楊 軍廣州航海學(xué)院　廣東廣州　510725

計算機網(wǎng)絡(luò)實驗“新三結(jié)合”教學(xué)方法研究

楊 軍
廣州航海學(xué)院廣東廣州510725

高校計算機網(wǎng)絡(luò)裝備和實驗教學(xué)比較雷同，學(xué)生共同感受是抽象、難以真正學(xué)到實用的知識，其原因主要在于投入少，實驗裝備滯后，實驗教學(xué)方法死板等造成的。本文對傳統(tǒng)實驗教學(xué)模式進行剖析，結(jié)合現(xiàn)有實驗裝備存在的問題，提出實驗教學(xué)“新三結(jié)合”教學(xué)模式，在教學(xué)實踐中取得突破，取得良好的教學(xué)效果。

計算機網(wǎng)絡(luò)；實驗裝備；實驗教學(xué)方法

計算機技術(shù)在20世紀作為新產(chǎn)業(yè)興起，讓人類真正進入了IT爆炸的時代，人類社會幾乎任何活動都離不開這門技術(shù)，它成為所有大學(xué)必開的專業(yè)，同時作為科普課，所有專業(yè)都有涉及。計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展更是將這一技術(shù)的使用推到極致。高校既是計算機網(wǎng)絡(luò)知識的傳播者，也是應(yīng)用者，如何設(shè)計和克服現(xiàn)有的困難，將這門學(xué)科用最有效的教學(xué)方法，更好、更科學(xué)地傳授給大學(xué)生是擺在每位大學(xué)教師面前的新課題。

1　高校計算機網(wǎng)絡(luò)課程實驗教學(xué)現(xiàn)狀

1.1網(wǎng)絡(luò)實驗室裝備滯后

隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的廣泛應(yīng)用，我國高?；径奸_設(shè)有計算機網(wǎng)絡(luò)的相關(guān)課程，但由于高校經(jīng)費投入不足，各高校的網(wǎng)絡(luò)實驗教學(xué)總是存在各種問題，效果不佳。網(wǎng)絡(luò)實驗室建設(shè)總體投入少，縱觀各高校網(wǎng)絡(luò)實驗室裝備都比較簡陋，主要設(shè)備還基于綜合布線、簡單的局域網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)連接、網(wǎng)絡(luò)連通性測試等方面，只是計算機網(wǎng)絡(luò)入門級的技術(shù)，很難深入到更深的層次（比如協(xié)議、網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)、網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)等）進行研究與教學(xué)。要進行更深層次研究，必需購入更好的設(shè)備和系統(tǒng)，但受資金的限制。另外，計算機技術(shù)日新月異，設(shè)備購置還要具有一定的前瞻性。各高校要根據(jù)自身的資金和學(xué)科建設(shè)有計劃地逐步完善，也可通過合作辦學(xué)的方式提高實驗裝備質(zhì)量。[1]

1.2差強人意的實驗教學(xué)理念

實驗教學(xué)理念決定了實驗教學(xué)目標、培養(yǎng)模式和教學(xué)方法。計算機網(wǎng)絡(luò)課程是計算機技術(shù)和通信技術(shù)的交叉學(xué)科。理論性強、知識面寬、應(yīng)用廣泛、實用性強，是一門公認的比較難教的課程，特別是隨著網(wǎng)絡(luò)協(xié)議不斷升級、新技術(shù)不斷涌現(xiàn)、知識點不斷地增加，更增添了該課程理論教學(xué)和實驗教學(xué)的難度。[2]全國各高校都在積極探索網(wǎng)絡(luò)實驗教學(xué)的教學(xué)體系和教學(xué)方法，雖然取得了一定成果，但從近年的成果來看尚未取得更多的新成果和新方法。只是側(cè)重點不同已，終究是走不出“理論與實踐相結(jié)合、教學(xué)與科研相結(jié)合、工學(xué)結(jié)合”老套的“舊三結(jié)合”教學(xué)方法，這種理念不適合新形勢的需要，是扼殺學(xué)生創(chuàng)新能力的教學(xué)方法，必須進行變革，與時俱進。

