在计算机网络课程中的实验教学改革

廖薇

(上海工程技术大学 电子电气工程学院，上海)

一 引言

计算机网络在当今信息技术中发展非常迅速，也是在计算机应用中最具影响力的领域。随着“互联网+”的提出，计算机网路对人们的生活的影响越来越大。《计算机网络》课程作为计算机类本科专业的重要课程，如何结合计算机网络理论知识和实验教学，对于当前计算机网络课程的改革，起着关键的作用。《计算机网络》课程主要根据物理层、数据链路层、网络层、运输层和应用层，即计算机网络的体系结构为主线，讲述网络的基本原理。但教材中的模型复杂且单调，学生难以理解。因此，实验教学是教育改革研究中的一个重要问题。

计算机网络课程是计算机科学与技术专业的一门必选课。它是一门集计算机技术、通信 技术、软件、硬件、应用和开发为一体的重要课程[1,2]。主要讲授计算机网络基础知识、网络体系结构、局域网基础及应用、网络互连、广域网及接入技术，网络管理及安全等知识。通过本课程的理论教学使学生具备下列能力：

（1）能够系统掌握计算机网络专业的基础理论和思维方法，理解本专业的基本概念、知识结构、典型方法，熟悉系统的分析、设计、配置、构建、调试等方法，并应用于计算机网络领域中实际问题的分析和解释计算机网络工程问题。

（2）掌握计算机网络的分析和设计的基本方法，并利用该基本方法对计算机网络领域中的关键问题进行推演和分析。

（3）熟悉专业的发展现状和趋势，有一定的创新意识，明白解决问题方法的多样性，寻求可替代解决方案，并具有实践动手的基本能力。

（4）能够针对复杂计算机网络工程的要求和特性，运用计算机网络的一般分析方法，确定计算机网络的解决方案，并进行计算机网络系统设计；

（5）能够选择计算机网络复杂工程问题的研究路线，设计实验方案，对实验结果进行分析，对实验参数进行验证，对复杂计算机网络进行组建。

实验训练为计算机网络课程教学中非常重要的部分，所以实验教学的质量直接影响着整个课程的教学效果[3]。通过实验教学，使学生能够理解计算机网络专业的基础理论和思维方法，理解本专业的基本概念、知识结构、典型方法，熟悉系统的分析、设计、配置、构建、调试等方法，培养学生动手进行计算机网络的接入、基本网络组网的能力。让学生了解专业的发展现状与趋势，具有创新意识，并具有实践动手的基本能力，能够有一定管理和组织能力、表达水平、善于人际交往以及团队合作，最终能掌握计算机网络组建的整个过程[4]。

因此，在计算机网络课程教学中，实验教学的改革有着重要的作用。

二 计算机网络实验教学现状

（一）教学方法陈旧单调

由于长时间受传统的教学观念的影响,，相当一部分教师的教学思想相当落后。上课的时候照着书本，只将课本上的内容死板地教给学生[5]。不能发挥学生的创造性，阻碍了学生自主学习的能力培养。

计算机网络课程的实验以验证性为主，老师只是简单的布置任务。老师大多数是提前设计好网络，让学生进入实验室后只根据指导书中原有的网络进行验证[6]。这样的话，学生一般不会出现错误，可以顺利往下执行实验，严重限制了学生的施展空间，让他们无法自由发挥。因此，根本达不到实验教学应有的目的，教学效果较差。

目前大学计算机网络课程实验部分的考核方式还不是非常合理，很多老师只是进行简单的测试，让学生照本宣科地重复实验参考书上的内容，教学效果非常一般[7]。尤其是上机考试，不少老师只是根据上课时的课堂表现来给学生打分，这种教学方式也不合理，也是需要进行重点改革的对象。

（二）实验内容简单

各学校根据自身的实际硬件环境和课时情况进行实验内容的取舍。基础类实验主要是了解网络设备、双绞线制作、简单对等网配置等。 配置类实验主要为对等网络的构建、交换机的基本配置与操作、路由器的基本配置与操作及静态路由、动态路由的设置，以及www服务器与ftp服务器的设置。基本都是操作验证实验，实验教学内容不系统，形式较松。学生只是勉强完成实验，但不能完全加深对所学理论的理解和运用。

