時間：2022-05-25 08:04:17
導語：在計算機網絡實驗總結的撰寫旅程中，學習并吸收他人佳作的精髓是一條寶貴的路徑，好期刊匯集了九篇優秀范文，愿這些內容能夠啟發您的創作靈感，引領您探索更多的創作可能。
1計算機網絡的普及與發展
近年來，中國在校園網、企業網的巨大成就大力推動了計算機網絡的普及與發展，計算機網絡已逐漸遍布各行業、各領域。必備的計算機網絡基礎知識已成為當代大學生迫切需要掌握的基本技能之一，計算機網絡課程是計算機專業必修的一門非常重要的基礎課程，在財經類高校也是許多非計算機專業開設的一門重要選修課程。由于計算機網絡課程具有實踐性強、概念理解抽象等特點，依靠單純的課堂講授遠達不到理想的教學效果，因此近年來不少院校計算機專業畢業生動手能力差，對計算機網絡課程的一些基本原理認識不深刻，這充分表明傳統的以教為主的教學模式急需改進。為此，探索與計算機網絡理論教學相適應的實驗教學機制，幫助學生綜合運用所學的網絡知識以提高解決實際問題的能力，是值得所有從事計算機網絡課程教學工作者們深思和研究的問題，也是一個不能再回避的問題。本文根據作者在東北財經大學津橋商學院教授四年計算機網絡的切身體會，對目前所在單位開展計算機網絡實驗教學存在的不足進行了剖析，提出了計算機網絡實驗教學的改革設想和具體思路。
2計算機網絡實驗教學的現狀
計算機網絡不論從硬件、軟件還是通信方面講，都是一個復雜的系統，要在教學過程中讓學生理解和掌握相關知識，光靠理論教學是不夠的。計算機網絡實驗的目的就是讓學生通過實際動手操作，深化對理論知識的理解，并從中獲得實踐經驗。因此，計算機網絡實驗的重點應該放在培養學生對網絡的分析、設計、管理和應用的實際能力上。開設計算機網絡實驗課程，對實驗環境的要求較高，不象傳統的計算機課程實驗，只要有PC機，安裝上所需的軟件就可以進行實驗的操作。計算機網絡實驗需要更多的實驗設備，更高的技術支持，尤其是對實驗的組織管理、實驗指導、實驗項目的可行性和可操作性的要求較高。因此計算機網絡實驗的難度更大。計算機運用到實驗教學中的普遍形式是：組建計算機機房，面向各種計算機實驗開放。如何高效地利用現有設備成了計算機實驗室的首要目標。往往要求一個計算機機房能同時勝任多門，甚至是每一門與計算機相關課程的實驗教學。這樣一來，計算機網絡實驗成了教學過程中的一個難題。對教師來講，到底開設哪些實驗，每次實驗課完成什么項目，如何實現，都是棘手的問題；對學生來講，做網絡實驗更大程度上只是“上機”，實驗課程結束以后，很多學生對計算機網絡的認識仍不深刻，更談不上與實際應用的結合。
3計算機網絡技術實驗教學實施措施
3.1優化網絡實驗教學體系
構建創新實驗教學體系是進行教學改革的首要條件。因此我們要徹底改革實驗附屬于理念的觀念讓兩者處于同等地位和共同發展的位置。讓實驗課程形成與理念相關而又獨立的實驗教學體系，所有實驗內容與理念課既相互獨立又相輔相成。每門課既可自成體系，又有機結合，內容設置上由晚到難，由淺入深。緊跟當今最新科技與相關專業理論課教師一道共同制定實驗教學大綱，確定學生就了解掌握的內容及達到程度，制定實驗教學考核辦法，從而確立科學、系統的實驗教學體系，將實驗課程資源整合人格化。對實驗教學內容進行分層組織。分為“基礎-綜合-設計-創新”四個實驗層次，對原有的網絡實驗內容進行篩選與整合，實驗內容要與最新技術成果相結合。引入能反映現代科技成果的實驗技術和實驗方法。使學生接觸最新的科學技術綜合知識的難點和重點減少驗證性實驗。增加綜合性和創新性實驗。注重實驗，因材施教，鼓勵創新。培養拔尖人才。在實踐教學環節中，對于有創新設計思想，能力較強的優秀學生，可以免做普通實驗的內容，安排難度較大的實驗項目，或在導師的引導下，由學生自定項目，自擬設計方案，實驗室老師協助提供所需實驗環境。
3.2改革實驗教學方法，提高實驗教學水平
在實驗中會出現各種狀況，并不是一件壞事，學生遇到問題時，通過分析總結經驗，找出解決問題的辦法，在實踐中得到鍛煉與提高，并強調學生要及時作好實驗記錄，培養他們觀察能力，分析能力，解決問題的能力。運用現代的手段，努力提高實驗教學效果在計算機網絡實驗教學過程中，筆者曾嘗試著運用當今流行的多媒體技術，對于那些實驗難度偏大，并且又需要進行反復講解才能做于理解的網絡實驗過程，做成課件、以動態模擬、圖形等手段。來加以演示，從而有助于學生更好理解實驗內容。還可以將此課件掛在網上，學生在課前預習實驗內容。使得在做真實環境下實驗時，心中更有數，提高了實驗效果。在以往的網絡實驗課中，擔心學生損壞網絡設備，而把某些實驗細節講得太細，學生只一味照著做，不用太動腦筋就能通?^實驗。
關鍵詞:計算機網絡;教學內容;教學方法
中圖分類號:G642 文獻標識碼:B
“計算機網絡”是計算機和通信兩個領域的交叉學科,內容復雜,涉及許多彼此交織的概念、協議和技術,是一門公認的比較難講的課程。很多教師都致力于改進“計算機網絡”的理論教學和實驗教學方法。
1非計算機專業“計算機網絡”課程特點
非計算機專業的計算機網絡教育應以培養應用型復合型技術人才為根本任務,以適應社會需求為目標。學生應具有“基礎理論夠用、技術應用能力強、知識面較寬、素質高”等特點。學生在今后的專業工作中,碰到涉及計算機網絡的相關問題,能夠利用所學知識和實踐動手能力,通過查閱相關資料,解決實際問題。這需要在計算機網絡課程學習中打下一定的基礎。因此,具備一定的理論知識基礎、較強的動手建設和維護網絡的能力,是非計算機專業學生學習計算機網絡的基本目標。
非計算機專業中的基礎理論教學要以應用為目的,以必需、夠用為度,以講清概念、強化應用為教學重點,做到理論與實踐、知識傳授與能力培養相結合,能力培養要貫穿教學全過程。因此,在非計算機專業“計算機網絡”課程的教學中,應以基礎理論“必需和夠用”為前提,加強實驗教學環節,適當增加實驗課的時間和內容。
2合理調整教學內容
我院非計算機專業計算機網絡課程安排48學時,其中38學時理論和10學時實驗。在有限的學時情況下,必須對教學內容進行精心安排。對于工商管理專業的學生,講課時著重“Internet服務”、“網站的規劃與設計”、“網絡管理與網絡安全”這方面的知識。當然,對于基礎的、重點的內容,比如計算機網絡的定義、計算機網絡體系結構、OSI參考模型、TCP/IP協議、以太網、虛擬局域網、子網規劃與子網掩碼等,教師在課堂中要作詳細介紹。理論不必講得太深,但要講清楚基本原理,突出重點。
3采用靈活多樣的教學方法
3.1類比教學法
類比教學法啟發學生將理論知識和實際生活中的例子相比較、歸納和總結。例如,對于OSI七層模型的理解,用一個“從上海到羅馬的貿易過程”的情景設置使學生能體會到為什么要將網絡分成這七個層次。主要的目的是讓學生知道這個參考模型存在的意義,但并不對每一層的詳細功能作過多的介紹。
