计算机网络实验教学改革与实践

摘要：对计算机网络实验教学的现状和存在问题进行了分析，在实验教学内容、实验方法、实验管理等方面提出了改革措施。

关键词：计算机网络；实验教学改革；实践能力

中图分类号：G434

1 计算机网络实验教学现状和存在问题

通过对多所学校调查发现，计算机课程的实验教学以验证性实验主导，主要针对课堂所讲授的理论知识进行验证，实验内容简单，实验模式单一，实验课程所占比例偏少，导致学生重理论轻实践，这与计算机课程特点和教学目标相违背。计算机网络课程是一门实践性很强的课程，要求学生通过理论课程的学习，进行创造性实验，将理论知识熟练运用到实际中。但是，在计算机网络的实践教学中，普遍存在理论与实践脱节的现象，实验内容多是由教师指定的验证性实验，实验过程一般由教师演示、学生操作和实验总结3个步骤组成，有的实验甚至不让学生动手操作，只是观看教师操作，总结相关概念，没有将计算机网络课程多学科交叉的特点体现出来。所设置的实验缺乏创新性和综合性，甚至有的学校设置的实验内容和十年前一样。比如实验课堂上让学生学习IE、Email的应用，这些实验内容学生在上大学前就非常熟悉，这样陈旧的实验内容很容易让学生失去学习兴趣，同时也不能培养学生网络组建、测试、维护等专业能力，无法将所学理论知识转化到实际网络技能上去，无法满足社会对计算机人才的要求[1]。针对这些现状和问题，必须从实验条件、实验教学内容、实验组织方法、实验考核手段等方面入手，对计算机网络实验教学进行有效的改革，使其能更好满足社会需求。

2 计算机网络实验教学特点

计算机网络是计算机技术与通信技术的集合，该课程具有很强的实践性、应用性。这门课程不仅仅强调对专业知识的理论学习，还要求学生有一定的实践应用能力，因此实验教学显得尤为重要。计算机网络实验课程的设置有助于学生将所学的计算机和通讯方面的理论知识应用于实践，加强对理论知识的理解，提高实践操作能力。计算机网络实验的内容包括计算机网络基本原理、网络操作系统、组网技术、网络安全、网络管理及计算机网络应用等几个方面，如何将众多的实验内容优化，使理论教学与实验教学有机结合起来，丰富实验教学内容，建立立体的计算机网络实验教学模式，保证和提高实验教学质量值得深入探讨。

计算机网络具有两大特点[2]：

（1）系统性。计算机网络是实验的对象和环境，它由若干台主机通过网络传输介质和网络互连设备构成计算机网络硬件环境，由运行在各主机上的网络操作系统、网络数据库系统、网络管理系统、应用系统以及网络互连设备上的网络软件构成计算机网络软件环境。计算机网络的硬件和软件环境有机结合，构成完整的计算机网络，从而实现网络的功能和任务。因此，要求学生同时具备软件和硬件的相关理论基础，并且能综合运用，才能完成计算机网络相关实验，并进而对网络系统进行分析和优化。

（2）继承性。计算机网络实验课程须在一定的硬件环境下才能顺利开展，因此必须先构建硬件环境，这是后续实验的基础，也是硬件继承性的体现。另外，既然是计算机网络实验，那么每种网络操作都需要一种特定的网络环境，这就需要设置有关的网络操作系统，这是软件的继承性。因为继承性，只能循序渐进地进行实验，厘清实验的目的、要求，列出实验的步骤，并对可能出现的问题有充分的准备，使实验有条不紊进行。

3 实验教学改革

3.1 实验条件改革

计算机网络实验课程与其它计算机实验课程不同，由于其自身的系统性和继承性特点，对实验环境有一定的要求，需要建设专门的网络实验室，配备成套的实验设备。但目前大多数高校由于实验经费等问题，无法建立具有完善实验条件的计算机网络实验中心，即使部分有能力的高校建成了实验中心，但是由于管理等问题也无法给每个学生提供充足的时间进行网络实践，满足不了实际工作对大学生动手能力方面越来越高的要求。鉴于此，笔者认为对实验条件的改革，应从实验室建设和管理上入手。

