摘 要：實驗教學(xué)是計算機專業(yè)教學(xué)活動中的一個重要環(huán)節(jié)，現(xiàn)如今實驗教學(xué)環(huán)節(jié)中存在著實驗設(shè)備滯后、實驗內(nèi)容單一、學(xué)生實驗積極性沒有充分調(diào)動等眾多問題。從以上三方面展開《計算機網(wǎng)絡(luò)工程》課程的實驗教學(xué)研究，提出將網(wǎng)絡(luò)仿真工具應(yīng)用于計算機網(wǎng)絡(luò)實驗教學(xué)、 強調(diào)學(xué)生在實驗中的主體作用、將實驗項目模塊化、搭建虛擬網(wǎng)絡(luò)實驗平臺等多種優(yōu)化策略。實踐證明這些優(yōu)化方案在網(wǎng)路工程實驗環(huán)節(jié)中取得了良好效果。

關(guān)鍵詞：計算機網(wǎng)絡(luò)；教學(xué)改革；網(wǎng)絡(luò)仿真;實驗教學(xué)

Experiment Optimization of Computer Network Project

WANG Yanli1，2，YIN Guofu1

(1.Weinan Teachers University，Weinan，714000，China；

2.College of Communication and Information Engineering，Xi′an University of Science and Technology，Xi′an，710054，China)

Abstract：Experiment is the main part of computer teaching.There is a lag of equipment in teaching experiment，the content of experiment is not various，the passion of the students′ studying experiment do not fully stimulate，and there are some other issues.The teaching and research of the course in \"Computer Network Project\" are discussed based on the above three aspects.The Network simulation tools are used in experiment of computer network teaching，the principal part of students in experiment is concerned，experimental projects will be modular，Virtual experimental network platform will be built and there are other kinds of good strategy.these optimized schemes in the experimental networkareas have been proved by practice to be effective.

Keywords：computer network;teaching reform;network emulation;experiment teaching



建立一個合適的計算機網(wǎng)絡(luò)實驗教學(xué)平臺，培養(yǎng)學(xué)生計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)創(chuàng)新和工程實踐能力，是《計算機網(wǎng)絡(luò)工程》課程實驗教學(xué)改革的主要目標(biāo)。針對當(dāng)前許多單位計算機網(wǎng)絡(luò)實驗室設(shè)備不齊全、學(xué)生實驗動手能力差和理論功底不扎實的特點，必須對現(xiàn)有的計算機網(wǎng)絡(luò)工程實驗體系，從實驗環(huán)境的建立、實驗教學(xué)方法、實驗教學(xué)內(nèi)容等多方面進行教學(xué)改革。

1 將網(wǎng)絡(luò)仿真工具應(yīng)用于計算機網(wǎng)絡(luò)實驗教學(xué)

為學(xué)生提供方便的、與課程及當(dāng)前應(yīng)用相對應(yīng)的、真實的網(wǎng)絡(luò)實驗環(huán)境，讓學(xué)生親自搭建網(wǎng)絡(luò)、動手調(diào)試、配置網(wǎng)絡(luò)，從而使學(xué)生能夠直觀、全方位地了解各種網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和應(yīng)用環(huán)境，真正加深對網(wǎng)絡(luò)原理、協(xié)議、標(biāo)準(zhǔn)的認識，提高學(xué)生的網(wǎng)絡(luò)技能和實戰(zhàn)能力，培養(yǎng)學(xué)生的獨立科研和動手能力。網(wǎng)絡(luò)實驗室網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)如圖1所示。

然而在實際網(wǎng)絡(luò)工程中往往包含上百個路由器等網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，通常網(wǎng)絡(luò)實驗室是不可能達到要求的。

而網(wǎng)絡(luò)仿真環(huán)境可在低成本條件下對計算機網(wǎng)絡(luò)環(huán)境參數(shù)及模塊隨意配置，提供可重復(fù)、易控制的實驗環(huán)境。NS2是一個離散事件仿真器，對有線和無線網(wǎng)絡(luò)都有很好的支持，可以使用NS2模擬器來構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)環(huán)境。計算機網(wǎng)絡(luò)原理涉及到很多協(xié)議和算法，這些內(nèi)容在傳統(tǒng)的實驗環(huán)境下很難模擬或成本太高。NS2是一種免費的仿真軟件，可實現(xiàn)各種類型網(wǎng)絡(luò)的仿真，構(gòu)建一個計算機網(wǎng)絡(luò)仿真平臺，不僅可以演示底層協(xié)議的工作原理，而且節(jié)約實驗成本，效果很好。在仿真環(huán)境下實現(xiàn)對計算機網(wǎng)絡(luò)一些難懂且十分抽象的概念和協(xié)議的模擬，如TCP協(xié)議慢啟動等，使學(xué)生加深對抽象網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的理解，分析網(wǎng)絡(luò)的性能。