(1) 要想貿易獲得成功,首先要有至少一條路,能夠從西班牙通向羅馬。此層為物理層。
(2) 有了路是不是就能去貿易了?還要保證路上不會把商人的貨物給磕壞了,要有一層保護的包裝,可以一站一站送到羅馬去。引出第二層,即數據鏈路層。
(3) 所謂條條道路通羅馬。并不只有一條路能夠到達羅馬,從中選一條最短的,或者路費的成本最少的,這才符合商人的利益。引出第三層,即網絡層。
(4) 貿易出門前要先確定貨物是發給羅馬的哪個商人,并檢查一下自己的貨有沒有拿錯了。事先要檢查過,如果錯了要重新取貨,引出第四層,即傳輸層。
(5) 是不是可以上路了?還不行。我們要和羅馬聯系好,如果我們這邊的貨物到了那邊賣不出去怎么辦?我們首先要交流、協商一下,看看羅馬的市場情況,這就需要一些外交的關系。此層為會話層。
(6) 商人到了羅馬以后突然發現,他的貨物在羅馬不能直接使用,還需要一個轉換器(例如中國的電器插頭大多用的是兩相或三相插頭,與歐洲的電源插座不匹配)。這里就是表示層的功能,進行數據格式的轉換。
(7) 到了羅馬了,最終需要在市場上把貨物賣掉,這個市場就是一個交易平臺,相當于各個軟件平臺,引出最后一層,應用層。
這樣,學生對OSI便有了一個大致的了解,進而把握分層的原因和各個層次的特點。通過對在去羅馬貿易的路途中可能出現的問題,比如說天氣災難、過期、被盜等問題引導學生討論如何加入某些協議,讓整個貿易過程中得到一些有效的保護,使得貿易能夠順利的完成。
3.2 “自底向上”與“自頂向下”相結合教學法
為了讓學生在掌握OSI參考模型中每層的功能、使用的協議以及每層實現的關鍵技術的同時,對網絡系統的工作過程有整體的把握,教師一方面按照傳統上講授計算機網絡課程的方法,即按照自底向上的教學方法,就是從網絡的最底層(物理層)一直到最頂層(應用層),依次介紹網絡系統中每層的功能、使用的協議以及每層實現的關鍵技術。另一方面,采用自頂向下的教學方法來闡述網絡每層協議之間的交互以及網絡系統的工作過程。這種“自底向上”與“自頂向下”相結合教學法有利于學生在理解掌握網絡基本概念、工作原理和相關協議的同時,對網絡系統的工作過程有整體上的把握,取得良好的教學效果。
3.3案例教學法
案例教學法集中應用在傳輸介質、網絡互連設備、局域網組建上。在計算機網絡課程的教學過程中,將同軸電纜、光纖、以太網收發器、各種網卡、交換機、路由器等網絡設備搬到課堂上或直接將學生引至實驗室,對照實物現場進行講解。為了加強學生對網絡工作過程的理解,靈活運用所學的知識,開闊學生的視野,在計算機網絡課程的教學過程中,教師可以自行設計相關的案例。如模擬組建一個校園網,對所給網絡設備和傳輸介質進行選型。這個案例可以讓學生更加了解不同傳輸介質的特點和使用場合、網絡設備的功能和應用場合、具體局域網標準的含義,使學生基本具備中小型網絡設計能力、網絡設備的選型能力。
3.4任務驅動教學法
任務驅動教學法集中應用在Internet服務、網站的規劃與設計、網絡管理與安全上。如在講授DNS域名系統時,對企業進行需求分析,提出任務,使學生在完成任務的同時學會DNS服務器的管理方法、工作流程。
(1) 分析企業需求。某企業中已經建設好自己的網站,員工希望通過域名來訪問該網站,同時員工也需要通過域名來訪問Internet上的網站。該企業已經申請了域名。
(2) 提出任務。構建一臺DNS服務器,為局域網中的計算機提供域名解析任務。DNS服務器管理域的域名解析,同時還必須為客戶提供Internet上的主機的域名解析。
(3) 完成任務。具體步驟如下:
① 安裝DNS服務器。安裝好之后查看DNS服務器所有的屬性項,熟悉DNS服務器所能管理的內容。講授域名的結構,理解DNS服務器中區域的概念。
② 按照向導配置DNS服務器,建立第一個查詢區域,添加主機記錄www及地址172.16.1.71。
③ 將一臺計算機配置為該服務器的客戶端,在“Internet協議(TCP/IP)屬性”窗口中,將“使用下面的DNS服務器地址”設置為該服務器IP地址。用IE瀏覽器測試。
④ 播放動畫,使學生掌握DNS服務的查詢流程。
⑤ 設置轉發器為202.96.209.5,用IE瀏覽器測試是否能夠解析.cn等。
⑥ 創建反向查找區域,網絡ID為1.16.172,添加反向指針記錄。
⑦ 設置Hosts文件。
(4) 通過分組實驗進一步掌握上述內容。
(5) 知識歸納總結。總結DNS服務器的作用;DNS服務器管理中的細節:區域的規劃、記錄的添加、結果的測試;DNS服務器屬性的設置、更新、轉發等。
3.5自主研究式教學法
為了加強學生的研究型學習能力,教師在講授完計算機網絡核心知識后,指定若干自主學習專題,要求學生組成研究小組(每組3～4個同學),利用Internet和圖書館查閱資料,結合自己所學的知識,展開某個專題的自主性學習。自主研究式學習專題包括HTTP、FTP、EMAIL、DNS、聊天系統、網站規劃等的工作原理、協議數據格式、網絡安全措施、網絡安全防范等。最后要求學生在課堂上報告,教師就理解能力、分析能力和研究能力進行評估,并計入平時成績。這種教學方法極大地調動了學生積極性,既提高了學生獨立分析問題、解決問題的能力,又培養了學生的團隊合作精神,提高了學生的綜合素質。
4加強實驗教學
實驗教學是教學過程中不可缺少的環節,“計算機網絡”課程在注重基本理論的同時,注重實驗內容的教學。比如在向學生介紹了計算機網絡的發展與定義之后,可以帶領學生參觀學校校園網的網絡中心以及網絡實驗室,讓他們對網絡有一個大體的框架了解。講了網絡傳輸介質及互連設備之后,可給學生安排一次“網線的制作與網絡硬件連接”的實驗,這樣學生不僅自己動了手,還對網絡通信設施有了大體的認識。給學生介紹了ICMP、ARP等協議后,可以讓學生掌握一些常用網絡測試命令的使用方法及功能。講Internet服務時,讓學生配置不同的網絡服務器并使用。學習網絡安全時,讓學生安裝并配置個人防火墻來保護工作站。
對每一部分的實驗要有明確的要求,并讓學生填寫實驗報告,使學生知道每一次實驗應達到什么要求,已經作了哪些工作,還有哪些不足,應該注意什么,在實驗中遇到怎樣的問題,應如何解決,這些都要在實驗報告中得到體現。不同的實驗,要達到的要求、記錄的信息、對實驗的分析條目都不相同。因此,教師要針對具體的實驗事先設置好實驗報告模版。
5總結
在本課程的教學過程中,針對不同的教學內容,采用類比、案例、任務驅動、研討等靈活多樣的教學方法,運用多種教學手段,調動了學生自主學習的積極性。通過引入典型案例,增加專題論述和課堂討論,以實驗促進知識點的融會貫通,上述的教學改革取得了較好的教學效果。
參考文獻:
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[2] 鄭良斌,何薇. 非計算機專業“計算機網絡”課程教學改革與實踐[J]. 計算機教育,2005(8):33.