（三）实验环境设备问题

随着我国经济的迅速发展，各地高校大量扩招学生。很多高校尚未具备相应的实验硬件设施以适应学生规模的迅速增长，或者在学生入学后才对学校的实验室进行扩建和更新。这就造成新的实验设备跟不上，老的实验设备过于陈旧。这些各种各样的问题都会对学生的实验教学带来不利的影响。因此，实验室管理不科学，也是计算机网络课程改革的重要部分。

如今的新型网络设备都是模块化的，很多学生都是采用机柜式进行安装。在实验室往往结构错综复杂，各计算机之间的走线也都用隐线，让学生没有应有的直观感受，需要学生花费很多时间和精力去了解及熟悉实验室的网络布局及走线情况。对于学校的重要网络设备，大多数选择专业人士进行布置，使得学生失去了自己搭建拓扑网络的机会，导致学生不熟悉实验环境，不能满足计算机网络实验的要求。

三 实验教学在计算机网络课程中的改革思路

（一）教学方法的改进

随着现代互联网的迅速发展，任课教师已经不再是知识的唯一控制者。学生可以通过电视、网络等各种媒介学习到最先进的现代化知识[8]。但是，老师还是拥有比学生更丰富的经验和阅历，这些也是很多学生欠缺的重要部分。所以，老师在计算机网络教学过程中，可以将自己从台前变为幕后，重点放在计算机网络课程的设计与开发，充分发挥学生在教学过程中的主体作用。

一直以来，计算机网络课程中的实验教学，都是老师先把实验目的、实验方法等内容进行说明，然后学生像操作员一样，依葫芦画瓢照搬去做，这样的教学效果非常差。所以，老师可以在进行网络实验课程之前，先给出实验的目的和原理，或者仅给出一个目标，这样的话，老师只需要在有需要的时候进行少量的引导，余下部分让学生自己完成。这样，才能够锻炼学生独立思考解决问题的方法，从而提高学生的积极性[9]。

传统的教学理念是基于教育单位和相对优秀的教育工作者的多年经验为基础来开展的，但是这种教学方法并不科学，也不适应当代计算机科学教学的新时代理念。在当今的信息化时代中，老师不仅可以利用互联网来挖掘计算机网络的知识，寻找知识的规律，进行总结和分析，制定出新时代的学习和教学计划，进行针对性的教学，找到更适合当代学生的教学方式。

任课老师可运用分组讨论的教学方法。将学生进行分组，再进行实验，从传统的教师指导实验，变为学生协助实验，达到调动学生积极性的目的。坚持以学生为主体，教师尽量简短讲述内容，主要起引导和启发的作用。比如，提醒学生遇到问题先自己思考方法，解决不了再和其他同学讨论或者询问老师。实验结束后，以小组为单位进行汇报。组长汇报整体实验完成情况，教师给与总结和评价，学生之间再进行互评，最后作为这次实验的考核依据。

因为学生的接受能力不一样，可对不同学生进行分类指导。在保证基本教学内容的基础上，鼓励学生自己建立团队探索，从而加强学生的探索能力，激发学生的创新意识和潜能[10]。

同时，需要强化过程考核的原则。让学生明白，考试不是考核课程的唯一目的，但是引导学生学习的有效手段[11]。老师不能只用考试成绩评价学生的学习效果，要强化过程考核，将课堂表现、平时作业、实验表现，和实验报告综合考虑，引导学生做好每一个实验。

每一次完成实验之后，需让学生按时完成实验报告。报告要求文字表达清楚、语言简单明确。报告内容一般应包括实验名称、日期、实验目的、要求、简明的实验原理、实验网络的拓扑结构、实验现象或数据的原始记录、实验步骤以及实验的心得体会。

通过实验理解计算机网络专业的基础理论和思维方法，理解本专业的基本概念、知识结构、典型方法，熟悉系统的分析、设计、配置、构建、调试等方法。培养学生动手进行计算机网络的接入、基本网络组网的能力。了解专业的发展现状与趋势，具有创新意识，并具有实践动手的基本能力。有很高的组织管理水平、表达水平、人际交往水平以及团队合作精神，从而掌握计算机网络组建的整个过程。

（二）实验内容的改进

在实验教学过程当中，实验内容的选择是最关键和重要的环节之一。所以在进行实验内容的设计过程中，老师不要基于教材中的主要理论知识，充分考虑对培养学生的实践能力是否有用，不断提高实验内容的可操作性以及实用性。

