基于仿真技術的民辦院校計算機網絡課程教學模式創新研究

張宏升+鄒寧+王瀟

摘 要 針對計算機網絡課程內容枯燥乏味、抽象難懂、實驗受限等特點，根據計算機仿真技術在教學中的研究現狀，先給出基于仿真技術的計算機網絡課程教學模式的構建思路和假設，以及該教學模式的構建要素和策略，然后對計算機網絡課程進行該教學模式的實施工作，經過一個教學階段的試驗，根據學生的接受情況，最終形成實用的基于NS仿真技術的計算機網絡課程教學模式。

關鍵詞 計算機網絡課程；仿真技術；NS；民辦院校

中圖分類號：G642.3 文獻標識碼：B

文章編號：1671-489X（2016）21-0008-03

1 在教學中應用計算機仿真技術的研究背景

國外研究現狀 20世紀60年代，仿真技術的概念被提出。1961年，G.W.Morgenhtler首次對仿真一詞作了技術性的解釋，為之后仿真技術的研究提供了基本概念和動力。華盛頓大學和美國西屋科學基金在1994年開展了第一次流動教學計劃，開著裝置有電腦三維虛擬設備的流動教學車行駛在華盛頓，為中小學生接受三維動畫虛擬教學提供服務。采用這種教學模式，使教學過程更加直觀化和形象化，使學生參與教學能力得到提高。當前，仿真教學已經在國外軍事、會計類等課程中得到廣泛應用，構建適應不同對象的模擬訓練課程體系。這種仿真技術在教學中的應用起步早、效果良好，值得借鑒。

國內研究現狀 目前，仿真技術集中在電子電氣領域、數控設計領域，主要將其應用于高端設計、重大工程。雖取得較好的成績，但這種仿真技術開發的軟件、程序十分復雜，不適宜教學使用。這種應用是在實驗室、虛擬環境中進行的。如浙江大學已經將其應用到建筑工程方面的教學中，利用其進行虛擬規劃和虛擬設計。這種仿真技術的應用對學生理論要求較高，不適合民辦大學教學使用。

這種教學是以簡單的技術應用為主。天津中德中學在具體教學實踐中，以虛擬儀器為基礎，在設備故障診斷教學中采用仿真技術。這種教學單方面注重學生對虛擬儀器的具體操作，缺乏對學生學習理論知識的指導。

民辦院校教育要合理處理學歷教育和職業教育的關系，更好地滿足高等教育大眾化的要求，必須以培養社會需求的應用型人才為主。結合時代發展，要求計算機類課程的教學必須滿足新時代應用型人才培養的條件，而應用型人才的培養注重的是知識的高效管理和應用的特點，這就要求目前應做的重點工作是計算機類課程的應用。計算機網絡課程作為計算機專業的必修課，突破了現有的計算機網絡課程教學模式，通過使用仿真技術達到更好的教學效果，從而加速計算機網絡課程由學到用的演變過程。計算機網絡是一門應用性很強的專業基礎課，如何改革民辦高校的計算機網絡課程教學模式，研究創新型高效教學的理念與策略，就顯得十分迫切與必要。

2 基于仿真技術的計算機網絡課程教學模式構建

該教學模式的研究思路 本文從陜西省幾所重點民辦院校實際需求出發，結合調查分析計算機網絡課程教學現狀，從計算機網絡課程教學的實證、實例入手，提出基于仿真技術教學的主要要素和提升策略，進而形成一套完整、可行且適合民辦院校培養應用型人才的計算機網絡課程教學模式改革策略。

該教學模式的研究假設 民辦大學的學生計算機基礎知識欠缺，采取傳統的教學方法顯然不能夠滿足目前的教學要求。經調查，學生對現行的計算機網絡課程教學方式已產生一些不滿意的情緒，計算機網絡課程教學的改革勢在必行。基于以上兩點原因，提出改革計算機網絡課程教學方式的假設：1）計算機網絡課程“仿真”教學與學生可接受程度之間的關系；2）計算機網絡課程“仿真”教學與學生興趣之間的關系；3）計算機網絡課程“仿真”教學與學生獨立學習之間的關系；4）計算機網絡課程“仿真”教學與各民辦大學對這種教學改革支持力度之間的關系。

該教學模式的構建

1）根據學生的接受能力和課程的培養目標，選擇效果較好的仿真技術。NS（NetworkSimulator，網絡仿真器）源于1989年美國加州大學伯克利分校開發的REAL網絡模擬器，REAL能夠為網絡協議機算法提供更好的環境，在對各種網絡協和體系結構進行模擬時更加輕松。

2）仿真技術在計算機網絡課程中應用的主要教學要素和教學策略。

①教學要素。針對課堂教學和實驗教學中師生的良好溝通過程，提出教學過程中的三大要素：教師、學生和教學資源。

②教學策略。

課堂教學3種策略。a.理論—仿真的“實例式”教學策略：教師將一些抽象的概念仿真為多媒體信息，使學生迅速理解概念。b.問題—探討的“探究式”教學策略：教師提供問題，之后積極引導學生進行獨立思考、提問，并且對知識進行延伸和拓展，在教學中需要發揮學生的主體作用，創建一個平等教學空間。c.課題—研究的“研究性”教學策略：教師設置一個有難度的主動探究課題，通過引導，使學生進行自主探究學習。

實驗教學3種策略。a.仿真—實操的“循環式”教學策略：教師教與學生學，在仿真推演—實際操作—發現問題—再次推演仿真的循環過程中完成。b.故障—分析的“發現式”教學策略：學生能夠在故障中進行學習，是培養學生研究能力、完成知識發現的一種學習方式。c.自學—指導的“啟發式”教學模式：是在教師的指導下，學生獨立進行學習的模式。