關鍵詞：高職；計算機網絡基礎；教學改革
計算機網絡在計算機科學和技術領域應用的非常廣泛。它在過去的幾十年里迅速發展，尤其是最近10年發展得非常迅速，網絡迅速進入社會的各個方面，例如科學、技術、經濟、工業和對人類生活質量的影響等方面。在新形勢下隨著計算機網絡技術的快速發展，計算機網絡基礎教學已經成為計算機專業和相關專業的重要課程。
計算機網絡基礎教學是計算機相關專業的專業基礎課，是非常重要的。為了滿足計算機科學和技術的發展，也為了適應信息社會的需要，高校計算機專業開設的課程計算機網絡基礎的目標是培養出全面的網絡人才。高職計算機網絡基礎課程的發展方向應該適合企業需要的網絡操作能力。因此，高職院校的課程除了計算機網絡基礎要求學生掌握一些計算機網絡的基本知識和基本技能，還需要注重培養學生的實踐能力，根據專業知識熟練應用計算機網絡的能力。
1《計算機網絡基礎》教學的地位
計算機網絡基礎是一種最快速發展的技術。在信息技術領域，計算機網絡已經成為一個與外界溝通的重要手段，可以說每一個行業都和計算機網絡分不開。計算機相關專業的學生，更應該有一定的網絡知識和應用能力。所以計算機網絡基礎課程已成為計算機相關專業必修課程。
2《計算機網絡基礎》教學特點
計算機網絡基礎是基于學科理論與實踐相結合的產物。計算機網絡的特點是強大的理論基礎課程，本課程重點是很多術語、概念，這些術語和概念的理解是學習其他網絡知識的先決條件。專業課老師本身有著深刻的理論基礎和豐富的實踐經驗，這些概念和術語的理解很簡單，但對初學者理解抽象概念和術語是相當困難的。計算機網絡基礎要求學生了解這些抽象的概念和術語的意義，對計算機網絡課程有整體的把握，能夠靈活地掌握網絡應用程序，并希望計算機相關專業的學生能夠聯系實際應用，對計算機網絡能夠有更好的掌握。計算機網絡基礎課程要求在教學中，要解決理論教學與實際應用之間的關系，使學生掌握扎實的理論知識，更重要的是培養學生全面的網絡實踐能力。
3《計算機網絡基礎》教學中存在的主要問題
3.1教學與實際工作需要不符
現在很多高等職業學校開設了很多專業課程，例如計算機網絡基礎等，但很多專業課沒有與專業課程內容的具體特點和要求相結合，高職院校的一些計算機相關專業的學生畢業后也沒有去做專業需求的相關工作。許多學校僅僅因為計算機和非計算機專業的區別，而開設了一些計算機相關課程，并沒有從今后的就業及實際的相關工作方面考慮設置相應的課程。
3.2理論知識抽象單調
計算機網絡技術是計算機技術和通信技術的快速發展和結合的綜合叉學科的產物。參與通信網絡，2種技術有大量的概念，所以有大量的計算機網絡基礎課程方面的概念和協議，由于這方面的知識比較抽象，老師經常按照完整的教學大綱，對課本的基本概念術語進行的解釋，再加上高職學生的基礎相對薄弱，學習興趣不是很強，所以經常在聽了一段時間后覺得不理解，就放棄了，失去了對計算機網絡基礎這門課程的學習興趣。
3.3網絡教學沒有相應的教學環境
網絡設備如交換機、路由器、防火墻相對較貴，學校建立一個網絡培訓室需要幾十萬甚至上百萬。很多高職院校沒有足夠的網絡實驗室為學生實踐操作。所以學生實踐機會較少，實驗項目設置通常是簡單的網絡連接，網絡設備，網絡應用和一些命令使用網絡，缺乏具有理論聯系實際的理論教學，因此，實驗教學對抽象的理論知識的理解和消化幫助不大，實驗的指導意義和理論無法驗證。這將影響他們的學習熱情和對知識的深刻理解。
3.4缺少實踐教學
計算機網絡基礎課程是專業基礎課，傳統教學以傳授理論知識為主，實踐很少的幾個簡單的網絡配置實驗，有些甚至是純粹的理論教學。幾乎不涉及工程和應用技術的使用，學生不能達到學習計算機網絡基礎課的主要目的。實踐課程的許多知識沒有自己實際操作，常常難以把握。常用計算機網絡軟件，網絡設備配置等許多實驗，如果沒有個人的實踐操作，也不能完全掌握。
4高職《計算機網絡基礎》教學改革
4.1教學內容的改革
教學內容應根據高職學生的教學要求，針對職業崗位技能培訓來選擇教學內容和教學材料。內容應該著重培養學生的實踐能力，引導學生學習計算機網絡基礎的相關理論是必要的，還應該堅持以就業為導向的辦學理念，突出培養學生的計算機網絡專業能力以適應計算機行業所需的工作。同時結合技術專業人才培養目標、崗位需求，以確定這門課的學習任務。改革后的教學內容，將理論與實踐相結合，培養學生的興趣為目的，以刺激他們的學習動機。應該理論基礎和實際操作過程相結合，以達到理論服務實踐的目的。
4.2教學方法的改革
關鍵詞：計算機網絡；網絡原理；教學模式；自頂向下；自底向上
計算機網絡原理是高等學校計算機相關專業的核心課程，也是網絡工程、網絡安全及網絡編程等專業課的前導課程。該課程的教學目標是使學生能夠學習和掌握計算機網絡的基本概念、原理、方法和具體實現技術等基礎知識[1-2]，為學習其他相關課程及從事計算機網絡應用與研究工作打下堅實的基礎。計算機網絡原理具有發展迅速、多學科交叉等特點，這對教師提出了較高要求[3-4]。目前，計算機網絡原理課程的理論教學中普遍采用兩種教學模式：“自底向上”和“自頂向下”，即基于OSI參考模型和TCP/IP參考模型的混合層次結構，由底層(物理層)向高層(應用層)或者由高層向底層，對網絡原理、協議等知識展開講解。
1 計算機網絡原理的特點
計算機網絡原理是一門兼具理論性和實踐性的課程，網絡原理、協議等理論知識紛繁復雜，且離不開實踐應用環境的驗證。總結該課程在高等院校計算機專業中的發展歷程，具有如下特點。
1) 計算機網絡技術是計算機技術與通信技術相互滲透、密切結合而形成的一門交叉學科。
2) 計算機網絡涉及到的知識面眾多，除基本的網絡體系結構和網絡通信技術以外，還包括各種廣域網技術、局域網技術、無線網絡、多媒體網絡、網絡管理、網絡安全等。
3) 計算機網絡是當今計算機學科中發展最為迅速的技術之一，也是計算機應用中一個空前活躍的領域，無線網絡、多媒體網絡、網絡安全等多個分支具有日新月異的更新速度。
4) 計算機網絡已經成為軟件編程的基本環境，很多其他課程的學習是建立在學生掌握網絡知識基礎上的。
5) 計算機網絡課程的教學需要緊扣實踐應用。
6) 計算機網絡課程中的很多原理、協議以及技術都有其特定的應用背景，要求教師有充分的知識儲備，且需緊扣技術發展前沿。同時，教學活動中通過實驗驗證這類知識的難度也較大。
2 計算機網絡原理的理論教學模式
計算機網絡原理的教學模式即內容組織形式，通常采取的都是分層結構。如圖1所示，OSI七層模型只存在于理論中，表示層和會話層在實踐中并不存在。TCP/IP參考模型并沒有指明子網層究竟包含什么，只是指出其需支持IP協議[5]。因此，幾乎所有的計算機網絡原理教材都基于混合的五層體系結構組織內容[5-7]。按照國家碩士研究生入學考試計算機學科專業基礎綜合科目的大綱要求[8]，及本科計算機專業的學時安排，計算機網絡原理課程只包括基礎理論部分，即網絡體系結構和各層相關內容，而諸如網絡安全、多媒體網絡以及網絡管理等專題，只作為選修或研究生階段學習內容。
近年來，國內出現了很多優秀的計算機網絡原理教材，如高傳善等人編著的《數據通信與計算機網絡》[6]等。但由于我國計算機網絡研究起步較晚，仍然沒有一個行業普遍認可的優秀教材出現。另一方面，國內教材普遍存在內容組織形式借鑒國外經典教材的特點。因此，筆者基于在計算機網絡教學中國際公認的兩本經典教材，展開對計算機網絡原理理論教學模式的探討。
2.1 “自底向上”教學模式
