肖 明，石澤順（北京師范大學(xué) 政府管理學(xué)院，北京 100875）

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計算機網(wǎng)絡(luò)實驗課程的探索與改革

肖 明，石澤順
（北京師范大學(xué) 政府管理學(xué)院，北京 100875）

摘 要：針對當(dāng)前計算機網(wǎng)絡(luò)實驗課程教學(xué)過程中存在的一些問題，提出“以軟件實驗項目為主，硬件實驗項目為輔”的教學(xué)模式，從實驗平臺、實驗內(nèi)容、實驗教材3個方面詳細介紹計算機網(wǎng)絡(luò)實驗課程的教學(xué)探索，提出其未來改革的方向和建議。

關(guān)鍵詞：計算機網(wǎng)絡(luò)實驗；課程教學(xué)；課程改革

0　引　言

計算機網(wǎng)絡(luò)實驗課程對計算機網(wǎng)絡(luò)理論教學(xué)的影響較大[1]。一方面，計算機網(wǎng)絡(luò)實驗課程為計算機網(wǎng)絡(luò)理論教學(xué)提供了服務(wù)。計算機網(wǎng)絡(luò)實驗課程所開設(shè)的一系列相關(guān)實驗，可以加深學(xué)生對計算機網(wǎng)絡(luò)理論知識的理解和記憶。另一方面，計算機網(wǎng)絡(luò)實驗課程是對計算機網(wǎng)絡(luò)理論課程的升華和提高。從某種程度上看，計算機網(wǎng)絡(luò)實驗課程質(zhì)量的好壞直接影響到計算機網(wǎng)絡(luò)理論課程教學(xué)質(zhì)量的好壞。機等[2]，在不影響實驗效果的前提下，盡可能地降低計算機網(wǎng)絡(luò)硬件實驗平臺的建設(shè)費用；在軟件實驗部分，可以精心設(shè)置一系列內(nèi)容豐富的相關(guān)實驗（見表1），主要包括網(wǎng)絡(luò)拓撲圖繪制軟件的使用、服務(wù)器軟件的安裝與配置、路由器的配置和使用，以及基于開源協(xié)議分析軟件開展的一系列計算機網(wǎng)絡(luò)協(xié)議分析實驗。對于實驗環(huán)境要求較高、暫時難以達到要求的一些計算機網(wǎng)絡(luò)實驗，則可采取虛擬機形式來搭建實驗環(huán)境。

1　計算機網(wǎng)絡(luò)實驗課程實施過程

1.1實驗室建設(shè)

計算機實驗室建設(shè)往往需要投入大量的人力、物力和財力。如果想建設(shè)好一個功能完善的思科網(wǎng)絡(luò)實驗室，總造價可能高達數(shù)百萬元，這對于國內(nèi)現(xiàn)有的大多數(shù)教學(xué)單位來說都將是難以承受的天價費用。同時，實驗軟件的選擇目前也沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，選擇軟件時大多由主講教師憑主觀來判斷，導(dǎo)致軟件質(zhì)量參差不齊、難度不一，非常不利于學(xué)生學(xué)習(xí)。

在硬件實驗部分，建議以小組為實驗單位，為每個小組配備基本的實驗設(shè)備和實驗工具，包括工具包、交換機、路由器、無線AP接入、PC

表1　計算機網(wǎng)絡(luò)實驗課程所需軟件

例如，在“網(wǎng)絡(luò)拓撲圖繪制軟件的使用”實驗中，可以選擇用戶最多的Microsoft OfficeVisio軟件，事先為學(xué)生提供華為、思科等網(wǎng)絡(luò)公司的特定圖標(biāo)庫，同時推薦學(xué)生使用國產(chǎn)的億圖軟件來繪制網(wǎng)絡(luò)拓撲圖，并且要求其對這兩款軟件進行簡單比較，寫出應(yīng)用心得；在“路由器模擬軟件的配置與使用”實驗中，則主要介紹HW-RouterSim、Boston Netsim、Cisco Packet Tracer 3款軟件。

