計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程的實(shí)驗(yàn)教學(xué)探討

蔡曉慶

摘要：比較了基于軟件模擬器的網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)和基于真實(shí)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備實(shí)驗(yàn)兩者的優(yōu)缺點(diǎn)，著重介紹如何結(jié)合網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和模擬器的特點(diǎn)，進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)的項(xiàng)目式教學(xué)，讓學(xué)生在項(xiàng)目的實(shí)施中發(fā)現(xiàn)問題并解決問題。

關(guān)鍵詞：計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò);網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)室;項(xiàng)目式實(shí)驗(yàn)教學(xué)

中圖分類號(hào)：G642.0? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ?文章編號(hào)：1674-9324（2019）39-0279-02

一、引言

“計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)”課程需要課堂和實(shí)驗(yàn)室的互補(bǔ)結(jié)合。實(shí)驗(yàn)在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)中占有十分重要的位置，它是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)的一個(gè)重要的、必不可少的環(huán)節(jié)，是貫串整個(gè)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)的靈魂所在，此環(huán)節(jié)質(zhì)量的好壞直接影響計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)的質(zhì)量和效果。

二、網(wǎng)絡(luò)課程中的實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)

對(duì)高職院校的學(xué)生來說，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)專業(yè)的學(xué)生畢業(yè)后，就業(yè)方向主要是工程應(yīng)用類，即從事網(wǎng)絡(luò)管理維護(hù)相關(guān)工作。而高職院校培養(yǎng)的目標(biāo)是高級(jí)技工，即能與企業(yè)直接對(duì)接，畢業(yè)后能直接進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)維護(hù)相關(guān)工作，所以實(shí)踐動(dòng)手能力的培養(yǎng)尤為重要。

采用模擬器進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)是一種非常便捷有效的方法。各大通信設(shè)備供應(yīng)商都有其網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的模擬工具，如華為、思科Cisco。其中，Cisco的Packet Trace是目前在高校的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程教學(xué)中普遍使用的一款模擬軟件，該軟件可模擬Cisco公司提供的大多數(shù)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，為這些設(shè)備提供配置。與傳統(tǒng)方式采用真實(shí)實(shí)驗(yàn)設(shè)備相比，采用模擬器的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備實(shí)驗(yàn)，其特點(diǎn)包括：（1）無須購買昂貴的網(wǎng)絡(luò)硬件，節(jié)省了投資。且學(xué)習(xí)者無須硬件的實(shí)戰(zhàn)經(jīng)驗(yàn)就可以操作，簡單易行。（2）使用模擬器省去了制作網(wǎng)線、連接設(shè)備、頻繁變換console線、不停地往返于設(shè)備之間的步驟，提高了實(shí)驗(yàn)的效率。（3）采用模擬器設(shè)計(jì)網(wǎng)絡(luò)，可以虛擬出多種網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。例如，采用Packet Tracer可支持20種不同的路由器和交換機(jī)類型，而且軟件可以升級(jí)以適配最新的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。（4）模擬器采用虛擬封包技術(shù)可以很精確地模擬現(xiàn)實(shí)網(wǎng)絡(luò)，而且其命令同真實(shí)的路由器、交換機(jī)的IOS命令一致。這樣可以保證通過模擬器掌握后能輕松上手真實(shí)設(shè)備。因此，在條件允許的情況下，購買實(shí)際的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，搭建網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)室，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，不失為一個(gè)更好的選擇。

三、項(xiàng)目式實(shí)驗(yàn)教學(xué)探索

1.網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)室的搭建。網(wǎng)絡(luò)教學(xué)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖如圖1所示。網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)是分成實(shí)驗(yàn)小組協(xié)同完成的，1個(gè)實(shí)驗(yàn)小組包括1臺(tái)交換機(jī)、4臺(tái)計(jì)算機(jī)以及網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)對(duì)應(yīng)的一套網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。教師固定安排的實(shí)驗(yàn)，學(xué)生可以在自己的實(shí)驗(yàn)組內(nèi)部完成，同時(shí)多個(gè)實(shí)驗(yàn)小組可以合成一個(gè)大網(wǎng)絡(luò)，完成更加復(fù)雜的實(shí)驗(yàn)。

