基于MOOC的計算機網絡實驗教學研究

李 杰

（北方工業大學計算機實驗中心，北京 100144）

基于MOOC的計算機網絡實驗教學研究

李 杰

（北方工業大學計算機實驗中心，北京 100144）

隨著互聯網的高速發展，越來越多的高校重視互聯網與傳統教育的結合，打造具有學校特色的在線教育課程，從而促進了MOOC的快速發展。為了解決傳統計算機網絡實驗教學中知識點重復、互動性弱等問題，結合MOOC的開放性、多元化等特點，提出在線實驗，虛擬展示等方法對計算機網絡實驗教學的組織方式，教學內容及教學方法進行改進，從而增強學生的學習興趣，提高學生的動手能力。

MOOC；計算機網絡實驗；組織方式；教學內容

0 引言

隨著計算機技術的高速發展，計算機網絡在信息安全、電子商務等方面發揮著越來越重要的作用[1]，受到了各行各業的重視，從而促進了各大高校對計算機網絡課程的建設。而MOOC具有開放性強，以網絡為載體等[3]特點受到教育機構、團體等的高度支持，從建設和研究層面積極推動MOOC的發展。

MOOC的快速發展，對各大高校來說是機遇也是挑戰[3]。要依據學院開設課程的特色、教師能力及學生興趣等方面來建設適合學生學習的MOOC，讓學生能夠認可并積極的去學習，從而與傳統的教學模式緊密的聯系起來，為高校的發展提供重要機遇。

1 計算機網絡實驗教學的問題

傳統的計算機網絡實驗教學采用課堂灌輸式的教育方式，讓學生被動的接受知識，填鴨式的教學，無法讓學生能夠正確理解及接受教育的內容，從而失去學習的積極性。同時計算機網絡實驗還涉及到《網絡程序設計》、《網絡多媒體技術》等課程[1]，知識量大且廣泛，大多數學生無法掌握，但又不可能重新進行溫習，這就進一步降低學生學習的興趣。

因多數計算機網絡實驗課都有重復內容，如IP配置、劃分，路由器/交換機的配置等，沒有通過有效手段將實驗內容進行拆分，重新組織。若有不同的實驗老師來傳授，就會導致基礎知識一遍又一遍的重復，無法講授較深的網絡實驗，同時也導致學生對網絡實驗具有一種簡單，不實用的態度，進而失去學習的動力。

因計算機網絡講授的內容大多局限于理論環節，無法切身體驗到網絡設備、網絡操作的應用；同時因網絡實驗課沒有與理論同步進行，學生通過死記硬背的方式將計算機網絡的知識進行記憶，僅僅是為了計算機網絡的考試準備，而不是考慮到實際的應用，這就導致學生無法將所學運用到實踐，無法真正的掌握。

計算機網絡實驗涉及到路由器、交換機、語音交換機等硬件設備的使用，還需要對不同的硬件進行配置，但硬件設備的廠商比較多，且沒有統一的命令配置標準，這就要求學生在掌握實驗室所配備硬件命令的基礎上，去了解和學習其他常用的硬件配置，這需要充分利用MOOC的優勢。但當前因MOOC內容更新較慢，且僅僅只能看到有限的錄制好的視頻和操作，無法預

北方工業大學2016年教育教學改革和課程建設研究項目（No.XN093-003）

覽不同的硬件設備及命令操作，從而導致學生不能很好的借助MOOC來學習，大部分還是通過面對面方式來解決問題，失去了自主學習能力。

2 計算機網絡實驗教學組織方式的改進

計算機網絡實驗不但與路由器、交換機等設備關系密切，還涉及到信息安全技術、路由與交換技術等實驗，知識面廣且部分重復，需要將各部分知識內容有效的組織起來，讓學生能夠盡快掌握所需要的知識。這就需要實驗教師將計算機網絡實驗用到的各個知識點進行重新組織，按照先后次序進行梳理；因每個學生的學習掌握情況不一致，就需要在實驗前對學生的整體情況進行摸底，大概掌握學生的基本學習能力，有針對性的組織計算機網絡實驗，讓不同的學生都能夠進行一定程度的預習和鞏固所學知識。

為了有效的組織實驗內容，就需要通過MOOC將實驗設備配置和實驗環境分開，分別進行桌面錄制和教師講解的視頻，同時因每個實驗涉及的知識不同，就需要將關鍵點的講解附加進來，方便學生實驗課中自由使用。當前MOOC僅限于視頻教學，屬于理論課程，缺乏交互部分，可嘗試將虛擬現實技術和MOOC的先進理念應用在計算機網絡在線實驗教學中，綜合考慮網絡硬件的實驗環境、虛擬化、網絡通信等，使學生可以遠程在線瀏覽路由器、交換機等硬件設備的內部結構，也可在線完成各種網絡實驗，不受時間、空間等因素的影響。這樣，可以幫助學生在實驗前通過MOOC將需要的知識進行預習，也可以通過互聯網將實驗用到的硬件設備進行360度旋轉，查看內部的組織結構，這樣不但讓學生對不同的硬件設備有個整體認識，也可以提起學生學習的興趣。

