潘文嬋，王 堃

(南京郵電大學(xué) a.計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院；b.物聯(lián)網(wǎng)學(xué)院，南京 210023)

基于網(wǎng)絡(luò)通信平臺(tái)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系改革

潘文嬋a，王 堃b

(南京郵電大學(xué) a.計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院；b.物聯(lián)網(wǎng)學(xué)院，南京 210023)

根據(jù)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程的特點(diǎn)，提出了以網(wǎng)絡(luò)通信實(shí)驗(yàn)平臺(tái)為基礎(chǔ)的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系改革的思路，從教學(xué)內(nèi)容的優(yōu)化、教學(xué)方式的改革、考核方法的完善和師資隊(duì)伍的建設(shè)等方面進(jìn)行了探討和研究。教學(xué)改革使學(xué)生在透徹理解計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)原理和知識(shí)的基礎(chǔ)上具備了較強(qiáng)的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用技能，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和探索精神，加強(qiáng)了學(xué)生實(shí)踐動(dòng)手能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)；實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系；網(wǎng)絡(luò)通信實(shí)驗(yàn)平臺(tái)；創(chuàng)新能力

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程中計(jì)算機(jī)技術(shù)與通信技術(shù)互相融合、滲透，是高等院校計(jì)算機(jī)相關(guān)專業(yè)學(xué)生必修的核心專業(yè)課程，已成為計(jì)算機(jī)領(lǐng)域一個(gè)重要的研究方向。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程以基礎(chǔ)理論為主，還要與實(shí)踐環(huán)節(jié)結(jié)合，配置實(shí)驗(yàn)和實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目，學(xué)生才能在豐富感性認(rèn)識(shí)的同時(shí)消化教材上的理論知識(shí)，增強(qiáng)實(shí)踐能力，勝任實(shí)際應(yīng)用，消除高校培養(yǎng)的學(xué)生和企業(yè)需求之間的差距。

本文針對(duì)傳統(tǒng)的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程教學(xué)內(nèi)容與實(shí)際應(yīng)用脫節(jié)，實(shí)踐教學(xué)薄弱等問題，充分考慮課程的性質(zhì)、特點(diǎn)，調(diào)整優(yōu)化授課內(nèi)容，探索先進(jìn)合理的教學(xué)方法與教學(xué)手段。結(jié)合計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程的特點(diǎn)，架構(gòu)網(wǎng)絡(luò)通信實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，開發(fā)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)實(shí)驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)教學(xué)內(nèi)容與實(shí)踐多方面的融合，進(jìn)行計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系的改革。在保證學(xué)生掌握理論知識(shí)的前提下，將靈活的教學(xué)方法引入實(shí)驗(yàn)課程，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，使學(xué)生掌握網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的基本知識(shí)，更加深入地理解網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、通信技術(shù)的基本原理和應(yīng)用，提高學(xué)生的實(shí)踐與創(chuàng)新能力。

1 以實(shí)驗(yàn)平臺(tái)為基礎(chǔ)的教學(xué)改革

以網(wǎng)絡(luò)通信實(shí)驗(yàn)平臺(tái)為基礎(chǔ)進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系改革主要從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法和考核方法等三個(gè)方面進(jìn)行。

1.1 實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容改革

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程內(nèi)容主要涵蓋計(jì)算機(jī)五層體系結(jié)構(gòu)、TCP/IP協(xié)議、網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)安全等知識(shí)[1]。傳統(tǒng)的課堂教學(xué)注重理論知識(shí)的學(xué)習(xí)，學(xué)生缺乏實(shí)際的應(yīng)用能力。對(duì)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程進(jìn)行改革探索，引入實(shí)踐教學(xué)，架構(gòu)網(wǎng)絡(luò)通信實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，通過一系列的通信和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)，可以極大地調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性，而且能夠使學(xué)生加深對(duì)網(wǎng)絡(luò)知識(shí)的理解，掌握網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用技能。

2011年，學(xué)校與福建銳捷網(wǎng)絡(luò)有限公司合作，利用中央與地方共建高等學(xué)校專項(xiàng)資金組建了網(wǎng)絡(luò)通信實(shí)驗(yàn)室。網(wǎng)絡(luò)通信實(shí)驗(yàn)平臺(tái)能為計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、通信網(wǎng)協(xié)議、Web服務(wù)器配置和管理、網(wǎng)絡(luò)安全等通信軟件課程開設(shè)實(shí)驗(yàn)，包括RJ-45頭的制作、交換機(jī)與路由器的基本配置及組網(wǎng)、有線及無線網(wǎng)絡(luò)的規(guī)劃和組建、網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)協(xié)議分析與設(shè)計(jì)、網(wǎng)絡(luò)編程等實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。

