计算机网络实验“新三结合”教学方法研究

杨 军广州航海学院　广东广州　510725

计算机网络实验“新三结合”教学方法研究

杨 军
广州航海学院广东广州510725

高校计算机网络装备和实验教学比较雷同，学生共同感受是抽象、难以真正学到实用的知识，其原因主要在于投入少，实验装备滞后，实验教学方法死板等造成的。本文对传统实验教学模式进行剖析，结合现有实验装备存在的问题，提出实验教学“新三结合”教学模式，在教学实践中取得突破，取得良好的教学效果。

计算机网络；实验装备；实验教学方法

计算机技术在20世纪作为新产业兴起，让人类真正进入了IT爆炸的时代，人类社会几乎任何活动都离不开这门技术，它成为所有大学必开的专业，同时作为科普课，所有专业都有涉及。计算机网络技术的发展更是将这一技术的使用推到极致。高校既是计算机网络知识的传播者，也是应用者，如何设计和克服现有的困难，将这门学科用最有效的教学方法，更好、更科学地传授给大学生是摆在每位大学教师面前的新课题。

1　高校计算机网络课程实验教学现状

1.1网络实验室装备滞后

随着网络技术的广泛应用，我国高校基本都开设有计算机网络的相关课程，但由于高校经费投入不足，各高校的网络实验教学总是存在各种问题，效果不佳。网络实验室建设总体投入少，纵观各高校网络实验室装备都比较简陋，主要设备还基于综合布线、简单的局域网网络连接、网络连通性测试等方面，只是计算机网络入门级的技术，很难深入到更深的层次（比如协议、网络架构、网络系统等）进行研究与教学。要进行更深层次研究，必需购入更好的设备和系统，但受资金的限制。另外，计算机技术日新月异，设备购置还要具有一定的前瞻性。各高校要根据自身的资金和学科建设有计划地逐步完善，也可通过合作办学的方式提高实验装备质量。[1]

1.2差强人意的实验教学理念

实验教学理念决定了实验教学目标、培养模式和教学方法。计算机网络课程是计算机技术和通信技术的交叉学科。理论性强、知识面宽、应用广泛、实用性强，是一门公认的比较难教的课程，特别是随着网络协议不断升级、新技术不断涌现、知识点不断地增加，更增添了该课程理论教学和实验教学的难度。[2]全国各高校都在积极探索网络实验教学的教学体系和教学方法，虽然取得了一定成果，但从近年的成果来看尚未取得更多的新成果和新方法。只是侧重点不同已，终究是走不出“理论与实践相结合、教学与科研相结合、工学结合”老套的“旧三结合”教学方法，这种理念不适合新形势的需要，是扼杀学生创新能力的教学方法，必须进行变革，与时俱进。

1.3实验教学内容和指导用书缺乏

网络实验教学内容和形式都比较单一，学生学和做都显得十分抽象，实验室网络架构设计也比较简单，模块化层次不高，与社会上使用的网络层次的复杂性设计有很大的差异，学生学的和用的严重脱节。如何将实用的外部网络有效地引进实验室是提高网络教学的重要课题。目前各高校也在做这方面的尝试和努力，由于各种原因效果都不太理想。各高校十分注重理论用书建设，而实验室用书十分缺乏，这是我国高校普遍存在的通病，如何利用社会资源提高和丰富实验教学，加强实验指导用书建设是完善网络实验的首要任务。

2　创建新型网络实验教学模式

网络专业具有抽象性和实操性强的特点。目前高校网络专业无论是理论教学还是实验教学都采用的仍然是老“三结合”的教学方法，即：理论与实践相结合、教学和科研相结合、工学结合。这三种结合是高校最流行的教学实践模式。但在应用型教学中，老“三结合”教学实践模式的缺陷逐渐暴露出来，问题是大而空洞，实施缺乏实际的企业、技术、财力支撑。主要表现在三个方面：一是理论基础教学方式死板，实际教学中只局限于应用教育的口号；二是实践教学设施建设受办学资金的制约，实践教学设备及时更新缺乏资金支撑，其技术含量与现实社会的需求严重脱节；三是科研只局限于教师层面，学生无法真正参与，且科研多局限于理论创作。作为教师，在教学中体会到网络类专业学生在学习中感觉空洞乏力。为改变这种教学现状，网络教学应从实际的网络教学出发，创新教学方法，应建立“新三结合”教学实践体系，即：行为科学与理论相结合、开发与学习相结合、趣味与互动相结合的教学实践新模式。这三种模式更能有效地反映大学教学实际，从而提高学生的学习能力和动手能力，在试点教学中得到学生的广泛认可。

