網絡互聯技術課程實踐教學改革研究

劉蓬濤

摘要：隨著我國對于計算機網絡及其安全性的重視，《網絡互聯技術》課程應運而生。該課程定位為計算機科學與技術、信息工程和網絡空間安全等相關專業本科生的實踐必修課。目前國內大多數計算機網絡教學中，都或多或少涉及網絡互聯的相關知識，但是在教學內容設置、實踐教學方法等方面存在不少問題。文章結合新形勢下的應用需求，擬對該課程的知識體系進行優化，尤其是深入探討其中的實踐教學環節，提出合理有效的實踐教學方案，以更加有效地提升學生的實踐和應用水平。

關鍵詞：網絡互聯技術; 實踐教學; 教學改革; 網絡協議; 路由交換

中圖分類號：TP393.1? ? ? ? 文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2022）22-0144-02

1 課程現狀

近幾年來，隨著我國互聯網的普及以及政府和企業信息化建設步伐的加快，對網絡建設提升及網絡安全的需求也以前所未有的速度迅猛增長，相應地，我國的計算機網絡及網絡安全產業也得到了長足的發展。因此，很多學校開始開設計算機網絡、網絡互聯、網絡組建之類的課程，而《網絡互聯技術》作為《計算機網絡》的后續課程，其理論和實踐環節進行相應的技術延伸，對于學生加深對網絡的理解具有重要的實踐意義。

以目前的課程現狀來看，該課程的教學體系已經比較完整，教學內容體現出層次化和多元化，在全面介紹網絡互聯的理論和技術的基礎上，能夠保證在教學中兼顧寬度和深度的要求。但不可否認的是，目前的教學還存在不少的問題[1]，如教學內容不夠獨立和完善、實踐教學環節設計不夠合理、實踐課時不夠、缺乏合適的實驗環境等。文章主要針對《網絡互聯技術》的實踐教學環節進行相關的研究和探討，從課程實驗環境的選擇、實驗項目的設置、考核方式改革等方面入手[2]，提出合理可行的改革方案，以期對相關課程的教學起到一定的幫助作用。

2 課程改革目標

《網絡互聯技術》可以作為一門實踐必修或選修課程，在教學上應該及時調整教育思想，優化人才培養模式，以創新實用特色為目標，以社會需求為導向，積極適應當前社會對網絡人才的發展需要，培養具有一定網絡互聯理論知識和技能的應用技術人員，對課程體系、教學內容、教學過程等進行改革。因此，其建設目標可以概括如下：

（1） 對課程的教學理念和教學方法進行改革，形成“科學、完善、適當考慮社會需求和發展前景”的理論教學體系，同時構建以網絡實驗室為特色的實踐教學體系。

（2） 擬設計課時為64課時，在課時分配上，既注重夯實理論基礎，又注重動手能力的培養，即兼顧基礎理論知識和專業應用知識的合理平衡，并相應地對教學內容進行調整和完善。

（3） 深入課程改革，合理分配理論和實驗教學比例，科學設計教學實驗，培養學生的實踐能力，利用網絡及信息安全實驗室等現代教學技術帶動教學手段的創新，使學生能夠做到真正的學練結合，既能仿真模擬，也能真機操作。采用多種教學方式，實行啟發式和小組討論、實驗式的教學，引導學生全程使用eNSP模擬器進行仿真實驗，增強教學內容的實質感。

（4） 在考核方式上，提高實踐考核分數，注重對實踐能力的衡量，探索豐富多樣的考核形式和評分標準。

3 課程改革方案

3.1 課程總體方案

首先，明確本課程在整個培養體系中的地位，確定教學內容。

在課程建設之初，要著力于研究《網絡互聯技術》在專業培養方案中的作用，研究其與先修課程《計算機網絡》、后續課程《網絡安全》等的關聯，從教學內容上進行科學設計，使它們能夠緊密銜接。

（1） 對先修課程《計算機網絡》中的重要知識點進行匯總，在《網絡互聯技術》課程中對這些知識點進行進一步的探討或者實踐。具體涉及的方面包括：網絡協議（IP協議、ICMP協議、ARP協議、TCP協議、STP協議、RIP協議、OSPF協議、HTTP協議、Telnet協議、DHCP協議等） 、網絡標準（以太網、FDDI令牌環等） 、網絡設備及其工作原理（集線器、二層交換機、三層交換機、路由器） 、無線網絡設備及通信原理。