MOOC類似于微視頻，將課程中重要或關鍵知識點重新組織，以簡潔明了的方式講述同時進行錄制，方便不同的層次的學生能夠實時查看和學習。為了更好地幫助學生學習計算機網路，就需要將相關的計算機實驗課的知識點劃分的更細，講解的更透徹。因計算機網絡涉及的課程較多，知識點較為廣泛，對學生來說，可能覺得雜亂且零散，這就需要在制作MOOC時，對整體的課程做一個整體的介紹，同時也需要將講解的知識點進行標注和說明，尤其是關聯比較大的知識點，要標注與書籍相關的頁面，這樣可以幫助學生在吸收知識點的同時，也有一個整體的認識，能夠將各個知識點串起來，將所掌握的知識內容進行升華，同時也發揮了MOOC的優勢。

這里以靜態路由的配置實驗為例，因路由器主要有思科、華為或H3C等廠商提供，每個廠商提供的設備都有所不同，可通過虛擬現實技術將不同廠商的硬件設備展示出來，讓學生對不同的設備有個整體的認識；后接合MOOC提供的路由器操作的桌面錄制及路由器相關的理論視頻，給學生灌輸路由器的知識，通過互聯網將實驗相關知識進行預習，可給學生留下一定的印象；給學生留下更深的實驗操作興趣。所以說，靜態路由實驗主要有三維展示，MOOC教程以及實際操作，其結構圖和流程圖如圖1和圖2所示。

圖1 靜態路由實驗結構圖

圖2 靜態路由實驗流程

這樣可以充分借助互聯網的通信，將不同的實驗內容進行整理，讓學生在進實驗室前將相關的實驗知識完全吃透及理解，不但能鞏固學生所學知識，也能增強對計算機其他方面的興趣。同時因在線實驗需要通過網絡通信、虛擬化等技術與真實的硬件實驗環境結合起來，既能充分利用實驗室環境，又能充分發揮學生的學習時間。通過虛擬硬件設備展示，MOOC以及在線實驗方式能夠讓學生快速了解實驗內容，產生積極參與的興趣，也可隨時隨地的讓學生進行學習。

3 計算機網絡實驗教學內容及方法的改進

計算機網絡理論授課與實踐操作的比重嚴重失調，部分學校受場地、設備等因素限制，無法提供較好的實驗環境，部分學校對計算機網絡實驗重視度不夠，沒有安排足夠多的課時來進行實驗，從而導致學生的動手能力較弱；同時，采用較多的是面對面的傳授知識，沒有足夠重視MOOC的優勢，也無法隨時給學生提供進行實驗的場所，只能在規定的時間和地點來熟悉計算機網絡實驗所需要的硬件設備，從而導致學生失去學習的自主性，降低了學生的學習興趣，這就需要對計算機網絡實驗教學內容及方法的改進。

3.1 計算機網絡實驗教學內容的改進

計算機網絡實驗重在實踐，與學生的動手能力關系密切；但就當前來說，學生大部分時間接受的知識屬于理論范疇，都是被動的吸收知識，從計算機網絡實驗內容來說，大部分實驗都有教師嘗試，按照步驟安排好，學生只需按照編寫好操作步驟來嘗試編寫及驗證，而無須了解實驗的結構及原理；且實驗內容大多比較陳舊，與知識脫節，從而降低學生學習的興趣。這就要求實驗教師從實驗安排上一方面要考慮學生的實際掌握情況，如VLAN的使用，通過繪制VALN功能拓撲圖、VLAN原理講解等手段掌握學生的學習情況，采用分組方式將不同層次的學生進行分組，將關鍵的命令語句體現出來，讓學生通過互聯網去查詢和掌握不同命令的使用，這樣既能讓學生體驗到實驗成功的快樂，也能提高學生的動手能力；一方面要根據當前比較新的網絡知識來設計，如IPv6的技術實現等，同時也要借助專業的實驗軟件，如Wireshark協議分析軟件可以幫助學生了解數據包的發送和接受等。要做到通過計算機網絡實驗的設計，讓不同層次的學生都能感受到計算機網絡實驗的魅力。

因計算機網絡實驗涉及的知識面較為廣泛，學生在做不同實驗需要用到的知識不同；而隨著時間的推移，對部分計算機網絡知識就變得模糊，這就需要教師將計算網絡知識點進行詳細劃分，進行視頻拍攝或桌面錄制方式，發布到互聯網上，形成MOOC。這樣，就可以幫助學生在做實驗時，可通過互聯網隨時查看需要的知識點，讓學生在增強動手能力的同時，也鞏固了理論知識。

在安排計算機網絡實驗內容時，也要考慮到實用性，將企業等實際使用的案例提取出來，設計成簡單的實驗，讓學生認識到計算機網絡在實際應用中的重要性，如通過路由器和交換機，VLAN以及IP劃分等技術來綜合設計某公司的網絡部署結構，讓財務部、運輸部、市場部等采用不同的網絡段來瀏覽和查看信息。