2.1教学理念创新

计算机网络课程是一门交叉性强的学科，它包括：计算机软硬件技术、电子技术、通信工程技术等。其理论性强、知识面宽、应用广泛、实用性强，是一门公认的比较抽象的课程，特别是随着网络协议不断升级、新技术不断涌现、知识点不断地增加，更增添了该课程理论教学和实验教学的难度。高校采用“老三结合”的教学方法，始终走不出理论性强而动手能力差的怪圈。但人类创造的任何成果都与其自身的行为有关的，我们可利用这一特点，让我们的行为科学与网络理论相结合。因为网络技术就是人类行为科学的抽象延伸，网络技术中的任何操作都与人类行为学分不开的，以人类行为学作为切入点讲授该课程，学生就很容易理解。如数据包在交换机和路由器中传输的工作原理就如同人类交通指挥原理，所以网络又被称为高速公路。通过网络运行的原理与人类行为类同的方式来讲授，学生就容易接受和理解网络技术的要义，这样让网络课程由抽象、晦涩难懂变得活起来。

2.2网络开发与网络专业学习相结合

“学习课程前：学生参观→从感性上认识建立局域网的意义。学习课程后：理论学习→测试学习的知识→建立局域网站点站点配置→互访交流心得→综合设计”。[3]充分利用学校在建网络项目作为学生的实习场所，直接将建设中的问题放到学习中讨论。网络课程如果由理论开始教学，学生缺乏感性认识，缺乏感性就缺乏兴趣和主动性，将理论在开发建设中进行验证才能让学生真正提起学习的激情。以网络课程局域网技术为例设计和分析，它是网络课程中的入门级课程之一，学好局域网是学习其他网络课程的前提，学生对这门课程学习没有兴趣，直接影响其他网络课程的进一步学习。学校网络实验室本身就是一个小型局域网，是学生学习和开发最好的实习场所，为解决学生对网络课程抽象的问题，就得从最基本网络实战开始学习，让学生自己动手设计和配置。

2.3网络趣味性与互动性相结合

作为网络课程的教师，不要只局限于教科书，许多教师多年的教学积累发现，有的教科书十分教条，死板乏味，要讲明讲透十分不易，教师要充分发挥自己的想象力，挖掘自身的幽默感，可以实现教学的趣味性和互动性。美国麻省理工学院、斯坦福大学教授将爱因斯坦的相对论和霍金的黑洞和大统一理论讲得风趣易懂，课堂成为师生互动和研究问题场所，且不缺少幽默，听课后让人耳目一新，印象深刻。纵观国内一些大学的网络课程大多是泛泛而谈，学生没精打采。教师要改变教学方式，多向大师级教师学习，实现教学趣味性和互动性。

3　建立新型化的网络实验教学环境

实验教学环境是实验教学取得成功的保障，硬件和软件是关键。网络实验环境的设计和建设一切以学生为本，根据学科建设、课程方案、网络技术的发展、社会效益等全方位考虑，使网络实验环境充分发挥应有的效率。计算机网络实验对硬件的要求比较高，需要大量的经费投入，但经费是有限的，因此，必须用创新的理念指导计算机网络实验环境的建设。一方面量力而行构建完善的网络硬件设备实验室环境；另一方面充分利用各类相关软件搭建虚拟实验平台。

3.1搭建完善的网络实验平台

设计合理、高效的实验平台是提高教学质量和学生动手能力的前提。以某高校行政楼办公楼中多个办公室之间的网络连接场景为例，模拟创建网络实验室的实验环境，这种环境的网络实验项目内容覆盖网络基本配置实验、交换机设置与VLAN划分、路由器配置、小型局域网及校园网组网技术、基于802.11无线局域网、WWW与FTP等服务器的配置、网络安全、IPV6综合实验、广域网连接、网络管理、常见网络协议分析、存储、网络融合通信等十三大类的网络综合实验室。[4]实验室的设备配置采用网络基础实验设备与功能模块设备组合的方式，可根据实际情况先建设基础部分，然后再逐步扩充功能模块，当然也可以一步到位。在设计这个网络前，师生共同充分准备，设计好网络拓扑结构，为提高同学的兴趣，让每位同学都参与，做到分工负责。

准备就绪后，考虑网络实验项目需要多人协同完成，且具有高仿真性和互动性，网络实验设计了六角实验桌，根据实验场所大小，可将网络实验每组6或8个座位，共6组。每组设备是独立的，实验室布局的拓扑如图1所示。[5]

