游海暉

摘 要：在分析目前高校計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程教學(xué)中存在的教學(xué)內(nèi)容與實(shí)際脫離、實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)薄弱等諸方面問(wèn)題的基礎(chǔ)上，結(jié)合教學(xué)的過(guò)程中的實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，圍繞計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程的教學(xué)目標(biāo)，對(duì)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程的教學(xué)進(jìn)行總結(jié)分析，強(qiáng)調(diào)實(shí)踐能力的培養(yǎng)和軟件仿真實(shí)訓(xùn)在該課程教學(xué)中的重要地位。

關(guān)鍵詞：計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)；教學(xué)改革；軟件仿真實(shí)訓(xùn)

中圖分類號(hào)：G434 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1001-7836（2014）03-0057-02

在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程的教學(xué)中，如何根據(jù)這門(mén)新興學(xué)科和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)飛速發(fā)展的特點(diǎn)進(jìn)行學(xué)生實(shí)踐能力的培養(yǎng)呢？目前的教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法和手段、實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)能夠很好地培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐動(dòng)手能力嗎？結(jié)合這些問(wèn)題，本文對(duì)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程教學(xué)改革進(jìn)行探討。

1 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程教學(xué)現(xiàn)狀分析

1.1 教學(xué)內(nèi)容

目前，我國(guó)高校計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程教學(xué)內(nèi)容總體上分為三大部分：第一部分，原理部分，主要是以TCP/IP和OSI參考模型為主介紹網(wǎng)絡(luò)的層次模型及網(wǎng)絡(luò)協(xié)議；第二部分是網(wǎng)絡(luò)技術(shù)部分，介紹網(wǎng)絡(luò)硬件設(shè)備（如網(wǎng)卡、集線器、交換機(jī)、路由器等）及一些典型的廣域網(wǎng)和局域網(wǎng)技術(shù)，（如FDDI， X. 25，頓中繼、ATM、無(wú)線網(wǎng)等）；第三部分，網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用部分，包括網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)功能及應(yīng)用，網(wǎng)絡(luò)安全及管理，Internet的特點(diǎn)與應(yīng)用。在實(shí)驗(yàn)課程中，進(jìn)行的一些主要實(shí)驗(yàn)有驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)、網(wǎng)絡(luò)安全實(shí)驗(yàn)、組網(wǎng)實(shí)驗(yàn)等。當(dāng)然根據(jù)授課對(duì)象的不同，教學(xué)內(nèi)容的側(cè)重點(diǎn)和難易程度也有所不同[1]。

1.2 教學(xué)模式

從當(dāng)前多數(shù)高校的教學(xué)情況來(lái)看，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程的授課基本都是一個(gè)模式：講授課和實(shí)驗(yàn)課。其中講授課比重較大，實(shí)驗(yàn)課比重則小些，而且講授課與實(shí)驗(yàn)課的結(jié)合程度不是很緊密。教師在授課過(guò)程中采用主要的教學(xué)手段和方法有以下幾種：傳統(tǒng)的粉筆板書(shū)教學(xué)、PowerPoint幻燈片教學(xué)、CAI課件教學(xué)等。實(shí)驗(yàn)課的教學(xué)環(huán)節(jié)是教師事先安排好的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，并在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中給予指導(dǎo)和評(píng)定。

2 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程實(shí)踐教學(xué)存在的問(wèn)題

長(zhǎng)期以來(lái)，網(wǎng)絡(luò)課程的教學(xué)存在重理論、輕實(shí)踐的問(wèn)題，對(duì)于如何將教學(xué)內(nèi)容應(yīng)用到實(shí)際的工作中關(guān)注得不夠，這一現(xiàn)狀與國(guó)家重點(diǎn)倡導(dǎo)的應(yīng)用型人才培養(yǎng)目標(biāo)越來(lái)越不符合。對(duì)于具有強(qiáng)烈工程應(yīng)用背景的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程而言，如何建立實(shí)踐教學(xué)模式，提高實(shí)踐教學(xué)效果，在整個(gè)課程教學(xué)過(guò)程中具有至關(guān)重要的影響?，F(xiàn)行的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程在實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)上存在著諸多不足，主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：（1）實(shí)驗(yàn)教學(xué)重視不夠。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，只開(kāi)設(shè)驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，缺少設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，更沒(méi)有大中型網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃方面的實(shí)驗(yàn)，使得學(xué)生分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的實(shí)際能力得不到培養(yǎng)，滿足不了計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)在知識(shí)、技術(shù)等多方面的要求。（2）教學(xué)硬件設(shè)備不足。實(shí)驗(yàn)用的路由器、交換機(jī)和防火墻等設(shè)備昂貴，由于資金缺乏，無(wú)法為實(shí)驗(yàn)教學(xué)配備這些教學(xué)設(shè)備，導(dǎo)致計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程的許多實(shí)驗(yàn)只能用教學(xué)模擬軟件來(lái)模擬實(shí)現(xiàn)。模擬實(shí)驗(yàn)由于學(xué)生無(wú)法接觸到實(shí)際的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，更不用說(shuō)用其來(lái)組網(wǎng)了，所以無(wú)法達(dá)到教學(xué)目的。（3）教師實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)不足。目前，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程教學(xué)的“雙師型”教師缺乏，大多數(shù)教師沒(méi)有參與過(guò)大型網(wǎng)絡(luò)，如GSM網(wǎng)絡(luò)、TD-SCDMA網(wǎng)絡(luò)、LTE網(wǎng)絡(luò)等的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，缺乏對(duì)大型網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的認(rèn)識(shí)，導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)教學(xué)理論與實(shí)踐的脫離[2]。

