网络互联技术课程实践教学改革研究

刘蓬涛

摘要：随着我国对于计算机网络及其安全性的重视，《网络互联技术》课程应运而生。该课程定位为计算机科学与技术、信息工程和网络空间安全等相关专业本科生的实践必修课。目前国内大多数计算机网络教学中，都或多或少涉及网络互联的相关知识，但是在教学内容设置、实践教学方法等方面存在不少问题。文章结合新形势下的应用需求，拟对该课程的知识体系进行优化，尤其是深入探讨其中的实践教学环节，提出合理有效的实践教学方案，以更加有效地提升学生的实践和应用水平。

关键词：网络互联技术; 实践教学; 教学改革; 网络协议; 路由交换

中图分类号：TP393.1        文献标识码：A

文章编号：1009-3044（2022）22-0144-02

1 课程现状

近几年来，随着我国互联网的普及以及政府和企业信息化建设步伐的加快，对网络建设提升及网络安全的需求也以前所未有的速度迅猛增长，相应地，我国的计算机网络及网络安全产业也得到了长足的发展。因此，很多学校开始开设计算机网络、网络互联、网络组建之类的课程，而《网络互联技术》作为《计算机网络》的后续课程，其理论和实践环节进行相应的技术延伸，对于学生加深对网络的理解具有重要的实践意义。

以目前的课程现状来看，该课程的教学体系已经比较完整，教学内容体现出层次化和多元化，在全面介绍网络互联的理论和技术的基础上，能够保证在教学中兼顾宽度和深度的要求。但不可否认的是，目前的教学还存在不少的问题[1]，如教学内容不够独立和完善、实践教学环节设计不够合理、实践课时不够、缺乏合适的实验环境等。文章主要针对《网络互联技术》的实践教学环节进行相关的研究和探讨，从课程实验环境的选择、实验项目的设置、考核方式改革等方面入手[2]，提出合理可行的改革方案，以期对相关课程的教学起到一定的帮助作用。

2 课程改革目标

《网络互联技术》可以作为一门实践必修或选修课程，在教学上应该及时调整教育思想，优化人才培养模式，以创新实用特色为目标，以社会需求为导向，积极适应当前社会对网络人才的发展需要，培养具有一定网络互联理论知识和技能的应用技术人员，对课程体系、教学内容、教学过程等进行改革。因此，其建设目标可以概括如下：

（1） 对课程的教学理念和教学方法进行改革，形成“科学、完善、适当考虑社会需求和发展前景”的理论教学体系，同时构建以网络实验室为特色的实践教学体系。

（2） 拟设计课时为64课时，在课时分配上，既注重夯实理论基础，又注重动手能力的培养，即兼顾基础理论知识和专业应用知识的合理平衡，并相应地对教学内容进行调整和完善。

（3） 深入课程改革，合理分配理论和实验教学比例，科学设计教学实验，培养学生的实践能力，利用网络及信息安全实验室等现代教学技术带动教学手段的创新，使学生能够做到真正的学练结合，既能仿真模拟，也能真机操作。采用多种教学方式，实行启发式和小组讨论、实验式的教学，引导学生全程使用eNSP模拟器进行仿真实验，增强教学内容的实质感。

（4） 在考核方式上，提高实践考核分数，注重对实践能力的衡量，探索丰富多样的考核形式和评分标准。

3 课程改革方案

3.1 课程总体方案

首先，明确本课程在整个培养体系中的地位，确定教学内容。

在课程建设之初，要着力于研究《网络互联技术》在专业培养方案中的作用，研究其与先修课程《计算机网络》、后续课程《网络安全》等的关联，从教学内容上进行科学设计，使它们能够紧密衔接。

（1） 对先修课程《计算机网络》中的重要知识点进行汇总，在《网络互联技术》课程中对这些知识点进行进一步的探讨或者实践。具体涉及的方面包括：网络协议（IP协议、ICMP协议、ARP协议、TCP协议、STP协议、RIP协议、OSPF协议、HTTP协议、Telnet协议、DHCP协议等） 、网络标准（以太网、FDDI令牌环等） 、网络设备及其工作原理（集线器、二层交换机、三層交换机、路由器） 、无线网络设备及通信原理。

