在計算機網絡課程中的實驗教學改革

廖薇

(上海工程技術大學 電子電氣工程學院，上海)

一 引言

計算機網絡在當今信息技術中發展非常迅速，也是在計算機應用中最具影響力的領域。隨著“互聯網+”的提出，計算機網路對人們的生活的影響越來越大。《計算機網絡》課程作為計算機類本科專業的重要課程，如何結合計算機網絡理論知識和實驗教學，對于當前計算機網絡課程的改革，起著關鍵的作用。《計算機網絡》課程主要根據物理層、數據鏈路層、網絡層、運輸層和應用層，即計算機網絡的體系結構為主線，講述網絡的基本原理。但教材中的模型復雜且單調，學生難以理解。因此，實驗教學是教育改革研究中的一個重要問題。

計算機網絡課程是計算機科學與技術專業的一門必選課。它是一門集計算機技術、通信 技術、軟件、硬件、應用和開發為一體的重要課程[1,2]。主要講授計算機網絡基礎知識、網絡體系結構、局域網基礎及應用、網絡互連、廣域網及接入技術，網絡管理及安全等知識。通過本課程的理論教學使學生具備下列能力：

（1）能夠系統掌握計算機網絡專業的基礎理論和思維方法，理解本專業的基本概念、知識結構、典型方法，熟悉系統的分析、設計、配置、構建、調試等方法，并應用于計算機網絡領域中實際問題的分析和解釋計算機網絡工程問題。

（2）掌握計算機網絡的分析和設計的基本方法，并利用該基本方法對計算機網絡領域中的關鍵問題進行推演和分析。

（3）熟悉專業的發展現狀和趨勢，有一定的創新意識，明白解決問題方法的多樣性，尋求可替代解決方案，并具有實踐動手的基本能力。

（4）能夠針對復雜計算機網絡工程的要求和特性，運用計算機網絡的一般分析方法，確定計算機網絡的解決方案，并進行計算機網絡系統設計；

（5）能夠選擇計算機網絡復雜工程問題的研究路線，設計實驗方案，對實驗結果進行分析，對實驗參數進行驗證，對復雜計算機網絡進行組建。

實驗訓練為計算機網絡課程教學中非常重要的部分，所以實驗教學的質量直接影響著整個課程的教學效果[3]。通過實驗教學，使學生能夠理解計算機網絡專業的基礎理論和思維方法，理解本專業的基本概念、知識結構、典型方法，熟悉系統的分析、設計、配置、構建、調試等方法，培養學生動手進行計算機網絡的接入、基本網絡組網的能力。讓學生了解專業的發展現狀與趨勢，具有創新意識，并具有實踐動手的基本能力，能夠有一定管理和組織能力、表達水平、善于人際交往以及團隊合作，最終能掌握計算機網絡組建的整個過程[4]。

因此，在計算機網絡課程教學中，實驗教學的改革有著重要的作用。

二 計算機網絡實驗教學現狀

（一）教學方法陳舊單調

由于長時間受傳統的教學觀念的影響,，相當一部分教師的教學思想相當落后。上課的時候照著書本，只將課本上的內容死板地教給學生[5]。不能發揮學生的創造性，阻礙了學生自主學習的能力培養。

計算機網絡課程的實驗以驗證性為主，老師只是簡單的布置任務。老師大多數是提前設計好網絡，讓學生進入實驗室后只根據指導書中原有的網絡進行驗證[6]。這樣的話，學生一般不會出現錯誤，可以順利往下執行實驗，嚴重限制了學生的施展空間，讓他們無法自由發揮。因此，根本達不到實驗教學應有的目的，教學效果較差。

目前大學計算機網絡課程實驗部分的考核方式還不是非常合理，很多老師只是進行簡單的測試，讓學生照本宣科地重復實驗參考書上的內容，教學效果非常一般[7]。尤其是上機考試，不少老師只是根據上課時的課堂表現來給學生打分，這種教學方式也不合理，也是需要進行重點改革的對象。

（二）實驗內容簡單

各學校根據自身的實際硬件環境和課時情況進行實驗內容的取舍。基礎類實驗主要是了解網絡設備、雙絞線制作、簡單對等網配置等。 配置類實驗主要為對等網絡的構建、交換機的基本配置與操作、路由器的基本配置與操作及靜態路由、動態路由的設置，以及www服務器與ftp服務器的設置。基本都是操作驗證實驗，實驗教學內容不系統，形式較松。學生只是勉強完成實驗，但不能完全加深對所學理論的理解和運用。