依據教學過程中提出的三大要素，使用提出的教學策略開展教學，調動學生學習的興趣與積極性，并有效結合仿真技術NS，獲得最佳的教學效果，從而形成最適合本地區民辦大學計算機網絡課程的仿真教學模式。

3 基于仿真技術的計算機網絡課程教學模式的實施

根據學生、專業、學校的差異，結合計算機網絡課程本身抽象難懂、實踐性強的特性，依據計算機網絡課程的培養目標、各個層次學生的能力以及不同專業對計算機網絡課程教學目標要求的不同，運用仿真技術，結合上面所提出的教學模式的要素和策略，實施該課程的仿真教學模式。

課堂教學的實施 在計算機網絡教學中設計的概念十分多，在進行具體教學時，學生普遍反映網絡體系結構與各層的協議的工作原理很難掌握。及時采用多媒體課件教學，學生依然感覺教學工作十分空洞，對知識難以全面進行把握。如在實踐教學工作中進行載波監聽多路訪問/碰撞檢測教學工作時，雖然通過多媒體教學技術能夠進行演示，在課程結束之后，學生表示可以明白沖突檢測和退避策略，但是采用這一技術究竟會對整個局域網造成什么的影響，學生的了解并不是很清晰。如果在進行教學中使用NS進行實際網絡模擬，不僅會使教學工作更加生動、形象，而且能夠極大提高學生對學習知識的理解程度，提高學生利用所學知識分析、解決實際問題的能力。

又比如在NS中提供了各種改進的TCP版本的協議，其中包括TCP慢啟動、擁塞避免以及快速重傳和快速回復機制。在課堂教學過程中，可以通過利用NAM觀看數據報文和ACK報文的發送過程，使學生能夠觀察動畫窗口，同時能夠通過監視窗口了解當前數據庫報文和ACK報文的序號、窗口的大小以及隊列的長度等信息。在教學中，教師可以對仿真結果進行分析，通過圖標的形式對不同版本的協議進行比較，使學生更加了解協議的工作原理。

實驗教學的實施 計算機網絡課程教學僅僅依靠課堂教學是遠遠不足的，因此將實驗室教學工作作為補充。根據計算機網絡課程的性質和教學要求，主要的實驗課程內容包括網線制作、局域網組建以及網絡操作系統的配置等，這些實驗都會受到實驗條件的限制。因此，在進行具體實驗時，可以在實驗中安排一些仿真實驗，一方面可以有效彌補教學實驗條件不足的問題，另一方面可以使學生通過實驗對所學的理論知識進行驗證。

實驗教學工作的步驟一般包括實驗準備、實驗內容安排、實驗過程、實驗結果分析與實驗報告。在實驗教學中，由于選擇NS以及不同學生呈現出來的不同特質，教師必須提前對實驗進行充分準備。在實驗中涉及的NS模塊、相關協議參數以及實驗步驟等內容，都需要詳細體現在實驗指導書中。在實驗中，針對不同學生的不同情況，可以指導學生將NS安裝到他們的實驗器械上，這樣可以方便學生在課外進行實驗。在安排實驗內容時，可以指導學生利用NS搭建網絡仿真平臺，直觀了解各協議行為，洞察其工作模

式；還可以通過改變其協議參數，使學生認識到不同因素對網絡帶來的不同影響。

如在教學中，當完成網絡互連課程教學時，教師可以指導學生建立一個基于NS的網絡，并且積極了解不同路由協議的工作原理，還可以引導學生對各種路由協議的性能指標進行對比研究。在進行實驗教學時，可以將全班學生劃分為不同的學習小組，將學習好的學生指定為小組長，帶領學生根據實驗指導書的內容共同完成實驗教學任務。在完成教學實驗之后，要求小組對實驗結果進行認真分析和討論，并撰寫實驗報告。

通過一個學期的實施，進行統計、分析調查結果；對仿真教學要素進行分析；針對課堂教學和實驗教學中師生的良好溝通過程，提出教學過程中三大要素，即教師、學生和教學資源，有助于確定出建立教師、學生和教學資源三者之間良好的交互關系的基于NS仿真技術教學軟件的可靠性和有效性。經過一個教學階段的試驗，根據學生的接受情況，最終形成實用的、基于NS仿真技術的計算機網絡課程教學模式。

4 基于仿真技術的計算機網絡課程教學模式的創新

1）鑒于仿真教學的快速發展，在計算機課程中應用這一技術是必然的趨勢，但就我國現狀來看，主要應用側重于國內重點公辦大學及部分高職高專的個別專業，以民辦院校為對象進行研究和應用這一技術的教學模式較少。本課題正是以此為切入點，使得這一教學模式的發展更加全面。

2）在教學中以課程培養目標為導向，把仿真技術與學生的理論學習和實踐學習相結合，讓學生快速理解抽象的理論知識，提高學生的學習效率，并運用于實際工作中，做到活學活用。

5 小結

在計算機網絡課程教學中，如何在教學活動中真實地展現網絡場景，實施網絡行為，使教學課堂更加生動，使教學形式更加活潑，進而提高學生在學習中的積極性和主動性，是當前計算機網絡課程教學的重點。通過文中的分析發現，將NS仿真器和其開放接口應用在計算機網絡課程教學中，使其作為一種輔助教學工具，通過與相應的教學方法相結合，能夠取得更好的教學效果，革除傳統教學模式的弊端。同時對教師提出更多挑戰，一方面要求教師必須能夠熟練使用NS開發體系；另一方面要求其在教學中必須選擇合適的案例，并且在具體教學環節中要堅持循序漸進的原則，如此才能取得更好的教學效果。

參考文獻

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