所謂“自底向上”教學模式，就是指基于五層混合結構，由“網絡體系結構概述物理層數據鏈路層網絡層運輸層應用層”的順序組織教學內容。Andrew S. Tanenbaum[5]編著的教材《Computer Networks, Fourth Edition》是計算機網絡的經典教材之一，屬于典型的“自底向上”教學組織模式，這種內容組織形式也被國內大部分教材所采用和模仿。由表1可以看出，Tanenbaum的教材以7章的篇幅覆蓋本科階段的內容。其中額外加入了第4章――媒體訪問子層，主要介紹以太網、千兆以太網、無線局域網、藍牙等知識。
“自底向上”是采用的最為廣泛的教學模式，這從國內外眾多教材的內容組織形式可以看出。結合自身的教學實踐經歷，我們發現這種教學模式有如下特點。
1) 強調通信原理、電信技術等基礎理論的重要性，為計算機網絡的數據通信奠定理論基礎。
2) 注重計算機網絡發展沿革，提供計算機網路發展經歷的各種網絡技術脈絡。
3) 關注如物理層及數據鏈路層的具體實現技術。
4) 內容包含全面，與計算機網絡相關的網絡技術幾乎都要涉及和覆蓋到。
計算機網絡原理課程教學歷經數十年發展，“自底向上”的教學模式已經非常成熟，但在計算機網絡技術日新月異的今天，這種教學模式的缺點也非常鮮明。
1) 不突出Internet實踐。
實踐性是計算機網絡原理不同于其他理論課程的重要標志。基本理論和協議都需要在實踐中驗證。目前，計算機網絡的基本實踐環境就是Internet，它已經成為一切計算機網絡技術的核心和應用背景。“自底向上”的教學模式往往忽略了緊扣實踐展開理論教學這一點。例如，包括文獻[5]在內的許多教材都將“可靠傳輸”這一計算機網絡中最重要的理論放在數據鏈路層中進行探討，到運輸層TCP的可靠傳輸時，卻因為理論的相似性而一筆帶過。然而，在Internet中應用的最廣泛的Ethernet，其數據鏈路層卻不提供可靠傳輸。也就是說，在最常見的Internet應用環境中，只有運輸層的TCP是提供可靠傳輸的。這是該教學模式不突出Internet實踐環境的一個典型實例。
2) 基礎理論儲備要求高。
“自底向上”的教學模式強調通信原理等基礎理論的重要性，而計算機專業的本科生卻很少開設通信原理課程，這無形中提高了對學生的基礎理論儲備要求。
3) 過分糾纏于底層實現細節。
網絡技術紛繁復雜，在本科階段現有的學時安排下，不可能面面俱到，過分糾纏于底層實現細節只能造成重點內容不突出等問題。
4) 很多技術通過實驗驗證難度大。
一些陳舊的網絡技術在實踐中難覓蹤影，很難通過實踐應用得以驗證，而且受實驗條件限制，在實驗室也很難開展這些實驗。
2.2 “自頂向下”教學模式
所謂“自頂向下”教學模式，就是指基于五層混合結構，由“網絡體系結構概述應用層運輸層網絡層數據鏈路層物理層”的順序組織教學內容。Kurose & Ross編著的《Computer Networking：A Top-Down Approach (5th Edition)》也是一本受到廣泛認可的經典教材，屬于典型的“自頂向下”教學組織模式。表1同樣列出了該教材覆蓋本科階段的章節安排。可以看出，該教材沒有專門針對物理層設置篇幅進行講解。以該教材創立的“自頂向下”的教學模式，在國內計算機網絡原理教學中應用較少，這一點同樣通過國內大量的教材內容組織形式可以看出。理工大學的陳鳴教授是“自頂向下”教學模式的堅定支持者，《Computer Networking：A Top-Down Approach》的多個版本均由其團隊翻譯出版。
“自頂向下”教學模式具有以下優點。
1) 強調應用層，盡早激發學生的學習熱情，并盡早強調自主開發網絡應用程序。例如，以應用背景為驅動，設計如Web服務器、郵件客戶端等網絡應用程序。
2) 以Internet為研究對象，緊扣實踐應用環境。強調理論結合實踐，必須在實踐應用環境中進行理論驗證。例如，將知識重點放在Internet、Ethernet等實踐中主流的網絡技術上，學生可以很方便地在實踐應用環境中驗證原理知識，真正做到“做中學，學中做”。
3) 內容重點突出，割舍底層的實現細節等難以驗證的原理和技術，淡化通信原理等基礎理論的作用，突出計算機網絡的核心理論內容。例如，針對模擬信道的最大數據速率問題，本科學生只需要知道模擬信道上的最大數據速率取決于模擬信道的帶寬(頻率范圍)即可，學有余力的學生可以選讀通信原理中的奈奎斯特定理及香農定理知識。
3 教學模式改革實踐
筆者在講授計算機網絡原理課程五年十個學期的經歷中，依托所選取的教材，采用的教學模式經歷了“自底向上”和“自頂向上”兩種。經過多年摸索，總結和實踐了目前適合我校本科生的教學模式和體系。其特點涵蓋如下。
1) 選用國外經典原版教材《Computer Networking: A Top-Down Approach》，采用“自頂向下”的教學模式，以Internet為研究對象，緊扣計算機網絡技術發展前沿和實踐應用。強調應用層，減少物理層及其他底層實現技術和基礎理論的課時比重，強調理論知識與網絡實踐的結合。
2) 注重計算機網絡核心基礎理論。計算機網絡領域已經發展得相當成熟，許多基礎性的重要問題已經解決。教學中不但注重基礎性網路原理的講解，還注重講授解決這些問題的方法。我們編寫了《“計算機網絡：自頂向下方法”課后習題指導》，在前五章教學活動結束后，要求學生完成相關的課后習題，輔助掌握理論知識。
3) 注重實驗環節。以教材作者提供的Wireshark實驗指導為依據，開設10個理論驗證實驗。如表2所示，這些實驗涵蓋了Internet的大部分核心協議，均要求學生在真實的網絡環境中利用Wireshark工具(原Ethereal)抓取真實的數據分組，并進行分析，幫助學生驗證、理解和掌握網絡原理。要求學生按照實驗報告的標準格式完成每一個實驗，并對實驗過程中的細節進行抓圖記錄。可以看出，安排這些實驗的目的是為理論知識的學習而服務，這符合我校的計算機專業課程體系對計算機網絡原理課程的要求。針對交換機、路由器等的工程性實驗，將交由后續課程網絡工程來解決。
4) 注重基本的網絡編程能力培養。以教材作者提供的編程作業為提綱，我們編寫了《“計算機網絡：自頂向下方法”網絡編程習題指導》，其中所包含的編程作業如表3所示。要求學生選做其中一個或者自擬題目設計完成一個網絡程序并加以考核。
5) 強調實踐環節的考核方式。在課程考核方式方面，堅持改革傳統的考核方式，強調實踐環節的重要性。表4給出了考核方式的比例分配，實踐性環節和平時表現占到整個課程的40%，這突破了我校平時成績不超過30%的界限，驗證了該課程強調實踐環節的舉措。改革傳統的以考試為主的一次性考核方式，將課程的要求平均分配到整個教學活動中，調動學生全程參與的積極性。
4 結語
筆者結合自身的教學經歷，詳細分析了計算機網絡原理課程的兩種常見教學模式，并對比了優缺點，闡述了筆者所做的教學改革實踐。需要指出的是，我們選取“自頂向下”的教學模式開展教學，主要是因為其強調實踐性、強調應用，并不代表“自頂向下”的教學模式一定優于“自底向上”的教學模式。“自頂向下”教學模式的缺陷在于，使學生對底層實現技術的理解一直處于“懸而未決”的狀態。因此，如何更好地發揮兩種教學模式的優點，揚長避短，是下階段該課程教學改革的重點。
參考文獻：
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Top-down or Down-top?