2 學(xué)生主體作用的激勵

改革實驗教學(xué)方法，規(guī)范管理，提高教學(xué)水平，就是要注重“學(xué)生是教育主體”的作用。通過對學(xué)生的引導(dǎo)、幫助和促進，充分調(diào)動他們獲取知識的積極性和主動性，增強能力，提高素質(zhì)。在很多實驗環(huán)節(jié)中都存在著一種現(xiàn)象，即：學(xué)生做完一個實驗甚至是做了一個學(xué)期實驗后，竟然不知道他們所做的實驗作用是什么、為什么要做這些實驗。究其原因，一是學(xué)生進入實驗室后缺乏主動探索性；其二是實驗內(nèi)容的安排條理不連貫。根據(jù)多年實驗教學(xué)觀察，本文提出在計算機網(wǎng)絡(luò)實驗中應(yīng)用“需求驅(qū)動”模式。分解為兩個層次：其一是社會需求，其二是學(xué)生主體需求。

通過校企合作，建立計算機網(wǎng)絡(luò)實踐基地與國內(nèi)一流公司合作，引進技術(shù)和設(shè)備支持，建立較先進的計算機網(wǎng)絡(luò)實驗教學(xué)基地。根據(jù)社會對計算機網(wǎng)絡(luò)工程技術(shù)的需求，有針對性地展開實驗、培訓(xùn)，從而使計算機網(wǎng)絡(luò)實驗室所開設(shè)的實驗項目都能夠與企業(yè)、公司的技術(shù)需求實現(xiàn)零差距。即所謂社會需要什么，我們的實驗室就提供什么，通過社會需求驅(qū)動實驗項目和實驗環(huán)境的發(fā)展，從而能夠形成一個強有力的核心環(huán)，牢牢地吸引住學(xué)生。

計算機網(wǎng)絡(luò)實驗內(nèi)容主要包括3個層次:計算機網(wǎng)絡(luò)實驗、計算機網(wǎng)絡(luò)課程設(shè)計、組網(wǎng)實驗。計算機網(wǎng)絡(luò)實驗是原理性實驗，這部分實驗內(nèi)容選做1~2個典型的實驗項目即可；計算機網(wǎng)絡(luò)課程設(shè)計主要是網(wǎng)站設(shè)計等內(nèi)容，可以安排在課后進行，或單獨開課；重點是組網(wǎng)實驗，主要是網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)和交換機、路由器等網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的配置，這部分實驗內(nèi)容多，需要優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)實驗內(nèi)容，精心設(shè)計網(wǎng)絡(luò)設(shè)備配置的實驗項目。而且需要設(shè)計一些綜合、設(shè)計性實驗項目，可以培養(yǎng)學(xué)生的網(wǎng)絡(luò)設(shè)計能力。通過改革實驗項目的內(nèi)容和相互之間的順序，形成一個由淺入深、循序漸進、前后連貫的螺旋形模式，學(xué)生可以根據(jù)自己的需要和興趣特長進行適當(dāng)?shù)哪K選擇，從而可以達到自身主體需求的驅(qū)動效益。

3 實驗項目模塊化與虛擬網(wǎng)絡(luò)實驗平臺共建

3.1 提高型實驗室

網(wǎng)絡(luò)實驗室除了提供基本的網(wǎng)絡(luò)實驗項目之外，還應(yīng)加上一些提高性實驗內(nèi)容。提高型實驗主要是基于真實操作系統(tǒng)和虛擬操作系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)管理、Internet接入和使用實驗。實驗操作系統(tǒng)要完全開放，實驗硬件配置及性能如下：實驗硬件：臺式機24臺，華為、思科路由器8臺，華為、思科兩層、三層交換機8臺，實驗教學(xué)輔助設(shè)備有投影機、投影幕、實驗投影儀、功放音箱。

實驗?zāi)K:實驗?zāi)K操作系統(tǒng)、Internet接入和使用實驗性質(zhì)驗證型、綜合型。

3.2 創(chuàng)新型實驗室

我們按照教育部倡導(dǎo)的培養(yǎng)創(chuàng)新型人才的需要，給一些很有興趣的學(xué)生加開創(chuàng)新型實驗教學(xué)內(nèi)容。集中體現(xiàn)多種技術(shù)共存，網(wǎng)絡(luò)設(shè)計層次化和多種路由技術(shù)、上層應(yīng)用拓展三大實驗特點。例如，可以在上層應(yīng)用中開展IP語音電話、無線接入技術(shù)、基于校園網(wǎng)的QoS和遠程教學(xué)與視頻會議、交換機和路由器的各種配置、網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)管理與維護、網(wǎng)絡(luò)軟件應(yīng)用開發(fā)、網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫軟件開發(fā)等?，F(xiàn)將實驗硬件配置和性能介紹如下：

實驗硬件：CISCO三層交換機1臺、光纖交換機1臺、接入交換機5臺、光纖跳線2個、有防火墻1臺、安全多業(yè)務(wù)路由器6臺、核心路由器1臺、ADSL接口卡2個、二口專線卡3個、一口專線卡6個、數(shù)模處理器6個、無線發(fā)射器2臺，模擬電話6部，MODEM 6個、IBM服務(wù)器2臺、聯(lián)想電腦36臺、小型機柜臺、大型機柜子臺。另有投影機、投影幕一套。