1.2實驗內(nèi)容

目前，國內(nèi)開設(shè)計算機網(wǎng)絡(luò)實驗課的高校眾多，計算機網(wǎng)絡(luò)實驗教學(xué)內(nèi)容也沒有形成統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，但一般認為，面向不同的專業(yè)應(yīng)該有不同的教學(xué)側(cè)重點。對于計算機專業(yè)的學(xué)生來說，應(yīng)該將實驗重點放在分析網(wǎng)絡(luò)原理、體系結(jié)構(gòu)和網(wǎng)絡(luò)協(xié)議上；對于非計算機專業(yè)的學(xué)生，應(yīng)該將實驗重點放在網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建、互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用等上面；對于兼具交叉學(xué)科性質(zhì)的信息管理與信息系統(tǒng)等相關(guān)專業(yè)的學(xué)生來說，則應(yīng)該開設(shè)組網(wǎng)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)管理、網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)安全等方面的實驗內(nèi)容，以培養(yǎng)學(xué)生的網(wǎng)絡(luò)管理綜合技能[3]。實驗課程教學(xué)大綱主要包括9大模塊內(nèi)容（見表2），共計包含46個相關(guān)實驗項目，內(nèi)容翔實，步驟詳細，能夠幫助學(xué)習(xí)者系統(tǒng)地掌握各項計算機網(wǎng)絡(luò)實驗內(nèi)容。需要提醒的是，不同專業(yè)教師在具體教學(xué)過程中可根據(jù)自身的實際情況對該實驗內(nèi)容進行適當(dāng)增減。

1.3實驗教材

國內(nèi)現(xiàn)有的計算機網(wǎng)絡(luò)實驗教材盡管數(shù)量巨大，但質(zhì)量參差不齊。目前有數(shù)以百計的計算機網(wǎng)絡(luò)實驗教材相繼問世，可將它們粗分成兩種類型。第一類是以硬件介紹為主的計算機網(wǎng)絡(luò)實驗教材，對硬件設(shè)備的安裝和使用介紹非常詳細，同時對硬件的配置要求非常高。對于國內(nèi)大多數(shù)教學(xué)單位來說，昂貴的硬件建設(shè)費用往往是難以承受的。第二類是以應(yīng)用介紹為主的計算機網(wǎng)絡(luò)實驗教材，主要開設(shè)文件傳輸服務(wù)、網(wǎng)頁瀏覽、網(wǎng)絡(luò)電視查看、電子郵件收發(fā)等相關(guān)實驗。這類教材的內(nèi)容過于簡單，盡管學(xué)生通過實驗也能夠掌握一些基本的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用技巧，但并不能夠很好地理解和掌握網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)工作原理等內(nèi)容，這對于其學(xué)習(xí)后續(xù)相關(guān)課程來說非常不利。

綜合考慮上述兩類計算機網(wǎng)絡(luò)實驗教材設(shè)計方案的優(yōu)缺點，筆者于2014年在清華大學(xué)出版社正式出版了一本全新的實驗教材——《計算機網(wǎng)絡(luò)實驗教程》[4]。該書共有9章內(nèi)容，包括46個小實驗，從實驗?zāi)康摹嶒灜h(huán)境、預(yù)備知識、實驗步驟等方面入手，詳細介紹每個實驗的具體內(nèi)容。這本計算機網(wǎng)絡(luò)實驗教材主要有以下4大特色：

（1）體現(xiàn)“項目引導(dǎo)”的教學(xué)特點。從項目出發(fā)，以組網(wǎng)、用網(wǎng)、管網(wǎng)為主線，采用“項目引導(dǎo)”方式，幫助學(xué)生通過實驗項目來完成相關(guān)知識的學(xué)習(xí)和技能的訓(xùn)練。

（2）體現(xiàn)“知行合一”的教學(xué)思想。以學(xué)到網(wǎng)絡(luò)技能為出發(fā)點，在學(xué)中做，在做中學(xué)，從而完成知識學(xué)習(xí)、技能訓(xùn)練方面的教學(xué)目標(biāo)。

（3）可操作性強?？刹僮餍员ＷC學(xué)生們都能夠順利地完成每一個實驗項目。該書所選擇的46個實驗項目均經(jīng)過精挑細選，完全契合計算機科學(xué)、信息管理與信息系統(tǒng)等相關(guān)專業(yè)的需要，難度適中，可操作性強。

