計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實驗教學(xué)改革的探索與實踐

劉佳良

摘要：結(jié)合實際對計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實驗教學(xué)所存在的問題進(jìn)行思考，運(yùn)用網(wǎng)絡(luò)實驗平臺，優(yōu)化課程內(nèi)容，完善課程體系，在實踐教學(xué)中不斷摸索，建立一套可以廣泛推廣的教學(xué)方案，達(dá)到提高教學(xué)質(zhì)量的目標(biāo)。

關(guān)鍵詞：計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)；實驗教學(xué)；網(wǎng)絡(luò)實驗平臺；課程優(yōu)化；教學(xué)改革

中圖分類號：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1674-9324（2015）01-0222-02

計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實驗課程是計算機(jī)專業(yè)的一門重要課程，其涵蓋了網(wǎng)絡(luò)基本概念，網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)模型，網(wǎng)絡(luò)協(xié)議工作原理以及網(wǎng)絡(luò)安全等相關(guān)知識，具有很強(qiáng)的理論性和實踐性。隨著當(dāng)前計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，行業(yè)內(nèi)對畢業(yè)生的實踐能力越發(fā)重視，因此學(xué)生在學(xué)習(xí)理論知識的同時提高自己的動手和創(chuàng)新能力對本身日后的發(fā)展有著重大的意義。

一、計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實驗教學(xué)現(xiàn)狀分析

隨著網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的不斷普及，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，使當(dāng)前的生活和工作越來越離不開網(wǎng)絡(luò)，對于計算機(jī)專業(yè)的大學(xué)生，掌握扎實的計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)理論和技術(shù)，具備一定的網(wǎng)絡(luò)設(shè)計和管理能力是非常重要的，但是目前計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實驗教學(xué)中有一些顯著的問題。

計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實驗與其他實驗課程有很大不同，它對實驗環(huán)境要求較高，需要建設(shè)專門的網(wǎng)絡(luò)實驗室，配置成套價格昂貴的實驗設(shè)備，而且后期的設(shè)備維護(hù)和實驗室管理工作量也很大。目前國際著名大學(xué)和國內(nèi)一流大學(xué)都建有大規(guī)模設(shè)備完善的網(wǎng)絡(luò)實驗，計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)專業(yè)本科生與研究生擁有大量時間和資源進(jìn)行實驗實踐學(xué)習(xí)，并且設(shè)置有開放性實驗室，學(xué)生可以根據(jù)自己安排提前預(yù)定實驗時間，并配有專業(yè)高水平的實驗老師進(jìn)行指導(dǎo)，但是國內(nèi)其他高校大部分由于經(jīng)費(fèi)和人力物力等方面原因，網(wǎng)絡(luò)實驗室的條件大多不夠完善，設(shè)備數(shù)量不夠充足，很難滿足實驗教學(xué)需求，以筆者所在的信息科學(xué)與技術(shù)學(xué)院網(wǎng)絡(luò)實驗室為例，實驗室于2008年開始組建網(wǎng)絡(luò)實驗室，分批購置網(wǎng)絡(luò)設(shè)備花費(fèi)將近人民幣200萬元，目前實驗室承擔(dān)了計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)、電子信息工程、電子科學(xué)與技術(shù)、通信工程等本科專業(yè)的計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實驗課程，平均每年上課的班級數(shù)量達(dá)18個，學(xué)生人數(shù)達(dá)540人，平均每個班級的實驗學(xué)時為16學(xué)時，隨著設(shè)備使用時間的增長和本科生人數(shù)的擴(kuò)招，實驗設(shè)備維修維護(hù)越來越頻繁，實驗任務(wù)也越來越重，在短期內(nèi)又無法大量更新實驗設(shè)備，現(xiàn)有的實驗環(huán)境只能滿足基礎(chǔ)教學(xué)所用。從學(xué)生角度考慮，實驗課時遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，沒有條件進(jìn)行深層次的探索性學(xué)習(xí)，因此在當(dāng)前的實驗設(shè)備環(huán)境下不能達(dá)到很好的教學(xué)效果。從筆者的調(diào)研結(jié)果來看實驗環(huán)境受限是目前大部分高校計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程面臨最大的困難。

