游海暉

摘 要：在分析目前高校計算機網(wǎng)絡課程教學中存在的教學內(nèi)容與實際脫離、實驗教學環(huán)節(jié)薄弱等諸方面問題的基礎上，結合教學的過程中的實際經(jīng)驗，圍繞計算機網(wǎng)絡課程的教學目標，對計算機網(wǎng)絡課程的教學進行總結分析，強調實踐能力的培養(yǎng)和軟件仿真實訓在該課程教學中的重要地位。

關鍵詞：計算機網(wǎng)絡；教學改革；軟件仿真實訓

中圖分類號：G434 文獻標志碼：A 文章編號：1001-7836（2014）03-0057-02

在計算機網(wǎng)絡課程的教學中，如何根據(jù)這門新興學科和網(wǎng)絡技術飛速發(fā)展的特點進行學生實踐能力的培養(yǎng)呢？目前的教學內(nèi)容、教學方法和手段、實驗環(huán)節(jié)能夠很好地培養(yǎng)學生的實踐動手能力嗎？結合這些問題，本文對計算機網(wǎng)絡課程教學改革進行探討。

1 計算機網(wǎng)絡課程教學現(xiàn)狀分析

1.1 教學內(nèi)容

目前，我國高校計算機網(wǎng)絡課程教學內(nèi)容總體上分為三大部分：第一部分，原理部分，主要是以TCP/IP和OSI參考模型為主介紹網(wǎng)絡的層次模型及網(wǎng)絡協(xié)議；第二部分是網(wǎng)絡技術部分，介紹網(wǎng)絡硬件設備（如網(wǎng)卡、集線器、交換機、路由器等）及一些典型的廣域網(wǎng)和局域網(wǎng)技術，（如FDDI， X. 25，頓中繼、ATM、無線網(wǎng)等）；第三部分，網(wǎng)絡應用部分，包括網(wǎng)絡操作系統(tǒng)功能及應用，網(wǎng)絡安全及管理，Internet的特點與應用。在實驗課程中，進行的一些主要實驗有驗證性實驗、網(wǎng)絡安全實驗、組網(wǎng)實驗等。當然根據(jù)授課對象的不同，教學內(nèi)容的側重點和難易程度也有所不同[1]。

1.2 教學模式

從當前多數(shù)高校的教學情況來看，計算機網(wǎng)絡課程的授課基本都是一個模式：講授課和實驗課。其中講授課比重較大，實驗課比重則小些，而且講授課與實驗課的結合程度不是很緊密。教師在授課過程中采用主要的教學手段和方法有以下幾種：傳統(tǒng)的粉筆板書教學、PowerPoint幻燈片教學、CAI課件教學等。實驗課的教學環(huán)節(jié)是教師事先安排好的實驗內(nèi)容，并在實驗過程中給予指導和評定。

2 計算機網(wǎng)絡課程實踐教學存在的問題

長期以來，網(wǎng)絡課程的教學存在重理論、輕實踐的問題，對于如何將教學內(nèi)容應用到實際的工作中關注得不夠，這一現(xiàn)狀與國家重點倡導的應用型人才培養(yǎng)目標越來越不符合。對于具有強烈工程應用背景的計算機網(wǎng)絡課程而言，如何建立實踐教學模式，提高實踐教學效果，在整個課程教學過程中具有至關重要的影響。現(xiàn)行的計算機網(wǎng)絡課程在實踐教學環(huán)節(jié)上存在著諸多不足，主要表現(xiàn)在以下幾個方面：（1）實驗教學重視不夠。在實驗教學中，只開設驗證性實驗，缺少設計性實驗，更沒有大中型網(wǎng)絡規(guī)劃方面的實驗，使得學生分析問題、解決問題的實際能力得不到培養(yǎng)，滿足不了計算機網(wǎng)絡在知識、技術等多方面的要求。（2）教學硬件設備不足。實驗用的路由器、交換機和防火墻等設備昂貴，由于資金缺乏，無法為實驗教學配備這些教學設備，導致計算機網(wǎng)絡課程的許多實驗只能用教學模擬軟件來模擬實現(xiàn)。模擬實驗由于學生無法接觸到實際的網(wǎng)絡設備，更不用說用其來組網(wǎng)了，所以無法達到教學目的。（3）教師實踐經(jīng)驗不足。目前，計算機網(wǎng)絡課程教學的“雙師型”教師缺乏，大多數(shù)教師沒有參與過大型網(wǎng)絡，如GSM網(wǎng)絡、TD-SCDMA網(wǎng)絡、LTE網(wǎng)絡等的實踐經(jīng)驗，缺乏對大型網(wǎng)絡設備的認識，導致網(wǎng)絡實驗教學理論與實踐的脫離[2]。