（4）實驗環(huán)境要求低。該書所選擇的實驗項目其平臺環(huán)境一般都比較簡單，實驗設(shè)備物美價廉，大多數(shù)情況下只需要一臺聯(lián)網(wǎng)的計算機即可，國內(nèi)大多數(shù)教學(xué)單位都能承受得起，可以保證各類實驗的正常開展。

2　建 議

計算機網(wǎng)絡(luò)實驗課程當(dāng)前存在的主要問題有：實驗室基礎(chǔ)設(shè)施落后，實驗課課時普遍偏少，實驗內(nèi)容簡單陳舊，實驗考核制度落后。針對這些問題，建議在今后的計算機網(wǎng)絡(luò)實驗課程教學(xué)中進行相應(yīng)的改革。

2.1加強計算機網(wǎng)絡(luò)實驗室建設(shè)

實驗室基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)對實驗教學(xué)效果起著重要作用。計算機網(wǎng)絡(luò)實驗過程中的一些既經(jīng)濟又有效的方案盡管可以暫時彌補資金方面的不足，但畢竟是權(quán)宜之計。在今后的計算機網(wǎng)絡(luò)實驗課程建設(shè)過程中，應(yīng)該設(shè)法向?qū)W校和院系主管領(lǐng)導(dǎo)提出申請，加大對計算機網(wǎng)絡(luò)實驗室的投資建

設(shè)，以引進國內(nèi)外先進的網(wǎng)絡(luò)實驗平臺和儀器設(shè)備（例如華為、思科、IBM等公司的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備及平臺軟件）?？梢灶A(yù)見的是，有了先進的網(wǎng)絡(luò)實驗平臺，將會給計算機網(wǎng)絡(luò)實驗課程帶來新一輪的革新，促進學(xué)生了解和掌握最新的計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，較大幅度地提升計算機網(wǎng)絡(luò)實驗課程教學(xué)質(zhì)量。

表2　計算機網(wǎng)絡(luò)實驗課程教學(xué)內(nèi)容

2.2增加計算機網(wǎng)絡(luò)實驗教學(xué)課時

隨著計算機網(wǎng)絡(luò)實驗課程的逐步完善和發(fā)展，實驗內(nèi)容也必然朝著多元化、精細化等方向發(fā)展。如果想要求學(xué)生熟練掌握各種類型的網(wǎng)絡(luò)實驗內(nèi)容，就必須提供充足的計算機網(wǎng)絡(luò)實驗課時，否則難以達到既定的教學(xué)目標(biāo)。對于計算機網(wǎng)絡(luò)實驗教學(xué)過程，學(xué)生們希望實驗課能更有趣，自己能夠更直觀地理解計算機網(wǎng)絡(luò)相關(guān)知識。為此，筆者增加了相應(yīng)的計算機網(wǎng)絡(luò)實驗課時，結(jié)果發(fā)現(xiàn)教學(xué)效果有了明顯提高。在今后的計算機網(wǎng)絡(luò)實驗課程改革過程中，應(yīng)該考慮到其特殊性，在不影響計算機網(wǎng)絡(luò)理論課總課時的基礎(chǔ)上，適當(dāng)增加計算機網(wǎng)絡(luò)實驗課的總課時，讓學(xué)生有充足的課時來開展相關(guān)實驗，在動手的過程中真正學(xué)到實用的計算機網(wǎng)絡(luò)知識和技能。

2.3改革計算機網(wǎng)絡(luò)實驗教學(xué)模式

在當(dāng)今的大數(shù)據(jù)時代，所有計算機網(wǎng)絡(luò)實驗教師都應(yīng)該盡早摒棄傳統(tǒng)的“灌輸式”教學(xué)模式，而采取全新的計算機網(wǎng)絡(luò)實驗課程教學(xué)模式，即以引導(dǎo)和啟發(fā)為主要教學(xué)方法，以提高學(xué)生的動手能力為主要教學(xué)目標(biāo)，通過布置一系列開放性實驗題目來鼓勵學(xué)生發(fā)散思維，按照自己的思路設(shè)計實驗內(nèi)容。此外，在計算機網(wǎng)絡(luò)實驗操作過程中，建議采用小組實驗形式來組織教學(xué)。由于課程的特殊性，大多數(shù)計算機網(wǎng)絡(luò)實驗并不是一個人單獨能夠完成的，需要由小組成員共同合作，才能夠高質(zhì)量地完成相應(yīng)的實驗任務(wù)。此外，采用小組實驗形式來進行計算機網(wǎng)絡(luò)實驗，不僅能夠充分發(fā)揮小組成員的想象力和創(chuàng)造力，而且能夠培養(yǎng)學(xué)生的動手能力和團隊精神。

