計算機網絡實驗教學改革與實踐

劉洋

摘 要：計算機網絡教學包括理論教學和實驗教學，實驗教學必不可少而且教學難度較大。本文對計算機網絡實驗教學存在的問題進行了分析，探討了如何對計算機網絡實驗教學進行改革。將實驗內容分為驗證型實驗，綜合型實驗，設計型實驗，制訂了循序漸進的教學內容；然后采用自底向上的實驗教學模式；最后搭建了新型化的網絡實驗平臺以獲得更好的教學效果，提高學生的創新能力和實踐能力。

關鍵詞：實驗內容；教學模式；實驗平臺；計算機網絡實驗

一、計算機網絡實驗教學存在的若干問題

1.實驗過程內容單一

計算機網絡實驗主要是講授理論知識和簡單驗證，內容容易實現，實驗課程課時較少，導致學生不重視實驗。違背了計算機網絡課程實踐性很強的教學宗旨。此外，有些學校設置的實驗內容多年未變，實驗內容陳舊單調因而沒有辦法提高學生的學習興趣，無法將所學理論知識轉化為網絡的實際操作技能，滿足不了社會對計算機網絡人才的需求。實驗教學受課時的限制，只能開展一部分基礎驗證型實驗，不能涵蓋課程包含的重要原理，導致學生實踐能力不健全，無法開展綜合型、設計型的實驗項目，培養學生創新型思維受到限制。

2.教學模式落后

計算機網絡課程主要是計算機技術和通信技術結合。理論性較強、知識面較寬，具有應用廣泛、實用性強等特點。作為計算機專業的核心課程，是一門公認的較難授課的課程，特別是隨著網絡協議不斷升級、新技術不斷涌現，計算機網絡理論教學和實驗教學的難度進一步的加大。各高校都在積極探索網絡實驗教學和理論教學改進方法，盡管取得了一定效果，但從近年的效果來看仍未取得更多的標桿性新成果和新方法。不過是側重點不同，終究是擺脫不了“理論與實踐相結合、教學與科研相結合、工學結合”老套的“舊三結合”教學方法，這種教學模式不適合新時代的需要，沒有提高學生的創新能力。

二、計算機網絡實驗內容的改革

我們構建多層次的實驗內容，包括基礎驗證型，綜合型和設計型三種類型的實驗項目。讓學生掌握該門課程的理論基礎知識可以通過基礎驗證型實驗完成，了解計算機網絡的基礎技能。學生對理論知識的綜合運用可以通過綜合型實驗完成，加強學生的綜合運用能力。設計型實驗由授課老師按照教學大綱設定綜合性強、接近實際應用的實驗教學內容，在實驗過程中進行分組實驗，老師在實驗前基于理論指導，在實驗中給予相應的輔助，讓學生自己真正的設計網絡拓撲結構，設置網絡地址協議，建立網絡框架結構，實現網絡安全協議，具體的實驗要求通過實驗室的軟硬件環境構建完成，讓學生充分理解網絡框架結構加強學生的學習能動性，培養學生理論聯系實際能力。

三、創新計算機網絡實驗教學模式

應用型本科院校基本都采用謝希仁編著的教材《計算機網絡》，該教材第一版到第六版采用“自底向上”的模式，即基于OSI參考模型，由底層（物理層）向高層（應用層）逐層講解。該教學模式的特征在于強調通信原理，注重計算機網絡底下三層的具體實現技術，注重讓學生了解計算機網絡發展過程。因此，在此基礎上的計算機網絡實驗課程的內容設置，從底層的基礎實驗作為起點較為符合原理課程的需求。第一次實驗內容建議以增強學生的興趣為主，例如網線制作與網絡連接實驗，鼓勵學生嘗試自己動手制作網線進行電腦間的連接。實驗雖然簡單，但卻非常容易激發學生的興趣，同時也引導學生了解計算機網絡發展過程。第二次實驗基于原理課程講解數據鏈路層的知識，重點在于理解數據鏈路層的MAC幀的概念。建議實驗內容以計算機網絡的中間設備（比如網橋、中繼器）以及MAC幀的概念為主，例如通過雙絞線把多臺電腦與交換機相連。使學生了解到數據幀進行總線廣播，使星型上所有的終端都可以接收到數據幀；也可以通過網絡中間設備進行轉發，使互連的多臺電腦可以接收到數據幀。當講解的原理課程進入到網絡層知識時，即可顯示協議分析的重要性。第三次實驗可以使用協議分析器分析數據包捕獲、IP報頭分析為主，將復雜與抽象的網絡協議直觀地展現在學生面前，強調網絡協議在計算機網絡體系結構中的重要性，讓學生加深對計算機網絡理論知識的理解。第四次實驗設置建議用協議分析器捕獲HTTP協議，分析其中的TCP三次握手的連接過程，以及四次握手的釋放過程，幫助學生理解TCP協議與UDP協議二者之間的相同與不同之處。第五次實驗內容重點分析應用層的協議，例如 通過Socket的基本知識與某種高級語言結合，去實現某個經常使用的應用軟件或命令，比如實現Ping、Tracert等命令。讓學生通過實驗了解如何用程序實現Ping命令的運行過程，尤其是實現Ping請求與應答報文，進一步加深理解網絡通信的具體實現流程。通過以上描述的每一層的實驗內容設置，可以較好地指導學生從底層開始，讓學生逐步了解 網絡的體系結構與協議特性，體會網絡的基本知識與工作原理，使實驗課程和原理課程的教學模式達到良好效果。

四、搭建高效的網絡實驗平臺

高效的實驗平臺是提高實驗質量和學生動手能力的前提。統一的管理控制平臺應該包括以下硬件，以太網交換機、路由器、防火墻等設備，按照要求進行多種網絡實驗，在實驗過程中，根據實驗要求設置網絡架構結構，使學生根據實驗大綱配置不同的網絡實驗。每個學校可以根據本校情況，開展分組實驗，每個實驗平臺由若干名學生組成，每個實驗平臺都可以使用一組設備，學生在同一時間分別完成相同實驗內容。

五、結語

計算機網絡課程的顯著特點就是知識點不停的更新，在一個信息高度發達的社會，經濟的發展對互聯網人才的需求量很大。為滿足國家經濟發展的需求，對計算機網絡實驗教學進行改革必不可少。過去網絡實驗教學模式以實驗驗證性為主，難以調動學生學習的積極性。隨著國家經濟的發展，對計算機網絡技術人才要求不斷提高，計算機網絡實驗教學應從多種途徑進行相應的改革，對不同能力的學生進行分層次的培養，進一步加強學生的綜合應用能力。

參考文獻：

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