――Research on Teaching Models in Computer Networking Curriculum
WANG Tao, WU Zhenqiang, REN Ping’an
(School of Computer Science, Shaanxi Normal University, Xi’an 710062, China)
關鍵詞：任務驅動；模擬項目驅動；計算機網絡；教學方法
1研究背景
隨著國家信息化進程的不斷推進和信息技術的廣泛應用，計算機網絡技術已經成為信息化領域的核心理論基礎和工程技術基礎。作為計算機及網絡工程相關專業的專業基礎和核心課程，計算機網絡在信息技術人才培養中占有十分重要的地位。計算機網絡課程的教學目標，就是學生通過本課程的學習，掌握計算機網絡體系結構、網絡系統組成及工作原理、網絡設備組成及工作原理、網絡應用以及網絡管理和網絡安全知識[1]。具有一定的計算機網絡系統架構、設計、集成、維護、管理和應用開發能力，具備網絡協議分析與設計、計算機網絡系統分析與設計、網絡設備的設計與開發能力[2]。計算機網絡課程不僅具有較強的理論體系，而且具有明顯的工程技術應用特點，如何將理論教學與工程訓練有機地結合起來，達到課程學習的目標，已經成為計算機網絡教學方法與手段改革的核心問題。
建構主義學習理論是歷經對皮亞杰、布魯納、維果茨基、維特羅克(M.C.Wittrock)等人的早期建構主義思想的不斷發展，同時伴隨著對認知心理學的批判和發展，于20世紀90年代出現在心理學領域中的新型學習理論。建構主義學習理論認為，學習的過程是學習者主動建構知識的過程，學習活動不是由教師單純向學生傳遞知識，也不是學生被動地接受信息的過程，而是學生憑借原有的知識和經驗，通過與外界的互動，主動地生成信息的過程。任務驅動教學模式是問題―探究式教學模式的提升，它是一種吸收了當今構建主義教育思想而建立起來的、富有活力的教學模式[3]。基于項目任務驅動的教學模式，是在教學過程中針對不同知識領域和知識單元，由教師為學生設計一個完整的學習任務，使學生在設計的教學任務驅動下，通過分析、討論，利用所學知識進行自主探索和互動協作學習的教學方法。項目任務驅動教學模式特別適用于工程背景突出的計算機網絡課程的教學過程。該教學方法的應用，可以很好地培養學生的主動自學能力、嚴密的思維能力、獨立分析解決問題的能力以及團隊合作的能力。
2計算機網絡課程的層次化教學體系
作為信息技術領域的核心基礎課程，計算機網絡不僅在計算機及相關專業開設，而且在非計算機專業的選修課程體系中設置。針對不同的專業需求，我們將課程設置成多種方案，以適應不同學科和不同層次學生對課程深度和廣度的要求[4]。課程設置應當對計算機網絡的知識領域和知識單元進行合理的組合，分層次設置教學內容。我們根據授課對象的不同，將計算機網絡教學劃分為三個不同的層次：面向網絡工程專業的科學型教學層次、面向計算機專業的工程型教學層次和面向非計算機專業的應用型教學層次，如圖1所示。
1) 面向網絡工程專業的科學型教學層次定位，主要針對網絡工程專業的學生設計教學內容。課程的教學目標是培養基于理論研究的計算機網絡分析、設計與開發型網絡技術研究人才。重點培養學生掌握計算機網絡的體系結構設計、網絡協議分析與設計、網絡設備分析與設計、網絡信息安全技術的基礎理論和設計技術。為后續核心專業課程的開設奠定理論基礎。
2) 面向計算機專業的工程型教學層次定位，主要針對計算機科學與技術專業的學生設計教學內容。課程的教學目標是培養基于工程設計的計算機網絡架構、集成與管理型網絡技術工程人才。重點培養學生掌握計算機網絡的規劃、設計、集成、選型與管理的知識與技術，使學生具有一定的計算機網絡架構、設計與管理及網絡工程的實施能力，能夠完成計算機網絡工程的方案設計、設備選型、技術集成和項目管理。
3) 面向非計算機專業的應用型教學層次定位，主要針對非計算機專業的計算機基礎教學設計教學內容。課程的教學目標是培養基于技術應用的計算機網絡的應用、維護與組網型網絡技術應用人才。重點培養學生基本掌握計算機網絡的工作原理、網絡系統的組成、網絡設備的維護以及網絡管理方面的知識。使學生具有基于計算機網絡開展其他工程領域研究與開發所需的網絡技術信息化綜合能力。
針對網絡工程專業和計算機科學與技術專業的課程體系，計算機網絡的先修課程和后續課程如圖2所示。對于兩個不同的專業，可根據培養目標的不同開設不同的后續課程。
3基于任務驅動模式的理論教學方法
“計算機網絡”課程的教學內容具有概念繁多、原理復雜、協議與技術交疊的特點。它涉及眾多的概念、原理、協議和技術，這些內容以錯綜復雜的形式交織在一起，既有原理的復雜性，又有技術的時效性。所以，在該課程的教學過程中，學生普遍反映無法深入理解網絡的原理與技術，知識點的銜接也無法形成整體。在實驗過程中，知識的應用具有盲目性。現有的課堂教學模式無法很好地實現理論與實踐相結合、提升學生網絡技術能力的教學目的。
我校計算機網絡的教學內容按照網絡體系結構的層次，采用先整體后局部的教學方法進行內容組織。根據ISO/OSI體系結構，借助網絡分層模型和系統化的教學內容組織方法，將教學內容劃分為四個知識單元：計算機網絡體系結構及工作原理、計算機網絡的底層通信與數據傳輸、計算機網絡的網絡互聯與傳輸控制、計算機網絡的應用服務與信息安全。在課堂教學方法設計上，基于構建主義的任務驅動教學模式，進行各個知識單元的任務設置，以此為支撐點啟動各類知識點的教學。基于任務驅動教學模式的設計分4個階段，內容如下。
1) 基于知識單元的任務設計階段。根據每一知識單元的核心知識點，由授課教師進行學習任務設計。按照難易適中、問題明確、求解可行、激發興趣的原則選取任務事例，而且集中體現本單元的核心知識。使學生通過分析、討論、探究、自主學習和互助學習，達到教學目的。
2) 教師指導下的任務分析階段。通過教師課堂講授相關概念和原理，幫助學生建立問題求解的方法和策略，引導學生進行問題分析與方案設計，最終形成一個學習任務求解的方案。
3) 實驗環境下的任務求解階段。在實驗環境下實現學生自行設計的學習任務求解方案。在實驗過程中，教師要適時提出和歸納所包含的學習知識點，進一步講解其原理和技術。
4) 項目答辯式的任務評價階段。由學生匯報其學習任務完成情況，教師通過分析學生在分析問題、思維能力及實踐技巧等方面的情況，肯定學生好的思維方法和算法思想，同時對其他沒有涉及的理論進行補充，以達到完善認知結構、實現教學目標的目的。
任務驅動教學模式是問題探究式教學模式的提升。在計算機網絡的教學方法改革中，基于任務驅動的教學模式就是知識與實驗的結合，通過設計包含教學要求知識點的學習任務設計，在實驗過程中進行驗證和學習。計算機網絡課程所劃分的4個知識單元中，并不是所有的知識單元教學都適合于任務驅動的教學模式。對于計算機網絡體系結構及工作原理知識單元，強調的是計算機網絡的組成、網絡體系結構、網絡性能指標以及相關的概念和原理，適合于認知性和驗證性學習，采用傳統的課堂教學方式并加以相關的驗證性實驗進行教學是合適的。
對于計算機網絡的底層通信與數據傳輸知識單元，其核心知識點是有關信號與信道、編碼與調制、傳輸介質與物理層設備、差錯處理技術、HDLC和PPP協議，同時涉及計算機通信網部分的以太網、高速以太網、環形網、無線局域網以及局域網交換方面的內容。其工程性較強，可實施學習任務驅動的教學模式。
對于計算機網絡的網絡互聯與傳輸控制知識單元，其核心知識點是網絡層和傳輸層所包含的知識內容，主要包括網絡服務模型及組網方式、IP/ICMP協議族、路由算法和路由協議、IP多播及移動IP、TCP/UDP協議族以及可靠傳輸的建立等。同樣適用于任務驅動模式的教學。