（三）實驗環境設備問題

隨著我國經濟的迅速發展，各地高校大量擴招學生。很多高校尚未具備相應的實驗硬件設施以適應學生規模的迅速增長，或者在學生入學后才對學校的實驗室進行擴建和更新。這就造成新的實驗設備跟不上，老的實驗設備過于陳舊。這些各種各樣的問題都會對學生的實驗教學帶來不利的影響。因此，實驗室管理不科學，也是計算機網絡課程改革的重要部分。

如今的新型網絡設備都是模塊化的，很多學生都是采用機柜式進行安裝。在實驗室往往結構錯綜復雜，各計算機之間的走線也都用隱線，讓學生沒有應有的直觀感受，需要學生花費很多時間和精力去了解及熟悉實驗室的網絡布局及走線情況。對于學校的重要網絡設備，大多數選擇專業人士進行布置，使得學生失去了自己搭建拓撲網絡的機會，導致學生不熟悉實驗環境，不能滿足計算機網絡實驗的要求。

三 實驗教學在計算機網絡課程中的改革思路

（一）教學方法的改進

隨著現代互聯網的迅速發展，任課教師已經不再是知識的唯一控制者。學生可以通過電視、網絡等各種媒介學習到最先進的現代化知識[8]。但是，老師還是擁有比學生更豐富的經驗和閱歷，這些也是很多學生欠缺的重要部分。所以，老師在計算機網絡教學過程中，可以將自己從臺前變為幕后，重點放在計算機網絡課程的設計與開發，充分發揮學生在教學過程中的主體作用。

一直以來，計算機網絡課程中的實驗教學，都是老師先把實驗目的、實驗方法等內容進行說明，然后學生像操作員一樣，依葫蘆畫瓢照搬去做，這樣的教學效果非常差。所以，老師可以在進行網絡實驗課程之前，先給出實驗的目的和原理，或者僅給出一個目標，這樣的話，老師只需要在有需要的時候進行少量的引導，余下部分讓學生自己完成。這樣，才能夠鍛煉學生獨立思考解決問題的方法，從而提高學生的積極性[9]。

傳統的教學理念是基于教育單位和相對優秀的教育工作者的多年經驗為基礎來開展的，但是這種教學方法并不科學，也不適應當代計算機科學教學的新時代理念。在當今的信息化時代中，老師不僅可以利用互聯網來挖掘計算機網絡的知識，尋找知識的規律，進行總結和分析，制定出新時代的學習和教學計劃，進行針對性的教學，找到更適合當代學生的教學方式。

任課老師可運用分組討論的教學方法。將學生進行分組，再進行實驗，從傳統的教師指導實驗，變為學生協助實驗，達到調動學生積極性的目的。堅持以學生為主體，教師盡量簡短講述內容，主要起引導和啟發的作用。比如，提醒學生遇到問題先自己思考方法，解決不了再和其他同學討論或者詢問老師。實驗結束后，以小組為單位進行匯報。組長匯報整體實驗完成情況，教師給與總結和評價，學生之間再進行互評，最后作為這次實驗的考核依據。

因為學生的接受能力不一樣，可對不同學生進行分類指導。在保證基本教學內容的基礎上，鼓勵學生自己建立團隊探索，從而加強學生的探索能力，激發學生的創新意識和潛能[10]。

同時，需要強化過程考核的原則。讓學生明白，考試不是考核課程的唯一目的，但是引導學生學習的有效手段[11]。老師不能只用考試成績評價學生的學習效果，要強化過程考核，將課堂表現、平時作業、實驗表現，和實驗報告綜合考慮，引導學生做好每一個實驗。

每一次完成實驗之后，需讓學生按時完成實驗報告。報告要求文字表達清楚、語言簡單明確。報告內容一般應包括實驗名稱、日期、實驗目的、要求、簡明的實驗原理、實驗網絡的拓撲結構、實驗現象或數據的原始記錄、實驗步驟以及實驗的心得體會。

通過實驗理解計算機網絡專業的基礎理論和思維方法，理解本專業的基本概念、知識結構、典型方法，熟悉系統的分析、設計、配置、構建、調試等方法。培養學生動手進行計算機網絡的接入、基本網絡組網的能力。了解專業的發展現狀與趨勢，具有創新意識，并具有實踐動手的基本能力。有很高的組織管理水平、表達水平、人際交往水平以及團隊合作精神，從而掌握計算機網絡組建的整個過程。

（二）實驗內容的改進

在實驗教學過程當中，實驗內容的選擇是最關鍵和重要的環節之一。所以在進行實驗內容的設計過程中，老師不要基于教材中的主要理論知識，充分考慮對培養學生的實踐能力是否有用，不斷提高實驗內容的可操作性以及實用性。