實驗?zāi)K：網(wǎng)絡(luò)工程、網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)管理與維護。

實驗性質(zhì)：設(shè)計型、創(chuàng)新型。

3.3 虛擬網(wǎng)絡(luò)實驗平臺

計算機網(wǎng)絡(luò)工程實驗不同于其他科目實驗，它存在著很多龐雜的體系結(jié)構(gòu)，對于實驗環(huán)境要求比較高。特別是由于受資金、技術(shù)等各個方面因素的影響，我們教學(xué)設(shè)備的硬件建設(shè)相對欠缺和滯后，大部分實驗室都只是簡單“PC”的組合。因此，學(xué)生做網(wǎng)絡(luò)實驗的條件和機會有限，即使是在網(wǎng)絡(luò)實驗室里很多實驗內(nèi)容也都由于對網(wǎng)絡(luò)安全可能存在沖擊因素而被加以限制。同時，還有很多學(xué)生進入實驗室后，對實驗環(huán)境非常陌生，經(jīng)常是把大量時間在這里浪費掉，致使實驗室使用效率大打折扣。因此，為了培養(yǎng)出合格的計算機網(wǎng)絡(luò)工程專業(yè)學(xué)生，我們在教學(xué)改革研究中必須解決以下問題：

(1) 通過可擴展性方法構(gòu)建虛擬網(wǎng)絡(luò)平臺，運用IE瀏覽器在外網(wǎng)或局域網(wǎng)上模擬實驗環(huán)境和實驗環(huán)節(jié)，可以使更多的學(xué)生無限次的進行實驗，從而解決設(shè)備緊缺的矛盾。

(2) 從教學(xué)策路上采用兩級分理機制，保障學(xué)生每次在進入實驗室前，都已經(jīng)熟練掌握了該實驗所涉及的各種儀器和方法，從而大幅度提高網(wǎng)絡(luò)實驗室的使用效率。

通過兩級網(wǎng)絡(luò)實驗環(huán)境體系的構(gòu)架提高計算機網(wǎng)絡(luò)工程實驗教學(xué)的質(zhì)量，使理論學(xué)習(xí)和實踐緊密結(jié)合，更好地滿足本科教育中創(chuàng)新型、實用型人才的培養(yǎng)要求，使得實踐教學(xué)能夠更加高效展開，實踐教學(xué)管理更加規(guī)范化、合理化。

4 結(jié) 語

計算機網(wǎng)絡(luò)工程從硬件、軟件和通訊等方面來講都是一個復(fù)雜的系統(tǒng)，學(xué)生需要綜合各科課程的知識基礎(chǔ)和實驗技能，結(jié)合計算機網(wǎng)絡(luò)的實驗知識才能做好該課程實驗，從而獲得系統(tǒng)級的分析、設(shè)計、管理和應(yīng)用的能力。對計算機網(wǎng)絡(luò)實驗教學(xué)內(nèi)容進行優(yōu)化、組合，探索計算機網(wǎng)絡(luò)實驗教學(xué)的有效方法、通過兩級網(wǎng)絡(luò)實驗環(huán)境體系的構(gòu)架以及學(xué)生主體作用的體現(xiàn)激發(fā)了學(xué)生對計算機網(wǎng)絡(luò)工程實驗的興趣和求知欲，也培養(yǎng)了學(xué)生創(chuàng)新能力、分析問題和解決問題的能力。

參 考 文 獻

［1］容治.計算機網(wǎng)絡(luò)教學(xué)實驗環(huán)境存在的問題和改革探討［J］.科技信息(學(xué)術(shù)版)，2007(21):91，158.

［2］徐雷鳴，龐博，趙耀.NS與網(wǎng)絡(luò)模擬［M］.北京:人民郵電出版社，2003.

［3］董付國，原達.NS-2仿真技術(shù)在計算機網(wǎng)絡(luò)實驗教學(xué)中的應(yīng)用與研究［J］.計算機教育，2005(10):51-53.

［4］黃坤.計算機網(wǎng)絡(luò)實驗室建設(shè)的方案與實現(xiàn)［J］.浙江萬里學(xué)院學(xué)報，2006，19(2):56-58.

［5］袁宗福，夏素霞.網(wǎng)絡(luò)實驗室的規(guī)劃與設(shè)計［J］.南京工程學(xué)院學(xué)報:自然科學(xué)版，2004，2(1):42-44.

［6］教育部.教育部關(guān)于開展高等學(xué)校實驗教學(xué)示范中心建設(shè)和評審工作的通知［Z］.教高［2005］8號，2005.

［7］張明高.加快實驗室改革與建設(shè)，創(chuàng)建實驗新體系［J］.實驗技術(shù)與管理，2003，20(6):127.

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作者簡介 王艷麗 女，1978年出生，西安科技大學(xué)通信與信息系統(tǒng)碩士，渭南師范學(xué)院教師。

陰國富 男，1980年出生，西安電子科技大學(xué)計算機理論與應(yīng)用專業(yè)碩士，渭南師范學(xué)院計算機科學(xué)系講師。