相應的課堂演示實踐來強化教學效果?？梢栽谡n堂上講授仿真軟件和實驗軟件的使用，不僅讓同學們在實驗的動態變化過程中強化對原理和概念的理解，同時學會對兩款實用軟件的運用，一舉兩得。

2.2 主動參與

在傳統的教學過程中，都是教師在講課，學生被動接受。教師也可以讓學生成為課堂的主角，由教師將實踐內容設置成若干主題，由同學分組進行討論并實驗，然后由學生代表上臺闡述討論及解決問題的方案，最后由教師進行指導和點評。通過這種方式讓學生積極地參與到課題中來，鼓勵其積極思考，探索解決問題的方法。

2.3 實驗課程

實驗課程旨在讓學生親自動手實踐，通過實驗進一步理解和驗證所學的知識，強化對知識的感受，思考和運用。實驗課程的學時一般為總學時的四分之一或者三分之一即可。在多維計算機網絡實踐教學中，實驗課程可以安排驗證性實驗和配置性實驗。

2.4 課程設計

課程設計也是計算機網絡實踐教學中較為重要的一環，進行課程設計需要學生對計算機網絡課程中所學的知識全面的掌握并融會貫通，能夠較好的檢驗學生對計算機網絡課程掌握程度。一般而言，課程設計的時間為一周左右，其內容為設計性實驗。

2.5 科研活動

通過科研活動，學生的實踐能力，創新能力，獨立思考和獨立解決問題的能力都能得到較好的鍛煉和提高。對于對計算機網絡課程特別感興趣或者學有余力的同學，可以鼓勵其參加一些不同形式的科研活動并對其進行指導。使其在活動中強化對所學知識的理解及運用，并探索更深層次的計算機網絡知識。

2.6 畢業設計

對于計算機專業的學生，當其進入到畢業設計這個階段，已經學完了網絡通信技術，無線網絡，網絡安全等一系列計算機網絡課程。其進行創新性實驗的空間也因豐富的理論知識得到了擴大。對于畢業設計，學生可以選擇自己感興趣的計算機網絡方面的課題，在老師的指導下完成。畢業設計，是學生對自己所學習和掌握知識的綜合運用，是在校期間提升自己專業技能最強有力的活動之一。

2.7 綜合評價

成績以學生理論考試成績和實驗成績加權后綜合評定。學生每一次進行實驗的表現都要客觀評價并打分，登記。在實驗中打分標準主要為學生的實驗態度，動手操作能力，解決問題的方法。將學生各次實驗分數進行平均，在和理論成績加權，即為最終成績。

3 結束語

隨著信息化的發展，計算機網絡技術日益普及，在這個網絡廣泛應用的年代，計算機技術成了我們生活和工作的一種工具，計算機網絡課程也成了各高校的必修課之一。然而傳統的一維教學模式并不能很好的將這門理論與實踐緊密結合的科學教授給學生。計算機網絡實踐是計算機課程中十分重要的組成部分，因此構建多維計算機網絡實踐教學系統，指導計算機網絡課程教學，強化學生對計算機知識的實際操作與運用，具有十分重要的意義。一個良好的教學系統必定給計算機網絡實踐教學奠定良好的基礎。

[1] 孫澤宇,楊濤.高等院校計算機網絡課程教學理念的研究[J]. 雞西大學學報. 2011(04)

[2] 宋星月,杜永清.網絡安全一體化教學探討[J]. 電子商務. 2010(12)