基于有效教学的《网络编程技术》实验教学的探索

张 淼 佟晓筠 张 华

（哈尔滨工业大学计算机科学与技术学院，黑龙江 哈尔滨 264209）

计算机专业的高校毕业生应具有较强的网络编程能力，否则无法满足当今社会的需求。“网络编程技术”课程作为计算机专业的专业课程，正是在这一背景下开设的，是在学习计算机网络等网络类课程和程序设计等基本编程技术课程的基础上,深入系统地学习计算机网络编程技术,从而培养学生分析和解决实际网络问题的能力。

实验教学作为与理论学习同时进行的实践类课程，它能及时地对学生所学的知识进行训练，能促进学生对理论知识的消化吸收及活学活用。因此，如何有效地组织实验教学，使它成为课堂教学的有益补充，从而解决学时有限的问题，是非常值得思考的问题。国内许多专家对网络编程技术的实验教学进行了研究。实践证明，这些实验教学模式都有助于提高学生网络编程的能力。但是，就以下两方面仍有发展的空间：①进一步提高学生学习的主动性、积极性、创造性。②加强基础知识和综合知识的学习过渡。文本结合笔者多年的教学经验，在借鉴上述教学方法的基础上，基于有效教学理论，从实验教学方法、实验教学内容和实验考核方式多方面提出网络编程技术实验课的教学模式，力图做到使学生在有限的学时内有效的学习，深入系统地掌握网络编程技术。

一、网络编程技术实践教学模式

有效教学是教学过程合规律性、有效果、有效率、有效益的教学。学生发展是有效教学的最终目标，促进学生的学习成效、培养学生的创新精神和实践能力,使学生充分发挥主动性和创造性的教学是有效教学。

网络编程技术实验课程的有效教学应为学生提供科学、宽松的理论联系实际的动手机会，使学生充分发挥主动性和创造性，进而学生得到网络编程的能力。根据有效教学的理念，笔者从实验教学目标、实验教学内容、实验教学方法和考核方式四个方面提出改进的网络编程技术实验课的教学模式。

该实验教学模式的终极目标是有效教学，首先在有效教学思想的指导下确定实验教学目标，然后依据该教学目标和有效教学的思想确定实验教学内容，最后根据实验教学内容和有效教学的思想确定实验教学方法和实验考核方式。

二、实验教学目标的确定

实现有效教学首选要明确教学目标。教师要让学生知道“学什么”和“学到什么程度”。为了实现“网络编程技术”实验课程的有效教学，首先需要确立该课程的实验教学目标。教学目标是教学活动实施的方向和预期达成的结果，是一切教学活动的出发点和最终归宿。教学目标一经确定，就对教学活动起着控制作用。在“网络编程技术”课程的实验教学中，要增强系统性、设计性和综合性，体现原理、方法、技术和应用的有机结合。

设计教学目标为：加深学生对理论知识的学习和理解；使学生掌握网络编程技术，建立起系统化、工程化的概念；培养学生发现问题、解决问题和分析问题的能力，使他们能够在应用中发现问题、解决问题和分析问题；使学生能够熟练运用网络编程技术设计和开发复杂网络应用。需要注意的是，对学生进行实验教学的目的是对其网络编程能力和网络编程综合素质的培养，而不仅仅是通过实践熟悉某些函数库。这一教学目标中体现的是实验的系统性、设计性和综合性，本着“授之以渔”的目标，以及对学生学习能力的培养，从而实现有效教学。

三、建立分层次的实验教学内容

根据实验教学目标和有效教学的思想，我们设计了分层次的实验教学，具体分为基础型实验、进阶型实验、综合型实验3个层次，由浅入深，层层深入，前一层是后一层的基础，后一层是前一层的深入，引导学生逐步掌握网络编程技术。

1.基础型实验

基础型实验的立足点是加深学生对课堂理论知识的理解和掌握，掌握网络编程基本技术，为后续的进阶型实验和综合型实验打下基础。在实验内容安排上，这一类型的实验主要是验证性实验，是对课堂讲授的理论知识的验证和应用。在基础实验这一部分严格按照教师既定安排的实验内容和实验顺序进行，从而达到让学生深入理解理论知识，掌握网络编程技术的目的。然而基础实验内容往往会限制学生的思路，使学生局限在某几个领域的实验项目上，缺乏对学生主动、独立性的训练，同时也不利于理论知识点的联系。因此在学生做完基础实验后要进行后面的进阶型实验和综合型实验以补充基础实验。