（1）专业实验室建设。计算机网络实验教学的有效开展必须建立在专业实验室的基础之上，因此，实验室建设是开展计算机网络实验教学的关键。网络实验室不同于普通的机房，不是简单配一批电脑，必须结合专业特点，建立专业的实验室。专业网络实验室既可以进行简单的网络原理验证实验，还可以完成网络的构建及应用实验。在专业实验室中，能清楚地向学生展示网络布局的各个环节和模块的构建。专业实验室需配备相应的软件和硬件模块，如网络协议分析仪、电缆认证测量仪、CISCO交换机、路由器、高档次的服务器等，配备压线钳、双绞线、水晶头、单模光纤、FLUKE网络测试仪、工具刀、光纤熔接机等工具，同时还要提供网络操作系统和网络安全管理软件及路由器仿真软件[3]。只有具备这些基础条件，才能展开各类相关实验。

（2）开放实验室。若要提高学生的实践能力，必须给学生实践锻炼的机会。因此，应开放实验室，允许学生在课余自主选择实验内容，有机会挑战大网络编程管理实验，为培养创新型人才提供保障[4]。学生可以采取预约的方式向实验室提出申请，获得批准后在老师的指导下自主进行实验，鼓励学生自由思考，中心提供相应的条件为学生服务。还可以拟定不同的具有挑战性的实验课题，学生申请到课题后，可以课后到网络实验室从事一些研究工作。

3.2 实验教学内容与管理改革

实验教学内容和教学方法改革是重点突破口。根据计算机专业的课程特点，应及时对实验教学内容进行更新，具有实用、综合和可操作特点，将新颖、实用的网络技术融合进实验教学中，潜移默化地培养学生的综合实践能力。

（1） 实验内容设置[5]。计算机网络实验分为验证型实验、综合型实验和设计型实验3个层次。在进行实验内容编排时，要3个层次依次递增安排。首先，要求进行验证型实验学习，这是进行计算机网络实验的基础，验证型实验可以让学生掌握该门课程的理论知识，熟悉计算机网络的基本技能。在验证型实验环节可以设置双绞线制作、对等网络的构建、网络命令使用、光纤熔接以及测试、网络管理中的基本设置以及使用协议分析软件对网络中的数据包进行追踪和分析等内容。学生可通过实验来验证计算机网络基础理论，从而巩固基本知识和基本理论的学习；其次，设置综合性实验，加强对理论知识的综合运用，培养学生的设计能力。在这一环节，教师不必指定实验题目和具体内容，只给出实验方向和要求，比如建立校园局域网的综合实验，要求学生能够根据实际情况设计网络的拓扑结构、自行设计VLAN划分、自行规划IP，利用实验室现有的路由器、交换机、防火墙等设备组建起来。利用现有设备由学生规划网络的方式中，学生自主发挥的余地很大，这一方面锻炼了学生对理论知识的综合利用能力，另一方面又锻炼了学生的设计创新能力。而对于设计型实验，不要求所有的学生参加。对于有能力和感兴趣的学生，可以要求他们根据前沿的网络技术，自主设计实验课题，以培养综合素质、开拓创新精神与科研能力。

（2） 提高教师实践能力。实验指导教师是计算机网络实验教学改革中的关键因素，教师实践能力的强弱直接影响了实验内容的设置，因此，学校应当有组织有计划地培养和考核指导教师的实验能力。首先，为了保证实验内容能融入最新的网络技术因素，可以与网络公司建立培训合作关系，定期指派教师去相关网络公司进行挂职锻炼，一方面鼓励教师为公司解决各种问题，为提高公司效益做贡献，另一方面，教师可以把实践中学到的前沿知识引入到实验教学中，保证教学内容的时效性；其次，教师应严格要求自己，在每次实验前都做好准备工作，对实验中可能遇到的问题进行充分预估，提前检查实验设备。实验过程中，对学生进行正确引导，针对出现的问题能够迅速、正确处理，保证实验教学效果。