2.網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)。結(jié)合高職院校的學(xué)生特點(diǎn)、就業(yè)崗位要求和教學(xué)環(huán)境，設(shè)計(jì)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目清單：（1）制作網(wǎng)線。要求：①制作直通電纜和交叉電纜。②觀察不同電纜接通后測(cè)線儀指示燈的變化情況。實(shí)驗(yàn)工具：雙絞線、壓線鉗、水晶頭、測(cè)線儀。（2）熟悉網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)命令。要求：①熟悉網(wǎng)絡(luò)命令（ping，net-stat，trace，ipconfig等）的用法及其對(duì)應(yīng)參數(shù)用法。②能夠利用常用的網(wǎng)絡(luò)命令解決一些簡單的網(wǎng)絡(luò)故障。（3）設(shè)置IP地址和網(wǎng)關(guān)。要求：完成給定的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)下，交換機(jī)和主機(jī)IP地址和網(wǎng)關(guān)設(shè)置，并驗(yàn)證同一個(gè)交換機(jī)下主機(jī)的連通情況。（4）配置交換機(jī)。要求：根據(jù)給定的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，進(jìn)行ACCESS和TRUNK端口設(shè)置，完成VLAN的規(guī)劃和配置。工具：網(wǎng)線、交換機(jī)、路由器。（5）配置單臂路由。要求：①配置交換機(jī)和路由器的兩種端口模式和IP地址。②在交換機(jī)上進(jìn)行Vlan劃分。③測(cè)試在使用路由器和不使用路由器的情況下，網(wǎng)絡(luò)的連通情況。工具：網(wǎng)線、交換機(jī)、路由器。（6）配置路由器。要求：①配置路由器的IP地址和網(wǎng)關(guān)。②通過路由器將兩個(gè)不同的網(wǎng)段聯(lián)通。工具：網(wǎng)線、路由器。（7）配置RIP協(xié)議。要求：①根據(jù)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)在packet Tracer設(shè)計(jì)網(wǎng)絡(luò)。②為路由器加載RIP協(xié)議。工具：Packet Tracer。（8）配置OSPF協(xié)議。要求：①根據(jù)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)在Packet Tracer設(shè)計(jì)網(wǎng)絡(luò)。②為路由器加載OSPF協(xié)議。工具：Packet Tracer。（9）綜合實(shí)驗(yàn)一：交換機(jī)和路由器綜合配置。要求：①完成子網(wǎng)劃分和IP地址、Vlan規(guī)劃。②根據(jù)規(guī)劃進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)配置。③調(diào)試網(wǎng)絡(luò)，做到互聯(lián)互通。工具：網(wǎng)線、路由器。（10）綜合實(shí)驗(yàn)二：組建局域網(wǎng)。要求：①進(jìn)行具體校園網(wǎng)分析，完成接入、交換、核心、服務(wù)器模塊劃分，完成子網(wǎng)劃分。②根據(jù)設(shè)計(jì)在packet Tracer進(jìn)行配置。③利用網(wǎng)絡(luò)診斷命令進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)調(diào)試。工具：Packet Tracer。

3.項(xiàng)目實(shí)施。要求教師能夠按照標(biāo)準(zhǔn)項(xiàng)目流程引導(dǎo)學(xué)生，對(duì)進(jìn)度和進(jìn)展進(jìn)行把控，在關(guān)鍵環(huán)節(jié)給學(xué)生以指導(dǎo)。（1）項(xiàng)目分析和設(shè)計(jì)。具體包括：①按功能模塊進(jìn)行小組劃分。每組由3或4位成員組成，確定組長和每個(gè)成員的分工。②小組進(jìn)行需求分解。根據(jù)本組的項(xiàng)目需求進(jìn)行分解，逐一確定每一個(gè)子需求其對(duì)應(yīng)的解決方案。③需求評(píng)審。明確各個(gè)子項(xiàng)目的需求清單和驗(yàn)收表單。（2）項(xiàng)目實(shí)施。具體事項(xiàng)包括：①畫出詳細(xì)的拓?fù)鋱D，包括設(shè)備端口的連接關(guān)系、IP分配、VLAN編號(hào)等。②寫出詳細(xì)實(shí)驗(yàn)流程和實(shí)驗(yàn)步驟，并形成詳細(xì)設(shè)計(jì)文檔。③組員按詳細(xì)設(shè)計(jì)文檔進(jìn)行項(xiàng)目實(shí)施。（3）項(xiàng)目聯(lián)調(diào)和驗(yàn)收。具體事項(xiàng)包括：①根據(jù)項(xiàng)目驗(yàn)收表單進(jìn)行聯(lián)調(diào)測(cè)試，保證每個(gè)測(cè)試用例都能通過。②依據(jù)需求清單，逐項(xiàng)測(cè)試和驗(yàn)收。（4）項(xiàng)目總結(jié)。每個(gè)小組進(jìn)行項(xiàng)目完成情況評(píng)估，并在全班進(jìn)行匯報(bào)，每個(gè)成員進(jìn)行工作任務(wù)總結(jié)。積累經(jīng)驗(yàn)，養(yǎng)成良好的工作習(xí)慣和團(tuán)隊(duì)合作精神。

4.結(jié)果評(píng)定。項(xiàng)目式教學(xué)的結(jié)果評(píng)定應(yīng)囊括整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程，不能僅以最終的實(shí)驗(yàn)結(jié)果評(píng)定。因此，要求教師要全程參與，對(duì)需求分析、規(guī)劃設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)流程、實(shí)驗(yàn)步驟和實(shí)驗(yàn)結(jié)果等所有環(huán)節(jié)進(jìn)行合理評(píng)價(jià)，讓學(xué)生在團(tuán)隊(duì)協(xié)作的氛圍中發(fā)現(xiàn)問題、解決問題。

四、結(jié)束語

如何在有限的時(shí)間里讓學(xué)生饒有興趣地完成網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)并從中汲取營養(yǎng)，的確是個(gè)挑戰(zhàn)。本文從高職院校的學(xué)情出發(fā)，根據(jù)就業(yè)崗位的需要，設(shè)計(jì)基于項(xiàng)目的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實(shí)踐教學(xué)，讓學(xué)生在項(xiàng)目的實(shí)施中發(fā)現(xiàn)問題、解決問題，增強(qiáng)就業(yè)信心和就業(yè)能力。

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Project-oriented Experimental Teaching in Computer Network

CAI Xiao-qing

（School of Electronics and Information Engineering，Wuhan Technical College of Communications，Wuhan，Hubei 430065，China）

Abstract：This paper compared the advantages and disadvantages of network experiments based on software simulation and network experiments based on real physical equipment.It mainly introduced the use of actual network equipment and to find and solve problems by students themselves through construction of network laboratories supplemented by project-oriented experiments and student-centered strategies.

Key words：computer network;network laboratory;project-oriented experimental teaching