周林等

摘要：介紹了計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程的特點(diǎn)，圍繞這些特點(diǎn)分析了實踐教學(xué)的思路，探討了計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實踐教學(xué)中應(yīng)該著重解決的問題，確定了計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程實踐教學(xué)的目標(biāo)。探索了課堂教學(xué)與實踐能力相結(jié)合的教學(xué)思路，以期建立科學(xué)、高效、效果良好的計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程實踐教學(xué)方法。

關(guān)鍵詞：計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)；實踐教學(xué)；網(wǎng)絡(luò)模擬器

作者簡介：周林（1968-），男，浙江寧波人，上海電力學(xué)院計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，副教授；李婧（1980-），女，山東海陽人，上海電力學(xué)院計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，副教授。（上海 200090）

基金項目：本文系上海電力學(xué)院課程建設(shè)及教改項目（項目編號：20121808）的研究成果。

中圖分類號：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1007-0079（2014）08-0178-02

計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程是進(jìn)入IT領(lǐng)域與互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的專業(yè)基礎(chǔ)課程，是計算機(jī)類各專業(yè)的重要基礎(chǔ)之一。上海電力學(xué)院計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程體系面對的專業(yè)有電力企業(yè)信息化、軟件工程、信息安全，而且各專業(yè)在計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程上的具體面向和側(cè)重點(diǎn)都有所相同。

計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程的特點(diǎn)是理論性強(qiáng)、較為抽象、知識點(diǎn)多、與實際應(yīng)用的關(guān)系比較模糊等；該課程中設(shè)置的實驗主要是圍繞組網(wǎng)、設(shè)置虛擬網(wǎng)、路由設(shè)置、三層交換等與具體技術(shù)相關(guān)的環(huán)節(jié)，除了制作網(wǎng)線進(jìn)行組網(wǎng)實驗外，其他實驗與實際應(yīng)用的關(guān)系學(xué)生往往沒有直觀體會。所以在講授完成網(wǎng)絡(luò)層次結(jié)構(gòu)、各層次的功能和相關(guān)協(xié)議這些理論化的內(nèi)容后需要系統(tǒng)地融合多個實驗（如虛擬網(wǎng)、三層交換等），使學(xué)生能夠根據(jù)現(xiàn)實社會的需求，綜合運(yùn)用平時已經(jīng)具備的實驗經(jīng)驗，完成綜合性設(shè)計工作。此外，各專業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo)及當(dāng)今的社會需求都要求學(xué)校注重并加強(qiáng)學(xué)生實踐能力的培養(yǎng)，鍛煉學(xué)生理論與實踐結(jié)合的能力。

一、原有實踐教學(xué)存在的問題

從以往計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程設(shè)置的實驗與實踐環(huán)節(jié)看，主要存在以下問題：

1.學(xué)習(xí)效果不佳

典型的表現(xiàn)有：以考試為目標(biāo)，不注重平時技能與知識積累，作業(yè)、實驗報告抄襲現(xiàn)象較多，考試期待老師指導(dǎo)重點(diǎn)內(nèi)容，以背代學(xué)，沒有真正鍛煉自身技能。造成這些弊端的因素之一就是課程教學(xué)過程中實驗環(huán)節(jié)的形式化。

2.實驗環(huán)節(jié)形式化

多數(shù)時候?qū)W生完成實驗如同完成書面作業(yè)，根據(jù)老師的指導(dǎo)材料進(jìn)行簡單的重復(fù)，并沒有投入精力去準(zhǔn)備實驗，理解和運(yùn)用已學(xué)習(xí)過的知識；也不會對實驗過程中的現(xiàn)象、問題進(jìn)行思考和分析。另外，以往沒有專門的計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實驗場地，網(wǎng)絡(luò)連接、設(shè)備擺放等都不便于學(xué)生操作，特別是需要多組同學(xué)之間進(jìn)行合作的實驗。老師對實驗的組織安排也十分不便。加上實驗設(shè)備數(shù)量有限，學(xué)生實驗時需要分組進(jìn)行，每個小組有6～7個成員，時常出現(xiàn)只有個別學(xué)生真正做實驗的現(xiàn)象。由于平時實驗不需要考核，僅以實驗報告作為學(xué)生的平時成績之一，因此對學(xué)生并不產(chǎn)生壓力，實驗報告抄襲的現(xiàn)象嚴(yán)重。而改善這一問題的辦法之一是強(qiáng)調(diào)動手能力的培養(yǎng)，而且更關(guān)鍵的是改變實驗的考核方式。如果僅采取減少實驗小組成員人數(shù)的方法只能起到一些促進(jìn)作用，因為不同組所做的實驗還是相同的。