二、實驗教學(xué)改革思路

1.在線實驗平臺。由于現(xiàn)有的實驗環(huán)境不能滿足實驗教學(xué)要求，通過一段時間的調(diào)查研究，以及與網(wǎng)絡(luò)設(shè)備廠商的深入探討，筆者決定利用網(wǎng)絡(luò)實驗平臺結(jié)合課程優(yōu)化對實驗教學(xué)進(jìn)行改革，希望能緩解實驗室設(shè)備老化、數(shù)量不足的現(xiàn)狀，并提供更多更豐富的實驗內(nèi)容來改善教學(xué)效果，提高教學(xué)質(zhì)量。我們使用的是銳捷網(wǎng)絡(luò)的LIMP網(wǎng)絡(luò)實驗系統(tǒng)，將其與實驗室物理實驗設(shè)備有機(jī)整合，在網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器上搭建網(wǎng)絡(luò)在線實驗平臺，學(xué)生可以通過校園網(wǎng)絡(luò)登錄實驗平臺網(wǎng)站進(jìn)行在線實驗，讓實驗教學(xué)不局限于實驗室內(nèi)，學(xué)生可以利用任何空閑的時間在網(wǎng)絡(luò)上進(jìn)行實驗學(xué)習(xí)。近期我們希望通過實驗平臺上軟件進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的搭建，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的配置，網(wǎng)絡(luò)設(shè)計與管理等計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的相關(guān)實驗，后期還需要引進(jìn)相關(guān)配套設(shè)備并完善實驗平臺，開展網(wǎng)絡(luò)安全，網(wǎng)絡(luò)編程等更高級的實驗內(nèi)容。在該平臺上，學(xué)生可以觀看配套的flash演示影片，用較短的時間了解實驗過程，而后自己進(jìn)行實驗操作，在過程中有任何問題都可以查看實驗附屬的相關(guān)實驗說明和提示，也可以通過系統(tǒng)的留言功能與老師進(jìn)行溝通交流，老師也可以不定期觀察學(xué)生的實驗結(jié)果，對教學(xué)效果進(jìn)行分析，了解學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，對同學(xué)所提出的問題進(jìn)行詳細(xì)的解答，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行自主型發(fā)散性的學(xué)習(xí)。同時實驗平臺可以提供更多的實驗內(nèi)容，學(xué)生可以根據(jù)自己興趣和時間進(jìn)行選擇，鼓勵學(xué)生進(jìn)行深層次多方面的拓展。網(wǎng)絡(luò)實驗平臺最大的優(yōu)勢在于可以在較低的經(jīng)濟(jì)成本和較少人力資源條件下，較好的解決物理實驗環(huán)境受限和實驗學(xué)時不足的問題，因此網(wǎng)絡(luò)實驗平臺在計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實驗教學(xué)中有其很好的應(yīng)用前景。