1.3實驗教學(xué)內(nèi)容和指導(dǎo)用書缺乏

網(wǎng)絡(luò)實驗教學(xué)內(nèi)容和形式都比較單一，學(xué)生學(xué)和做都顯得十分抽象，實驗室網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)設(shè)計也比較簡單，模塊化層次不高，與社會上使用的網(wǎng)絡(luò)層次的復(fù)雜性設(shè)計有很大的差異，學(xué)生學(xué)的和用的嚴重脫節(jié)。如何將實用的外部網(wǎng)絡(luò)有效地引進實驗室是提高網(wǎng)絡(luò)教學(xué)的重要課題。目前各高校也在做這方面的嘗試和努力，由于各種原因效果都不太理想。各高校十分注重理論用書建設(shè)，而實驗室用書十分缺乏，這是我國高校普遍存在的通病，如何利用社會資源提高和豐富實驗教學(xué)，加強實驗指導(dǎo)用書建設(shè)是完善網(wǎng)絡(luò)實驗的首要任務(wù)。

2　創(chuàng)建新型網(wǎng)絡(luò)實驗教學(xué)模式

網(wǎng)絡(luò)專業(yè)具有抽象性和實操性強的特點。目前高校網(wǎng)絡(luò)專業(yè)無論是理論教學(xué)還是實驗教學(xué)都采用的仍然是老“三結(jié)合”的教學(xué)方法，即：理論與實踐相結(jié)合、教學(xué)和科研相結(jié)合、工學(xué)結(jié)合。這三種結(jié)合是高校最流行的教學(xué)實踐模式。但在應(yīng)用型教學(xué)中，老“三結(jié)合”教學(xué)實踐模式的缺陷逐漸暴露出來，問題是大而空洞，實施缺乏實際的企業(yè)、技術(shù)、財力支撐。主要表現(xiàn)在三個方面：一是理論基礎(chǔ)教學(xué)方式死板，實際教學(xué)中只局限于應(yīng)用教育的口號；二是實踐教學(xué)設(shè)施建設(shè)受辦學(xué)資金的制約，實踐教學(xué)設(shè)備及時更新缺乏資金支撐，其技術(shù)含量與現(xiàn)實社會的需求嚴重脫節(jié)；三是科研只局限于教師層面，學(xué)生無法真正參與，且科研多局限于理論創(chuàng)作。作為教師，在教學(xué)中體會到網(wǎng)絡(luò)類專業(yè)學(xué)生在學(xué)習(xí)中感覺空洞乏力。為改變這種教學(xué)現(xiàn)狀，網(wǎng)絡(luò)教學(xué)應(yīng)從實際的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)出發(fā)，創(chuàng)新教學(xué)方法，應(yīng)建立“新三結(jié)合”教學(xué)實踐體系，即：行為科學(xué)與理論相結(jié)合、開發(fā)與學(xué)習(xí)相結(jié)合、趣味與互動相結(jié)合的教學(xué)實踐新模式。這三種模式更能有效地反映大學(xué)教學(xué)實際，從而提高學(xué)生的學(xué)習(xí)能力和動手能力，在試點教學(xué)中得到學(xué)生的廣泛認可。

2.1教學(xué)理念創(chuàng)新

計算機網(wǎng)絡(luò)課程是一門交叉性強的學(xué)科，它包括：計算機軟硬件技術(shù)、電子技術(shù)、通信工程技術(shù)等。其理論性強、知識面寬、應(yīng)用廣泛、實用性強，是一門公認的比較抽象的課程，特別是隨著網(wǎng)絡(luò)協(xié)議不斷升級、新技術(shù)不斷涌現(xiàn)、知識點不斷地增加，更增添了該課程理論教學(xué)和實驗教學(xué)的難度。高校采用“老三結(jié)合”的教學(xué)方法，始終走不出理論性強而動手能力差的怪圈。但人類創(chuàng)造的任何成果都與其自身的行為有關(guān)的，我們可利用這一特點，讓我們的行為科學(xué)與網(wǎng)絡(luò)理論相結(jié)合。因為網(wǎng)絡(luò)技術(shù)就是人類行為科學(xué)的抽象延伸，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)中的任何操作都與人類行為學(xué)分不開的，以人類行為學(xué)作為切入點講授該課程，學(xué)生就很容易理解。如數(shù)據(jù)包在交換機和路由器中傳輸?shù)墓ぷ髟砭腿缤祟惤煌ㄖ笓]原理，所以網(wǎng)絡(luò)又被稱為高速公路。通過網(wǎng)絡(luò)運行的原理與人類行為類同的方式來講授，學(xué)生就容易接受和理解網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的要義，這樣讓網(wǎng)絡(luò)課程由抽象、晦澀難懂變得活起來。

