计算机网络实验教学探讨

来源:用户上传      作者: 周志宇 杨东鹤

　　摘要：在计算机网络实验教学改革实践中，通过实验教学策略设计、实验室开放、实验教学内容优化，提高计算机网络实验的教学效果，从而培养学生树立创新意识、增加创新精神、提高创新能力。
　　
　　关键词：教学策略 实验室开放 教学改革 计算机网络实验
　　计算机网络实验教学是提高计算机应用专业学生实际动手解决问题能力的一个重要环节。在当今计算机网络应用非常广泛的时代，面对不断更新的网络技术，开创加强基础、培养能力、提高素质、鼓励探索、勇于创新的计算机网络实验教学改革思路。在教学方法上，注重启发学生的科学思维和创新意识，并注重动手能力的培养。为培养学生的不断跟踪、学习网络新技术的能力，必须优化计算机网络实验教学环境。在优化实验教学内容基础上，必须大力提倡开设综合开放性实验和设计性实验。
　　一、计算机网络实验教学策略
　　培养创新人才，实施创新教育必须注重开发训练学生的创造思维，鼓励学生以独特的方法去思考，不断地提出问题，并以实验验证，鼓励学生开拓思路，用不同的方案解决同一个问题，以求最佳实验效果，力求在实践中得到验证。计算机网络实验环节教学设计是依据对学习需求的分析，提出解决问题的最佳方案，使教学效果达到优化的系统决策过程。根据计算机网络实验教学的要求和目标，对适合实验教学的内容进行教学设计，在实践中可以采用如下策略：
　　1.自主式学习策略
　　教师对计算机网络实验的内容进行分析，通过精心地教学设计，培养学生独立搜集、分析、组织和表达信息的能力，培养学生自主探究的意识和技能。在计算机网络实践的内容和环节上进行改革，坚持以学生为本，教师将每次实验内容制作成实验指导书，简要地概括本次实验相关的基本理论知识点、实验目的、实验重点内容及操作难点在所，结合实验难点给出相应提示，对学生实验提出具体要求。教师要求学生自己通过查阅相关资料和使用网络资源来独立完成实验内容，倡导由学生自主研究解决实验过程中出现的问题。在一些关键问题上，教师作相应的启发性提示、释疑和引导。
　　2.探究式学习策略
　　在教师指导下，学生研究式学习，在这种方式下，教师鼓励学生发现实验过程中出现的问题，引导学生进行合理地推理分析，将所学知识创造性地解决实际问题。以校园网建设为例进行网络拓扑图的设计，教师引导学生熟悉不同网络设备以及相关的接口，如路由器、交换机、主机，在这基础上学习利用不同网络设备搭建网络系统。
　　3.协作式学习策略
　　协作式学习具有交互方便、灵活多样的特点。在计算机网络实践性教学中，采取分组实验，让学生合作来共同解决问题，这样既可以加强学生之间的相互学习研究、协调沟通能力，又可以培养学生的团队合作精神，在相互协作中快速地完成实验项目，集体的成功的快感会极大地激发学生的学习计算机网络的积极性。
　　4.情感激励法策略
　　情感激励法是教师在教学过程中利用情感因素的作用激发学生的学习积极性、提高教学效率的方法。在计算机网络实验时，教师的面对面的对学生进行提问，现场评分，无形中促使学生之间产生一种竞争和激励，这种竞争和激励会进一步推动学生学习的主动性和能动性。在情感激励法下，不少学生在做完基本实验内容后，主动积极地去扩展实验内容，这样会使学生更进一步地拓展学习网络相关理论。
　　二、实验室开放的总体要求与模式
　　计算机网络实验教学促进了学生对计算机网络理论知识的理解，开放的计算机网络实验室给学生提供一个相对轻松的学习场地，有利于学生对计算机网络基本理论知识的掌握和理解。学生在计算机网络实验过程中发现问题后会创新性提出解决方案，从而提高了学生的创新能力。
　　为培养学生的创新能力，开放教学实验室就形成了一定的环境，给学生创造了一定的条件。不仅在时间上开放实验室，而且在教学方法和教学手段上开放，从而改变传统的以传授知识为主的教学方式，树立以传授知识和培养能力并重的观念，将学习的主动权交给学生，最大限度地激发学生学习的积极性。因此，这也是教师计算机网络实践性教学观念意识上的开放。为了培养学生的创新精神，体现以学生为中心的教育理念，实行全方位、多层次的开放式实验教学与管理。在长期的实践中，使用了以下几种开放方式：
　　1.时间的开放
　　突破实验教学在时间上的限制，结合学院特点和专业特色，开放实验网上预约系统、为学生搭建网络化实验教学平台。在工作日保证开放实验室的基础上，根据学生实际需要安排晚上及双休日开放实验室。时间上可以预约开放，由学生事先向实验室提出申请，对需要做的实验内容及所需的仪器、设备、元器件提出要求，然后网络实验室根据学院的实际情况、学生人数及实验内容由实验室统计统一安排。
　　2.内容的开放
　　学生可以做基础实验，也可以做尚未取得实验结果的实验，更欢迎做一些自行设计的实验。学生在完成一个阶段实验任务后，由教师统一安排时间，对该阶段的实验内容集中开放。各阶段学生可按照实验室所规定的时间去实验外，还可以自己安排开放时间去实验室复习和操作。学生除完成规定的实验内容外，鼓励学生参加科技活动型开放实验，吸收优秀学生参与教师的科研项目。在计算机网络实验内容的多层次、多角度地考虑，促使更多学生在完成基础性实验后去参与复杂的具有创造力的实验。
　　3.对象的开放
　　可以对学生开放，鼓励学生多进实验室多做实验，提高学生的动手能力和创新能力，也可以对教师开放，鼓励教师多做科研实验、进行科学研究，促进实验室的和谐发展。这样增加了师生之间的交流活动，激发学生的学习计算机网络相关理论的热情，同时也对教师的业务能力提出了更高的要求，形成良性的循环。
　　三、改革实验内容，提高学生的创新能力
　　加强实验教学内容的设计，改革实验教学内容，从而培养学生综合运用所学计算机网络知识，解决实际问题，加深对计算机网络基本理论和基础知识的理解与应用。计算机网络实验教学内容的设计要符合实验室实际情况，紧紧围绕实验教学目标和教学任务来开展。从基本操作型、验证型出发，逐步开展综合型与创新型计算机网络实验。对于硬件设备无法满足的实验，可以选择使用相应的仿真系统，让学生对新技术新设备的设置有个直观的认识，同时可以弥补计算机网络实验设备购买经费相对不足对实验的影响。
　　通过基本操作型、验证型实验，让学生掌握基本实验理论和实验方法，掌握网络设备的操作。我们在实践中使用了以下基本操作型、验证型实验：
　　1.网线制作和局域网组建
　　（1）学会使用网线制作工具并制作二种不同标准的网线，完成后进行检测；
　　（2）了解网线制作的技能技巧及对网络性能的影响；
　　（3）利用做好的网线通过HUB和SWITCH组建局域网。通过双绞线的制作、局域网的组建，培养学生动手能力，同时对局域网有了更一步的理解，在实验内容设置时注重社会应用。
　　2.在PC机上熟悉常用网络命令
　　如Ping.exe，Netstat.exe， Telnet.exe， Tracert.exe， Winipcfg.exe，Arp.exe，Ftp.exe， Ipconfig.exe， Net.exe， Route.exe等网络命令使用。
　　3.使用SNORT观察网络数据包和TCP链接
　　（1）安装使用自由软件SNORT；
　　（2）截获以太网数据包，并描述以太网数据包的各层的帧结构；
　　（3）截获ARP，ICMP协议数据包并进行分析。
　　学生通过综合型实验，运用所学计算机网络知识，观察、分析一些典型的工程技术问题，设计实验方案、选择实验设备，从而达到培养学生综合应用能力的目的。我们在实践中使用了以下综合型实验：