此外，該實(shí)驗(yàn)平臺(tái)還可以綜合計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、通信原理、網(wǎng)絡(luò)信息安全和軟件工程等課程內(nèi)容，實(shí)現(xiàn)以計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)為主的綜合性探究實(shí)驗(yàn)，體現(xiàn)學(xué)科交叉及課程體系間的聯(lián)系。

1.2 實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法改革

在教學(xué)方法上，樹立以學(xué)生為主體的教學(xué)思想，改變傳統(tǒng)的“填鴨式”或多媒體大屏幕的“電灌式”教學(xué)方法，嘗試啟發(fā)式、討論式等教學(xué)方法[2]。在教學(xué)過程中，保證實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容的系統(tǒng)性和完整性，力求突出實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的重點(diǎn)和難點(diǎn)。在實(shí)驗(yàn)過程中，鼓勵(lì)學(xué)生分工協(xié)作、人人動(dòng)手，在探索中發(fā)現(xiàn)問題、解決問題，摸索學(xué)習(xí)方法、積累實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，從而培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力和團(tuán)隊(duì)合作精神，提高學(xué)生的綜合素質(zhì)[3]。

革新實(shí)驗(yàn)室管理方法，面向?qū)W生開放實(shí)驗(yàn)室。實(shí)驗(yàn)室通過實(shí)驗(yàn)時(shí)間和實(shí)驗(yàn)內(nèi)容這兩種開放模式對(duì)學(xué)生開放，為更多學(xué)生提供自主發(fā)展和實(shí)踐鍛煉的空間。開展實(shí)驗(yàn)室開放項(xiàng)目，保持網(wǎng)絡(luò)通信實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的開放與正常運(yùn)行，彌補(bǔ)課堂時(shí)間的不足，學(xué)生可以在更大的時(shí)間范圍內(nèi)自主實(shí)驗(yàn)。

1.3 實(shí)驗(yàn)考核方法改革

大多數(shù)高校采用統(tǒng)一的考核方式和一致的考核標(biāo)準(zhǔn)，即期末閉卷考試方法。這種考核方法只重視課堂理論教學(xué)而忽視實(shí)驗(yàn)教學(xué)，造成學(xué)生理論與實(shí)踐脫節(jié)的現(xiàn)象。學(xué)生通過期末考試，只能說明學(xué)生掌握了計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的基本原理，但在實(shí)際應(yīng)用中不能學(xué)以致用。

經(jīng)實(shí)踐證明，這些改革舉措確實(shí)對(duì)教學(xué)起到了積極的促進(jìn)作用。

2 網(wǎng)絡(luò)通信平臺(tái)實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)置

網(wǎng)絡(luò)通信實(shí)驗(yàn)平臺(tái)包含IPV4/V6基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)臺(tái)、無線實(shí)驗(yàn)臺(tái)、防火墻實(shí)驗(yàn)臺(tái)、VPN實(shí)驗(yàn)臺(tái)、入侵檢測(cè)實(shí)驗(yàn)臺(tái)、融合通信實(shí)驗(yàn)臺(tái)和協(xié)議原理分析實(shí)驗(yàn)臺(tái)等設(shè)備。下面以VPN實(shí)驗(yàn)臺(tái)為例，采用“教師指導(dǎo)下的以學(xué)生為中心”的教學(xué)模式，讓學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)設(shè)備實(shí)際操作，培養(yǎng)學(xué)生理論與實(shí)際相結(jié)合的能力，以及分析問題、解決問題的能力?！癐PSec VPN路由模式配置”是近年來設(shè)計(jì)的一個(gè)教學(xué)案例，經(jīng)過了教學(xué)實(shí)踐的檢驗(yàn)，并取得了較好效果。

實(shí)驗(yàn)采用分組進(jìn)行的方式，1～3名學(xué)生為一小組，并確定一名學(xué)生為組長(zhǎng)，學(xué)生分工協(xié)作，在教師的指導(dǎo)下完成。首先，教師給學(xué)生講授相關(guān)的VPN工作原理、IPSec協(xié)議；然后，學(xué)生以團(tuán)隊(duì)形式合作，人人動(dòng)手實(shí)驗(yàn)；最后，針對(duì)學(xué)生實(shí)驗(yàn)過程中遇到的問題，教師單獨(dú)講解輔導(dǎo)。

銳捷VPN實(shí)驗(yàn)臺(tái)是集成了VPN、防火墻、入侵防御和流量控制技術(shù)的軟硬件一體化專用安全設(shè)備，有效地實(shí)現(xiàn)了“主/被動(dòng)安全防御”的完美結(jié)合。經(jīng)過簡(jiǎn)單配置即可方便地在企業(yè)總部和分支機(jī)構(gòu)、移動(dòng)用戶以及合作伙伴之間建立安全的信息傳輸通道，對(duì)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)進(jìn)行有效的安全保護(hù)。

