计算机网络实验课程的探索与改革

肖 明，石泽顺（北京师范大学 政府管理学院，北京 100875）



计算机网络实验课程的探索与改革

肖 明，石泽顺
（北京师范大学 政府管理学院，北京 100875）

摘 要：针对当前计算机网络实验课程教学过程中存在的一些问题，提出“以软件实验项目为主，硬件实验项目为辅”的教学模式，从实验平台、实验内容、实验教材3个方面详细介绍计算机网络实验课程的教学探索，提出其未来改革的方向和建议。

关键词：计算机网络实验；课程教学；课程改革

0　引　言

计算机网络实验课程对计算机网络理论教学的影响较大[1]。一方面，计算机网络实验课程为计算机网络理论教学提供了服务。计算机网络实验课程所开设的一系列相关实验，可以加深学生对计算机网络理论知识的理解和记忆。另一方面，计算机网络实验课程是对计算机网络理论课程的升华和提高。从某种程度上看，计算机网络实验课程质量的好坏直接影响到计算机网络理论课程教学质量的好坏。机等[2]，在不影响实验效果的前提下，尽可能地降低计算机网络硬件实验平台的建设费用；在软件实验部分，可以精心设置一系列内容丰富的相关实验（见表1），主要包括网络拓扑图绘制软件的使用、服务器软件的安装与配置、路由器的配置和使用，以及基于开源协议分析软件开展的一系列计算机网络协议分析实验。对于实验环境要求较高、暂时难以达到要求的一些计算机网络实验，则可采取虚拟机形式来搭建实验环境。

1　计算机网络实验课程实施过程

1.1实验室建设

计算机实验室建设往往需要投入大量的人力、物力和财力。如果想建设好一个功能完善的思科网络实验室，总造价可能高达数百万元，这对于国内现有的大多数教学单位来说都将是难以承受的天价费用。同时，实验软件的选择目前也没有统一的标准，选择软件时大多由主讲教师凭主观来判断，导致软件质量参差不齐、难度不一，非常不利于学生学习。

在硬件实验部分，建议以小组为实验单位，为每个小组配备基本的实验设备和实验工具，包括工具包、交换机、路由器、无线AP接入、PC

表1　计算机网络实验课程所需软件

例如，在“网络拓扑图绘制软件的使用”实验中，可以选择用户最多的Microsoft OfficeVisio软件，事先为学生提供华为、思科等网络公司的特定图标库，同时推荐学生使用国产的亿图软件来绘制网络拓扑图，并且要求其对这两款软件进行简单比较，写出应用心得；在“路由器模拟软件的配置与使用”实验中，则主要介绍HW-RouterSim、Boston Netsim、Cisco Packet Tracer 3款软件。

1.2实验内容

目前，国内开设计算机网络实验课的高校众多，计算机网络实验教学内容也没有形成统一的标准，但一般认为，面向不同的专业应该有不同的教学侧重点。对于计算机专业的学生来说，应该将实验重点放在分析网络原理、体系结构和网络协议上；对于非计算机专业的学生，应该将实验重点放在网络构建、互联网应用等上面；对于兼具交叉学科性质的信息管理与信息系统等相关专业的学生来说，则应该开设组网技术、网络管理、网络系统安全等方面的实验内容，以培养学生的网络管理综合技能[3]。实验课程教学大纲主要包括9大模块内容（见表2），共计包含46个相关实验项目，内容翔实，步骤详细，能够帮助学习者系统地掌握各项计算机网络实验内容。需要提醒的是，不同专业教师在具体教学过程中可根据自身的实际情况对该实验内容进行适当增减。

1.3实验教材

国内现有的计算机网络实验教材尽管数量巨大，但质量参差不齐。目前有数以百计的计算机网络实验教材相继问世，可将它们粗分成两种类型。第一类是以硬件介绍为主的计算机网络实验教材，对硬件设备的安装和使用介绍非常详细，同时对硬件的配置要求非常高。对于国内大多数教学单位来说，昂贵的硬件建设费用往往是难以承受的。第二类是以应用介绍为主的计算机网络实验教材，主要开设文件传输服务、网页浏览、网络电视查看、电子邮件收发等相关实验。这类教材的内容过于简单，尽管学生通过实验也能够掌握一些基本的网络应用技巧，但并不能够很好地理解和掌握网络通信协议、网络设备、网络技术工作原理等内容，这对于其学习后续相关课程来说非常不利。

综合考虑上述两类计算机网络实验教材设计方案的优缺点，笔者于2014年在清华大学出版社正式出版了一本全新的实验教材——《计算机网络实验教程》[4]。该书共有9章内容，包括46个小实验，从实验目的、实验环境、预备知识、实验步骤等方面入手，详细介绍每个实验的具体内容。这本计算机网络实验教材主要有以下4大特色：

（1）体现“项目引导”的教学特点。从项目出发，以组网、用网、管网为主线，采用“项目引导”方式，帮助学生通过实验项目来完成相关知识的学习和技能的训练。

（2）体现“知行合一”的教学思想。以学到网络技能为出发点，在学中做，在做中学，从而完成知识学习、技能训练方面的教学目标。

（3）可操作性强。可操作性保证学生们都能够顺利地完成每一个实验项目。该书所选择的46个实验项目均经过精挑细选，完全契合计算机科学、信息管理与信息系统等相关专业的需要，难度适中，可操作性强。

