非计算机专业《计算机网络》实验教学环节的改革与实践

来源:用户上传      作者: 申　彦　李晓薇　宋顺林　李守伟

　　摘 要： 针对非计算机专业学生的特点，本文作者总结了以往计算机网络实验教学过程中的不足，汲取多年的教学经验，创新地设计出了具有实践意义的计算机网络实验内容，在实验教学中取得了一定的成效，激发了学生对计算机网络学习的兴趣，巩固了课堂所学，增强了学生解决问题与创新的能力。
　　关键词： 非计算机专业 《计算机网络》教学 实验教学 成效
　　
　　1.引言
　　
　　随着计算机网络的普及，计算机网络在日常生活与企业运营管理中起到了非常重要的作用。越来越多的非计算机专业，比如工商管理专业、金融专业、电气专业等，都相继开设了计算机网络课程［1，2，3］。
　　《计算机网络》作为一门主干课程，有着知识更新快、量大，多学科交叉、难于掌握的特点。对于非计算机专业的学生而言，特别是在网络底层知识点的理解方面存在着一些困难，学生往往被前面章节晦涩难懂的知识打击了学习积极性［４，５］。
　　为了引起学生的兴趣，激发他们的积极性，笔者结合多年的计算机网络教学经验，尝试性地设计了针对非计算机专业学生的计算机网络教学试验环节，并在最近几年的教学环节中收到了不错的成效。
　　
　　2.以往实验环节存在的问题
　　
　　目前国内高等院校中， 由于经费的原因， 计算机网络实验平台非常简单，实验教学环境缺乏，相关设备非常昂贵，即使是搭建刚刚满足教学要求的具有一定实践意义的实验平台，往往投资也需要数十万元，如此巨大的投资往往令一些高校相关专业望而却步。在这种情况下，有的学校以网络模拟的方式来解决经费不足的问题，但网络模拟的最大问题是：学生不但要熟练掌握网络相关的知识，而且要学习相关的模拟知识，比如模拟平台的搭建，模拟软件的使用，于是出现了很多学生基本的知识点还没掌握，又有很多模拟知识也没掌握的情况，整个实验环节结束以后，学生往往不但没有更进一步弄清楚计算机网络的基本知识，反而更加抓不住重点，不知道自己应该学什么，做什么。更为重要的是模拟毕竟是模拟，和现实的网络环境仍然存在着非常大的区别。
　　有的教师曾经尝试用学校的校园网作为教学实验平台，但是由于校园网关系到各个学院，以及科研部门的教学科研，不可能让学生随意更改配置，往往是由相关的任课教师在课堂上演示，学生缺乏参与性。
　　上述问题在非计算机专业的教学实验环节中尤为突出，相比计算机专业，非计算机专业的实验平台建设更加薄弱。同时，非计算机专业的学生往往动手能力普遍弱于计算机专业的学生，这些都造成了计算机网络实验环节的开展更加困难。
　　
　　3.实验教学环节的创新与实践
　　
　　为了激发广大学生学习计算机网络的兴趣，做到理论指导实践，我们设计了全新的计算机网络实验环节，专门针对非计算机专业计算机网络的教学工作。笔者的实验教学并没有采用模拟的方法，模拟方法的弊端在前面已经叙述过。我们更多的是针对非计算机专业学生的特点，做一些简单易行的小实验，避开具体的编码开发细节，同时在实验的过程中着重培养学生的动手能力和协议分析的能力。
　　实验内容注重的是学生分析协议，理解协议能力的培养，而不是协议开发能力的培养，所以该实验环节更加适合非计算机专业学生。
　　
　　4.实验设计的具体内容
　　
　　该实验内容与教材紧密联系，可以作为课堂教学的有力补充。
　　整个实验分为以下几个部分［７，８］：
　　（1）简单的异步串行通信编程实验
　　利用RS232C电缆以虚连接的方式进行双机互连实验。通过此次实验可以让学生对物理连接时所用接线器的形状、尺寸引脚的数量和排列情况；规定传输二进制位时，线路上信号的电压高低、阻抗匹配；各条物理线路的工作规程和时序关系有着更直观深刻的认识。
　　（2）利用停止等待协议传输数据文件(数据链路层试验)
　　此次实验，教师以VC++作为平台部分实现了BSC停止等待协议。本次实验针对非计算机专业学生的特点，并不要求学生进行相关协议的开发，只是让他们观察整个实验的过程，对通信过程有直观的认识，特别是对数据链路层的帧定界、透明传输、差错控制有更加清楚的认识。同时，对于一些有C语言基础专业的学生，也可以将源代码公开。