在《網絡互聯技術》中可以設計與網絡協議有關的實驗，如組建網絡（網絡拓撲結構設計、規劃VLAN網絡及IP網絡、IPv4/IPv6地址分配、子網規劃等） 、VLAN 注冊協議的實現、使用路由器或交換機實現網絡互聯、生成樹協議STP的實現、靜態路由的配置、動態路由協議RIP及OSPF等的實現，通過這些實驗，學生可以更加深刻地理解計算機網絡的原理，明白網絡基本技術的應用場景。

（2） 梳理本課程中與《網絡安全》相關聯的知識點，以便在后續課程中深入研究。具體涉及的方面包括：網絡安全協議及技術（基于PPP鏈路啟用PAP認證、網絡地址轉換NAT、虛擬專用網VPN、配置ACL過濾數據、配置AAA認證等） 、網絡管理與維護技術（網絡故障排錯等） 。

學生通過學習網絡安全的理論知識，進而在實驗平臺上完成相關安全實驗，真正將課程體系連貫起來，做到了承上啟下，融會貫通。

其次，確定理論教學與實驗教學的學時分配。在改革方案中將課程總課時定為64。其中，理論授課24課時，模塊實驗24課時，課程設計16課時。在模塊化實驗中，主要注重學生單人實驗，鞏固其課堂所學理論知識，鍛煉個人的動手能力。

（1） 理論知識包括：局域網設計、網絡設備概述、交換網絡原理、虛擬局域網VLAN技術、生成樹STP協議、靜態路由、VLAN間路由、動態路由、網絡安全技術等[3]。

（2） 模塊實驗包括：使用eNSP搭建簡單網絡、交換機MAC地址表的配置與管理、VLAN及端口模式配置、Hybird端口的應用、STP的配置、靜態路由與缺省路由的配置、VLAN間路由的實現方法、動態路由的實現、交換機與路由器混合網絡的組建等。

（3） 課程設計主要進行中型企業網、校園網及園區網等的設計和仿真實現。

最后，確定考核方式。本課程為考查課，滿分100分。考核主要分為三個方面：①期末開卷考試。②平時表現。③課程設計。在局域網設計與模擬實現環節，以項目化團隊實驗的形式進行，通過團隊成員之間合理分工，積極配置，設計和模擬實現相關企業網或校園網，靈活應用課程所學到的理論和實踐知識，完成課程設計，最后提交課程設計報告并現場演示答辯。

3.2 課程特色

（1） 科學慎重地選擇教材與實驗環境，保證學生的學習效果。首先，從教材選取上，可以選擇理論與實踐并重的華為ICT認證參考書籍，在先修課程的基礎上探討其實踐方法。其次，從實驗環境的選擇上使用eNSP軟件，這是一款圖形化網絡仿真平臺，實現對華為數通系列產品等真實網絡設備的仿真模擬，仿真對象豐富多樣[4]。可以采取“虛擬仿真+真機實踐”的模式，使學生由淺入深，在eNSP平臺模擬實驗后分析實驗原理，總結經驗教訓，進而在真機上實踐。這樣，有的放矢，提高了學生的實驗效率。

（2） 以培養和提高學生動手實踐能力為主導，結合行業需求，以“網絡組建項目”模式開展實訓教學。在教學中，以實際工作任務為中心選擇、組織課程內容，并以完成工作任務為主要學習目標的課程模式，其目的在于加強課程內容與工作之間的相關性，整合理論與實踐，提高學生專業能力培養的效率。部分學生規劃的網絡拓撲如下：

（3） 合理的教學內容、靈活的教學方式極大地提高了學生的學習興趣[5]。能夠明顯感覺到學生的參與感大大提高，無論課堂聽課還是實驗環節，學生逐漸培養起邊思考邊動手的習慣，遇到問題先找理論支撐，再動手實踐。課堂氣氛活躍，抬頭聽課的多了，走神的少了。很多學生課下利用實驗軟件自行完成網絡項目設計，有時與老師同學聯機解決問題到深夜。

（4） 采用多種教學方式，實行啟發式和小組討論、實驗式的教學，引導學生全程使用eNSP模擬器進行仿真實驗，增強教學內容的實質感。同時，針對每一次的理論教學，后續大多都設置至少1次課的實驗環節，采用精講多練的授課方法，注重提高學生分析、解決問題的能力，激發學生的學習潛能。