3.3 实验组织形式和管理改革

（1）实验组织形式改革。目前的计算机网络实验大多是验证性实验，基本上都是由教师提出原理，讲解实验步骤和注意事项，学生按照步骤进行操作，这种做法限制了学生的思维，无法培养学生独立思考和解决问题的能力。可以在实验教学中对学生分组，实行小组协作、讨论的模式。首先，教师在每次实验前布置实验预习工作，实验课上可以让某一小组学生给大家讲解实验原理和实验步骤，其他小组学生进行补充，这样可以鼓励学生充分做好实验前的准备工作，有助于更好地了解实验、完成实验；其次，在整个实验过程中，引导每个研究小组的同学都参与到实践中，根据实验目的与要求，让每个小组进行不同的分工，充分借助网络、图书馆等学习资源完成实验过程；最后，可以建立网络实验教学论坛，方便师生之间的互动与交流[6]。鼓励教师开发CAI课件，以图文并茂的方式演示实验全过程，教师可以设计一些研究性的综合实验，供学生在课后选题。实验考核以小组为单位进行，一方面锻炼学生的自主学习能力，另一方面锻炼学生的合作能力和团队意识。

（2） 实验管理改革。实验管理改革主要体现在实验制度管理的网络信息化。可以在实验管理中心网站上提供题目选择、实验预约、成绩查询、信息管理和评教系统等；给学生提供信息管理、预约管理、留言管理、成绩管理、信息发布和个人课表等。教师登录系统后，查看学生留言并回复留言；对学生进行实验出勤考核，对一些学生作出删除、增加等操作；对学生的实验进程进行统计，对实验成绩进行记载；同意或拒绝学生的预约申请，锁定本次实验课程的预约；对自选实验、课外实验，教师还可以上传自学资料，包括视频资料，学生利用校园网络，可以在校内任何可以上网的地方自学。

3.4 教学评估标准改革

计算机实验教学评估是整个实验教学过程中不可或缺的环节，这里包含两部分内容，一部分是对学生的实验评估，另一部分是对教师实验教学水平的评估[7]。

对于学生的评估不能单纯以是否完成实验来打分，还要参考学生在实验过程中的工作量是否饱满、遇到问题是否能正确判断和处理、与小组其他成员配合是否协调等内容给予打分，这样综合性的考核有利于提高学生的积极性，同时也督促每一个同学都参与到实验中来。对于教师的评估也是非常必要的，可以组织资深实验师组成实验考核小组对教师的实验教学情况进行随堂抽查，调查学生对实验内容和方式的满意程度，找出教师在实验教学中存在的问题，协助教师制定解决方案，不断提高其实验教学水平。

4 结语

计算机专业课程的显著特点就是知识更新快，强调对学生实际应用能力的培养。当代社会是一个信息高度发达的社会，对互联网人才的需求量很大。为满足社会需求，对计算机网络实验教学进行改革非常必要。以往的计算机网络实验教学模式单一，实验以验证性为主，内容陈旧，不能充分调动学生学习和参与的积极性。为满足不断更新的计算机网络技术对专业人才的需求，计算机网络实验应从实验环境、实验内容、实验方法等多种途径进行相应的改革，对不同能力的学生进行不同层次的培养，不断提高学生的学习兴趣和综合应用能力。

参考文献：

[2]杜兴勇，刘海东. 创新计算机网络实验教学与实验平台的改革探索[J]. 中国成人教育，2009

（16）：149150.

[4]邓祖明，李誉扬. 计算机网络实验教学改革的探索与实践[J]. 科技信息，2007

（35）：270272.

[7]王东海，余秋明. 基于计算机网络实验教学环节的改革与探索[J]. 福建电脑，2006

（2）：188189.