計算機網(wǎng)絡(luò)實踐課程教學(xué)改革與實踐

李昕

摘 要 長期以來，計算機網(wǎng)絡(luò)實踐課程教學(xué)關(guān)注局部功能的實現(xiàn)，而忽略對具體網(wǎng)絡(luò)的整體分析和解決能力培養(yǎng)，不能適應(yīng)應(yīng)用型本科培養(yǎng)目標(biāo)。從問題入手、從網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)象入手，或者從網(wǎng)絡(luò)故障入手，可以讓學(xué)生實驗?zāi)繕?biāo)更明確，從而提高解決實際問題的能力，最終達(dá)到應(yīng)用型本科培養(yǎng)目標(biāo)。

關(guān)鍵詞 應(yīng)用型本科；計算機網(wǎng)絡(luò)；實踐課程；教學(xué)改革；實訓(xùn)室

中圖分類號：G642.0 文獻標(biāo)識碼：B

文章編號：1671-489X（2017）24-0153-03

Reform and Practice of Practical Course Teaching in Computer Network//LI Xin

Abstract For a long time， the teaching of computer network practi-cal courses focuses on the realization of local functions， but ignores the overall analysis and problem-solving skills of specific networks， so it can not adapt to the application type undergraduate training target. Problem， network phenomenon or network failure， can make students have a more clear goals in the experiment， thus improve their abilities of solving practical problems， finally meet the target of

applied undergraduate culture.

Key words applied undergraduate； computer network； practical course； reform in education； training room

1 前言

隨著物聯(lián)網(wǎng)概念的提出，網(wǎng)絡(luò)的范疇越來越大；而云、大數(shù)據(jù)等概念的提出及應(yīng)用，更是為企業(yè)和民眾提供了便利的生活，很多場合使用微信或支付寶掃一掃就能實現(xiàn)便捷支付。在這些便利的生活中，網(wǎng)絡(luò)無處不在，而計算機網(wǎng)絡(luò)是其核心。

2 計算機網(wǎng)絡(luò)教學(xué)現(xiàn)狀

計算機網(wǎng)絡(luò)是計算機科學(xué)與技術(shù)、軟件工程、網(wǎng)絡(luò)工程、物聯(lián)網(wǎng)工程、信息管理等專業(yè)的必修課程，含理論課程教學(xué)與實踐課程教學(xué)。該課程是計算機技術(shù)和通信技術(shù)的交叉學(xué)科，理論性強、知識面廣、應(yīng)用廣泛、實用性強，是一門公認(rèn)的比較難以開展教學(xué)的課程[1]。課程要求側(cè)重掌握計算機網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)（七層OSI開放互聯(lián)體系、TCP/IP四層模型或是五層混合模型）、體系結(jié)構(gòu)中各層次意義及其相互間關(guān)系以及網(wǎng)絡(luò)互連等知識。無論是物理層還是數(shù)據(jù)鏈路層，或者介質(zhì)訪問子層，抑或是網(wǎng)絡(luò)層、傳輸層，從概念上都給學(xué)生一種疏遠(yuǎn)感，讓學(xué)生莫名產(chǎn)生排斥，唯有通過計算機網(wǎng)絡(luò)實踐課把學(xué)生帶回現(xiàn)實世界。

以往的計算機網(wǎng)絡(luò)實踐課程不外乎雙絞線的制作、交換機或路由器的基本配置和高級配置[2-4]等，學(xué)生往往在理論課上云里霧里，實驗課上繼續(xù)盲人摸象，始終隔著一層紗看世界，始終看不清，最終對理論的理解不清晰，對解決實際網(wǎng)絡(luò)問題無能為力。很多學(xué)生學(xué)完計算機網(wǎng)絡(luò)實踐課程，在自己家組建一個家庭局域網(wǎng)都需要花錢請專人上門，家里的網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)故障只會打電話給服務(wù)提供商，不能不說是教育的失敗。

應(yīng)用型本科要求從應(yīng)用角度出發(fā)，培養(yǎng)能解決實際問題的合格本科生，因此，計算機網(wǎng)絡(luò)實踐課程教學(xué)改革勢在必行。

3 計算機網(wǎng)絡(luò)實踐課程改革及實施

以湖南工學(xué)院計算機與信息科學(xué)學(xué)院為例，計算機網(wǎng)絡(luò)實踐課程為16學(xué)時；實驗環(huán)境有一個搭建好的銳捷網(wǎng)絡(luò)實訓(xùn)室，實訓(xùn)室有八組實驗臺，能開設(shè)交換機和路由器從基礎(chǔ)到高級的配置實驗；學(xué)生在實驗時通過Web訪問每一組的RCMS[3]，在大連理工大學(xué)出版社出版的王東教授等所著的《計算機網(wǎng)絡(luò)工程實踐教程——基于銳捷路由器與交換機》一書中有詳細(xì)記錄，實驗條件達(dá)到大多數(shù)本科院校的條件。