3 基于實踐能力培養(yǎng)的教改研究

計算機網(wǎng)絡不僅是一門理論性很強的課程，同時也是一門實踐性很強的課程。學生必須通過大量嚴格的實驗訓練才能真正掌握和深入理解網(wǎng)絡技術的基本理論和概念，并和實際網(wǎng)絡環(huán)境結合起來，最終學以致用，掌握基本的網(wǎng)絡應用構建和配置。實驗教學環(huán)節(jié)的改革首先需要給學生提供完善的實驗條件。在良好的硬件條件下，網(wǎng)絡中心開設從物理層到應用層系列實驗，包括雙絞線的制作、構造對等網(wǎng)絡、交換機的配置、VLAN配置、路由器基本配置、Windows環(huán)境下的TCP/IP服務的配置與管理、LINUX環(huán)境下的TCP/IP服務的配置與管理等。但由于實驗環(huán)境所限，學生不能做出更多、深層次的實驗?；谶@種情況，我們在教學中使用了相應仿真軟件作為實踐能力培養(yǎng)的主要方式。

3.1 NS-2仿真平臺

NS-2是一種面向對象的網(wǎng)絡仿真器，本質上是一個離散事件模擬器，由UC Berkeley開發(fā)而成。它本身有一個虛擬時鐘，所有的仿真都由離散事件驅動。NS-2是一種針對網(wǎng)絡技術的源代碼公開的、免費的軟件模擬平臺，研究人員使用它可以很容易地進行網(wǎng)絡技術的開發(fā)，而且發(fā)展到今天，它所包含的模塊幾乎涉及到了網(wǎng)絡技術的所有方面。所以，NS成了目前學術界廣泛使用的一種網(wǎng)絡模擬軟件。此外，NS也可作為一種輔助教學的工具，被廣泛應用在網(wǎng)絡技術的教學方面。因此，目前在學術界和教育界，有大量的人正在使用或試圖使用NS。目前NS-2可以用于仿真各種不同的IP網(wǎng)，已經(jīng)實現(xiàn)的一些仿真有網(wǎng)絡傳輸協(xié)議，比如TCP和UDP，業(yè)務源流量產(chǎn)生器，比如FTP，Telnet，Web CBR和VBR；路由隊列管理機制，比如Droptail，RED和CBQ，路由算法比如AODV、DSDV、DS。用仿真器進行教學靈活、生動、直觀。運用NS-2，特別是NAM工具的動畫演示可以清楚深刻地向學生演示網(wǎng)絡協(xié)議的運行過程。通過NS-2進行教學，學生可以直觀地看到網(wǎng)絡協(xié)議的行為，了解各種環(huán)境或其他因素對網(wǎng)絡的影響，也可以通過對比來演示各種策略的優(yōu)缺點。