2.課程內(nèi)容優(yōu)化。通過運(yùn)用在線實驗平臺，課程實驗時間已基本不受限制，我們可以充分利用現(xiàn)場實驗和在線實驗各自的特點，優(yōu)化課程設(shè)置，合理安排實驗內(nèi)容，以達(dá)到最佳的教學(xué)效果。因此我們將課程分為三個階段構(gòu)建起多層次的實驗內(nèi)容，包括基礎(chǔ)實驗，綜合實驗，設(shè)計實驗。第一階段是基礎(chǔ)實驗，基礎(chǔ)實驗由實驗老師在實驗室現(xiàn)場進(jìn)行詳細(xì)的指導(dǎo)，安排12學(xué)時現(xiàn)場實驗可以充分的介紹計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實踐的基本知識，以及整體實驗內(nèi)容與相關(guān)理論知識的對應(yīng)，解決實驗與理論脫節(jié)的問題，讓學(xué)生知其然也知其所以然。實驗內(nèi)容包括網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的基本介紹，實驗?zāi)Ｐ偷睦碚撝С郑ㄟ^基礎(chǔ)性的實驗來驗證計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的基本理論，并適當(dāng)增加一些學(xué)生常用實用的網(wǎng)絡(luò)知識，提升學(xué)生學(xué)習(xí)興趣的同時鞏固理論和實驗基礎(chǔ)，為更深層次的學(xué)習(xí)做準(zhǔn)備。第二階段是綜合實驗，綜合實驗在在線實驗平臺上進(jìn)行，安排必選和自選兩類實驗內(nèi)容，必選內(nèi)容包括常用網(wǎng)絡(luò)模型組建和網(wǎng)絡(luò)設(shè)計實驗，由學(xué)生根據(jù)操作說明和相關(guān)介紹在實驗平臺上進(jìn)行操作，讓學(xué)生了解當(dāng)前計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)在實際應(yīng)用中的一些常見案例，從而使學(xué)生了解網(wǎng)絡(luò)軟硬件構(gòu)成、網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、網(wǎng)絡(luò)組成要素和計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，培養(yǎng)其網(wǎng)絡(luò)管理和網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的能力；自選內(nèi)容包括網(wǎng)絡(luò)工程和網(wǎng)絡(luò)安全等120多項實驗項目，學(xué)生根據(jù)自己興趣選作，利用課余時間進(jìn)行深層次多方面的學(xué)習(xí)，更多的了解計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的各項知識和內(nèi)容，使其能更好地應(yīng)對日后就業(yè)和工作的實際要求。第三階段是綜合性設(shè)計實驗，在每次課程的最后安排一次4學(xué)時的設(shè)計性現(xiàn)場實驗，由課程老師按照課程大綱設(shè)定綜合性強(qiáng)、涉及面廣、難度較大、接近實際應(yīng)用的實驗內(nèi)容，在物理實驗環(huán)境下分組進(jìn)行實驗，老師給予相應(yīng)的輔助與指導(dǎo)，真正的讓學(xué)生自己實踐設(shè)計網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?，配置網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，管理網(wǎng)絡(luò)地址，建立網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)安全，充分利用實驗室的軟硬件環(huán)境構(gòu)建滿足具體實用要求的網(wǎng)絡(luò)，讓學(xué)生充分了解課程體系，著重提高其學(xué)習(xí)積極性，重點培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實際，分析問題和解決問題的能力。通過課程內(nèi)容優(yōu)化，在保持原有實驗室課時量的基礎(chǔ)上充分利用網(wǎng)絡(luò)實驗無時限的優(yōu)勢，達(dá)到提升教學(xué)效果的目的，為網(wǎng)絡(luò)專業(yè)方向培養(yǎng)后備人才，也為學(xué)生日后的專業(yè)發(fā)展奠定良好的基礎(chǔ)。

