高職計算機網絡課程實驗教學探究

石幫榮

【摘 要】本文論述高職計算機網絡課程實驗內容主要包括驗證性實驗、設計性實驗、綜合性實驗，提出高職計算機網絡課程實驗教學策略：搭建實驗教學環境，優化實驗教學模式和實驗內容，注重反思性教學法的應用。

【關鍵詞】高職院校 計算機網絡課程 實驗教學

【中圖分類號】G 【文獻標識碼】A

【文章編號】0450-9889（2018）07C-0167-02

計算機網絡課程是高職計算機專業的核心課程，教學內容比較空洞、抽象，不僅涉及大量的概念、定義以及協議，而且實踐性和實用性較強，對學生獨立組建、維護和管理網絡的能力要求較高，僅僅通過傳統課堂教學很難以讓學生全面理解和掌握，而實驗是內化知識的有效途徑，有助于學生不斷優化認知結構，逐步深化對理論知識的理解。因此，在高職計算機網絡課程教學中，探究網絡課程實驗教學手段和方法具有重要的意義。

一、高職計算機網絡課程實驗內容

由于相當數量的高職院校網絡實驗設備、師資力量有限，課堂理論知識與實驗脫節，加之實驗學時較少，使得各個高職院校開設的計算機網絡課程實驗有所差異，但概括起來，高職計算機網絡課程實驗主要包括以下三個方面。

（一）驗證性實驗。為了讓學生能夠充分形象地理解理論知識，其實驗主要以驗證網絡的各種協議為主。例如，IP地址分類與數據包組成、HTTP協議、WINDOWS網絡應用等。

（二）設計性實驗。為了讓學生熟練掌握SOCKET編程的基本方法，掌握UDP及TCP協議工作原理，應用C語言、Java進行簡單的面向連接的網絡程序設計，其實驗主要以SOCKET套接字進行網絡程序設計。例如，建立網絡API函數庫、編寫C/S程序、設計時鐘同步協議等。

（三）綜合性實驗。為了提高學生的實踐技能，讓學生更好地應用網絡知識，其實驗主要以基礎實驗和高級實驗為主，其中前者主要包括TCP/IP診斷實用程序、常用網絡服務的配置及操作等。后者主要包括監聽和分析網絡數據包、配置虛擬局域網、IP流量管理和安全控制配置等。

二、高職計算機網絡課程實驗教學策略

（一）搭建實驗教學環境。針對實驗教學中設備類型單一、數量不足等問題，教師應充分利用仿真和協議分析軟件。在具體網絡課程實驗教學實踐中，教師應幫助學生在自己的計算機上安裝Packet Tracer、VPCS、GNS3、Virtual Box等常用仿真軟件，應用這些軟件組織學生學習，一方面不會出現物理故障，有效節約課堂時間，另一方面也為學生課外隨時進行實驗提供了可能，有效增加了實驗操作和練習的時間。同時，還要使用Wireshark、tcpdump等常用協議分析軟件對網絡中傳輸的數據包進行分析，深入理解和掌握網絡協議的工作原理。例如，在組織學生組建無線局域網、校園網、小型企業網等方案時，筆者常常利用Packet Tracer、GNS3 以及相關組件搭建實驗教學平臺，并指導學生利用Wireshark協議分析軟件對TCP/IP 協議棧進行抓包分析。

（二）優化實驗教學模式。僅僅依靠傳統課內實驗已經無法滿足計算機網絡課程實驗教學的需要，因此，教師應采用“課內+課外”的模式開展實驗教學，對于驗證性實驗采用課內教學模式，對于設計性和綜合性實驗采用課外教學模式。

1.課內教學模式。課內教學主要分為準備、上機以及總結三個階段。首先，在準備階段，教師應根據教材內容設計出實驗任務、實驗步驟以及思考題等，并組織學生預習實驗內容，熟悉實驗目標和過程。其次，在上機階段，教師應根據學生實驗預習情況以及自己對歷屆學生實驗過程中易出現的操作步驟進行演示，并對重難點知識講解。最后，在總結階段，教師應讓學生根據實驗情況寫出實驗報告，談談自己的實驗感受和收獲，并組織學生進行自評、互評，分析和總結實驗效果。

2.課外教學模式。首先，教師應根據教材內容提出具有綜合性和探索性的實驗任務，并有針對性地提供一些參考資料。然后，組織學生利用所學知識設計出實驗方案，對于一些不切實際、設計不夠科學合理的方案，教師應及時給予個別化指導。最后，教師對實驗項目完成情況進行檢查和評價，對于完成實驗過程中出現的問題組織學生探討。