3.2 計算機網絡實驗教學方法的改進

計算機網絡是計算機學院重要的專業必修課，學生能夠全面、系統的掌握計算機網絡原理和技術；掌握計算機網絡的組成和體系結構及培養解決網絡常見問題的能力[4]，可以說，計算機網絡對學生的培養非常重要。而計算機網絡實驗是基于計算機網絡理論的基礎上，與C程序設計、數據結構等課程相關的實驗，對培養學生動手能力，提高學生的認知能力具有非常直觀的作用，故要認識到計算機網絡在計算機網絡實驗中所起到的作用，要合理的，正確的安排計算機網絡課程，讓學生對計算機網絡知識有一定基礎和概括認識，同時也增強學生對計算機網絡實驗的興趣。

計算機網絡實驗是教學的重要內容，可以加深學生對計算機網絡原理的理解，提高學生的創新實踐能力。過去由于計算機網絡實驗室的建設需要較高的成本，學生無法接觸到真實的網絡硬件設備，導致對計算機網絡的重要性認識不足，往往是應付了事。為了加強計算機網絡實驗的操作性，需要從實驗項目設計、實驗過程管理、實驗的延續性等方面進行強化。結合本校學生的掌握程度，本著難易結合、基本操作及可編程原則來設計不同層次的實驗，將實驗的目標、原理及關鍵技術點通過MOOC方式展現出來，讓學生在進行實驗時刻依據本身的學習掌握情況來選擇不同的網絡實驗；同時在實驗過程中，要實時監督學生實驗過程，了解他們的實驗進度，幫助他們去解決實驗遇到的問題；若計

算機網絡實驗都是獨立的，就無法讓學生意識到計算機網絡各個設備間的關聯，所以說，在設計計算機網絡實驗時，要考慮到實驗的延續性，可將企業等已存在的網絡案例進行拆分，讓學生按照步驟或計劃來實現，最終呈現出一個完整的解決方案，這樣就可以讓學生認識到計算機網絡在實際生活中的作用及意義。

為了提高學生的自主學習能力，鼓勵學生去學習和掌握計算機網絡的新技術，鼓勵學生成立興趣小組等，去學習和掌握實驗的專業軟件，可以通過在線實驗區自主設計和驗證網絡實驗的可行性；給學生開放計算機網絡實驗室，讓學生有足夠的時間和空間來對實驗進行真實的驗證。因計算機網絡實驗也涉及到考核，考核可以說是評價學生的綜合學習能力，一個合理的考核方式可以促進學生的學習能力，提高學生的學習興趣，在這里可以依據實驗的難易程度、學生解決問題能力以及學生自主設計實驗等方面來進行考核，在保證實驗基本分的基礎上，可依據學生實驗結果，延伸實驗可行性及獨立解決問題等方面進行加分措施，要盡量通過量化方式來約束和規范學生的行為。

4 結語

計算機網絡實驗教學是一個有趣且又充滿挑戰的工作。隨著MOOC的發展，越來越沖擊到傳統的教育方式，應當順應時代的發展，將MOOC與計算機網絡實驗教學較好的結合起來，借助MOOC將計算機網絡實驗中用到的關鍵技術點進行梳理整合，解決傳統實驗教學中存在的實驗原理不清楚、實驗技術不了解等問題，為計算機網絡實驗教學打下基礎，也可幫助學生鞏固計算機網絡等方面知識。

[1]孫偉鋒，惠煌，夏鋒.MOOC參與的計算機網絡教學內容組織和教學方法研究[J].計算機教育，2015(22):71-74.

[2]盧慧，李華，王燕.一種學生為主體的計算機網絡課程教學方法[J].計算機教育，2014(20)：34-37.

[3]劉夏，高榮芳，任長林.淺談慕課在高校網絡教學中的應用[J].福建電腦,2016(3):1-3.

[4]張明華，馮國富，周汝雁.新時代背景下計算機網絡教學中的問題與對策初探[J].科教文匯,2015(314):63-65.

[5]宋靈青.MOOC時代教師面臨的挑戰與專業發展研究[J].中國電化教育，2014(332):139-143.

Research on Computer Network Experiment Teaching Based on MOOC

LI Jie

（North China University of Technology Computer Laboratory Center,Beijing 100144）

With the rapid development of the Internet,more and more colleges and universities attach great importance to the combination of Internet and traditional education,build characteristic of online education courses in school,thus promote the rapid development of MOOC.In order to solve the problems such as the repetition of knowledge and the weak interaction in traditional computer network experiment teaching,combine with the characteristics of openness and diversity in MOOC,pose the method of online experiment,virtual display and so on which improve the organization mode,teaching content and teaching method of computer network experiment teaching,thus enhance students'interest and improve the abilities of students.

MOOC;Computer Network Experiment;Organization Mode;Teaching Content

1007-1423（2016）30-0038-04

10.3969/j.issn.1007-1423.2016.30.010

李杰（1986-），男（漢族），河南南陽人，北方工業大學計算機學院研究員助理，碩士，研究方向為虛擬現實、數字娛樂，計算機網絡等

2016-09-20

2016-10-15