3 基于實(shí)踐能力培養(yǎng)的教改研究

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)不僅是一門(mén)理論性很強(qiáng)的課程，同時(shí)也是一門(mén)實(shí)踐性很強(qiáng)的課程。學(xué)生必須通過(guò)大量嚴(yán)格的實(shí)驗(yàn)訓(xùn)練才能真正掌握和深入理解網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的基本理論和概念，并和實(shí)際網(wǎng)絡(luò)環(huán)境結(jié)合起來(lái)，最終學(xué)以致用，掌握基本的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用構(gòu)建和配置。實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)的改革首先需要給學(xué)生提供完善的實(shí)驗(yàn)條件。在良好的硬件條件下，網(wǎng)絡(luò)中心開(kāi)設(shè)從物理層到應(yīng)用層系列實(shí)驗(yàn)，包括雙絞線的制作、構(gòu)造對(duì)等網(wǎng)絡(luò)、交換機(jī)的配置、VLAN配置、路由器基本配置、Windows環(huán)境下的TCP/IP服務(wù)的配置與管理、LINUX環(huán)境下的TCP/IP服務(wù)的配置與管理等。但由于實(shí)驗(yàn)環(huán)境所限，學(xué)生不能做出更多、深層次的實(shí)驗(yàn)。基于這種情況，我們?cè)诮虒W(xué)中使用了相應(yīng)仿真軟件作為實(shí)踐能力培養(yǎng)的主要方式。

3.1 NS-2仿真平臺(tái)

NS-2是一種面向?qū)ο蟮木W(wǎng)絡(luò)仿真器，本質(zhì)上是一個(gè)離散事件模擬器，由UC Berkeley開(kāi)發(fā)而成。它本身有一個(gè)虛擬時(shí)鐘，所有的仿真都由離散事件驅(qū)動(dòng)。NS-2是一種針對(duì)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的源代碼公開(kāi)的、免費(fèi)的軟件模擬平臺(tái)，研究人員使用它可以很容易地進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的開(kāi)發(fā)，而且發(fā)展到今天，它所包含的模塊幾乎涉及到了網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的所有方面。所以，NS成了目前學(xué)術(shù)界廣泛使用的一種網(wǎng)絡(luò)模擬軟件。此外，NS也可作為一種輔助教學(xué)的工具，被廣泛應(yīng)用在網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的教學(xué)方面。因此，目前在學(xué)術(shù)界和教育界，有大量的人正在使用或試圖使用NS。目前NS-2可以用于仿真各種不同的IP網(wǎng)，已經(jīng)實(shí)現(xiàn)的一些仿真有網(wǎng)絡(luò)傳輸協(xié)議，比如TCP和UDP，業(yè)務(wù)源流量產(chǎn)生器，比如FTP，Telnet，Web CBR和VBR；路由隊(duì)列管理機(jī)制，比如Droptail，RED和CBQ，路由算法比如AODV、DSDV、DS。用仿真器進(jìn)行教學(xué)靈活、生動(dòng)、直觀。運(yùn)用NS-2，特別是NAM工具的動(dòng)畫(huà)演示可以清楚深刻地向?qū)W生演示網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的運(yùn)行過(guò)程。通過(guò)NS-2進(jìn)行教學(xué)，學(xué)生可以直觀地看到網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的行為，了解各種環(huán)境或其他因素對(duì)網(wǎng)絡(luò)的影響，也可以通過(guò)對(duì)比來(lái)演示各種策略的優(yōu)缺點(diǎn)。