　　1.使用SOCKET编程实现mini FTP Client/ Server及聊天程序
　　（1）独立完成mini FTP Client端及 Server端程序；
　　（2）聊天程序要求：能相互对发文本消息；
　　（3）尝试与现有的标准FTP Server互通，实现GET file，PUT file，CD(change Directory)，PWD(display current directory in server)等功能。
　　（4）可以进一步在自己机器上的linux / unix平台下实现mini FTP Client/ Server或聊天程序。
　　2.复杂网络设计
　　（1）通过参考软件中自带的帮助、参考资料和教师的讲解等，熟悉模拟器操作的常用命令。对配置模式、配置参数的查看、保存、清除等进行了解。
　　（2）网络拓扑图的设计。熟悉不同网络设备以及相关的接口，如路由器、交换机、主机，学习利用不同网络设备搭建网络系统。
　　（3）网络路由器不同端口的配置。学习如何对网络路由器的以太网接口、快速以太网接口、串行接口以及相关参数的配置，以及环回接口、令牌环接口的配置，并且能够对配置结构进行验证。
　　（4）静态路由的配置。学习静态路由的设置，默认路由的设置，以及已有路由的删除。
　　（5）动态路由的配置。深入掌握RIP协议的原理，能够进行动态RIP路由设置，并对设置的结果进行验证。
　　由此可见，我们的计算机网络实验安排遵循由易到难、由浅入深的原则，学生通过基本操作型、验证型实验，掌握了计算机网络的基本知识。学生通过综合型实验，深入理解协议的运行机理，培养其编程开发能力，学生的创新意识和创新能力得以培养。
　　四、结束语
　　在计算机网络实验教学中，强调学生的主体性，要求充分发挥学生在学习过程中的主动性、积极性和创造性。通过计算机网络实验，不仅深化掌握了计算机网络的理论知识，而且使学生具备、分析、维护、开发软硬件产品的能力，学习掌握和应用现有设备的能力，特别是组织构造系统应用环境的集成能力，使学生学有所用，在计算机网络实验教学中逐步养成科学态度，培养创新意识，提高实践能力。
　　参考文献：
　　[1]何建新，习胜丰，陈伟宏.网络实验教学改革研究与实践[J].实验科学与技术，2009，7(4)：99-101.
　　[2]方芸，高仲合，高博文.计算机网络实验教学改革[J].实验室研究与探索，2008，(6):91-93.
　　[3]肖涛，程东，何怀文.计算机网络实验研究与探索[J].实验科学与技术，2010，8(3)：39-40.95.
　　资助项目：2010年度校级《计算机网络》重点课程建设项目(项目编号：ZDKC1016)。

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