計算機網絡實驗課程的探索與改革

肖 明，石澤順（北京師范大學 政府管理學院，北京 100875）

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計算機網絡實驗課程的探索與改革

肖 明，石澤順
（北京師范大學 政府管理學院，北京 100875）

摘 要：針對當前計算機網絡實驗課程教學過程中存在的一些問題，提出“以軟件實驗項目為主，硬件實驗項目為輔”的教學模式，從實驗平臺、實驗內容、實驗教材3個方面詳細介紹計算機網絡實驗課程的教學探索，提出其未來改革的方向和建議。

關鍵詞：計算機網絡實驗；課程教學；課程改革

0　引　言

計算機網絡實驗課程對計算機網絡理論教學的影響較大[1]。一方面，計算機網絡實驗課程為計算機網絡理論教學提供了服務。計算機網絡實驗課程所開設的一系列相關實驗，可以加深學生對計算機網絡理論知識的理解和記憶。另一方面，計算機網絡實驗課程是對計算機網絡理論課程的升華和提高。從某種程度上看，計算機網絡實驗課程質量的好壞直接影響到計算機網絡理論課程教學質量的好壞。機等[2]，在不影響實驗效果的前提下，盡可能地降低計算機網絡硬件實驗平臺的建設費用；在軟件實驗部分，可以精心設置一系列內容豐富的相關實驗（見表1），主要包括網絡拓撲圖繪制軟件的使用、服務器軟件的安裝與配置、路由器的配置和使用，以及基于開源協議分析軟件開展的一系列計算機網絡協議分析實驗。對于實驗環境要求較高、暫時難以達到要求的一些計算機網絡實驗，則可采取虛擬機形式來搭建實驗環境。

1　計算機網絡實驗課程實施過程

1.1實驗室建設

計算機實驗室建設往往需要投入大量的人力、物力和財力。如果想建設好一個功能完善的思科網絡實驗室，總造價可能高達數百萬元，這對于國內現有的大多數教學單位來說都將是難以承受的天價費用。同時，實驗軟件的選擇目前也沒有統一的標準，選擇軟件時大多由主講教師憑主觀來判斷，導致軟件質量參差不齊、難度不一，非常不利于學生學習。

在硬件實驗部分，建議以小組為實驗單位，為每個小組配備基本的實驗設備和實驗工具，包括工具包、交換機、路由器、無線AP接入、PC

表1　計算機網絡實驗課程所需軟件

例如，在“網絡拓撲圖繪制軟件的使用”實驗中，可以選擇用戶最多的Microsoft OfficeVisio軟件，事先為學生提供華為、思科等網絡公司的特定圖標庫，同時推薦學生使用國產的億圖軟件來繪制網絡拓撲圖，并且要求其對這兩款軟件進行簡單比較，寫出應用心得；在“路由器模擬軟件的配置與使用”實驗中，則主要介紹HW-RouterSim、Boston Netsim、Cisco Packet Tracer 3款軟件。

1.2實驗內容

目前，國內開設計算機網絡實驗課的高校眾多，計算機網絡實驗教學內容也沒有形成統一的標準，但一般認為，面向不同的專業應該有不同的教學側重點。對于計算機專業的學生來說，應該將實驗重點放在分析網絡原理、體系結構和網絡協議上；對于非計算機專業的學生，應該將實驗重點放在網絡構建、互聯網應用等上面；對于兼具交叉學科性質的信息管理與信息系統等相關專業的學生來說，則應該開設組網技術、網絡管理、網絡系統安全等方面的實驗內容，以培養學生的網絡管理綜合技能[3]。實驗課程教學大綱主要包括9大模塊內容（見表2），共計包含46個相關實驗項目，內容翔實，步驟詳細，能夠幫助學習者系統地掌握各項計算機網絡實驗內容。需要提醒的是，不同專業教師在具體教學過程中可根據自身的實際情況對該實驗內容進行適當增減。