（4）实验环境要求低。该书所选择的实验项目其平台环境一般都比较简单，实验设备物美价廉，大多数情况下只需要一台联网的计算机即可，国内大多数教学单位都能承受得起，可以保证各类实验的正常开展。

2　建 议

计算机网络实验课程当前存在的主要问题有：实验室基础设施落后，实验课课时普遍偏少，实验内容简单陈旧，实验考核制度落后。针对这些问题，建议在今后的计算机网络实验课程教学中进行相应的改革。

2.1加强计算机网络实验室建设

实验室基础设施建设对实验教学效果起着重要作用。计算机网络实验过程中的一些既经济又有效的方案尽管可以暂时弥补资金方面的不足，但毕竟是权宜之计。在今后的计算机网络实验课程建设过程中，应该设法向学校和院系主管领导提出申请，加大对计算机网络实验室的投资建

设，以引进国内外先进的网络实验平台和仪器设备（例如华为、思科、IBM等公司的网络设备及平台软件）。可以预见的是，有了先进的网络实验平台，将会给计算机网络实验课程带来新一轮的革新，促进学生了解和掌握最新的计算机网络技术，较大幅度地提升计算机网络实验课程教学质量。

表2　计算机网络实验课程教学内容

2.2增加计算机网络实验教学课时

随着计算机网络实验课程的逐步完善和发展，实验内容也必然朝着多元化、精细化等方向发展。如果想要求学生熟练掌握各种类型的网络实验内容，就必须提供充足的计算机网络实验课时，否则难以达到既定的教学目标。对于计算机网络实验教学过程，学生们希望实验课能更有趣，自己能够更直观地理解计算机网络相关知识。为此，笔者增加了相应的计算机网络实验课时，结果发现教学效果有了明显提高。在今后的计算机网络实验课程改革过程中，应该考虑到其特殊性，在不影响计算机网络理论课总课时的基础上，适当增加计算机网络实验课的总课时，让学生有充足的课时来开展相关实验，在动手的过程中真正学到实用的计算机网络知识和技能。

2.3改革计算机网络实验教学模式

在当今的大数据时代，所有计算机网络实验教师都应该尽早摒弃传统的“灌输式”教学模式，而采取全新的计算机网络实验课程教学模式，即以引导和启发为主要教学方法，以提高学生的动手能力为主要教学目标，通过布置一系列开放性实验题目来鼓励学生发散思维，按照自己的思路设计实验内容。此外，在计算机网络实验操作过程中，建议采用小组实验形式来组织教学。由于课程的特殊性，大多数计算机网络实验并不是一个人单独能够完成的，需要由小组成员共同合作，才能够高质量地完成相应的实验任务。此外，采用小组实验形式来进行计算机网络实验，不仅能够充分发挥小组成员的想象力和创造力，而且能够培养学生的动手能力和团队精神。

2.4完善计算机网络实验考评方案

教学评价是课程建设的重要组成部分，作用于教学活动的各个阶段，是对学生的学习过程和学习成果的综合评价。在课程教学过程中，建议推行全新的计算机网络实验考核评价方案，主要包括以下3部分内容：①平时成绩，包括出勤率、上课表现、回答问题等环节，大约占计算机网络实验课程总成绩的30%；②实验报告，包括实验内容、实验步骤、实验结论、实验心得等内容，大约占计算机网络实验课程总成绩的30%；③期末考试，以综合性的计算机网络实验设计为主，要求学生在规定的时间内设计并完成一个完整的计算机网络综合实验，大约占计算机网络实验课程总成绩的40%。如果能够真正实施这一全新的计算机网络实验考核评价方案，将有效避免传统上机考试所带来的一些弊端，使学生从繁忙的应试枷锁中解放出来，认真钻研计算机网络实验内容，这样不仅有助于提高学生们对计算机网络实验的积极性和主动性，而且能够显著提高学生们的学习效果。

3　结　语

如何参照信息管理与信息系统等相关专业的特点以及当前计算机网络实验课程存在的共性问题，使计算机网络实验课程从单纯的“以硬件实验项目为主”模式，逐渐转变为“以软件实验项目为主，硬件实验项目为辅”模式，是当前国内计算机网络实验课程改革的难点。笔者提出的一整套计算机网络实验课程教学改革措施，包括实验室建设、实验内容、实验教材等内容，目的是提高学生的计算机网络实验能力和创新能力。如何提高学生的计算机网络实验综合能力，仍然面临着许多挑战，需要教育工作者不断学习、研究、探索和实践。

参考文献：

[1] 刘兵. 计算机网络课程实验教学探讨[J]. 电脑知识与技术: 学术交流, 2007(1): 240.

[2] 罗莹. 计算机网络实验课程教学现状与教学改革[J]. 无线互联科技, 2011(6): 68.

[3] 王绍卜. “计算机网络”课程实验教学探讨[J]. 实验室研究与探索, 2005(1): 65-67.

[4] 肖明. 计算机网络实验教程[M] .北京: 清华大学出版社, 2014: 1-2.

（编辑：杨涛）

教育与教学研究

第一作者简介：肖明，男，教授，研究方向为计算机网络，ming_xiao@bnu.edu.cn。

基金项目：高等学校计算机教育研究2015年度项目“国内外计算机网络课程教育调查与分析”（ER2015007）。

中图分类号：G642

文章编号：1672-5913(2016)04-0103-04