而在這樣的實驗環(huán)境下，發(fā)現(xiàn)歷年來依然有很多計算機學(xué)院各專業(yè)的學(xué)生在做實驗時連使用自己的計算機訪問本組的互聯(lián)設(shè)備都做不到，這不能不讓人反思：問題究竟出在哪一環(huán)節(jié)？長期的思考帶來啟發(fā)：實驗要從解決實際的、具體的問題入手。為此設(shè)計表1所示10個實驗項目。

從表1中的實驗項目名稱并不能完全了解實驗過程，真正調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，并且讓學(xué)生在實驗過程中不知不覺掌握實戰(zhàn)經(jīng)驗，關(guān)鍵還是具體的實驗過程設(shè)計。而此次課程教學(xué)改革的方向也是從具體問題入手，從網(wǎng)絡(luò)故障入手，讓學(xué)生對在學(xué)習(xí)和生活過程中遇到的網(wǎng)絡(luò)問題能自己動手解決，而實驗反過來又加深對理論知識的理解與掌握。表1中每個實驗項目對應(yīng)的實驗設(shè)計如表2所示。

在每個實驗項目實施過程中，課內(nèi)教學(xué)活動提前將每次實驗的內(nèi)容及要求發(fā)布給學(xué)生，并要求學(xué)生先預(yù)習(xí)項目內(nèi)容，實驗前做好一切準(zhǔn)備活動（分組、工具、儀器等）；實驗中指導(dǎo)教師及時跟蹤；每次課結(jié)束前5～10分鐘進行經(jīng)驗交流，大家可以踴躍發(fā)言，說說自己做得特別好的和做得特別不好的地方；實驗課后及時總結(jié)，客觀描述實驗過程，以及分享實驗成功或失敗的原因。課外教學(xué)活動缺少教師的監(jiān)督，故要求每次課有課前計劃、課中具體實施及課后對照計劃和具體實施的自我評價，依然是分組實施，課后的討論可以穿插在理論教學(xué)中。

從表1的實驗項目名稱和表2所解決的問題綜合看出，這10個實驗項目可以分為四個階段來培養(yǎng)學(xué)生不同的應(yīng)用能力。endprint

第一階段：培養(yǎng)學(xué)生構(gòu)建局域網(wǎng)的能力。從實驗一到實驗四，主要培訓(xùn)的是學(xué)生對局域網(wǎng)的組建能力，從微型到中型。

實驗一及實驗二的大學(xué)宿舍網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃和家庭網(wǎng)絡(luò)布局屬于微型局域網(wǎng)，簡單到選擇一個無線路由器或小型交換機就可以滿足功能需求，并且無線路由器或交換機上幾乎不需要復(fù)雜的配置；但是通過本實驗，可以加深了解IP地址概念、子網(wǎng)掩碼作用、默認(rèn)網(wǎng)關(guān)的作用。在本實驗中關(guān)鍵是如何合理布局，根據(jù)每個宿舍或家庭的建筑特色、信息點所在位置、信息點個數(shù)，具體網(wǎng)絡(luò)需求不同，使用Visio繪制網(wǎng)絡(luò)圖；同時構(gòu)建對等網(wǎng)，方便局域網(wǎng)內(nèi)部數(shù)據(jù)傳輸、資源共享。通過該實驗的指導(dǎo)，學(xué)生能完全掌握微型局域網(wǎng)的布局及實施。

實驗三可以說是實驗一、實驗二的進一步加深，有了一、二的基礎(chǔ)，實驗三的開展也變得順利，在功能上多了一個添加聯(lián)網(wǎng)打印，更具有現(xiàn)實意義。就業(yè)后，要規(guī)劃并實施一個辦公室的小型局域網(wǎng)，可以說手到擒來。同時，實驗三也加深了對實驗一、實驗二的掌握。

接下來，實驗四是一個部門的網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃，可能包含多個辦公室，不單單是實驗三的疊加或簡單重復(fù)，要考慮IP地址的沖突問題，所以需要進行IP地址規(guī)劃。另外，有些特殊辦公室可能需要信息保密，就會涉及VLAN劃分等。這些都可以在交換機上進行配置，配置的命令行可以在實驗教材中找到參考，關(guān)鍵是前期的規(guī)劃及分析。通過實驗四，學(xué)生能掌握中型局域網(wǎng)的設(shè)計。

第二階段的實驗是實驗五，側(cè)重的是解決各種現(xiàn)實問題。對于更大多數(shù)的情況是局域網(wǎng)已經(jīng)早早存在，無須建設(shè)，然而在局域網(wǎng)運行過程中可能出現(xiàn)各種各樣的故障。實驗五分兩次實驗課，依托銳捷網(wǎng)絡(luò)實訓(xùn)室，在實驗過程中預(yù)先設(shè)置多種網(wǎng)絡(luò)故障，如IP地址、掩碼及網(wǎng)關(guān)不配套問題，線路連接問題，交換機端口問題，路由表默認(rèn)路由設(shè)置問題，等等，不一而足。首先讓學(xué)生用自己的方式方法查找網(wǎng)絡(luò)故障，在解決故障的過程中進一步加深對網(wǎng)絡(luò)模型及各層協(xié)議的理解，實驗后獨立完成實驗總結(jié)報告。在課堂中，還可以讓找到故障問題并順利解決的學(xué)生提供經(jīng)驗交流，幫助其他學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題及解決問題。