設計實驗內容時，不僅要和教材中的理論知識緊密相連，也要充分考慮學生的實踐能力培養。堅持體系結構先低層后高層、難易程度先簡單后復雜、設備運行先實物后虛擬的原則，完成計算機網絡課程實驗的分層次設計。同時，可以在課堂教學中安排一些和教學目標聯系緊密的內容，而將一些對網絡的復雜設計內容以及探索網絡運行機制的學習放在課后進行研究。

按照計算機網絡課程的教學目標，可以將其實驗教學內容分為四類：網絡基礎類，即利用這類實驗可提高學生認知網絡的能力，讓學生更有熱情進行學習；網絡配置類，經過此類實驗，可以提高學生的網絡規劃、設計以及配置的能力；原理驗證類，進行此類實驗可以讓學生更加深刻地理解網絡的基本概念及原理；綜合探究類，此類實驗可以開發學生的探究和創新潛能。

在對計算機網絡實驗教學設計的時候，盡量將計算機網絡的基本原理及主要內容進行全覆蓋。使學生過親自進行實驗收，可以對網絡協議及其原理理解更加透徹，并能夠通過對網絡設備進行實地設計，從而鍛煉學生的實踐動手能力。

任課教師可以選擇一些能力強的學生參與科研課題，可以讓學生更加深刻地理解單調的理論知識，開拓學生的視野，增加實驗教學的深度和廣度，從而提高學生的實踐能力及綜合素質。同時可以開設開放性實驗項目。可以設計一些開放性實驗內容，將開放實驗信息上傳到學校的教務系統網站上，讓學生根據自己遇到的問題和新想法選擇實驗項目。

計算機網絡課程的實驗部分常常只有12個學時，不能滿足學生的學習需求。所以，適當增加實驗教學的課時，讓學生得到更多的實踐機會去理解、吸收和掌握計算機網絡的相關理論和實踐內容。

（三）實驗環境的改進

一個好的實驗教學過程，離不開一個專用的實驗室，所以老師可以組建計算機網絡技術課程專用實驗室，從多門實驗課程共用一個實驗室的狀態中脫離出來。實驗室應該不僅具有靈活的拓撲結構，能多區域分布實驗，也能合并組成大實驗環境。適當購買更多的設備，提高實驗室的專業化水平，從而為學生創造更好的實驗條件。而對于學生來說，在實際的實驗教學過程中，老師應該充分利用已有的教學設備，為學生創造更多的實踐機會。

加強網絡教學平臺中軟環境的建設，也是我們在實驗教學中需要改革的關鍵部分。任課老師需要在教學過程中不斷優化課件的構建，有效優化課件的構建。比如可以在實驗過程中，用視頻進行演示，以此來協助實驗教學。

簡化實驗環境配置。實驗環境的配置不僅要滿足基本的實驗需求，也盡量簡化配置。不僅能夠完成分立實驗，也可以做綜合實驗。讓學生從全局上把握計算機網絡的主要實驗，培養學生的全局理念。

四 在計算機網絡課程中實驗教學改革應該注意的問題

計算機網絡課程中實驗教學的改革，其根本目的是進一步提高計算機類專業學生的知識技能水平，為國家和社會培育更多計算機專業的相關人才。如何有效地測出計算機網絡實驗教學改革的效果，是計算機網絡課程改革的重要組成部分，這樣才能確定計算機網絡課程改革對計算機類相關人才的培養的實際效果。計算機網絡課程的實驗教學改革，需要著重提高學生的綜合分析水平以及動手創新能力，讓學生不僅可以掌握計算機系統中的整體架構，也能熟悉每個小部分的知識點。授課教師應該學習一些成功的教學改革項目，分析其成功的原因，才能可持續地發展計算機網絡教學改革。

五 結語

計算機網絡課程是計算機科學與技術專業的一門必選課。它是一門涉及計算機技術和通信技術集軟件、硬件、應用和開發為一體的重要課程。本課程主要講授計算機網絡基礎知識、網絡體系結構、局域網技術、網絡互連、廣域網等技術，以及網絡管理及安全等知識，從而培養學生進行網絡系統分析和設計的綜合能力，為后續課程的學習奠定基礎。

計算機網絡實驗教學對學生掌握計算機網絡的基本概念和基本原理有不可低估的作用。對實驗教學改革和探索，目的是能夠進一步提高實驗教學的質量。

本文從計算機網絡課程中實驗教學所存在的問題出發，詳細分析了這些問題的解決方法和措施，并對計算機網絡實驗教學改革應該注意的問題進行了探討。通過不斷深化改革教學的內容，探索先進的教學方法，改進實驗內容，改善實驗環境，從而達到計算機網絡課程中實驗教學改革的目標。