（5） 與合作企業協同育人。從課程內容設置到實驗環節規劃，再到課程具體實施，每個環節都可以邀請專門人才評估和指導，力爭使課堂教學真正培養出專業應用型人才。

3.3 具體案例

在本改革方案的實施過程中，應該鼓勵學生在完成基本實驗的同時，發揮創新能力，挑戰新技術。例如在某次課程設計中，基本要求可以是這樣的：

學校有東西兩個校區，東校區出口路由器為R1。校園內僅有一棟辦公樓，部署有樓宇出口交換機SW1。其中，一樓部署交換機SW11連接財務處和學生處的PC共計20臺（不同處室可分別以一臺PC作為代表進行規劃，下同） 。二樓部署交換機SW12同樣連接財務處和學生處的另外10臺PC。西校區出口路由器為R2。校園內僅有一棟辦公樓，部署有樓宇出口交換機SW2。其中，一樓部署交換機SW21連接學院辦公室的10臺PC（不同處室可分別以一臺PC作為代表進行規劃，下同） 。二樓部署交換機SW22連接科研處10臺PC。

在 eNSP下進行仿真實驗，組建辦公網絡。合理規劃網絡拓撲，完成網絡地址及IP地址分配表，對交換機、路由器等設備進行合理配置，使該網絡滿足如下要求：（1） 在校區內按處室隔離廣播域;（2） 使全校辦公網絡PC之間能夠通信;（3） 滿足網絡的可伸縮性以及現有網絡所支持的業務;（4） 在充分考慮需求與約束的前提條件下，對網絡系統組建與信息系統開發的可行性進行充分的驗證，完成網絡工程技術方案的規劃和設計。

針對這一題目，同學們展開了豐富多樣的設計思路，如：嘗試使用新的端口模式、增加冗余鏈路和設備、靜態路由與動態路由結合使用、通過使用默認路由節省路由條目、進行模擬故障排查等，并將這些內容詳細地反映在課程設計報告中。有的小組是這樣描述自己的創新的：

本小組在實現全網互通的基礎上，創新之處有三點：

（1） 防火墻FW的設立：實現內網可以訪問外網，但外網不可以訪問內網;

（2） 二層、三層交換機的端口模式采用了hybrid接口;

（3） AR3路由器對于內網實現鏈路冗余。

由此可見，學生們通過理論學習和動手實踐，真正理解了網絡互聯技術和相關設備的原理，并在具體的工程任務中學以致用，善于解決難題，達到了課程改革的初衷。同時，在綜合實驗和課程設計環節中，可以鍛煉學生的團隊協作能力，培養他們合理進行分工、按時完成任務的良好習慣，體會在項目組中承擔的角色。而在測試環節，則全面考核學生對整個項目原理和技術的理解，提升學生對于全局的把控能力。

4 結束語

總的來說，經過上述課程改革，《網絡互聯技術》的理論性和實踐性得到了整體的融合，從實踐教學來看，由于提高了實踐教學和學生實驗的學時分配，并在考試中提升了實踐分數比例，學生的動手熱情和動手能力得到了進一步的提高，學生對于學習有興趣，教學效果自然就得到了提升。《網絡互聯技術》作為一門與時俱進的課程，后續還存在進一步改進的空間，例如，在實驗環節需要進一步合理利用模擬軟件和真實網絡設備。同時，使部分優秀學生在掌握本門課程的基礎技術之外，能夠以更加便捷的方式進行能力認證[6]，有助于將教育標準和企業標準融為一體，為產教融合、校企合作提供有效載體。

參考文獻：

[1] 閆海英，應文豪，錢振江，等.能力本位視域下網絡互聯技術實踐教學改革[J].計算機教育，2020（11）：131-134.

[2] 楊敬民，陳添丁，張文杰，等.“四位一體”的計算機網絡課程教學改革與實踐[J].高教學刊，2022，8（9）：134-138，142.

[3] 陳文一.阿里巴巴IT定向班《網絡互聯技術》課程教學改革研究與實施[J].電腦知識與技術，2021，17（3）：140-141.

[4] 郭麗，劉海燕.基于ENSP的網絡互聯技術課程考試平臺的搭建[J].電腦知識與技術，2021，17（1）：135-136.

[5] 周曉旭，王志明，王棨.網絡互聯科技下遠程視頻教學效果提升策略研究[J].無線互聯科技，2022，19（6）：141-143，160.

[6] 王建國，劉易.1+X證書制度下“網絡互聯技術”課程標準的制定[J].工業和信息化教育，2021（11）：61-65.

【通聯編輯：代影】