（三）優化實驗內容。高職計算機網絡課程實驗內容較多，加之課堂教學時間有限，致使學生無法在課內完成所有驗證性實驗，而如果過多占用學生的課外時間，則會無形中增加學生的壓力。因此，教師應結合專業課程體系和教學內容，有選擇性地選取和整合實驗內容，最大限度地達到用少量實驗項目掌握更多網絡技術的目標。

1.對于涉及多個課程的重復內容，教師應根據專業課程體系適當地刪減實驗內容。以計算機網絡技術專業為例，該專業主要開設Linux系統應用、Java、信息安全技術等課程，其中Java包含了Socket編程實驗，信息安全技術主要包含了數字簽名實驗、密碼體制等內容，對于這些內容，在計算機網絡課程實驗教學中教師應不再將其作為實驗教學內容。

2.根據教學的重難點知識有選擇性地選取和整合實驗內容。例如，在網絡層實驗教學中，其教學的重點是理解CIDR、IPv4協議、ARP協議、ICMP協議、RIP協議等，教學難點是劃分子網、IPv6 協議等。由于OSPF協議與路由器上配置RIP步驟相差不大，但相比RIP的距離值，OSPF的鏈路開銷值較為復雜，所以，在選取OSPF協議時應將RIP協議的配置包含在內。同時，在分析ICMP、IP、ARP協議時都可以使用Wireshark和GNS3軟件，所以，可以將兩臺路由器相連構成實驗拓撲。此外，ICMP數據包是TCP/IP協議族的一個子協議，在課內實驗時，應將分析ICMP、IP、ARP協議的實驗合并，在課外實驗時，應將劃分子網、NAT合并。其優化后的實驗項目如表1所示。

（四）注重反思性教學法的應用。計算機網絡實驗教學的難度較大，常常會遇到眾多問題，因此，為了有效提升實驗教學實踐的效果，教師應注重反思性教學法的應用，即按照“計劃—行動—觀察—反思”的思路有序推進。例如，在組織學生研究OSPF協議實驗教學中，按以下步驟實施：

其一，根據課內實驗的要求設計實驗項目，建立如圖1所示的OSPF實驗拓撲圖，設置PC1、PC2的IP地址和網關，配置路由器R1-R6的IP地址、配置OSPF協議，查看R1的路由表，測試PC1與PC2是否通信正常，并讓學生思考PC1到PC2的ICMP報文經過了哪些路由器。然后，改變R2與R5的兩個端口的鏈路開銷值為150，觀察R1路由表的變化，將Packet Tracer切換到simulation模式，在PC1上ping PC2的IP地址，觀察ICMP報文的傳輸路徑，并讓學生思考采用什么辦法讓PC1到PC2的ICMP報文只經過R3，不經過R4。

其二，講解實驗內容和配置命令，指導學生上機實驗探究，并觀察實驗過程中出現的問題。例如，子網掩碼設置錯誤，PC1與PC2不能通信、無法計算OSPF的鏈路開銷值等。

其三，反思存在的問題。針對上述存在的問題，組織學生分析產生上述問題的原因，即一是將OSPF開銷值等同于RIP的距離，未能正確理解OSPF 鏈路開銷的度量方法。二是設計的路由器個數過多、子網掩碼的位數不統一以及網段太多。

其四，提出具體改進方案。在分析上述原因后，筆者組織學生將區域標識由點分十進制表示改為由一個十進制數表示，統一網絡號為16位，并將路由器減少至4個，網段減少至4個其優化改進后的OSPF實驗拓撲圖如圖2所示。

圖2 優化改進后的OSPF實驗拓撲圖

總之，在高職計算機網絡課程實驗教學中，教師應把實際操作和應用作為第一要務，充分利用仿真和協議分析軟件搭建實驗教學平臺，不斷優化實驗教學模式和內容，并針對實驗中出現的問題，有針對性地實施反思性教學，只有這樣，才能不斷提高高職計算機網絡課程質量。

【參考文獻】

[1]覃光明.高職計算機網絡課程實驗教學改革的探討[J].廣西教育，2011（10）

[2]余宏，胡曉蓉，李德鑫.高職計算機網絡課程實驗教學改革探究[J].現代計算機（專業版），2016（3）

（責編 黎 原）