3.實踐與實驗間關(guān)聯(lián)性不強(qiáng)

課程設(shè)計是上海電力學(xué)院設(shè)置的一種綜合性實踐環(huán)節(jié)，該實踐環(huán)節(jié)要求學(xué)生在一周時間內(nèi)完成設(shè)計題目。由于過去該環(huán)節(jié)內(nèi)容并未與平時實驗環(huán)節(jié)掛鉤，因此學(xué)生往往并不清楚以往的實驗環(huán)節(jié)與課程設(shè)計的題目之間有怎樣的關(guān)系，更沒有能力獨(dú)立（或以團(tuán)隊方式）去完成實踐環(huán)節(jié)的綜合性設(shè)計題目。在綜合實踐環(huán)節(jié)的考核方面，以往采用的是“設(shè)計報告+口頭答辯”方式，雖能較大程度地避免報告抄襲的問題，但很難避免報告中大多是操作過程截圖、口頭答辯多是背誦理論或背誦已經(jīng)提問過的問題等現(xiàn)象，也無法鍛煉學(xué)生的動手能力，也不能給學(xué)生帶來足夠的壓力，促進(jìn)他們積極地動手實踐。

二、實驗教學(xué)改革思路探索

針對以上提及的課程實踐中存在的弊端，在建設(shè)新的計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實驗室過程中，主要的指導(dǎo)原則就是強(qiáng)化學(xué)生動手能力，提供盡量多的實驗設(shè)施，減少實驗時每組的人數(shù)，采用開放式結(jié)構(gòu)便于學(xué)生動手操作，將實驗與日常教學(xué)相結(jié)合，進(jìn)而改善以往課程教學(xué)與實驗中的不良狀況。以下是改進(jìn)措施的主要細(xì)節(jié)：

1.硬件環(huán)境設(shè)計

實驗場地布置的前提是最大程度地適合學(xué)生的動手操作。在實驗室方案設(shè)計期間，綜合了其他多所高校實驗場地的規(guī)劃方案，否定了一些只適合做軟件操作、電腦模擬的方案（比如將設(shè)備封閉起來的閉合圓形結(jié)構(gòu)）。實驗室的建設(shè)突出了鼓勵并且方便學(xué)生多動手操作設(shè)備、不限制學(xué)生插拔線纜等目標(biāo)，在一定程度上也要求老師對設(shè)施有足夠的了解與掌握。在圖1所示的布局中，設(shè)計方案采取學(xué)生圍繞設(shè)備而坐、設(shè)備區(qū)域開放的構(gòu)思，學(xué)生完全可以在實驗過程中隨時觀察、檢查、調(diào)整自己的各項操作與設(shè)置（無論是物理上還是軟件方面）。每個機(jī)柜支持4組同學(xué)同時實驗且互不干擾（每組最多3人），而且在進(jìn)行一些綜合性的復(fù)雜實驗時這種結(jié)構(gòu)使得多組之間的相互合作變得非常方便。

2.改編實驗指導(dǎo)材料

過去的實驗指導(dǎo)材料出于對學(xué)生不熟悉實驗環(huán)境、設(shè)備等考慮，每個實驗都給出具體實例和詳細(xì)步驟，類似說明書，以至于學(xué)生不加思考和準(zhǔn)備，完全照抄例子，實驗報告也出現(xiàn)照搬指導(dǎo)材料的現(xiàn)象，反而達(dá)不到預(yù)期的效果。改進(jìn)后的實驗指導(dǎo)材料減少了細(xì)節(jié)步驟的描述，更多的是提供方法、方向上的指導(dǎo)，以概括性內(nèi)容為主，使學(xué)生在實驗時無法直接照搬具體步驟，需要經(jīng)過分析思考來完成實驗。