第三階段的實驗對應(yīng)的項目是實驗六到實驗八，側(cè)重的是如何跟客戶進行有效溝通（客戶不懂專業(yè)，回答不了專業(yè)問題，所以需要設(shè)計問卷調(diào)查表），一個完整的局域網(wǎng)是如何運行的，以及如何寫項目申報書。這一階段培養(yǎng)學(xué)生拿項目做項目的能力。

第四階段是對第三階段的一個完善。一個好的內(nèi)部局域網(wǎng)，不僅僅是能聯(lián)通，能發(fā)送數(shù)據(jù)，還需要高穩(wěn)定性，因此需要進行安全維護和監(jiān)控。同時，內(nèi)部局域網(wǎng)也需要構(gòu)建一些服務(wù)器來進行日常的工作安排。這一階段培訓(xùn)學(xué)生對網(wǎng)絡(luò)的整體掌控能力。

各實驗教學(xué)階段的培養(yǎng)目標(biāo)如表3所示。

4 教學(xué)效果及評價

為驗證實驗效果，選擇在2015級網(wǎng)絡(luò)工程專業(yè)1501班應(yīng)用新的教學(xué)方案，其他2015級各專業(yè)（計算機科學(xué)與技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)工程、軟件工程、信息管理等）班級均實施原教學(xué)方案，并且對網(wǎng)絡(luò)1501、1502和1503三個班統(tǒng)一設(shè)計新的期末考核方式。在新的計算機網(wǎng)絡(luò)實踐考核環(huán)節(jié)，每個網(wǎng)絡(luò)班的學(xué)生以闖關(guān)的方式進行，總共三關(guān)：

第一關(guān)為構(gòu)建一個小型無線局域網(wǎng)，要求對無線路由器進行基本配置，包括網(wǎng)絡(luò)名稱、密碼及正確的IP地址配置等），限時五分鐘；

第二關(guān)為查找網(wǎng)絡(luò)故障并提供解決方案，限時五分鐘；

第三關(guān)是為一特定局域網(wǎng)提供IP地址分配方案，由于IP地址空間有限，需要劃分子網(wǎng)，要求將每個子網(wǎng)主機可用地址段、網(wǎng)關(guān)地址等一一進行羅列，限時10分鐘。

對三個班的學(xué)生進行全員測試，測試結(jié)果如表4所示。

之所以選擇在網(wǎng)絡(luò)工程專業(yè)來進行新的實驗考核，是因為這三個班恰好是同一位理論授課教師。從表4不難看出，第一關(guān)和第二關(guān)，進行實踐教學(xué)改革的網(wǎng)絡(luò)1501班學(xué)生的闖關(guān)成功率大大高于網(wǎng)絡(luò)1502班和1503班；而第三關(guān)也有微弱優(yōu)勢。通過對設(shè)置的三個關(guān)的考核目標(biāo)來看，第一關(guān)和第二關(guān)更注重實際應(yīng)用，而第三關(guān)在完全理解IP地址、子網(wǎng)掩碼的作用后，可以由理論來指導(dǎo)實踐。因此得出這樣的結(jié)論：在同樣的理論教學(xué)情況下（同一教師執(zhí)教，三個班同時合班上課），在應(yīng)用能力方面，進行實驗教學(xué)改革的班級明顯高于普通教學(xué)班級。

在考核中發(fā)現(xiàn)一個有趣的現(xiàn)象，這三個班中通過第二關(guān)的人，也都通過了第一關(guān)和第三關(guān)。這一現(xiàn)象進一步印證了實踐教學(xué)改革方向是正確的，因為第二關(guān)網(wǎng)絡(luò)故障的診斷和排除涉及網(wǎng)絡(luò)的方方面面，需要有很強的理論知識和實踐經(jīng)驗，推行新的實踐教學(xué)方案大大提高了學(xué)生的應(yīng)用能力。下一輪教學(xué)中將對更多專業(yè)的更多班級進行實踐教學(xué)改革。

5 結(jié)論

計算機網(wǎng)絡(luò)實踐課程教學(xué)改革，加深了學(xué)生對網(wǎng)絡(luò)模型的理解、對TCP/IP協(xié)議簇的理解，也增強了學(xué)生對交換機路由器配置的掌握；解決了學(xué)生會上網(wǎng)不會建網(wǎng)的尷尬，解決了出了網(wǎng)絡(luò)問題只會電話找人而自己干著急的尷尬，為學(xué)生畢業(yè)后創(chuàng)業(yè)提供了一條出路。而應(yīng)用型本科課程改革，不僅僅是教學(xué)內(nèi)容的改革，更是教學(xué)方式方法、教學(xué)手段、教學(xué)考核、教學(xué)評價機制的革新。教學(xué)中的主體是學(xué)生和教師，從政策到制度，解放學(xué)生、解放教師，從資金配套到具體落實，厚待學(xué)生、厚待教師，必然能培養(yǎng)出具有更強競爭力的學(xué)生。

參考文獻

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