2.2網(wǎng)絡(luò)開發(fā)與網(wǎng)絡(luò)專業(yè)學(xué)習(xí)相結(jié)合

“學(xué)習(xí)課程前：學(xué)生參觀→從感性上認識建立局域網(wǎng)的意義。學(xué)習(xí)課程后：理論學(xué)習(xí)→測試學(xué)習(xí)的知識→建立局域網(wǎng)站點站點配置→互訪交流心得→綜合設(shè)計”。[3]充分利用學(xué)校在建網(wǎng)絡(luò)項目作為學(xué)生的實習(xí)場所，直接將建設(shè)中的問題放到學(xué)習(xí)中討論。網(wǎng)絡(luò)課程如果由理論開始教學(xué)，學(xué)生缺乏感性認識，缺乏感性就缺乏興趣和主動性，將理論在開發(fā)建設(shè)中進行驗證才能讓學(xué)生真正提起學(xué)習(xí)的激情。以網(wǎng)絡(luò)課程局域網(wǎng)技術(shù)為例設(shè)計和分析，它是網(wǎng)絡(luò)課程中的入門級課程之一，學(xué)好局域網(wǎng)是學(xué)習(xí)其他網(wǎng)絡(luò)課程的前提，學(xué)生對這門課程學(xué)習(xí)沒有興趣，直接影響其他網(wǎng)絡(luò)課程的進一步學(xué)習(xí)。學(xué)校網(wǎng)絡(luò)實驗室本身就是一個小型局域網(wǎng)，是學(xué)生學(xué)習(xí)和開發(fā)最好的實習(xí)場所，為解決學(xué)生對網(wǎng)絡(luò)課程抽象的問題，就得從最基本網(wǎng)絡(luò)實戰(zhàn)開始學(xué)習(xí)，讓學(xué)生自己動手設(shè)計和配置。

2.3網(wǎng)絡(luò)趣味性與互動性相結(jié)合

作為網(wǎng)絡(luò)課程的教師，不要只局限于教科書，許多教師多年的教學(xué)積累發(fā)現(xiàn)，有的教科書十分教條，死板乏味，要講明講透十分不易，教師要充分發(fā)揮自己的想象力，挖掘自身的幽默感，可以實現(xiàn)教學(xué)的趣味性和互動性。美國麻省理工學(xué)院、斯坦福大學(xué)教授將愛因斯坦的相對論和霍金的黑洞和大統(tǒng)一理論講得風趣易懂，課堂成為師生互動和研究問題場所，且不缺少幽默，聽課后讓人耳目一新，印象深刻?？v觀國內(nèi)一些大學(xué)的網(wǎng)絡(luò)課程大多是泛泛而談，學(xué)生沒精打采。教師要改變教學(xué)方式，多向大師級教師學(xué)習(xí)，實現(xiàn)教學(xué)趣味性和互動性。

3　建立新型化的網(wǎng)絡(luò)實驗教學(xué)環(huán)境

實驗教學(xué)環(huán)境是實驗教學(xué)取得成功的保障，硬件和軟件是關(guān)鍵。網(wǎng)絡(luò)實驗環(huán)境的設(shè)計和建設(shè)一切以學(xué)生為本，根據(jù)學(xué)科建設(shè)、課程方案、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展、社會效益等全方位考慮，使網(wǎng)絡(luò)實驗環(huán)境充分發(fā)揮應(yīng)有的效率。計算機網(wǎng)絡(luò)實驗對硬件的要求比較高，需要大量的經(jīng)費投入，但經(jīng)費是有限的，因此，必須用創(chuàng)新的理念指導(dǎo)計算機網(wǎng)絡(luò)實驗環(huán)境的建設(shè)。一方面量力而行構(gòu)建完善的網(wǎng)絡(luò)硬件設(shè)備實驗室環(huán)境；另一方面充分利用各類相關(guān)軟件搭建虛擬實驗平臺。