在《网络互联技术》中可以设计与网络协议有关的实验，如组建网络（网络拓扑结构设计、规划VLAN网络及IP网络、IPv4/IPv6地址分配、子网规划等） 、VLAN 注册协议的实现、使用路由器或交换机实现网络互联、生成树协议STP的实现、静态路由的配置、动态路由协议RIP及OSPF等的实现，通过这些实验，学生可以更加深刻地理解计算机网络的原理，明白网络基本技术的应用场景。

（2） 梳理本课程中与《网络安全》相关联的知识点，以便在后续课程中深入研究。具体涉及的方面包括：网络安全协议及技术（基于PPP链路启用PAP认证、网络地址转换NAT、虚拟专用网VPN、配置ACL过滤数据、配置AAA认证等） 、网络管理与维护技术（网络故障排错等） 。

学生通过学习网络安全的理论知识，进而在实验平台上完成相关安全实验，真正将课程体系连贯起来，做到了承上启下，融会贯通。

其次，确定理论教学与实验教学的学时分配。在改革方案中将课程总课时定为64。其中，理论授课24课时，模块实验24课时，课程设计16课时。在模块化实验中，主要注重学生单人实验，巩固其课堂所学理论知识，锻炼个人的动手能力。

（1） 理论知识包括：局域网设计、网络设备概述、交换网络原理、虚拟局域网VLAN技术、生成树STP协议、静态路由、VLAN间路由、动态路由、网络安全技术等[3]。

（2） 模块实验包括：使用eNSP搭建简单网络、交换机MAC地址表的配置与管理、VLAN及端口模式配置、Hybird端口的应用、STP的配置、静态路由与缺省路由的配置、VLAN间路由的实现方法、动态路由的实现、交换机与路由器混合网络的组建等。

（3） 课程设计主要进行中型企业网、校园网及园区网等的设计和仿真实现。

最后，确定考核方式。本课程为考查课，满分100分。考核主要分为三个方面：①期末开卷考试。②平时表现。③课程设计。在局域网设计与模拟实现环节，以项目化团队实验的形式进行，通过团队成员之间合理分工，积极配置，设计和模拟实现相关企业网或校园网，灵活应用课程所学到的理论和实践知识，完成课程设计，最后提交课程设计报告并现场演示答辩。

3.2 课程特色

（1） 科学慎重地选择教材与实验环境，保证学生的学习效果。首先，从教材选取上，可以选择理论与实践并重的华为ICT认证参考书籍，在先修课程的基础上探讨其实践方法。其次，从实验环境的选择上使用eNSP软件，这是一款图形化网络仿真平台，实现对华为数通系列产品等真实网络设备的仿真模拟，仿真对象丰富多样[4]。可以采取“虚拟仿真+真机实践”的模式，使学生由浅入深，在eNSP平台模拟实验后分析实验原理，总结经验教训，进而在真机上实践。这样，有的放矢，提高了学生的实验效率。

（2） 以培养和提高学生动手实践能力为主导，结合行业需求，以“网络组建项目”模式开展实训教学。在教学中，以实际工作任务为中心选择、组织课程内容，并以完成工作任务为主要学习目标的课程模式，其目的在于加强课程内容与工作之间的相关性，整合理论与实践，提高学生专业能力培养的效率。部分学生规划的网络拓扑如下：

（3） 合理的教学内容、灵活的教学方式极大地提高了学生的学习兴趣[5]。能够明显感觉到学生的参与感大大提高，无论课堂听课还是实验环节，学生逐渐培养起边思考边动手的习惯，遇到问题先找理论支撑，再动手实践。课堂气氛活跃，抬头听课的多了，走神的少了。很多学生课下利用实验软件自行完成网络项目设计，有时与老师同学联机解决问题到深夜。

（4） 采用多种教学方式，实行启发式和小组讨论、实验式的教学，引导学生全程使用eNSP模拟器进行仿真实验，增强教学内容的实质感。同时，针对每一次的理论教学，后续大多都设置至少1次课的实验环节，采用精讲多练的授课方法，注重提高学生分析、解决问题的能力，激发学生的学习潜能。