3.2 Sniffer（嗅探）

Sniffer是一個(gè)獲取網(wǎng)絡(luò)包、分析包、產(chǎn)生包的軟件，Sniffer可以在全部7層協(xié)議上進(jìn)行解碼。Sniffer采用類似剝洋蔥的方式從最低層開(kāi)始，一直到第7層，每一層使用不同的顏色加以區(qū)別[3]。在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程中，分層和協(xié)議簇是兩個(gè)非常重要的概念，同時(shí)也非常抽象，在教學(xué)過(guò)程中充分利用Sniffer分析數(shù)據(jù)包的解碼功能，來(lái)幫助學(xué)生理解。通過(guò)設(shè)置抓取一個(gè)訪問(wèn)網(wǎng)站的HTTP數(shù)據(jù)報(bào)文，從中可以清楚地看到一個(gè)應(yīng)用報(bào)文是如何從應(yīng)用層到傳輸層再到網(wǎng)絡(luò)層接著到鏈路層逐層進(jìn)行封裝，并且可以看到各層中相應(yīng)協(xié)議規(guī)定結(jié)構(gòu)的具體內(nèi)容，通過(guò)這樣的演示和實(shí)驗(yàn)，使學(xué)生可以建立清晰的分層結(jié)構(gòu)模型以及理解各層是如何協(xié)同工作的。Sniffer網(wǎng)絡(luò)分析儀是一個(gè)網(wǎng)絡(luò)故障、性能和安全管理的有力工具，它能夠自動(dòng)地幫助網(wǎng)絡(luò)專業(yè)人員維護(hù)網(wǎng)絡(luò)，查找故障，極大地簡(jiǎn)化了發(fā)現(xiàn)和解決網(wǎng)絡(luò)問(wèn)題的過(guò)程，廣泛適用于Ethernet、Fast Ethernet、Token Ring、Switched LANs、FDDI、X.25、DDN、Frame Relay、ISDN、ATM和Gigabits等網(wǎng)絡(luò)。endprint

3.3 Boson netsim

Boson netsim是目前操作最接近真實(shí)環(huán)境的模擬工具。與真實(shí)實(shí)驗(yàn)相比，使用它省去了我們制作網(wǎng)線連接設(shè)備，頻繁變換CONSOLE線，不停地往返于設(shè)備之間的環(huán)節(jié)。同時(shí)，它的命令也和最新的Cisco的IOS保持一致，它可以模擬出Cisco的中端產(chǎn)品35系列交換機(jī)和45系列路由器。它還具備一項(xiàng)非常強(qiáng)大的功能，那就是自定義網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)及連接。通過(guò)Boson軟件，我們可以隨意構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)，PC、交換機(jī)、路由器都可被模擬出來(lái)，而且它還能模擬出多種連接方式（如PSTN、ISDN、PPP等）。Boson NetSim有兩個(gè)組成部分：Boson Network Designer（實(shí)驗(yàn)拓?fù)鋱D設(shè)計(jì)軟件）和Boson NetSim（實(shí)驗(yàn)環(huán)境模擬器）。Boson NetSim安裝結(jié)束以后，在桌面上會(huì)產(chǎn)成兩個(gè)圖標(biāo)：Boson Network Designer和Boson NetSim。其中Boson Network Designer用來(lái)繪制網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D，Network Designer可讓用戶構(gòu)建自己的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)或在實(shí)驗(yàn)中查看網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。我們就是通過(guò)這個(gè)組件搭建自己的免費(fèi)實(shí)驗(yàn)室的。Boson NetSim用來(lái)進(jìn)行設(shè)備配置練習(xí)， 是最重要的組件，用戶可以選擇網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中不同的路由、交換設(shè)備并進(jìn)行配置，也就是說(shuō)輸入指令、切換設(shè)備都是在Control Panel中進(jìn)行。全部的配置命令均在這個(gè)組件中輸入。

4 結(jié)束語(yǔ)

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程的特點(diǎn)決定了該課程在教學(xué)活動(dòng)中必須緊扣實(shí)踐，而仿真式的實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法正是基于“實(shí)踐中求真知”的原則展開(kāi)的。使學(xué)生真正掌握和理解理論知識(shí)，提高動(dòng)手能力，實(shí)踐中取得了較好的效果。然而，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)是一個(gè)迅猛發(fā)展的學(xué)科領(lǐng)域，新的技術(shù)和應(yīng)用層出不窮，在后續(xù)的教學(xué)實(shí)踐過(guò)程中，我們將關(guān)注這些新變化，并不斷對(duì)課程進(jìn)行相應(yīng)的改革創(chuàng)新，達(dá)到傳授知識(shí)、提升實(shí)踐能力的教學(xué)目標(biāo)。

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