3.1搭建完善的網(wǎng)絡(luò)實驗平臺

設(shè)計合理、高效的實驗平臺是提高教學(xué)質(zhì)量和學(xué)生動手能力的前提。以某高校行政樓辦公樓中多個辦公室之間的網(wǎng)絡(luò)連接場景為例，模擬創(chuàng)建網(wǎng)絡(luò)實驗室的實驗環(huán)境，這種環(huán)境的網(wǎng)絡(luò)實驗項目內(nèi)容覆蓋網(wǎng)絡(luò)基本配置實驗、交換機設(shè)置與VLAN劃分、路由器配置、小型局域網(wǎng)及校園網(wǎng)組網(wǎng)技術(shù)、基于802.11無線局域網(wǎng)、WWW與FTP等服務(wù)器的配置、網(wǎng)絡(luò)安全、IPV6綜合實驗、廣域網(wǎng)連接、網(wǎng)絡(luò)管理、常見網(wǎng)絡(luò)協(xié)議分析、存儲、網(wǎng)絡(luò)融合通信等十三大類的網(wǎng)絡(luò)綜合實驗室。[4]實驗室的設(shè)備配置采用網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)實驗設(shè)備與功能模塊設(shè)備組合的方式，可根據(jù)實際情況先建設(shè)基礎(chǔ)部分，然后再逐步擴充功能模塊，當然也可以一步到位。在設(shè)計這個網(wǎng)絡(luò)前，師生共同充分準備，設(shè)計好網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)，為提高同學(xué)的興趣，讓每位同學(xué)都參與，做到分工負責。

準備就緒后，考慮網(wǎng)絡(luò)實驗項目需要多人協(xié)同完成，且具有高仿真性和互動性，網(wǎng)絡(luò)實驗設(shè)計了六角實驗桌，根據(jù)實驗場所大小，可將網(wǎng)絡(luò)實驗每組6或8個座位，共6組。每組設(shè)備是獨立的，實驗室布局的拓撲如圖1所示。[5]

圖1　實驗室拓撲圖

實驗開始時，聯(lián)通過獨立的分組設(shè)計，組與組之間的成員不會相互干涉，相對獨立，避免了組與組之間的成員誤操作或惡意操作帶來的危害。在實際使用中，根據(jù)實際需求可以通過傳輸介質(zhì)將若干組連接起來。每組的基礎(chǔ)設(shè)備為：4臺路由器、2臺三層交換機、2臺二層可網(wǎng)管交換機、6或8臺PC機(配雙網(wǎng)卡)、1臺設(shè)備管理控制服務(wù)器(簡稱RCMS，通過八爪線分別連接8臺基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的Console口，對網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和實驗行為進行集中管理，設(shè)“一鍵清”初始化自動地進行實驗的場景恢復(fù))、1臺實驗室機柜。[6]可擴充的功能模塊：無線模塊、安全模塊、存儲模塊、融合通信模塊、網(wǎng)絡(luò)管理、網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。每組的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備集中擺放在一個機柜中，構(gòu)成一個 RACK 組，這樣方便對各組網(wǎng)絡(luò)設(shè)備進行統(tǒng)一管理。由網(wǎng)絡(luò)硬件設(shè)備組成的實驗室必須考慮可管理的問題 ，否則無法發(fā)揮設(shè)備的作用。采用這種設(shè)計模式，組內(nèi)設(shè)備自由組合，學(xué)生無須反復(fù)拔插配置口 ，而是通過網(wǎng)絡(luò)登錄RCMS對這些設(shè)備進行實驗操作，大大提高了實驗教學(xué)的效率和秩序 ，具有較強的可操作性，方便教師對實驗過程進行管理、監(jiān)督、檢查。這種方式的實驗直觀，容易得到學(xué)生的認同，互動性強，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣。

3.2設(shè)計虛擬實驗環(huán)境

虛擬實驗環(huán)境是利用虛擬軟件對網(wǎng)絡(luò)環(huán)境進行模擬，這大提高了實驗的可操作性、經(jīng)濟性和趣味性。如在網(wǎng)絡(luò)設(shè)備配置與管理實驗中 ，學(xué)生可以在教師的指導(dǎo)下安裝虛擬網(wǎng)絡(luò)實驗環(huán)境，如Boson NetSim?？梢詫⒕W(wǎng)絡(luò)實驗環(huán)境拓展到學(xué)生的個人計算機上，學(xué)生可以自由安排個人的時間先通過該環(huán)境進行實驗，然后再到網(wǎng)絡(luò)實驗室進行真實的實驗。既可增加學(xué)生的實驗時間且實驗方式靈活，又減少對網(wǎng)絡(luò)硬件設(shè)備環(huán)境的使用時間，降低學(xué)校的辦學(xué)成本。像配置 Web服務(wù)器等網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器配置類實驗項目，可以指導(dǎo)學(xué)生通過安裝Vitual PC或Vmware虛擬軟件，然后在虛擬機中安裝網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)進行網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器的配置。建議安裝Vmware虛擬軟件，該軟件支持Linux操作系統(tǒng)。[7]虛擬實驗環(huán)境是提高學(xué)生動手能力的重要環(huán)節(jié)，讓學(xué)生真實地體驗網(wǎng)絡(luò)的實際設(shè)計與操作環(huán)境，解決了理論教學(xué)中存在的空洞問題。