2.进阶型实验

进阶型实验主要在基础实验的基础上进行高级网络编程的训练，编写高质量的网络应用程序。在这部分实验中，我们从效率、可靠性、兼容性、安全性四个方面训练学生编写网络程序。

在效率上我们主要有三个着眼点：其一：多客户端并发访问服务器时的效率低下及瘫痪问题；其二：由于TCP协议的特点，提高基于TCP协议的网络应用程序的效率问题；其三：编写程序的程序运行效率。在多客户端并发访问问题中，让学生详细分析I/O模型、多线程、多进程、共享线程池及其他并发处理方案，并对这些方案的优缺点进行对比。

在可靠性方面，分别针对TCP程序的可靠性和UDP程序的可靠性进行练习。对于TCP程序的可靠性，我们设计一些网络异常情况的实例让同学进行分析，从而给出相应的策略。对于UDP程序，模拟UDP不可靠的几种情况让学生统计分析并给出自己的解决方案和相应的程序。

在兼容性方面，主要针对在编程实现时针对不同类型的操作系统和IPV4与IPV6网络的兼容性。

在安全性方面，主要包括安全套接字和安全编程能力的训练。通过基础实验中训练的套接字技术，进一步掌握安全套接字编程技术。安全编程主要训练学生在网络编程中应对软件安全问题而采用的防御性编程方法。

3.综合型实验

综合型实验是在基础型实验和进阶型实验的基础上，锻炼学生对网络编程技术和方法进行综合应用的能力。在综合型实验中，主要以具体应用项目为实验内容，模拟真实项目开发过程。由于项目的特点，这部分实验我们采取团队合作的方式完成，3-4个学生为一个小组，培养学生团队意识，锻炼学生分析问题、解决问题的能力。

四、采取多样化的实验教学方法与科学的实验考核机制

1.多样化的实验教学方法研究

在教学方法上我们采取解决问题式教学和教师指导方式相结合的教学方法。在实验中主导思想是给学生充分的空间，锻炼学生解决问题的能力，同时教师也要给予学生适当的指导。在实验中要充分发挥学生的主动积极性，每个实验都是以问题方式呈现，给学生较大的思维空间，要求学生独立解决问题，调动学生的学习兴趣，从而达到掌握知识的目的。同时教师在教学过程中要实时观察学生的实验操作，必要时给予指导。在指导过程中要少示范，多启发，给学生留下独立思考的空间。对于普遍存在的问题要集中演示，引导学生思考并完成实验内容。

2.科学的实验考核机制研究

2.1 对于基础型实验，与理论教学同步进行，实验的效果可以间接反映出学生对课堂教学知识的掌握理解程度及存在的问题。对于这部分实验，我们采取在每次实验课结束时直接考核给成绩的方式。这样既可以防止学生相互抄袭，又可以使一些平时上课不认真、想投机取巧的学生放弃侥幸心理，认真对待课堂教学和实验教学，从而督促学生的学习。

2.2 对于进阶型实验要求学生完成后将实验结果提交并当场回答教师问题的方式进行。对于每个进阶型实验我们给出限定时间，教师按照学生提交结果的正确性和时间长短给分。通过进阶型实验的考核我们可以充分锻炼学生的思维，考查学生对知识的灵活掌握程度和系统性。

2.3 对于综合性实验的考核采取答辩和提交报告相结合的方式进行，每个学生演示他所做的结果、设计内容和设计思路，教师根据答辩结果和报告情况给予分数评定。

五、结束语

依据“网络编程技术”课程的知识特点，以有效教学理论为指导，在实验教学目标、实验内容、实验教学方法和实验考核方式问题上探讨了网络编程技术课程的实验教学模式。在实验内容上提出了基础型实验、进阶型实验和综合型实验三个不同层次的实验形式。在实验教学方法上提出解决问题式教学和教师指导方式相结合的教学方法。在实验考核方法上对不同层次的实验采用不同的考核方法，及时激励和督促学生的学习。经过实践证明，这种教学模式是可行的，取得了明显的教学效果。实验教学模式的探索是长期不断的创新过程，还需要不断努力，使“网络编程技术”课程实验教学逐步完善。

[1]刘杰彦，向渝，詹思瑜.计算机网络编程的教学与实验探讨.实验技术与管理.2015,13(1):115-117,162

[2]姚利民.中外教育家有效教学思想初探.中国教育学刊.2015,(5):32-36