　　（3）网络数据包的监听与分析（局域网实验）
　　在这个实验环节，我们利用协议分析软件Packetyzer，让学生尝试着去抓取以太网的数据帧，分析数据帧的结构，观察并理解日常上网过程当中网络数据流的传递过程。
　　学生可以分组进行实验，通过不同组计算机之间的相互通信，抓取以太网的数据帧，弄清楚数据包中的源MAC地址、目的MAC地址、类型字段值的意义，以及这些值和自己机器网卡MAC值、对方机器网卡MAC值之间的关系。
　　（4）IP数据包抓包以及分析试验
　　对通信过程中的IP数据包进行分析。在本次实验环节，专业任课教师要注重引导学生对数据报的片偏移、标识、标志字段的观察，理解上层的数据是怎么在网际互连层分片以便适合下层数据链路层传输的。
　　（5）网络数据包的监听与分析（传输层实验）
　　由于传输层的内容比较抽象，学生在学习的过程中就显得更加的困难。通过该实验环节学生可以直观地查看TCP的报文格式；查看TCP在建立连接，释放连接的过程中的报文内容，ACK，SYN，FIN，序号字段的内容，以及和前后TCP报文内容之间的关系，从而进一步加深对传输层的理解。
　　（6）常见的服务器端软件的使用（应用层实验）
　　通过安装并使用、配置一些常见的服务器端软件，比如IIS，SERV-U，TOMCAT等，可以为学生以后走上工作岗位奠定一定的网络软件使用基础。同时，通过该实验环节，学生可以对应用层协议，比如HTTP、FTP等，有更进一步的了解。
　　
　　5.改革课程考核方式，突出实验教学环节
　　
　　传统的计算机网络考试往往只注重对学生理论知识部分掌握程度的考查。我们经过多年的教学，逐步对非计算机专业学生该课的考核方式做了一定的修改。现在这门课的最终成绩以卷面分和实验环节得分加权平均而得，试卷分数占70%，实验环节占30%。同时，笔者在设计试卷的时候有针对性地加入了实验环节的内容，以避免个别学生对实验环节不重视，不到课的情况发生。实践证明，这种做法在一定程度上确保了实验环节的正常进行。
　　
　　6.结语
　　以上是笔者针对非计算机专业的特点，对计算机网络实验教学方法的一些改革想法和实践总结。笔者设计的实验内容无需相关专业购买大量昂贵的网络实验设备，专门针对非计算机专业的学生。在多年的工商管理学院计算机网络的实验教学中，笔者取得了一定的效果，从而激发了学生对计算机网络学习的兴趣，增强了学生分析问题、解决问题，以及创新的能力。
　　
　　参考文献：
　　［1］刘彦宝.计算机网络课程教学改革与实践［J］.黑龙江高教研究，2006，(2).
　　［2］李成忠.计算机网络教学研究［J］.重庆邮电学院学报，2004，64，(6)：131-133.
　　［3］李秀娟.计算机网络课程的教学研究与实践［J］.郑州工业高等专科学校学报，2004.
　　［4］郑良斌，何薇.非计算机专业“计算机网络”课程教学改革与实践［J］.计算机教育.
　　［5］张军.非计算机专业“计算机网络”教学改革实践［J］.广东工业大学学报(社会科学版).
　　［6］谢希仁.计算机网络［M］.北京:电子工业出版社，2003.
　　［7］陈立军，王一平.非计算机专业计算机系列课程网络辅助教学系统的实践［J］.现代电子技术，2001，(2)：38-40.
　　［8］王健杨，柳松.东北林业大学.非计算机专业计算机网络课程的实践教学方法的研究［J］.教书育人，2008，18.
　　
　　基金项目：National Social Science Foundation of China under Grant No.07CJY014、Advanced Talent Foundation under Grant No. 06JDG054。

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