计算机网络实验教学改革与实践

刘洋

摘 要：计算机网络教学包括理论教学和实验教学，实验教学必不可少而且教学难度较大。本文对计算机网络实验教学存在的问题进行了分析，探讨了如何对计算机网络实验教学进行改革。将实验内容分为验证型实验，综合型实验，设计型实验，制订了循序渐进的教学内容；然后采用自底向上的实验教学模式；最后搭建了新型化的网络实验平台以获得更好的教学效果，提高学生的创新能力和实践能力。

关键词：实验内容；教学模式；实验平台；计算机网络实验

一、计算机网络实验教学存在的若干问题

1.实验过程内容单一

计算机网络实验主要是讲授理论知识和简单验证，内容容易实现，实验课程课时较少，导致学生不重视实验。违背了计算机网络课程实践性很强的教学宗旨。此外，有些学校设置的实验内容多年未变，实验内容陈旧单调因而没有办法提高学生的学习兴趣，无法将所学理论知识转化为网络的实际操作技能，满足不了社会对计算机网络人才的需求。实验教学受课时的限制，只能开展一部分基础验证型实验，不能涵盖课程包含的重要原理，导致学生实践能力不健全，无法开展综合型、设计型的实验项目，培养学生创新型思维受到限制。

2.教学模式落后

计算机网络课程主要是计算机技术和通信技术结合。理论性较强、知识面较宽，具有应用广泛、实用性强等特点。作为计算机专业的核心课程，是一门公认的较难授课的课程，特别是随着网络协议不断升级、新技术不断涌现，计算机网络理论教学和实验教学的难度进一步的加大。各高校都在积极探索网络实验教学和理论教学改进方法，尽管取得了一定效果，但从近年的效果来看仍未取得更多的标杆性新成果和新方法。不过是侧重点不同，终究是摆脱不了“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，这种教学模式不适合新时代的需要，没有提高学生的创新能力。

二、计算机网络实验内容的改革

我们构建多层次的实验内容，包括基础验证型，综合型和设计型三种类型的实验项目。让学生掌握该门课程的理论基础知识可以通过基础验证型实验完成，了解計算机网络的基础技能。学生对理论知识的综合运用可以通过综合型实验完成，加强学生的综合运用能力。设计型实验由授课老师按照教学大纲设定综合性强、接近实际应用的实验教学内容，在实验过程中进行分组实验，老师在实验前基于理论指导，在实验中给予相应的辅助，让学生自己真正的设计网络拓扑结构，设置网络地址协议，建立网络框架结构，实现网络安全协议，具体的实验要求通过实验室的软硬件环境构建完成，让学生充分理解网络框架结构加强学生的学习能动性，培养学生理论联系实际能力。

三、创新计算机网络实验教学模式

应用型本科院校基本都采用谢希仁编著的教材《计算机网络》，该教材第一版到第六版采用“自底向上”的模式，即基于OSI参考模型，由底层（物理层）向高层（应用层）逐层讲解。该教学模式的特征在于强调通信原理，注重计算机网络底下三层的具体实现技术，注重让学生了解计算机网络发展过程。因此，在此基础上的计算机网络实验课程的内容设置，从底层的基础实验作为起点较为符合原理课程的需求。第一次实验内容建议以增强学生的兴趣为主，例如网线制作与网络连接实验，鼓励学生尝试自己动手制作网线进行电脑间的连接。实验虽然简单，但却非常容易激发学生的兴趣，同时也引导学生了解计算机网络发展过程。第二次实验基于原理课程讲解数据链路层的知识，重点在于理解数据链路层的MAC帧的概念。建议实验内容以计算机网络的中间设备（比如网桥、中继器）以及MAC帧的概念为主，例如通过双绞线把多台电脑与交换机相连。使学生了解到数据帧进行总线广播，使星型上所有的终端都可以接收到数据帧；也可以通过网络中间设备进行转发，使互连的多台电脑可以接收到数据帧。当讲解的原理课程进入到网络层知识时，即可显示协议分析的重要性。第三次实验可以使用协议分析器分析数据包捕获、IP报头分析为主，将复杂与抽象的网络协议直观地展现在学生面前，强调网络协议在计算机网络体系结构中的重要性，让学生加深对计算机网络理论知识的理解。第四次实验设置建议用协议分析器捕获HTTP协议，分析其中的TCP三次握手的连接过程，以及四次握手的释放过程，帮助学生理解TCP协议与UDP协议二者之间的相同与不同之处。第五次实验内容重点分析应用层的协议，例如 通过Socket的基本知识与某种高级语言结合，去实现某个经常使用的应用软件或命令，比如实现Ping、Tracert等命令。让学生通过实验了解如何用程序实现Ping命令的运行过程，尤其是实现Ping请求与应答报文，进一步加深理解网络通信的具体实现流程。通过以上描述的每一层的实验内容设置，可以较好地指导学生从底层开始，让学生逐步了解 网络的体系结构与协议特性，体会网络的基本知识与工作原理，使实验课程和原理课程的教学模式达到良好效果。

四、搭建高效的网络实验平台

高效的实验平台是提高实验质量和学生动手能力的前提。统一的管理控制平台应该包括以下硬件，以太网交换机、路由器、防火墙等设备，按照要求进行多种网络实验，在实验过程中，根据实验要求设置网络架构结构，使学生根据实验大纲配置不同的网络实验。每个学校可以根据本校情况，开展分组实验，每个实验平台由若干名学生组成，每个实验平台都可以使用一组设备，学生在同一时间分别完成相同实验内容。

五、结语

计算机网络课程的显著特点就是知识点不停的更新，在一个信息高度发达的社会，经济的发展对互联网人才的需求量很大。为满足国家经济发展的需求，对计算机网络实验教学进行改革必不可少。过去网络实验教学模式以实验验证性为主，难以调动学生学习的积极性。随着国家经济的发展，对计算机网络技术人才要求不断提高，计算机网络实验教学应从多种途径进行相应的改革，对不同能力的学生进行分层次的培养，进一步加强学生的综合应用能力。

参考文献：

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