计算机网络课程实验教学的改革与探索

来源:用户上传      作者: 刘超敏　张　帆

　　[摘要] 实验教学是培养学生实践能力和创新能力的重要环节，是计算机专业教学的一个重要组成部分。针对目前我院计算机网络实验教学的现状，围绕实验教学的目标，对实验教学体系、实验教学内容及形式方法等提出了一些初步的改革设想。
　　[关键词] 实验；教学改革；网络实验
　　
　　计算机网络是一门应用性、实践性很强的专业课程，其实验教学不仅是理论教学的深化和补充，而且对于培养学生综合运用所学知识，解决实际问题的能力，也起着非常重要的作用。郑州经贸职业学院新的网络实验室建成投入使用，承担了所有网络课程实验，有机会让我们在如何规范实验教学，建立与理论教学改革相协调的实验教学体系方面进行了初步探索，提出一些实验教学改革的设想。
　　
　　1 计算机网络的实验教学现状
　　
　　开设网络实验，学生需要综合多门课程的知识和实验技能，才能做好有关计算机网络的实验。同时，对实验环境要求较高，投资大，组织管理难，实验前、后很多工作需要实验室技术人员的支持与配合，实验指导教师要对实验环境比较了解，设置的每个实验项目都要考虑其可行性和可操作性。正因如此，“计算机网络”课程的实验一直是许多学校在进行正常教学过程中难以解决的问题。目前，有的是教师作演示实验；有的只是让学生参观已经建设好的网络环境；甚至有的还只能让学生进行一些简单互联网应用软件的使用，实验教学远没有达到应有的作用和效果。
　　
　　2 网络实验教学
　　
　　我们紧紧围绕实验教学目标，坚持实验教学与实验室建设相结合，在确定实验教学内容的基础上，进行了实验室的建设和规划。
　　
　　2．1 实验室建设。现在我们提出了一套计算机网络实验室的设计方案。该网络实验室拥有5间机房，每间约120平米，配有Cisco路由器10台，3Corn交换机10台，网易通智能Hub 10台，电话交换机10台，分别安放在5个机柜中，来完成“计算机网络”课程实验。
　　①先将每间实验室分隔成5个工作组，将40台计算机按每8台(配置一台高档次的作为服务器，其余7台作为工作站)分成一组，共由5组组成，一组安放一个机柜，实验台四张，每次可容纳40个学生进行网络实验。
　　②用交换机或Hub(测试总线型局域网工作原理需要)将每个小组构成一个独立局域网络，网络操作系统可根据实验的需要自行选择。
　　③通过交换机(按实验需要提供部分带VLAN功能的交换机)或部分路由器将5个局域网进行互联。
　　③通过校园网接口将整个计算机网络实验室接人互联网，以后还设想配置上防火墙等网络安全设备，能完成网络安全方面的试验和研究。
　　⑤每小组提供一套硬件设备(压线钳、双绞线、水晶头、网络测试仪、工具刀)和软件包(WiondowsXP，Linux等网络操作系统和网络安全管理软件)。
　　⑥将计算机网络布线、组网、安装、测试、管理等流程知识用图例的形式设计好，布置在实验室的墙上，供学生上机实验时参考。
　　
　　2．2 实验内容。我们在设计实验内容的时候，宗旨是既要涵盖教材中主要的知识点，又要兼顾对学生动手能力和创新意识的培养，而且所设计的实验还应该具备实用性和可操作性，根据分层次的实验教学目标的要求，我们精心设计了八个实验项目：
　　实验一、网络设备认识实验。学生通过观看和听老师讲解，认识各种网络设备，了解实验室网络的具体连接情况；然后通过实物演示以及资料介绍，了解各种常用网络设备的名称、规格、使用等参数；最后让每个学生按要求制作一条100M直通线。
　　实验二、局域网的安装及参数设置实验。用上一个实验制作的网线按星型网络的拓扑结构把实验电脑与集线器接起来、安装网卡及驱动程序、设置TCP/IP参数，使得参加实验的同学能上网、互相共享文件。练习使用PING、WINIPCFG等命令。
　　实验三、考虑到现在社会上大多数的单位都是申请一个IP地址、开通一条上网线路，然后其它机器通过路由器或代理服务器的形式共享上网，我们设计了NAT网络地址转换实验。其主要内容和方法是：连接实验室局域网与学校的网络，根据实验指导书，配置实验局域网的每台电脑参数；用服务器安装两台网卡的方法安装并配置远程路由协议，通过NAT地址转换，使得实验局域网的每台电脑能使用私有IP地址上互联网。
　　实验四、WIN 2000服务器的安装及WEB、FTP服务器设置实验。实验内容及方法是：在全新的硬盘上安装WIN 2000高级服务器系统，安装服务器的各种硬件驱动程序，并设置TCP/IP参数；制作一个简单的网页，在安装好服务器的基础上设置WEB、FFP服务器，使得各组同学之间能通过IE输入IP地址访问他人制作的网页。
　　实验五、交换机的基本操作。目的与要求：认识交换机的软硬件构架，掌握用CONSOLE口、TELNET，WEB等方法登录交换机，熟悉各种管理界面和管理内容，区分交换机与HUB的工作原理。用CONSOLE口登录(或其它方式登录)交换机管理界面，设置交换机的IP地址和工作模式，掌握交换机的安全管理和文件更新方法，对比交换机与HUB的工作模式。
　　实验六、路由器的基本操作。目的与要求：认识CIS。C02800系列路由器的软硬件构架，通过各种方式登录到CISCO路由器，熟悉CISCO路由器的命令行界面、设置口令和口令恢复、设置主机名、DNS、II主机表、设置基本网管特性、设置路由器启动时寻找ROS的顺序、ROS的升级等，进行配置文件的保存和下载。
　　实验七、VLAN配置。掌握VLAN的工作原理和各种配置方法，认识到VLAN在进行网络管理和应用中的重要性，并为某单位设计VLAN划分方案。内容：POR7VLAN配置、TAGVLAN配置、VLAN中继。
　　实验八、局域网设计与组建实验。独立设计、组建一个局域网，实现以下功能：(1)各个PC机相互PING通；(2)实现文件及打印机共享；(3)建立自己的WEB、FTP站点，使局域网内各PC机能够访问该站点；(4)局域网内各PC机通过代理服务器上Interact网。
　　
　　2．3 实验教学的组织与管理。①2以学生为主体，加强教师在实验中的主导作用。每一次实验课中教师用约1/3的时间，简明扼要地讲授该实验，实验目的、内容、重点和操作难点，余下时间学生进行实验，实验过程中，出现问题一般由学生自主解决，教师作启发性提示和引导。在每次实验后，老师组织学生作小结，使学生从实验中积累经验，获得更多的实验技能。
　　②分组实验。教师根据实验设备与环境，并针对实验内容，采取8人分组实验，增强了学生之间的协调能力和合作精神，网络实验不光需要计算机，还需要一些配套设备，实验操作有一定的破坏性，分组实验，还有利于实验室的恢复和维护。
　　③实验报告。实验后，学生按实验性质认真完成相应实验