VPN(virtual private network)即“虛擬專用網(wǎng)絡(luò)”，是指利用加密技術(shù)在公用網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)上安全地傳輸私有數(shù)據(jù)，從而形成不受地域限制，僅受統(tǒng)一網(wǎng)絡(luò)管理和控制的專用網(wǎng)絡(luò)。IPSec是指IETF以RFC形式公布的一組安全I(xiàn)P協(xié)議集，其基本目的就是把安全機(jī)制引入IP協(xié)議，通過使用加密的安全服務(wù)確保在Internet協(xié)議網(wǎng)絡(luò)上進(jìn)行保密而安全的通信。

2.1 IPSec VPN路由模式配置實(shí)驗(yàn)

本實(shí)驗(yàn)以IPSec VPN系統(tǒng)為研究對(duì)象，配置路由模式，分析基于IPSec的VPN系統(tǒng)中的隧道、加密、解密等關(guān)鍵技術(shù)。實(shí)驗(yàn)需求：局域網(wǎng)A和局域網(wǎng)B，兩端都使用固定外網(wǎng)IP上網(wǎng)，兩端要建立IPSec來實(shí)現(xiàn)互訪。

實(shí)驗(yàn)采用如圖1所示的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)進(jìn)行環(huán)境配置。

圖1 VPN組網(wǎng)圖

實(shí)驗(yàn)步驟為：

1)VPN1的配置

(1)配置內(nèi)網(wǎng)用戶能正常訪問Internet。配置VPN1接口IP、定義本地用戶網(wǎng)段、配置內(nèi)網(wǎng)訪問外網(wǎng)的地址轉(zhuǎn)換規(guī)則。

(2)配置IPSec。配置隧道：添加設(shè)備(預(yù)共享密鑰：123456)、添加隧道(通信策略：“3DES+HMAC_MD5”)。VPN1添加IPSec隧道如圖2所示。

圖2 配置IPSec隧道

2)VPN2的配置

同配置VPN1一樣，配置內(nèi)網(wǎng)用戶能正常訪問Internet、配置IPSec。

VPN1、VPN2配置完成后，驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)結(jié)果。如圖3所示，隧道協(xié)商狀態(tài)顯示為第二階段協(xié)商成功，說明IPSec VPN隧道建立起來了，局域網(wǎng)A和局域網(wǎng)B兩端內(nèi)網(wǎng)可以互相通信。

圖3 隧道協(xié)商狀態(tài)

2.2 設(shè)計(jì)綜合實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程是一門應(yīng)用性很強(qiáng)的學(xué)科，要注重培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問題的能力。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革中，從告訴學(xué)生“是什么、怎么做”，改變?yōu)橛蓪W(xué)生主動(dòng)思考“為什么這樣做、怎么做、做的結(jié)果如何”，讓學(xué)生發(fā)揮創(chuàng)新精神，自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)[5]。

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)分為三個(gè)層次：基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)、擴(kuò)展性實(shí)驗(yàn)和綜合設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)[6]?；A(chǔ)性實(shí)驗(yàn)多為驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的相關(guān)原理；擴(kuò)展性實(shí)驗(yàn)可供學(xué)生選做，以拓展學(xué)生的實(shí)驗(yàn)技能；綜合設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)多由教師通過提出問題、設(shè)立情景，鼓勵(lì)學(xué)生思考并形成合作團(tuán)隊(duì)、自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)。例如，“小型Internet網(wǎng)絡(luò)方案的規(guī)劃與設(shè)計(jì)”實(shí)驗(yàn)，要求學(xué)生針對(duì)實(shí)驗(yàn)需求，自行組織團(tuán)隊(duì)，設(shè)計(jì)一個(gè)小型網(wǎng)絡(luò)，培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)知識(shí)，查找網(wǎng)絡(luò)技術(shù)資料，設(shè)計(jì)和組建小型網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的能力[7]。在學(xué)生進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)的過程中，教師輔助指導(dǎo)，學(xué)生分工合作，設(shè)計(jì)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，制定網(wǎng)絡(luò)布線方案，選擇網(wǎng)絡(luò)設(shè)備類型，并給出路由器和交換機(jī)的配置文件。通過這類實(shí)驗(yàn)，鼓勵(lì)學(xué)生獨(dú)立自主學(xué)習(xí)，合作討論，發(fā)現(xiàn)問題，解決問題，從而引起學(xué)生探究科學(xué)的興趣，更好地激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新能力。

3 師資隊(duì)伍的建設(shè)