計算機網絡的應用服務與信息安全知識單元，主要包括HTTP服務、文件傳輸FTP、電子郵件SMTP、網絡管理SNMP、域名解析DNS以及socket應用編程接口和訪問控制、網絡檢測和加密機制等知識。可以通過多個學習任務進行任務驅動式教學。
當所有課程知識單元學習完成后，教師最后通過一個網絡項目實例，將計算機網絡系統的工作原理和不同層次協議之間的交互過程進行整體性教學案例逆向分析，不僅使學生學習和掌握每層協議的功能、特性、組成、報文格式和工作原理，而且讓學生從總體上分析各類協議在整個網絡體系結構中的地位、作用和功能。這就保證了教學內容的整體性和完整性，使學生透過復雜的局部知識看到其內部的不同協議和技術核心。
4基于項目驅動模式的實踐教學方法
計算機網絡不僅是一門理論性很強的專業課程，而且是一門實踐性很強的實驗課程。基于項目任務驅動的教學模式，很重要的實現途徑就是通過課程實驗和實習實訓實施。所以，實踐教學在整門課程的教學中占有十分重要的地位，在實驗學時分配上，以課堂教學與實驗教學達到3∶1的比例為宜。同時要在教學體系中設置計算機網絡工程綜合實驗周和計算機網絡綜合課程設計以及3周以上的逆向工程案例教學，整個課程的學習應當在一個學年內完成。
計算機網絡的實踐教學內容，要在分析課程知識單元和知識點教學目標的前提下，進行整合和優化。在內容設置上，要減少和改造驗證性實驗，調整并充實綜合性實驗，突出設計性和探究性實驗的數目和質量。建立驗證性實驗、綜合性實驗、設計性實驗和探究性實驗的分層實踐教學體系。實驗教學內容要體現由易到難、由簡單到綜合、由注重傳授基本方法和技能到注重創新能力培養的特點。實踐教學采用與任務驅動教學模式相統一的項目驅動策略，在課堂教學中所設計的學習任務，應當包含了相關的實驗內容。基于項目驅動的實驗教學適合于綜合性和設計性實驗教學過程。
綜合性實驗是指實驗內容涉及本課程的綜合知識，學生通過運用綜合的實驗方法和技術來進行問題求解的實驗類型。開設這類實驗是通過實驗內容、方法、手段的綜合，培養學生綜合分析問題和解決問題的能力。在基于項目驅動的實驗內容安排上，要把握住綜合性、探索性的原則。綜合性實驗適合于計算機網絡的底層通信與數據傳輸知識單元和網絡互聯與傳輸控制知識單元的實驗設計。
設計性實驗是一種小型項目設計實施的工程實驗類型。它是指學生應用所掌握的知識，根據教師給定的實驗題目、要求和實驗條件，自主查閱參考資料、設計實驗方案、選擇實驗方法和實驗器材、擬定實驗步驟并獨立完成實驗全過程的實驗[5]。設計性實驗的本質就是一種基于項目驅動策略的實踐教學方法，其目的是使學生通過選定題目、查閱資料、設計方案、擬定實驗內容和步驟，進行實驗研究、實驗總結和論證、完成實驗報告等一系列過程，達到培養學生獨立完成實驗的能力和解決實際問題的能力。設計性實驗適合于計算機網絡的應用服務和信息安全知識單元的實驗設計。
探究性實驗是一種對學生要求更高的實驗類型，它不僅涉及計算機網絡一門課程的知識，而且涉及更多的專業基礎課程和專業課程。探究性實驗適合于部分優秀學生采取開放性實驗申請的方式，在相關教師的指導下完成。探究性實驗的本質就是項目驅動的實驗教學模式。
5結語
筆者針對計算機網絡課堂教學與實驗教學方法改革與實踐進行探討，在分析課程3個層次教學對象的基礎上，提出將“計算機網絡”課程教學內容劃分為四個知識單元，基于構建主義的項目任務驅動教學模式，進行不同知識單元的學習任務設計、分析、實施和評價，以達到學生主動學習的目的。基于項目任務驅動教學方法的改革核心是知識單元的任務構建、執行和評價，規范地設計知識任務和實驗項目是今后研究和探討的重點。我們將針對知識任務的規范化模板設計進行深入研究，以便更好地推進改革。
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Teaching Methods of Computer Network Based on Project Task Driving
GUO Yinzhang, ZHAO Junzhong
(Institute of Computer Science and Technology, Taiyuan University of Science and Technology, Taiyuan 030024, China)
1、計算機網絡實踐教學的內容具有實用性
計算機網絡實踐教學的內容實用性主要表現在，教師能夠通過對計算機實際網絡的講解及相關操作的演示增強學生對計算機網絡的認識，使學生能夠加深對網絡構架、安裝、運行、管理等內容的了解，實現網絡操作運用能力的提升。在實際生活中，計算機網絡的性質復雜多變、類型五花八門、范圍大小各異，如此復雜的網絡結構增大了學生學習計算機網絡的難度。而在計算機網絡實踐教學過程中，教師可以通過首先對學生講解實際大型或小型網絡的相關知識、演示相關操作，隨后讓學生自己動手實踐的方法，加強對學生計算機網絡技能的培養，提升學生的計算機網絡實踐素質。
2、計算機網絡實踐教學的系統具有可操作性
計算機網絡實踐教學的系統可操作性主要表現在，學生在計算機網絡實踐教學的良好學習和訓練環境中，可以實現操作訓練技術的集中提升。計算機網絡實踐教學的主要教學環節是實驗，而計算機網絡環境在仿真模擬下得到了真實的再現，為學生提供了一個良好的操作環境與空間，使得學生的操作應用質量和效果能夠得到極大的提升。實際教學過程中，學生可以借用Boson軟件虛擬網絡環境，以模擬設置交換機與路由器間的配置。并且通過Vmware軟件學生可以模擬網絡操作系統，從而使網絡系統的安裝與控制效果得到提升。通過計算機網絡實踐教學的模擬實踐環節可以有效增強學生的團隊協同意識和動手操作能力。
3、計算機網絡實踐教學的環境具有開放性
計算機網絡實踐教學的環境開放性主要表現在，在計算機網絡軟件及硬件的應用過程中要及時更換和優化各項資源，從而實現資源共享最大化。計算機網絡構建系統的更新速度隨著計算機技術的不斷深入發展而逐漸加快，這使得計算機網絡實踐軟件必須及時進行升級，從而使計算機網絡實踐能夠契合最新形勢，不斷提高計算機網絡實踐教學的教學效果與教學質量。另外，計算機網絡實踐應與互聯網進行實時連接，在線獲得最新信息與資源，開放教學環境，為學生提供一個更好的學習平臺。
4、計算機網絡實踐教學具有師生互動性
在計算機網絡實踐教學過程中，要突出學生的教學主體地位，強化教師的教學主導性，并使二者有機結合在一起，提高師生間的交流互動性，營造一個良好的教學氛圍，從而提升教學質量。教師要改善師生關系，提高計算機網絡實踐教學的師生互動性，不僅要在教學過程中支持學生的動手與設計，還要對學生的問題進行及時溝通并積極予以解決。計算機網絡實踐教學的良好師生互動可以從根本上擴展學生對計算機網絡實踐的認識與思考方向，提高學生的創造力和網絡技術能力。
二、計算機網絡實踐教學建議
1、豐富學生的網絡知識
隨著網絡與PC技術的發展及中國向信息化社會的轉型，互聯網迅速蔓延于社會的各個方面，在計算機網絡實踐教學中，教師要做好學生對互聯網的學習和利用。既要重視使學生的理論知識體系得到充分地積淀和完善，更要重視將計算機網絡理論和計算機網絡實踐教學有機的聯系在一起，轉變學生對計算機網絡實踐課程的認識，認真學習理論，積極進行實踐鍛煉，提高學生培養網絡實踐能力的認識。教師在計算機網絡實踐教學過程中，可以選取貼近生活的計算機網絡實例，對計算機網絡實踐內容進行構建與劃分，使計算機網絡教學更加生活化、實用化，從而提高學生對網絡實踐的理論認識和學習興趣。