2.4完善計算機網(wǎng)絡(luò)實驗考評方案

教學(xué)評價是課程建設(shè)的重要組成部分，作用于教學(xué)活動的各個階段，是對學(xué)生的學(xué)習(xí)過程和學(xué)習(xí)成果的綜合評價。在課程教學(xué)過程中，建議推行全新的計算機網(wǎng)絡(luò)實驗考核評價方案，主要包括以下3部分內(nèi)容：①平時成績，包括出勤率、上課表現(xiàn)、回答問題等環(huán)節(jié)，大約占計算機網(wǎng)絡(luò)實驗課程總成績的30%；②實驗報告，包括實驗內(nèi)容、實驗步驟、實驗結(jié)論、實驗心得等內(nèi)容，大約占計算機網(wǎng)絡(luò)實驗課程總成績的30%；③期末考試，以綜合性的計算機網(wǎng)絡(luò)實驗設(shè)計為主，要求學(xué)生在規(guī)定的時間內(nèi)設(shè)計并完成一個完整的計算機網(wǎng)絡(luò)綜合實驗，大約占計算機網(wǎng)絡(luò)實驗課程總成績的40%。如果能夠真正實施這一全新的計算機網(wǎng)絡(luò)實驗考核評價方案，將有效避免傳統(tǒng)上機考試所帶來的一些弊端，使學(xué)生從繁忙的應(yīng)試枷鎖中解放出來，認真鉆研計算機網(wǎng)絡(luò)實驗內(nèi)容，這樣不僅有助于提高學(xué)生們對計算機網(wǎng)絡(luò)實驗的積極性和主動性，而且能夠顯著提高學(xué)生們的學(xué)習(xí)效果。

3　結(jié)　語

如何參照信息管理與信息系統(tǒng)等相關(guān)專業(yè)的特點以及當(dāng)前計算機網(wǎng)絡(luò)實驗課程存在的共性問題，使計算機網(wǎng)絡(luò)實驗課程從單純的“以硬件實驗項目為主”模式，逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)椤耙攒浖嶒烅椖繛橹?，硬件實驗項目為輔”模式，是當(dāng)前國內(nèi)計算機網(wǎng)絡(luò)實驗課程改革的難點。筆者提出的一整套計算機網(wǎng)絡(luò)實驗課程教學(xué)改革措施，包括實驗室建設(shè)、實驗內(nèi)容、實驗教材等內(nèi)容，目的是提高學(xué)生的計算機網(wǎng)絡(luò)實驗?zāi)芰蛣?chuàng)新能力。如何提高學(xué)生的計算機網(wǎng)絡(luò)實驗綜合能力，仍然面臨著許多挑戰(zhàn)，需要教育工作者不斷學(xué)習(xí)、研究、探索和實踐。

參考文獻：

[1] 劉兵. 計算機網(wǎng)絡(luò)課程實驗教學(xué)探討[J]. 電腦知識與技術(shù): 學(xué)術(shù)交流, 2007(1): 240.

[2] 羅瑩. 計算機網(wǎng)絡(luò)實驗課程教學(xué)現(xiàn)狀與教學(xué)改革[J]. 無線互聯(lián)科技, 2011(6): 68.

[3] 王紹卜. “計算機網(wǎng)絡(luò)”課程實驗教學(xué)探討[J]. 實驗室研究與探索, 2005(1): 65-67.

[4] 肖明. 計算機網(wǎng)絡(luò)實驗教程[M] .北京: 清華大學(xué)出版社, 2014: 1-2.

（編輯：楊濤）

教育與教學(xué)研究

第一作者簡介：肖明，男，教授，研究方向為計算機網(wǎng)絡(luò)，ming_xiao@bnu.edu.cn。

基金項目：高等學(xué)校計算機教育研究2015年度項目“國內(nèi)外計算機網(wǎng)絡(luò)課程教育調(diào)查與分析”（ER2015007）。

中圖分類號：G642

文章編號：1672-5913(2016)04-0103-04