3.2 Sniffer（嗅探）

Sniffer是一個獲取網(wǎng)絡包、分析包、產(chǎn)生包的軟件，Sniffer可以在全部7層協(xié)議上進行解碼。Sniffer采用類似剝洋蔥的方式從最低層開始，一直到第7層，每一層使用不同的顏色加以區(qū)別[3]。在計算機網(wǎng)絡課程中，分層和協(xié)議簇是兩個非常重要的概念，同時也非常抽象，在教學過程中充分利用Sniffer分析數(shù)據(jù)包的解碼功能，來幫助學生理解。通過設置抓取一個訪問網(wǎng)站的HTTP數(shù)據(jù)報文，從中可以清楚地看到一個應用報文是如何從應用層到傳輸層再到網(wǎng)絡層接著到鏈路層逐層進行封裝，并且可以看到各層中相應協(xié)議規(guī)定結構的具體內(nèi)容，通過這樣的演示和實驗，使學生可以建立清晰的分層結構模型以及理解各層是如何協(xié)同工作的。Sniffer網(wǎng)絡分析儀是一個網(wǎng)絡故障、性能和安全管理的有力工具，它能夠自動地幫助網(wǎng)絡專業(yè)人員維護網(wǎng)絡，查找故障，極大地簡化了發(fā)現(xiàn)和解決網(wǎng)絡問題的過程，廣泛適用于Ethernet、Fast Ethernet、Token Ring、Switched LANs、FDDI、X.25、DDN、Frame Relay、ISDN、ATM和Gigabits等網(wǎng)絡。endprint

3.3 Boson netsim

Boson netsim是目前操作最接近真實環(huán)境的模擬工具。與真實實驗相比，使用它省去了我們制作網(wǎng)線連接設備，頻繁變換CONSOLE線，不停地往返于設備之間的環(huán)節(jié)。同時，它的命令也和最新的Cisco的IOS保持一致，它可以模擬出Cisco的中端產(chǎn)品35系列交換機和45系列路由器。它還具備一項非常強大的功能，那就是自定義網(wǎng)絡拓撲結構及連接。通過Boson軟件，我們可以隨意構建網(wǎng)絡，PC、交換機、路由器都可被模擬出來，而且它還能模擬出多種連接方式（如PSTN、ISDN、PPP等）。Boson NetSim有兩個組成部分：Boson Network Designer（實驗拓撲圖設計軟件）和Boson NetSim（實驗環(huán)境模擬器）。Boson NetSim安裝結束以后，在桌面上會產(chǎn)成兩個圖標：Boson Network Designer和Boson NetSim。其中Boson Network Designer用來繪制網(wǎng)絡拓撲圖，Network Designer可讓用戶構建自己的網(wǎng)絡結構或在實驗中查看網(wǎng)絡拓撲結構。我們就是通過這個組件搭建自己的免費實驗室的。Boson NetSim用來進行設備配置練習， 是最重要的組件，用戶可以選擇網(wǎng)絡拓撲結構中不同的路由、交換設備并進行配置，也就是說輸入指令、切換設備都是在Control Panel中進行。全部的配置命令均在這個組件中輸入。

4 結束語

計算機網(wǎng)絡課程的特點決定了該課程在教學活動中必須緊扣實踐，而仿真式的實驗教學方法正是基于“實踐中求真知”的原則展開的。使學生真正掌握和理解理論知識，提高動手能力，實踐中取得了較好的效果。然而，計算機網(wǎng)絡是一個迅猛發(fā)展的學科領域，新的技術和應用層出不窮，在后續(xù)的教學實踐過程中，我們將關注這些新變化，并不斷對課程進行相應的改革創(chuàng)新，達到傳授知識、提升實踐能力的教學目標。

參考文獻：

[1]沈德海.基于NS-2的計算機網(wǎng)絡課程教學探索[J].渤海大學學報，2005， （4）：371-372

[2]劉彥保.計算機網(wǎng)絡課程教學改革探討[J].高等理科教育，2001， （3）：80-81

[3]胡曉婭.基于創(chuàng)新能力培養(yǎng)的計算機網(wǎng)絡課程教改研究[J].理工高教研究，2008，（4）：116-118endprint