網絡通信技術實驗教學體系改革研究

嚴燕+蔣崢崢

摘 要： 針對網絡通信技術課程實驗教學存在的問題，提出網絡通信技術實驗教學體系模型，模型包括實驗平臺整合、實驗教學方法改進、實驗內容設計、實驗方法創新等方面。實踐表明，依照模型建設的網絡通信技術實驗教學體系，提高了教學效果，培養了學生的網絡應用能力。

關鍵詞： 網絡通信技術； 實驗教學； 教學改革； 實驗方法

中圖分類號：G642 文獻標志碼：A 文章編號：1006-8228（2016）12-66-03

Abstract： In view of the problems existing in the experiment teaching of network communication technology course， the experiment teaching system model of network communication technology is proposed in this paper. The model includes the integration of experimental platforms， the improvement of experimental teaching methods， the design of experimental content and innovation of experimental approaches etc. Practice shows that the experiment teaching system of network communication technology in accordance with the model improves the teaching effect and cultivates students' ability of network application.

Key words： networking communication technology； experiment teaching； teaching reform； experimental approach

0 引言

隨著“互聯網+”這一新興概念和經濟形態的產生，我們看到互聯網信息技術與傳統產業的緊密聯合，能夠優化生產要素，更新業務體系，讓產業升級從而提升經濟生產力，最后實現社會財富的增加。而這些都要建立在互聯網技術的基礎之上，社會對掌握計算機網絡技術的網絡應用型人才的需求明顯增加。網絡應用型人才不但要有扎實的理論基礎，而且應具備較強的網絡實踐能力和解決問題的能力[1]。然而如何培養當前對網絡應用更高需求的學生，現有的教學缺乏對學生綜合應用能力的培養，必須進行教學改革，網絡通信技術作為網絡工程的核心課程，其改革顯得尤為必要[2]。

1 網絡通信技術實驗教學存在的問題

網絡通信技術作為網絡工程專業核心專業課程，其目的是使學生通過本課程的學習，建立起網絡通信技術的基本思想和概念，掌握各種型號的交換機、路由器、防火墻等設備的選擇和配置，掌握廣域網的配置技術和方法，明確企業網的設計、配置與維護等，培養從事網絡相關行業，進行網絡管理和設計的高級工程技術人才。

網絡通信技術課程是學生掌握網絡應用實踐性較強的一門課程，它可以培養學生的實踐操作能力和創新能力，所以網絡通信技術的實驗教學顯得尤為重要，但目前還存在以下一些方面的問題。

⑴ 傳統教學方法使教學效果不明顯。傳統教學方式是把所有學生集中起來，先理論講授，然后上機實踐，在理論講授的過程中，由于知識量比較大，命令較多，如果學生不能及時消化吸收，在進行實驗時已經忘了大半，再加上如果基本原理沒有靈活掌握，必然造成機械性的實驗，缺乏對問題分析和解決能力的鍛煉，時間一長，必然導致學生學習興趣低，學習效率低，教學效果不佳。

⑵ 沒有優化利用現有實驗平臺。目前實驗平臺有兩個：一個是在思科模擬軟件上進行實驗操作，這種方法雖可以使每個學生親自完成和檢驗配置過程，但畢竟與真實環境始終有所不同，無法模擬真實環境中遇到的各類問題，不利于培養學生的實際動手能力和故障排查能力；另一個是在實際設備上進行實驗操作，計算機網絡實驗室現有設備是神州數碼公司的產品，而模擬軟件Package Tracer是思科公司的，兩者的開發命令有所不同，所以學生要在兩者之間切換使用，需要有很長時間的適應期，而實驗課時有限，學生不能很好地掌握；同時，實際設備的操作需要在特定的軟件環境下使用，束縛了學生思想，減少了真正接觸實際設備的機會。

⑶ 實驗內容設計不合理。現有實驗內容以驗證性實驗為主，缺少設計型實驗和創新型實驗，僅有驗證性實驗不利于學生解決問題能力和創新精神的培養，同時學生缺少實際接觸大型網絡的機會，這對學生以后直接從事網絡應用工作帶來了困境。