1.3實驗教材

國內現有的計算機網絡實驗教材盡管數量巨大，但質量參差不齊。目前有數以百計的計算機網絡實驗教材相繼問世，可將它們粗分成兩種類型。第一類是以硬件介紹為主的計算機網絡實驗教材，對硬件設備的安裝和使用介紹非常詳細，同時對硬件的配置要求非常高。對于國內大多數教學單位來說，昂貴的硬件建設費用往往是難以承受的。第二類是以應用介紹為主的計算機網絡實驗教材，主要開設文件傳輸服務、網頁瀏覽、網絡電視查看、電子郵件收發等相關實驗。這類教材的內容過于簡單，盡管學生通過實驗也能夠掌握一些基本的網絡應用技巧，但并不能夠很好地理解和掌握網絡通信協議、網絡設備、網絡技術工作原理等內容，這對于其學習后續相關課程來說非常不利。

綜合考慮上述兩類計算機網絡實驗教材設計方案的優缺點，筆者于2014年在清華大學出版社正式出版了一本全新的實驗教材——《計算機網絡實驗教程》[4]。該書共有9章內容，包括46個小實驗，從實驗目的、實驗環境、預備知識、實驗步驟等方面入手，詳細介紹每個實驗的具體內容。這本計算機網絡實驗教材主要有以下4大特色：

（1）體現“項目引導”的教學特點。從項目出發，以組網、用網、管網為主線，采用“項目引導”方式，幫助學生通過實驗項目來完成相關知識的學習和技能的訓練。

（2）體現“知行合一”的教學思想。以學到網絡技能為出發點，在學中做，在做中學，從而完成知識學習、技能訓練方面的教學目標。

（3）可操作性強。可操作性保證學生們都能夠順利地完成每一個實驗項目。該書所選擇的46個實驗項目均經過精挑細選，完全契合計算機科學、信息管理與信息系統等相關專業的需要，難度適中，可操作性強。

（4）實驗環境要求低。該書所選擇的實驗項目其平臺環境一般都比較簡單，實驗設備物美價廉，大多數情況下只需要一臺聯網的計算機即可，國內大多數教學單位都能承受得起，可以保證各類實驗的正常開展。

2　建 議

計算機網絡實驗課程當前存在的主要問題有：實驗室基礎設施落后，實驗課課時普遍偏少，實驗內容簡單陳舊，實驗考核制度落后。針對這些問題，建議在今后的計算機網絡實驗課程教學中進行相應的改革。

2.1加強計算機網絡實驗室建設

實驗室基礎設施建設對實驗教學效果起著重要作用。計算機網絡實驗過程中的一些既經濟又有效的方案盡管可以暫時彌補資金方面的不足，但畢竟是權宜之計。在今后的計算機網絡實驗課程建設過程中，應該設法向學校和院系主管領導提出申請，加大對計算機網絡實驗室的投資建

設，以引進國內外先進的網絡實驗平臺和儀器設備（例如華為、思科、IBM等公司的網絡設備及平臺軟件）。可以預見的是，有了先進的網絡實驗平臺，將會給計算機網絡實驗課程帶來新一輪的革新，促進學生了解和掌握最新的計算機網絡技術，較大幅度地提升計算機網絡實驗課程教學質量。

表2　計算機網絡實驗課程教學內容

2.2增加計算機網絡實驗教學課時

隨著計算機網絡實驗課程的逐步完善和發展，實驗內容也必然朝著多元化、精細化等方向發展。如果想要求學生熟練掌握各種類型的網絡實驗內容，就必須提供充足的計算機網絡實驗課時，否則難以達到既定的教學目標。對于計算機網絡實驗教學過程，學生們希望實驗課能更有趣，自己能夠更直觀地理解計算機網絡相關知識。為此，筆者增加了相應的計算機網絡實驗課時，結果發現教學效果有了明顯提高。在今后的計算機網絡實驗課程改革過程中，應該考慮到其特殊性，在不影響計算機網絡理論課總課時的基礎上，適當增加計算機網絡實驗課的總課時，讓學生有充足的課時來開展相關實驗，在動手的過程中真正學到實用的計算機網絡知識和技能。