2、創建良好教學環境教師
在建設計算機網絡實踐教學環境過程中，要仔細探討計算機網絡實踐空間，全面結合計算機網絡理論與實踐，確保創建一個良好的教學環境。在教學環境的建設中，一方面，教師要完備網絡實踐教學中的設備設施，并依照計算機網絡教學要求和最新計算機網絡發展成果，更新各項網絡實踐設備技術，以使計算機網絡教學環境符合社會發展需要；另一方面，教師要完善計算機網絡實踐教學的構建制度，提高學生對實踐設備的了解及認識，使學生能夠依照設備運行和課程設計制度進行網絡實驗的設計、操作、運行，從而使網絡環境得到良好的構建。
3、突出主體性和專業作用
傳統計算機網絡教學只是將學生作為被動教學的主體，忽視了學生的教學主體性，這使得學生的學習積極性不高，教學效果無法得到有效提升。因此，在計算機網絡實踐教學中，教師要重視學生的教學主體性，讓學生自己動手進行實驗、操作、設計并解決網絡問題，提高學生的學習興趣，培養學生主動發現問題、分析問題、解決問題、總結問題的能力。另外，作為高校教學重要內容的計算機網絡課程在不同專業發展中所占的比例不同，這就要求教師必須根據學生專業的不同，對網絡實踐課程進行相關的設計與實施，以滿足不同專業學生的要求。針對計算機專業學生，可適度增加教學難度和實用性；而對非計算機專業學生，可只進行簡單基礎網絡知識的教學與實踐。
4、采用考試和比賽相結合的促學辦法
關鍵詞：虛擬軟件；網絡組建實驗；PacketTracer；網絡設備模擬器
中圖分類號：TP393 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9599 （2012） 20-0000-02
1 前言
隨著計算機技術和通信技術的結合，計算機網絡技術有很大的發展。計算機網絡應用也同時有了突飛猛進的發展，各行各業各個部門一般有架設有計算機網絡。計算機網絡中的設備也越來越高檔，其設備配置也越來越復雜，對網絡管理人員的要求也越來越高，這樣就要求我們的計算機網絡管理人員對設備要有熟練的操作，只有將通信配置好了，才能夠使其發揮最大的功效，使網絡通信更別通暢，因此目前各高職高專院校普遍都開辦有計算機網絡專業班，用于培養當今社會急需的計算機網絡管理和維護人員，對于該專業的一門核心應用課程“計算機網絡組建與維護”需要有大量的實驗設備和實驗場地用于完成該課程的教學實驗（實踐）實訓任務。但由于各院校在資金上的限制，無法投入大量的資金來建設計算機網絡實驗室。因此，使得該課程的教師在這門課程的教學方式和方法上顯得有點捉襟見肘。對此，我們在現有的普通計算機實驗室中，通過在PC機上安裝當前幾種比較流行的網絡設備模擬軟件（模擬器），來構建虛擬“計算機網絡組建”實驗室，下面從幾個方面來談談怎么樣用網絡設備模擬軟件去構建一個虛擬“計算機網絡組建實驗室”。
2 虛擬實驗室的優勢與缺點
虛擬實驗室實際上是利用虛擬現實技術、仿真、多媒體技術，創建出一個與傳統實驗室功能相似的、可視化的實驗環境，其中每一個可視化的物體代表一種實驗對象，可供學生觀察、操縱或通過鼠標的點擊以及拖拽等操作，使學生能夠獲得實驗體驗或有所發現，滿足學生隨時隨地的實驗要求。虛擬現實（VR）是近幾年來信息技術迅速發展的產物，能讓用戶在人工合成的環境里獲得角色的體驗。而對于“計算機網絡組建與維護”課程中所要求的有關通信設備配置方面的實驗也可以在虛擬實驗環境下完成，通過在虛擬實驗環境下的對虛擬通信設備的操作，可以使學生反復練習，而不至于損壞實驗設備，對計算機網絡實驗室的管理工作量也有所減少。而虛擬實驗室有著如下一些優勢和不足。
2.1 優勢與特征
（1）構建虛擬實驗室有投入小、回報大和建設容易的特點。
（2）可以免去一些復雜的線路連接，不會因此造成通信設備的損壞和損失。
（3）便于實驗室的設備管理和設備的維護。。
（4）學生還可以將實驗課堂上的實驗帶回寢室去完成。
2.2 缺點與不足
（1）由于是網絡設備模擬軟件是在PC機上實現的，因此真實性、直觀性比較差。
（2）雖然有些模擬軟件經過漢化，但還是有些地方沒有漢化，這對于高職高專的學生來說，還是有點難度的，因為有些專業英語學生還沒有學。
（3）有些模擬軟件在可視化程度上還是不夠完善。
3 虛擬實驗平臺的選擇
目前能夠滿足“計算機網絡組建與維護”課程中有關通信設備配置方面的虛擬實驗平臺有二種，一種是BosonNetSim，它是ITExamPrep-com推薦的路由器模擬軟件，可以模擬路由器和部分交換機。另一種是PacketTracer，它是是由Cisco公司的一個輔助學習CCNA中網絡設備配置的虛擬實驗平臺工具。
與真實實驗相比，使用BosonNetSim省去了制作網線連接設備，頻繁變換CONSOLE線，不停地往返于設備之間的環節。同時，BosonNetSim的命令也和最新的Cisco的IOS保持一致。最新的BosonNetSim版中包含了Cisco公司CCNA、CCNP中所涵蓋的所有實驗項目，同時該模擬器對于每一個實驗項目都有相應的實驗文檔，另外該模擬器還具有由用戶來自定義網絡拓撲結構的特點，同時還配套有實驗用的PDF文檔，是一款用于學習網絡通信設備的配置和Cisco公司CCAN、CCNP課程中所要求實驗項目比較好的模擬器。但該網絡設備模擬軟件由于不能對PC進行配置，終端使用不夠靈活，再一個就是該模擬器上的通信設備的配置界面也不太友好，對于初學者來說，那些個難背的配置命令很難記住。因此，該款網絡設備模擬軟件不太適合初學者使用，而比較適合有了一定的操作基礎的學習者使用。
對于PacketTracer，它是為學習思科網絡課程的初學者去設計、配置、排除網絡故障提供了網絡模擬環境。用戶可以在軟件的圖形用戶界面上直接使用拖曳方法建立網絡拓撲，還能通過圖形界面對一些基本配置進行操作。另外，該虛擬平臺還提供一種模擬模式，它提供了數據包在網絡中行進的詳細處理過程和傳輸路徑以及數據包的結構，從而能得以觀察網絡的實時運行情況，為進一步理解網絡工作原理提供了一個很好的察看平臺。該軟件還可以學習IOS的配置、以此來鍛煉網絡故障排查的能力。PacketTracer同時附帶了4個學期的多個已經建立好的演示環境、任務挑戰等附屬工具。
通過以上比較，和在教學實踐中的具體應用，本人認為對于高職高專的學生來說，使用PacketTracer是比較合適的，它操作簡單，界面友好，通用性強，有多種設備可供選擇，同時PacketTracer5.5還有相應的漢化版，這樣為英文基本不好的同學也提供了一個學習網絡設備配置的平臺。
4 平臺軟硬件的選擇
4.1 軟件平臺的選擇
WindowsXP＼、Windows2000操作系統，UNIX操作系統。
4.2 硬件平臺的選擇
（1）CPU奔騰四代以上。
（2）內存1GB（推薦2GB以上）。
（3）硬盤200GB以上。
（4）顯卡獨立顯卡。
（5）顯示器SVGA彩色顯示器，分辨率在800*600以上。
5 總結
通過運用PacketTracer網絡設備模擬軟件來構建虛擬“計算機網絡組建”實驗室，在本校的“計算機網絡組建與維護”課程上的進行了一會段時間的實踐，受到廣大授課教師和學生的一致好評，達到的構建時的預期效果。另外，雖然用網絡設備的模擬軟件能達到并完成實驗教學的目標和目的，但畢竟是虛擬的設備和虛擬的實驗環境，缺乏真實性真實感，有時學生一時無法理解，如果再在實驗室中少量的配置一些適當的真實設備作為真實環境的操作，這樣就能夠更加充實和完善了“計算機網絡實驗室”的功能和作用，為培養出更好更優秀的有用的社會所需的人才發揮更大的作用，使“計算機網絡實驗室”發揮出更好的效益。