4　結(jié)束語

網(wǎng)絡(luò)課程是多學(xué)科的組合，其具有抽象性、理論性強的特點，只在課堂上空洞地講解，學(xué)生覺得晦澀難懂，創(chuàng)新的教學(xué)理念和優(yōu)良的實驗環(huán)境是教好網(wǎng)絡(luò)專業(yè)課的前提。[8]本文指出了“舊三結(jié)合”教學(xué)方法在網(wǎng)絡(luò)課程教學(xué)中存的弊端，提出“新三結(jié)合”的教學(xué)改進方法，舉例為網(wǎng)絡(luò)課程設(shè)計完善的實驗環(huán)境。實踐證明，在創(chuàng)新性實驗教學(xué)理念的指導(dǎo)下，通過構(gòu)建創(chuàng)新實驗教學(xué)體系、建設(shè)創(chuàng)新型計算機網(wǎng)絡(luò)實驗環(huán)境、不斷改進和創(chuàng)新實驗教學(xué)方法等一系列配套的改革和創(chuàng)新，明顯提高了計算機網(wǎng)絡(luò)實驗教學(xué)效果。由于“舊三結(jié)合”教學(xué)觀念的根深蒂固，在網(wǎng)絡(luò)課程教學(xué)上推廣“新三結(jié)合”教學(xué)方法還會遇到不少的阻力，還需要解放思想。另外，各高校對實驗室建設(shè)的重視程度也關(guān)系到網(wǎng)絡(luò)課程建設(shè)能否順利實施。

[1] 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):56-57.

[2] 王益玲.改革實驗室管理體制培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力［J］.遼寧教育研究，2003，18(3):61-62.

[3] 阮曉龍，程萬里，谷閃閃.計算機網(wǎng)絡(luò)實驗室建設(shè)與研究［J］.中國現(xiàn)代教育裝備，2008(9):95-96.

[4] 林元乖.創(chuàng)新型網(wǎng)絡(luò)實驗室教學(xué)研究[J].實驗技術(shù)與管理，2010，12(27):176-177.

[5] 石幼生.計算機網(wǎng)絡(luò)實驗室建設(shè)與實驗教學(xué)的探討[J].中國現(xiàn)代教育裝備，2006(8):28-29.

[6] 魏楚元，張翰韜，呂橙.計算機網(wǎng)絡(luò)開放式實驗教學(xué)與創(chuàng)新實踐能力的培養(yǎng)[J].實驗室研究與探索，2007，26(6):9-13.

[7] 徐守志，覃穎，張紅衛(wèi).創(chuàng)新型計算機網(wǎng)絡(luò)實驗教學(xué)體系研究[J].計算機教育，2009(13):182-184.

[8] 李成忠，張新有，賈真.計算機網(wǎng)絡(luò)實驗教學(xué)研究[J].西南交通大學(xué)學(xué)報:社會科學(xué)版，2005，6(4):72-74.

[9] 林元乖.創(chuàng)新型計算機網(wǎng)絡(luò)實驗教學(xué)研究[J].實驗技術(shù)與管理，2010(12):174-177.

Computer Network Experiment "New Three Combination" Teachingmethod Research

Yangjun
Guangzhou Institute of Navigation， Guangzhou， 510725， China

Themore similar computer network equipment and experimental teaching in Colleges and universities， students are abstract，common feeling difficult to really learn the practical knowledge， themain reason lies in the lag of less investment， experimental equipment，experimental teachingmethods rigid caused. This paper analyzes the traditional experiment teachingmode， combining with the existing experimental equipment problems， proposed the experimental teaching of "three new combination" teachingmode， to achieve a breakthrough in the teaching practice， and achieved good teaching effect.

computer network； experiment equipment； experimental teachingmethod

2014-12-12

楊軍，碩士，實驗師。