图1　实验室拓扑图

实验开始时，联通过独立的分组设计，组与组之间的成员不会相互干涉，相对独立，避免了组与组之间的成员误操作或恶意操作带来的危害。在实际使用中，根据实际需求可以通过传输介质将若干组连接起来。每组的基础设备为：4台路由器、2台三层交换机、2台二层可网管交换机、6或8台PC机(配双网卡)、1台设备管理控制服务器(简称RCMS，通过八爪线分别连接8台基础网络设备的Console口，对网络设备和实验行为进行集中管理，设“一键清”初始化自动地进行实验的场景恢复)、1台实验室机柜。[6]可扩充的功能模块：无线模块、安全模块、存储模块、融合通信模块、网络管理、网络协议。每组的网络设备集中摆放在一个机柜中，构成一个 RACK 组，这样方便对各组网络设备进行统一管理。由网络硬件设备组成的实验室必须考虑可管理的问题 ，否则无法发挥设备的作用。采用这种设计模式，组内设备自由组合，学生无须反复拔插配置口 ，而是通过网络登录RCMS对这些设备进行实验操作，大大提高了实验教学的效率和秩序 ，具有较强的可操作性，方便教师对实验过程进行管理、监督、检查。这种方式的实验直观，容易得到学生的认同，互动性强，激发学生学习兴趣。

3.2设计虚拟实验环境

虚拟实验环境是利用虚拟软件对网络环境进行模拟，这大提高了实验的可操作性、经济性和趣味性。如在网络设备配置与管理实验中 ，学生可以在教师的指导下安装虚拟网络实验环境，如Boson NetSim。可以将网络实验环境拓展到学生的个人计算机上，学生可以自由安排个人的时间先通过该环境进行实验，然后再到网络实验室进行真实的实验。既可增加学生的实验时间且实验方式灵活，又减少对网络硬件设备环境的使用时间，降低学校的办学成本。像配置 Web服务器等网络服务器配置类实验项目，可以指导学生通过安装Vitual PC或Vmware虚拟软件，然后在虚拟机中安装网络操作系统进行网络服务器的配置。建议安装Vmware虚拟软件，该软件支持Linux操作系统。[7]虚拟实验环境是提高学生动手能力的重要环节，让学生真实地体验网络的实际设计与操作环境，解决了理论教学中存在的空洞问题。

4　结束语

网络课程是多学科的组合，其具有抽象性、理论性强的特点，只在课堂上空洞地讲解，学生觉得晦涩难懂，创新的教学理念和优良的实验环境是教好网络专业课的前提。[8]本文指出了“旧三结合”教学方法在网络课程教学中存的弊端，提出“新三结合”的教学改进方法，举例为网络课程设计完善的实验环境。实践证明，在创新性实验教学理念的指导下，通过构建创新实验教学体系、建设创新型计算机网络实验环境、不断改进和创新实验教学方法等一系列配套的改革和创新，明显提高了计算机网络实验教学效果。由于“旧三结合”教学观念的根深蒂固，在网络课程教学上推广“新三结合”教学方法还会遇到不少的阻力，还需要解放思想。另外，各高校对实验室建设的重视程度也关系到网络课程建设能否顺利实施。

[1] 黄坤.计算机网络实验室建设的方案与实现[J].浙江万里学院学报，2006，19(2):56-57.

[2] 王益玲.改革实验室管理体制培养学生创新能力［J］.辽宁教育研究，2003，18(3):61-62.

[3] 阮晓龙，程万里，谷闪闪.计算机网络实验室建设与研究［J］.中国现代教育装备，2008(9):95-96.

[4] 林元乖.创新型网络实验室教学研究[J].实验技术与管理，2010，12(27):176-177.

[5] 石幼生.计算机网络实验室建设与实验教学的探讨[J].中国现代教育装备，2006(8):28-29.

[6] 魏楚元，张翰韬，吕橙.计算机网络开放式实验教学与创新实践能力的培养[J].实验室研究与探索，2007，26(6):9-13.

[7] 徐守志，覃颖，张红卫.创新型计算机网络实验教学体系研究[J].计算机教育，2009(13):182-184.

[8] 李成忠，张新有，贾真.计算机网络实验教学研究[J].西南交通大学学报:社会科学版，2005，6(4):72-74.

[9] 林元乖.创新型计算机网络实验教学研究[J].实验技术与管理，2010(12):174-177.

Computer Network Experiment "New Three Combination" Teachingmethod Research

Yangjun
Guangzhou Institute of Navigation， Guangzhou， 510725， China

Themore similar computer network equipment and experimental teaching in Colleges and universities， students are abstract，common feeling difficult to really learn the practical knowledge， themain reason lies in the lag of less investment， experimental equipment，experimental teachingmethods rigid caused. This paper analyzes the traditional experiment teachingmode， combining with the existing experimental equipment problems， proposed the experimental teaching of "three new combination" teachingmode， to achieve a breakthrough in the teaching practice， and achieved good teaching effect.

computer network； experiment equipment； experimental teachingmethod

2014-12-12

杨军，硕士，实验师。