由于每次實驗時間有限，為促進(jìn)學(xué)生做好實驗前的準(zhǔn)備，以及實驗后鞏固相關(guān)知識與技能、進(jìn)一步拓寬實驗?zāi)芰?，教師還推薦學(xué)生使用Packet Tracer模擬器進(jìn)行課外練習(xí)，以掌握熟練的操作技能。而模擬器提供的環(huán)境與真正的實驗設(shè)備在指令等方面有差異，學(xué)生無法直接復(fù)制模擬器上的指令到實際環(huán)境中，這又給學(xué)生帶來了一定的挑戰(zhàn)，鍛煉了學(xué)生的自學(xué)能力和綜合實踐能力。

3.調(diào)整實驗報告

既然是分組實驗，要求學(xué)生每人上交一份實驗報告顯然不可避免地有重復(fù)內(nèi)容，不能完全責(zé)怪學(xué)生抄襲。因此，在新實驗安排減少小組人數(shù)的同時，實驗報告也改為以組為單位，完成實驗后只需要以小組為單位上交報告，但實驗報告中要求小組中的每個學(xué)生獨(dú)立描述自己對實驗過程中各種現(xiàn)象的分析理解。這樣的調(diào)整同時也減輕了教師的評閱工作量，也更易于教師杜絕報告中的抄襲問題。

4.改革綜合實踐環(huán)節(jié)

綜合實踐環(huán)節(jié)設(shè)計的題目需要學(xué)生運(yùn)用平時實驗環(huán)節(jié)已經(jīng)學(xué)習(xí)過的內(nèi)容，以團(tuán)隊方式進(jìn)行項目綜合設(shè)計和實施。為避免團(tuán)隊形式中個別學(xué)生“出工不出力”的現(xiàn)象，在考核環(huán)節(jié)則要求每個學(xué)生獨(dú)立操作，根據(jù)不同的考核問題，在規(guī)定時間內(nèi)現(xiàn)場實時進(jìn)行設(shè)備的各種操作。考核評分的依據(jù)則是根據(jù)完成的內(nèi)容、耗費(fèi)的時間、解決問題的技能等項目來綜合考慮，避免了過去考核方式中出現(xiàn)的個別學(xué)生完成設(shè)計、多數(shù)同學(xué)照搬、考核答辯時單純背誦等一系列弊端。從2013年暑期嘗試的結(jié)果來看取得了預(yù)期的效果：學(xué)生的學(xué)習(xí)自主性大為提高，課程設(shè)計的壓力有所提升，學(xué)生無法再靠簡單背誦蒙混過關(guān)。表1總結(jié)了改革前后實踐效果的差別。

5.學(xué)生參與實驗實踐建設(shè)

計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實驗室的建設(shè)工作開始于2012年夏，正值新學(xué)年的開始，在完成實驗室的基本硬件安裝調(diào)試后，教師鼓勵學(xué)生參與實驗室的建設(shè)工作，主要表現(xiàn)在兩個方面：線路的檢測和標(biāo)注，學(xué)會基本的網(wǎng)絡(luò)檢測方法和工作步驟；參與完成部分實驗指導(dǎo)材料的編寫，從學(xué)生的角度來看實驗問題，描寫實驗過程，提出實驗指導(dǎo)步驟，相當(dāng)于學(xué)生需要完整地做一遍實驗才能夠?qū)懗龊侠淼闹笇?dǎo)性材料。這對于有計算機(jī)網(wǎng)方面興趣和希望深入學(xué)習(xí)的同學(xué)而言無疑是提供了一個鍛煉自身能力的機(jī)會與平臺。

6.模擬器輔助理論學(xué)習(xí)