⑷ 實驗方法孤立。使用模擬軟件進行實驗可以讓每個學生都得到獨立操作配置的鍛煉，而不受到有限的網路設備使用的約束，這是當前很多課程采用較多的實驗方式，這也是網路通信技術實驗主要采用的方式。但這種單一的實踐模式，缺少了學生對實際工作場景的接觸，缺少了對學生的團隊協作意識、實際動手能力、問題分析能力和故障排查能力的培養。

這些問題會導致網絡通信技術的實際教學效果與預期之間存在一定的差距，除此以外，還有其他一些問題，如評價機制單一等等。

2 網絡通信技術實驗教學體系模型

重新構建實驗教學體系模型是一個復雜綜合的系統工程，從網絡通信技術實驗教學的目的和實驗的本義出發，本文提出了一個網絡通信技術實驗教學體系模型，該模型由實驗平臺整合、實驗教學方法改進、實驗內容設計、實驗方法創新以及評價機制優化五個模塊構成，其目的是能夠充分利用現有的實驗平臺，引入翻轉課堂[3]，讓學生不孤立的學習知識，將實際動手能力與所學知識系統的聯系起來。我們基于項目設計實驗內容[4]，建立基于理論、軟件和實際設備相融合的實驗項目，激發學生的專業興趣和學習主動性，培養其實際動手能力、團隊協作能力、大型網絡的設計與實現能力等等，最終達到專業培養目標。

3 模型的實現

3.1 實驗平臺整合

我校早在幾年前就已經配置了8套網絡實驗設備，每套中包含2臺二層交換機，2臺三層交換機，4臺路由器和1臺防火墻設備，可供60名學生同時實驗。但這些設備的使用非常不方便，必須在特定的管理軟件平臺下操作，與實際設備的使用脫離，給學生的操作帶來的一定的局限性。很多老師就舍棄了對網絡實驗設備的操作，而這正是學生迫切需要的，因此，需對現有實驗平臺進行重新整合。

⑴ 改變計算機網絡實驗室網絡設備的既定布線，棄用統一的管理軟件，讓學生直接操作交換機、路由器等設備。通過一些如交換機的基本配置、Telnet用戶的遠程登錄，VLAN的劃分、簡單路由協議的配置等實驗，讓學生對交換機和路由器的型號選擇、接口配置有實際認識。

⑵ 在接觸了實際網絡設備后，使用模擬器來完成實驗。熟悉命令的使用，設備的選擇，網絡拓撲結構的搭建以及大型網路的規劃、設計與配置。每個學生可以獨立完成實驗。

通過對兩種實驗平臺融合使用，學生既可以操作實際設備，又能夠規劃和配置大型網絡，保證了每個學生實際動手能力的培養。

3.2 實驗教學方法改進

教學方法是課程教學的靈魂，好的教學方法能夠激發學生學習的興趣，提高學習效果。我們對網絡通信技術實驗教學的方法做了如下改進。

⑴ 教、學、做一體化。打破原有授課模式，在一次課堂內完成講授和實驗，形成以教師先進行理論講授，然后進行任務實施，最后學生進行實驗的融教、學、做一體的教學方式，盡量做到教師邊講邊演示，學生邊學邊操作。

⑵ 翻轉課堂。網絡通信技術課程的特點就是知識點多但都很簡短，將所有知識點制作為視頻供學生利用課前的業余時間學習，尤其是一些提高型的實驗內容。在有限的課堂時間內，教師可以參與到學生實驗和討論中去，與學生互動，提高了學生的學習積極性和主觀能動性。

3.3 實驗內容設計

從網絡通信技術實驗教學的目的出發，重新認識實驗在課程中的重要性，重新構建實驗內容，讓學生在這過程中能自主完成設定的教學目標，提高綜合運用知識的能力，全方位地培養綜合素質，提高實驗教學質量。我們把實驗類型分為驗證型實驗、提高型實驗、綜合型實驗、創新型實驗。