2.3改革計算機網絡實驗教學模式

在當今的大數據時代，所有計算機網絡實驗教師都應該盡早摒棄傳統的“灌輸式”教學模式，而采取全新的計算機網絡實驗課程教學模式，即以引導和啟發為主要教學方法，以提高學生的動手能力為主要教學目標，通過布置一系列開放性實驗題目來鼓勵學生發散思維，按照自己的思路設計實驗內容。此外，在計算機網絡實驗操作過程中，建議采用小組實驗形式來組織教學。由于課程的特殊性，大多數計算機網絡實驗并不是一個人單獨能夠完成的，需要由小組成員共同合作，才能夠高質量地完成相應的實驗任務。此外，采用小組實驗形式來進行計算機網絡實驗，不僅能夠充分發揮小組成員的想象力和創造力，而且能夠培養學生的動手能力和團隊精神。

2.4完善計算機網絡實驗考評方案

教學評價是課程建設的重要組成部分，作用于教學活動的各個階段，是對學生的學習過程和學習成果的綜合評價。在課程教學過程中，建議推行全新的計算機網絡實驗考核評價方案，主要包括以下3部分內容：①平時成績，包括出勤率、上課表現、回答問題等環節，大約占計算機網絡實驗課程總成績的30%；②實驗報告，包括實驗內容、實驗步驟、實驗結論、實驗心得等內容，大約占計算機網絡實驗課程總成績的30%；③期末考試，以綜合性的計算機網絡實驗設計為主，要求學生在規定的時間內設計并完成一個完整的計算機網絡綜合實驗，大約占計算機網絡實驗課程總成績的40%。如果能夠真正實施這一全新的計算機網絡實驗考核評價方案，將有效避免傳統上機考試所帶來的一些弊端，使學生從繁忙的應試枷鎖中解放出來，認真鉆研計算機網絡實驗內容，這樣不僅有助于提高學生們對計算機網絡實驗的積極性和主動性，而且能夠顯著提高學生們的學習效果。

3　結　語

如何參照信息管理與信息系統等相關專業的特點以及當前計算機網絡實驗課程存在的共性問題，使計算機網絡實驗課程從單純的“以硬件實驗項目為主”模式，逐漸轉變為“以軟件實驗項目為主，硬件實驗項目為輔”模式，是當前國內計算機網絡實驗課程改革的難點。筆者提出的一整套計算機網絡實驗課程教學改革措施，包括實驗室建設、實驗內容、實驗教材等內容，目的是提高學生的計算機網絡實驗能力和創新能力。如何提高學生的計算機網絡實驗綜合能力，仍然面臨著許多挑戰，需要教育工作者不斷學習、研究、探索和實踐。

參考文獻：

[1] 劉兵. 計算機網絡課程實驗教學探討[J]. 電腦知識與技術: 學術交流, 2007(1): 240.

[2] 羅瑩. 計算機網絡實驗課程教學現狀與教學改革[J]. 無線互聯科技, 2011(6): 68.

[3] 王紹卜. “計算機網絡”課程實驗教學探討[J]. 實驗室研究與探索, 2005(1): 65-67.

[4] 肖明. 計算機網絡實驗教程[M] .北京: 清華大學出版社, 2014: 1-2.

（編輯：楊濤）

教育與教學研究

第一作者簡介：肖明，男，教授，研究方向為計算機網絡，ming_xiao@bnu.edu.cn。

基金項目：高等學校計算機教育研究2015年度項目“國內外計算機網絡課程教育調查與分析”（ER2015007）。

中圖分類號：G642

文章編號：1672-5913(2016)04-0103-04