Packet Tracer模擬器提供了豐富的協(xié)議、設(shè)備和功能，便于學(xué)生進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)實驗環(huán)境的仿真，為網(wǎng)絡(luò)課程的學(xué)習(xí)提供了良好的輔助功能。[1]學(xué)生不僅可以利用它來模擬、準(zhǔn)備每一次的網(wǎng)絡(luò)實驗，而且該工具中也提供數(shù)據(jù)包捕獲并動畫演示的環(huán)節(jié)，有助于學(xué)生理解協(xié)議間的協(xié)作與關(guān)聯(lián)。以學(xué)習(xí)網(wǎng)絡(luò)層次概念為例，網(wǎng)絡(luò)層次的分析、介紹不應(yīng)僅僅作為網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)的開篇，而是應(yīng)該貫穿在整個網(wǎng)絡(luò)知識與理論的學(xué)習(xí)過程中，利用模擬器動態(tài)的演示網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的流轉(zhuǎn)并分析數(shù)據(jù)不僅能夠幫助學(xué)生了解各層次的典型協(xié)議，也幫助他們理解數(shù)據(jù)如何在各個層次間傳遞（如圖2所示）。

三、實踐教學(xué)改革的進(jìn)一步思考

1.學(xué)生參與的可持續(xù)性

學(xué)生參與網(wǎng)絡(luò)課程實驗、實踐相關(guān)內(nèi)容建設(shè)有兩個方面的主要問題：一是學(xué)生大三才開始學(xué)習(xí)計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，過早參與會缺少基本網(wǎng)絡(luò)知識。如果等到學(xué)習(xí)完網(wǎng)絡(luò)課程又會面臨學(xué)生處于大四階段社會實習(xí)較多，而空余時間較少的矛盾。再有一個問題就是后續(xù)的網(wǎng)絡(luò)實驗實踐工作需要組織學(xué)生進(jìn)行設(shè)計。一直重復(fù)舊的實驗項目并不可取，這方面需要引入更多的思考與創(chuàng)新。

2.建設(shè)良好的實驗環(huán)境

目前的網(wǎng)絡(luò)實驗環(huán)境在開放時間方面還無法滿足學(xué)生的需要，實驗設(shè)備也還未充分利用。由于實驗室管理人員的短缺，目前實驗室還是按課程需要的時間開放，無法做到提供教學(xué)以外的開放時間。另外，由于涉及到設(shè)備安全問題：網(wǎng)絡(luò)設(shè)備管理不像電腦機(jī)房管理，能夠通過還原卡之類的進(jìn)行保護(hù)；況且網(wǎng)線、配線架、控制電纜等都屬于易耗品、易丟失，需要更多的投入來完善管理，這也是目前困擾開放方式的一個難題；雖然模擬器能夠解決操作上的一些問題，但與實物操作相比還是存在一定的差距，學(xué)生面對物理設(shè)備時還是會出現(xiàn)不明白各端口用途的現(xiàn)象。

3.培養(yǎng)編程能力

在網(wǎng)絡(luò)實踐教學(xué)建設(shè)過程中也嘗試將本課程與信息安全專業(yè)的C++課程群相關(guān)聯(lián)，[2]使學(xué)生掌握基本的網(wǎng)絡(luò)編程技能，以適應(yīng)今后網(wǎng)絡(luò)安全、系統(tǒng)安全等課程的學(xué)習(xí)，滿足邁向社會后的工作需要。但這種規(guī)劃并不只是局限在信息安全專業(yè)，也試圖將計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)、軟件工程等專業(yè)都納入進(jìn)來，構(gòu)建跨專業(yè)的計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程體系，鍛煉與提高學(xué)生的網(wǎng)絡(luò)編程能力。

四、結(jié)語

此次網(wǎng)絡(luò)課程實踐教改結(jié)合了網(wǎng)絡(luò)實驗室建設(shè)，對網(wǎng)絡(luò)實驗教學(xué)中存在的問題提出了改進(jìn)措施，并嘗試了不同的手段，獲得了一定的效果。但畢竟這些改革還處于嘗試階段，需要更多的實踐來驗證與改進(jìn)，以達(dá)到更好的促進(jìn)網(wǎng)絡(luò)課程實踐教學(xué)的目標(biāo)。

參考文獻(xiàn)：

[1]武凌.基于Packet Tracer 的計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實驗技能考核的實現(xiàn)[J].計算機(jī)教育，2013，（4）：92-99.

[2]田秀霞，彭源，張安勤，等.基于建構(gòu)主義理論的信息安全專業(yè)C++ 課程群教學(xué)模式改革[J].計算機(jī)教育，2013，（15）：69-72.

（責(zé)任編輯：王祝萍）