（5） 与合作企业协同育人。从课程内容设置到实验环节规划，再到课程具体实施，每个环节都可以邀请专门人才评估和指导，力争使课堂教学真正培养出专业应用型人才。

3.3 具体案例

在本改革方案的实施过程中，应该鼓励学生在完成基本实验的同时，发挥创新能力，挑战新技术。例如在某次课程设计中，基本要求可以是这样的：

学校有东西两个校区，东校区出口路由器为R1。校园内仅有一栋办公楼，部署有楼宇出口交换机SW1。其中，一楼部署交换机SW11连接财务处和学生处的PC共计20台（不同处室可分别以一台PC作为代表进行规划，下同） 。二楼部署交换机SW12同样连接财务处和学生处的另外10台PC。西校区出口路由器为R2。校园内仅有一栋办公楼，部署有楼宇出口交换机SW2。其中，一楼部署交换机SW21连接学院办公室的10台PC（不同处室可分别以一台PC作为代表进行规划，下同） 。二楼部署交换机SW22连接科研处10台PC。

在 eNSP下进行仿真实验，组建办公网络。合理规划网络拓扑，完成网络地址及IP地址分配表，对交换机、路由器等设备进行合理配置，使该网络满足如下要求：（1） 在校区内按处室隔离广播域;（2） 使全校办公网络PC之间能够通信;（3） 满足网络的可伸缩性以及现有网络所支持的业务;（4） 在充分考虑需求与约束的前提条件下，对网络系统组建与信息系统开发的可行性进行充分的验证，完成网络工程技术方案的规划和设计。

针对这一题目，同学们展开了丰富多样的设计思路，如：尝试使用新的端口模式、增加冗余链路和设备、静态路由与动态路由结合使用、通过使用默认路由节省路由条目、进行模拟故障排查等，并将这些内容详细地反映在课程设计报告中。有的小组是这样描述自己的创新的：

本小组在实现全网互通的基础上，创新之处有三点：

（1） 防火墙FW的设立：实现内网可以访问外网，但外网不可以访问内网;

（2） 二层、三层交换机的端口模式采用了hybrid接口;

（3） AR3路由器对于内网实现链路冗余。

由此可见，学生们通过理论学习和动手实践，真正理解了网络互联技术和相关设备的原理，并在具体的工程任务中学以致用，善于解决难题，达到了课程改革的初衷。同时，在综合实验和课程设计环节中，可以锻炼学生的团队协作能力，培養他们合理进行分工、按时完成任务的良好习惯，体会在项目组中承担的角色。而在测试环节，则全面考核学生对整个项目原理和技术的理解，提升学生对于全局的把控能力。

4 结束语

总的来说，经过上述课程改革，《网络互联技术》的理论性和实践性得到了整体的融合，从实践教学来看，由于提高了实践教学和学生实验的学时分配，并在考试中提升了实践分数比例，学生的动手热情和动手能力得到了进一步的提高，学生对于学习有兴趣，教学效果自然就得到了提升。《网络互联技术》作为一门与时俱进的课程，后续还存在进一步改进的空间，例如，在实验环节需要进一步合理利用模拟软件和真实网络设备。同时，使部分优秀学生在掌握本门课程的基础技术之外，能够以更加便捷的方式进行能力认证[6]，有助于将教育标准和企业标准融为一体，为产教融合、校企合作提供有效载体。

参考文献：

[1] 闫海英，应文豪，钱振江，等.能力本位视域下网络互联技术实践教学改革[J].计算机教育，2020（11）：131-134.

[2] 杨敬民，陈添丁，张文杰，等.“四位一体”的计算机网络课程教学改革与实践[J].高教学刊，2022，8（9）：134-138，142.

[3] 陈文一.阿里巴巴IT定向班《网络互联技术》课程教学改革研究与实施[J].电脑知识与技术，2021，17（3）：140-141.

[4] 郭丽，刘海燕.基于ENSP的网络互联技术课程考试平台的搭建[J].电脑知识与技术，2021，17（1）：135-136.

[5] 周晓旭，王志明，王棨.网络互联科技下远程视频教学效果提升策略研究[J].无线互联科技，2022，19（6）：141-143，160.

[6] 王建国，刘易.1+X证书制度下“网络互联技术”课程标准的制定[J].工业和信息化教育，2021（11）：61-65.

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