⑴ 驗證型實驗。驗證型實驗是在講授每一個知識點后進行的實驗，這些實驗以驗證性為主，老師給出實驗拓撲結構，學生按要求進行配置和測試。這類實驗占總實驗數的百分之六十，要求學生掌握基本原理和基本知識。根據課程內容，將驗證型實驗細分為四個模塊，分別為網絡基礎實驗、局域網實驗、路由實驗和WAN實驗。詳細如表1所示。

⑵ 提高型實驗。提高型實驗是學生自學并完成的實驗。老師將一些提高型實驗的知識點制作成播客課件，由學生自己課后學習，并完成相應的實驗。提高型實驗由于是學生自主學習的形式，所以更能夠鍛煉學生的判斷問題，分析問題，解決問題的能力。此類型實驗包括：IPV6的配置；網絡管理軟件的使用；ARP協議的配置；多區域OSPF協議配置；BGP路由配置；PAT；VPN配置等。

⑶ 綜合型實驗。在驗證型實驗的每一個模塊完成后，開設一到兩次的綜合性實驗，讓學生能夠在學習完每一個模塊的所有知識點后，綜合運用所學知識，完成一個綜合性實驗。老師給出實驗設備和實驗需求，然后講解基本的設計思路和方法，由學生完成拓撲結構的設計和系統的配置與測試。

⑷ 創新型實驗；在學完全部課程后，開設一到兩次創新型實驗。學生運用課程所學知識，完成實驗。這類實驗對學生的要求較高，但最能鍛煉學生。老師提出一個具體的網絡需求，例如一個校園網或一個企業網，學生根據需求，完成網絡的設計、設備的選型、網絡的配置與測試。

3.4 實驗方法創新

傳統的一人一機使用模擬軟件實驗的方法比較適合驗證性實驗和提高型實驗，對于綜合型和創新型實驗，我們也探索了其他的實驗方法，如可以采用小組完成的實驗，以2到3人一組，選出一個組長，由組長帶領組員了解實驗需求后分工合作，搭建實驗環境，進行配置和測試，攥寫實驗報告。在協調分工合作的過程中，既可以讓知識點掌握不好的學生得到幫助和提高，也培養了他們團隊的合作能力；我們還可以安排學生參與網絡管理，每周安排2名學生去學校校園網中心輔助網絡管理老師適當參與網路管理；還可以積極尋找企業合作讓學生參與到企業網的規劃與設計中去，讓學生獲取實際經驗，從而培養符合市場需求的高層次人才。

3.5 評價機制優化

好的評價機制能夠激發學生的學習積極性和創造性。為了激勵學生更積極、主動地學習，提高學習效果，教師必須建立多角度的成績評價機制，具體有以下一些做法。

⑴ 增加平時成績的維度。不再簡單地以學生是否完成平時的實驗給出平時成績，增加平時成績的維度，如學生完成實驗的效率、學生參與實驗討論的積極性、回答問題的質量等作為平時成績參考。

⑵ 小組同學相互評價。在小組完成的實驗中，實行小組成員相互打分。小組成員對每個人完成的工作量的多少，是否起到主導作用，是否具有團隊協作能力等方面進行打分。

⑶ 實習老師的評價。參與學校校園網管理以及參與企業網規劃和設計的學生，由實習老師給出評價，作為總評成績的重要參考。

4 結束語

完備、合理的實驗教學體系是本科教學的重要組成部分，能顯著提高課程的實驗教學水平。本文提出網絡通信技術的實驗教學體系模型，從實施情況來看，有效地解決了以往實驗教學存在的各種難題，取得了良好的教學效果。今后，我們仍然要拓寬思路，積極探索、創新和改革，順應市場應用需求，培養出高端的網絡應用人才。

參考文獻（Reference）：

[1] 張純容，施曉秋，呂樂.面向應用型網絡人才培養的實踐教

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[2] 袁志翔，秦峰等.網絡工程專業人才培養與教學模式改革研

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[3] 李燕君.翻轉課堂模式下的計算機網絡課程教學[J].計算機

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[4] 蔣崢崢，嚴燕，陳曉紅.基于項目驅動的”網絡操作系統”實驗

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