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程要求授課教師除具備較扎實(shí)的計(jì)算機(jī)軟硬件技術(shù)、通信技術(shù)基礎(chǔ)外，還要求教師有較為豐富的網(wǎng)絡(luò)工程和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。因此，加強(qiáng)師資隊(duì)伍的建設(shè)，提高教師的業(yè)務(wù)水平非常重要。師資隊(duì)伍的建設(shè)，可以從以下三個(gè)方面展開：(1)通過選派優(yōu)秀人才前往國(guó)內(nèi)外知名大型軟件企業(yè)學(xué)習(xí)、培訓(xùn)，達(dá)到師資培養(yǎng)的目的；(2)鼓勵(lì)和支持教師從事計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)相關(guān)的科研項(xiàng)目研究；(3)通過實(shí)驗(yàn)平臺(tái)開發(fā)與研制，將教師的教學(xué)思想和教學(xué)經(jīng)驗(yàn)融入實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的開發(fā)過程中，可以進(jìn)一步提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)的質(zhì)量與效果。這些方法有助于讓教師在良好的教學(xué)實(shí)驗(yàn)環(huán)境中得到鍛煉和培養(yǎng)，使教師的教學(xué)水平踏上新的臺(tái)階。

4 結(jié)束語

本文結(jié)合計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程的特點(diǎn)，探討如何有效地將實(shí)踐教學(xué)引入課程，提出了以網(wǎng)絡(luò)通信實(shí)驗(yàn)平臺(tái)為基礎(chǔ)的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系改革的思路。通過更新教學(xué)內(nèi)容、改進(jìn)教學(xué)方法、多元化的考核方式和加強(qiáng)師資隊(duì)伍建設(shè)等改革措施，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手實(shí)踐能力、團(tuán)隊(duì)精神和創(chuàng)新意識(shí)。進(jìn)行以網(wǎng)絡(luò)通信實(shí)驗(yàn)平臺(tái)為基礎(chǔ)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系改革，將加大計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的覆蓋面，實(shí)驗(yàn)體系從原來的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)為主轉(zhuǎn)變?yōu)榫C合設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)為主。網(wǎng)絡(luò)技術(shù)日新月異，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程的教學(xué)也應(yīng)該緊密結(jié)合實(shí)際，在探索中不斷改革創(chuàng)新，培養(yǎng)適合社會(huì)發(fā)展需要的應(yīng)用型人才。

[1]馬麗,于合龍,鄧?yán)倮?等.基于網(wǎng)絡(luò)協(xié)議仿真平臺(tái)的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)課程探索[J].中國(guó)教育信息化,2010(23):76-77.

[2] 于麗.研究型教學(xué)在“計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)”課程中的應(yīng)用[J].教育與職業(yè),2012(20):90-91.

[3]劉悅,劉明軍,張遠(yuǎn),等.計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程教學(xué)改革的探索[J].中國(guó)教育信息化,2012(19):70-71.

[4] 曹鵬飛,孟祥成,葉傳標(biāo).計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實(shí)踐教學(xué)研究[J].中國(guó)現(xiàn)代教育裝備,2008(9):75-77.

[5] 鞏永旺,徐秀芳,劉穎.計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系建設(shè)模型[J].計(jì)算機(jī)教育,2011(5): 91-94.

[6] 王盛邦,李曉寧,陳立文.基于網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)課程體系[J].實(shí)驗(yàn)室研究與探索,2010，29(4):49-51.

[7] Zhang Deju.Study on the teaching model based on multimedia and network environment[J].International Education Studies,2010,3(1)：161-164.

Reform in Experimental Teaching System Based on Network Communication Platform

PAN Wenchana, WANG Kunb

(a. School of Computer Science & Technology; b. School of the Internet of Things,Nanjing University of Posts and Telecommunications, Nanjing 210023, China)

According to the characteristics of computer network course,the reform in experimentalteaching system of computer network based on network communication experiment platform is presented.The optimization of teaching contents, the reformation in teaching methods, the improvement of examination method and the construction of teaching staff are discussed and studied in this paper. Teaching reform to enable the students to understand the basic principle of computer network and knowledge with the network application of strong skills can help to stimulate the students’ interest in learning and exploring spirit, strengthen the students’ practical ability and innovation ability.

computer network; experimental teaching system; network communication experiment platform; innovation ability

2013-12-20；修改日期: 2014-04-03

江蘇省研究生教育教學(xué)改革研究與實(shí)踐基金資助課題(JGLX13_034)；南京郵電大學(xué)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)與設(shè)備管理研究基金資助課題(2012XSG07)；南京郵電大學(xué)教學(xué)改革研究基金資助項(xiàng)目(JG00412JX57)；南京郵電大學(xué)教學(xué)改革研究重點(diǎn)基金資助項(xiàng)目(JG01613JX10)。

潘文嬋(1983-)，女，碩士，實(shí)驗(yàn)師，研究方向：網(wǎng)絡(luò)安全 。

G642.0

A

10.3969/j.issn.1672-4550.2014.06.032