报告，指导教师逐份批阅，从中及时发现问题，帮助学生指正和解决，巩固和深化实验教学成果。
　　
　　2．4 存在问题。在实验教学中，我们发现存在以下几方面问题：一是对计算机网络实验的重要性认识不足。二是计算机网络实验教学内容有待优化。三是教师缺乏实践经验。四是一些复杂的网络实验还没有开设，无法满足一些学生的需求。
　　
　　3 计算机网络实验教学体系的改革思路
　　
　　在如何规范实验教学，建立与理论教学改革相协调实验教学体系方面，今后我们想从几方面进行探索和改进。优良的实验室配置和良好的实验教学体制与体系的建立，为我们进行计算机网络实验教学课程体系和内容的改革提供了一个平台。
　　
　　3．1 独立设课。所谓独立设课，就是实验教学不再依附于理论教学，它独立开课，独立考核，不一定与理论课同步进行。实践证明，计算机网络实验课程独立开设是可行的并且是有效的。独立设课，不仅有利于形成完整、科学的实验教学课程体系，而且可以调动学生学习理论知识和参与实验的主动性与积极性，使理论教学与实验教学相得益彰，有利于促进实验教学的改革。
　　
　　3．2 完善实验教学体系。计算机网络实验作为单列实验课，就必须有一套完整的实验教学大纲、实验教学计划、实验教材，以及实验教学参考书，单独设定学分，规定计划实验学时，并制定出切实可行的实验教学内容。前面我们设计的八个网络技术实验项目，大致可分为两类，一类为验证、操作型实验，一类为综合、设计型实验，“局域网设计与组建实验”、“VLAN配置实验”为综合性、设计型实验，其余的6个实验项目为验证性、操作型实验。验证、操作型实验的组织方式是以实验指导书为依据，通过老师讲解、演示，再由学生自己动手操作，完成实验指导书所要求的必做内容，掌握网络设备的使用、配置等方法，掌握WEB、FTP站点的创建方法，掌握路由器参数配置方式等，实现较低层次实验教学目标。综合、设计性实验项目的实验，这类实验在实验指导书上只写明实验目标、要求，提供相关设备及部分相关资料，由学生自己设计实验方案，学生自己确定实验方法、步骤，利用实验室提供的设备独立完成整个实验过程。
　　
　　4 结束语
　　
　　在计算机网络实验教学的实践中，我们深深地体会到，计算机网络实验课的改革首先要从实验教学体制与体系方面着手，独立设课，按照实验大纲实施教学计划、规范实验教学，根据教学需要合理地开设实验，充分结合当前国内市场的典型应用，跟上网络技术和网络设备更新的节拍，不断改进实验教学形式方法和组织管理，与时俱进，使理论教学与实践教学有机的融为一体，逐步形成完善的“计算机网络”实验教学体系。

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