3.課程系統(tǒng)完善。筆者所希望推行的教學(xué)方案，旨在讓學(xué)生獲得更多的學(xué)習(xí)和實驗時間，提高學(xué)生的自學(xué)能力，提升教學(xué)質(zhì)量，但是為了能使課程能夠較好的開展，還需要進(jìn)行很多其他的完善工作，首先必須搭建好在線實驗平臺，在線實驗平臺是解決實驗時間受限的關(guān)鍵，必須要保證實驗平臺的正常運(yùn)行，并不定期的監(jiān)控實驗平臺運(yùn)行情況，維護(hù)好網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器和實驗系統(tǒng)，確保學(xué)生能夠正常的在網(wǎng)上完成實驗，得到充分的實驗時間；還有需要完善修訂實驗材料，實驗指導(dǎo)材料是學(xué)生在做實驗過程中的主要參照物和基本依據(jù)，其質(zhì)量直接影響教學(xué)效果和教學(xué)質(zhì)量，據(jù)了解國內(nèi)部分一流大學(xué)已經(jīng)編寫與理論課程契合度較高的實驗教材，在指導(dǎo)學(xué)生實驗的同時，引導(dǎo)其自主學(xué)習(xí)。通過多年教學(xué)課程老師也積累了相關(guān)的實驗材料，包括實驗指導(dǎo)書、實驗指導(dǎo)講義，但是實驗內(nèi)容比較簡單基礎(chǔ)，而且比較陳舊，不具備真正的指導(dǎo)意義，課程重新規(guī)劃后首先需要在原基礎(chǔ)上修訂好基礎(chǔ)實驗教材，修訂實驗指導(dǎo)書，并針對網(wǎng)絡(luò)實驗編寫實驗平臺的操作手冊，制作flash演示影片，確保學(xué)生在較短的時間內(nèi)充分理解網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的工作原理和使用方法、網(wǎng)絡(luò)平臺的操作流程和實驗方式，為學(xué)生的自主學(xué)習(xí)創(chuàng)造基礎(chǔ)條件，更重要的是實驗材料和實驗指導(dǎo)書務(wù)必做到理論聯(lián)系實際，既要有指向性又要有啟發(fā)性，讓學(xué)生在完成實驗同時鞏固理論知識，而并非簡單的模仿追求實驗結(jié)果，后期在課程系統(tǒng)完全建立起來后可以通過編寫完整課程實驗教材來引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)，讓他們在學(xué)習(xí)過程中多思考多探索。

三、結(jié)束語

總體來看，我們當(dāng)前的計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實驗教學(xué)不管在實驗環(huán)境還是課程安排上都存在問題，因此筆者提出并實踐了上述教學(xué)改革體系。在測試運(yùn)行期間，課題組邀請了20名曾經(jīng)在物理實驗環(huán)境下學(xué)習(xí)該課程的學(xué)生進(jìn)行測試評估，從他們的反饋來看，普遍對新的實驗方法表示滿意，也提出了不少改進(jìn)的意見與建議，目前改進(jìn)后實驗課程已經(jīng)開展2個學(xué)期，同時允許30名學(xué)生在線實驗，參與實驗學(xué)生班級數(shù)達(dá)16個，學(xué)生人數(shù)達(dá)800余人，網(wǎng)上平臺總實驗記錄達(dá)8000余條，擴(kuò)展學(xué)時達(dá)16000學(xué)時，更重要的是學(xué)生對課程的評價優(yōu)秀率達(dá)98.5%，教學(xué)效果提升明顯。因此筆者有理由相信這樣的改革方案完全可以利用較少的經(jīng)費(fèi)和人力物力資源，運(yùn)用在線實驗平臺，通過改進(jìn)沿用已久的實驗教學(xué)模式，完善實驗教學(xué)方案，以立體化多元化的實驗教學(xué)方法引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行自主型探索性的學(xué)習(xí)，逐步建立起有利于開發(fā)學(xué)生創(chuàng)造力和提高實際動手能力的實驗教學(xué)體系，大大地改善教學(xué)質(zhì)量。尤其在目前未建立起網(wǎng)絡(luò)實驗室或者網(wǎng)絡(luò)實驗室條件不完善的高校，筆者文中所討論方案由于其經(jīng)濟(jì)特性是很具有實際應(yīng)用意義的。

參考文獻(xiàn)：

[1]李晨，刁文廣，舒云星.計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實驗教學(xué)改革初探[J].實驗科學(xué)與技術(shù)，2008，6（2）.

[2]郭寶紅.以就業(yè)為導(dǎo)向的計算機(jī)基礎(chǔ)課程教學(xué)改革的探索與實踐[J].實驗室科學(xué)，2012，15（2）.

[3]張然，沈琦.計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程實驗教學(xué)的探討與實踐[J].中國民航飛行學(xué)院學(xué)報，2008，（06）.

[4]暢衛(wèi)功，張愛華.計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實驗教學(xué)的研究與討[J].實驗室科學(xué)，2009，（4）.