设计实验内容时，不仅要和教材中的理论知识紧密相连，也要充分考虑学生的实践能力培养。坚持体系结构先低层后高层、难易程度先简单后复杂、设备运行先实物后虚拟的原则，完成计算机网络课程实验的分层次设计。同时，可以在课堂教学中安排一些和教学目标联系紧密的内容，而将一些对网络的复杂设计内容以及探索网络运行机制的学习放在课后进行研究。

按照计算机网络课程的教学目标，可以将其实验教学内容分为四类：网络基础类，即利用这类实验可提高学生认知网络的能力，让学生更有热情进行学习；网络配置类，经过此类实验，可以提高学生的网络规划、设计以及配置的能力；原理验证类，进行此类实验可以让学生更加深刻地理解网络的基本概念及原理；综合探究类，此类实验可以开发学生的探究和创新潜能。

在对计算机网络实验教学设计的时候，尽量将计算机网络的基本原理及主要内容进行全覆盖。使学生过亲自进行实验收，可以对网络协议及其原理理解更加透彻，并能够通过对网络设备进行实地设计，从而锻炼学生的实践动手能力。

任课教师可以选择一些能力强的学生参与科研课题，可以让学生更加深刻地理解单调的理论知识，开拓学生的视野，增加实验教学的深度和广度，从而提高学生的实践能力及综合素质。同时可以开设开放性实验项目。可以设计一些开放性实验内容，将开放实验信息上传到学校的教务系统网站上，让学生根据自己遇到的问题和新想法选择实验项目。

计算机网络课程的实验部分常常只有12个学时，不能满足学生的学习需求。所以，适当增加实验教学的课时，让学生得到更多的实践机会去理解、吸收和掌握计算机网络的相关理论和实践内容。

（三）实验环境的改进

一个好的实验教学过程，离不开一个专用的实验室，所以老师可以组建计算机网络技术课程专用实验室，从多门实验课程共用一个实验室的状态中脱离出来。实验室应该不仅具有灵活的拓扑结构，能多区域分布实验，也能合并组成大实验环境。适当购买更多的设备，提高实验室的专业化水平，从而为学生创造更好的实验条件。而对于学生来说，在实际的实验教学过程中，老师应该充分利用已有的教学设备，为学生创造更多的实践机会。

加强网络教学平台中软环境的建设，也是我们在实验教学中需要改革的关键部分。任课老师需要在教学过程中不断优化课件的构建，有效优化课件的构建。比如可以在实验过程中，用视频进行演示，以此来协助实验教学。

简化实验环境配置。实验环境的配置不仅要满足基本的实验需求，也尽量简化配置。不仅能够完成分立实验，也可以做综合实验。让学生从全局上把握计算机网络的主要实验，培养学生的全局理念。

四 在计算机网络课程中实验教学改革应该注意的问题

计算机网络课程中实验教学的改革，其根本目的是进一步提高计算机类专业学生的知识技能水平，为国家和社会培育更多计算机专业的相关人才。如何有效地测出计算机网络实验教学改革的效果，是计算机网络课程改革的重要组成部分，这样才能确定计算机网络课程改革对计算机类相关人才的培养的实际效果。计算机网络课程的实验教学改革，需要着重提高学生的综合分析水平以及动手创新能力，让学生不仅可以掌握计算机系统中的整体架构，也能熟悉每个小部分的知识点。授课教师应该学习一些成功的教学改革项目，分析其成功的原因，才能可持续地发展计算机网络教学改革。

五 结语

计算机网络课程是计算机科学与技术专业的一门必选课。它是一门涉及计算机技术和通信技术集软件、硬件、应用和开发为一体的重要课程。本课程主要讲授计算机网络基础知识、网络体系结构、局域网技术、网络互连、广域网等技术，以及网络管理及安全等知识，从而培养学生进行网络系统分析和设计的综合能力，为后续课程的学习奠定基础。

计算机网络实验教学对学生掌握计算机网络的基本概念和基本原理有不可低估的作用。对实验教学改革和探索，目的是能够进一步提高实验教学的质量。

本文从计算机网络课程中实验教学所存在的问题出发，详细分析了这些问题的解决方法和措施，并对计算机网络实验教学改革应该注意的问题进行了探讨。通过不断深化改革教学的内容，探索先进的教学方法，改进实验内容，改善实验环境，从而达到计算机网络课程中实验教学改革的目标。