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關鍵詞：計算機網絡；探究型；動手操作；分組實驗
現在的中專學生接觸電腦普遍較早，不少學生對計算機網絡的學習充滿期待，但是真正到了學習這門課程時，他們會發現計算機網絡的學習并不像平常上網那樣輕松愉快，反而感覺這門課學習起來非常枯燥和抽象，慢慢地便對計算機網絡課程學習失去了興趣，繼而上課不再認真聽講，惡性循環，不懂的知識越來越多。那么如何才能學好計算機網絡這門課程呢？
一、要求學生課前預習，課后復習
（1）要求學生在上課前做好預習。計算機網絡這門課程對于學生來說是一門新課，內容非常抽象，很多問題需要他們自己去想象。有些學生上課時非常專心，又是聽講，又是記錄，忙個不停，可是學習效果并不理想，是因為他們有許多“攔路虎”沒有在課前掃除，課堂上只顧著聽和記，沒有時間消化。如果課前做好充分預習，情況就不一樣了，對于一般問題可以自己解決，疑難問題做上記號，留到課上解決，有重點地聽和記，效果會好得多。
（2）要求學生課后及時復習學過的課程，整理課堂筆記，做到溫故而知新。計算機網絡的學習存在這種情況：學生自己看書看不太懂，聽老師講過后會明白，但是過了一段時間，就又想不起來了，而回過頭來再看書本，也不明白了。所以上課記好筆記，課后整理課堂筆記是計算機網絡知識“反芻”的過程。在此過程中，學生通過回顧上課的過程，再次“品味”課堂上的重點內容，不僅能加深印象，而且也有利于溫故而知新。
二、教師要注重教學方法，培養學生學習興趣
（1）教師要做好新課的導入工作，吸引學生的注意力，變被動學習為主動學習。對于計算機網絡這門抽象的課程，學生學習時的主動性都不太高，所以教師在認真備課的同時，要想想如何才能吸引學生的注意力，使其感興趣。另外，教師要注意課堂時間的配置，保證上課節奏的緊湊，減少學生“開小差”的時間。教師可及時提出一些問題，讓注意力不集中的學生及時地“回到”課堂中。
（2）教師教學時要注意理論聯系實際，讓學生知道如何運用所學知識解決實際問題，達到一定的教學效果。教師授課時應該及時將學科前沿、科研成果與經驗引入到教學活動中，既避免了教學過程中理論與實踐的脫節，又保證了教學內容新穎生動，教學效果良好。
（3）教師可以考慮改變講授地點，直接在計算機機房進行教學。計算機網絡是一門實踐操作課程，除了少數純理論的章節在教室講解外，其余課程均可在機房內操作學習，盡量使學生邊學邊練，在大量的練習中掌握知識點。教師在機房的講授過程中可以適當讓學生先動手自己操作，出現錯誤或者遇到不會的知識點時，教師從旁指導，使學生更快更好地掌握相對應的知識。
（4）教師可以探究型教學法為主進行教學。有些老師認為計算機網絡是一門新的課程，而且比較抽象，所以主要會采用授導型教學，但是這樣出現的后果是學生們思考的較少，老師教的偏多，不能調動學生學的同時及時思考，最終無法達到知識的融會貫通。如果嘗試在計算機網絡學習中采用探究型教學法，則能使學生產生積極完成任務的動機，老師再帶領學生對學習任務進行剖析，使學生能在學習中發現問題、解決問題，逐步豐富他們的學習經驗，培養提高他們獨立完成任務的能力。
（5）可以采用老師布置任務、學生分組實驗的方法進行計算機網絡實驗教學。實驗教學不僅是學生獲取知識、鞏固知識的重要手段，更是培養學生思考能力、動手能力、創新能力不可或缺的環節。而在實驗教學中，學生分組實驗作用大，效果明顯，成功的分組實驗，既可以讓學生獲取新的知識，加深對網絡知識的理解，又可以讓學生在探究的快樂中激發出濃厚的學習興趣。分組實驗往往是3～4人一組，這樣可以培養學生的合作意識、團隊意識，共同探討完成實驗。最后，老師盡可能在短時間內對實驗進行總結評估，以加深學生對知識的理解與掌握，確保實驗課的效果。在總結評估時，既要對學生做得好的地方進行表揚，也要客觀地指出實驗中存在的問題，尤其對錯誤的操作要重點指出，組織學生討論，讓學生明白：實驗時當然要力求成功，但也允許失敗，失敗了，就要弄清楚失敗的原因。
要想學好計算機網絡，需要一個長期的過程。對于剛入門的學生，我會提出讓其課后繼續學習計算機網絡的要求，并幫助學生解決其在現實生活中遇到的關于計算機網絡方面的問題，從而使學生能真正學精這門課程。
參考文獻：
[1] 李清玲.計算機教學過程中的網絡安全教育[J].電腦知識與技術，2011（3）.
Professional teaching reform of “computer network” course for application-oriented undergraduate
Li Xuefeng， Zheng Yi， Wen Song
（School of Mathematics and Computer Science， Hubei University of Arts and Science， Xiangyang， HuBei 441053， China）
Abstract： Starting from the local colleges and application-oriented undergraduate professional education， aiming at the problems in the computer network curriculum teaching， from the course orientation， content architecture， teaching means and methods， the experimental setup and implementation of the project， methods and measures of teaching reform are put forward. Practice shows that these methods and measures can effectively stimulate students' learning enthusiasm， improving the teaching effect.
Key words： application-oriented undergraduate； professional education； computer network； teaching reform
0 引言
作為現代社會信息化的基石，計算機網絡技術可以說是近三十年來發展最為迅猛的計算機技術之一。計算機網絡課程作為計算機網絡技術的基礎課程，早已成為計算機相關專業的核心課程，且還是我國計算機相關專業碩士研究生考試專業課必考科目之一[1-2]，越來越多的理工科專業將其列為選修或必修課。面對不斷涌現的計算機網絡新技術和新應用，以及當前本科教育的應用型職業化趨勢[3]，計算機網絡課程的教學理念、教學方法和教學手段如何與時俱進，成為計算機網絡課程教學改革的新課題。
本文從地方院校應用型本科的角度，探討計算機網絡課程的職業化教學改革。
1 計算機網絡教學研究的現狀及存在的問題
對于如何更好地開展計算機網絡課程教學，許多高校教師一直在不斷地探索和實踐，在課程內容體系結構、教學模式、教學方法與手段、實驗內容設計與實驗方式等方面都取得了一系列的成果[4-6]，有力地推動了教學改革。但是面對當前應用型本科職業化教育取向的新要求，計算機網絡課程教學仍然存在一些問題。
1.1 定位不準、目標不明、內容龐雜
不少地方本科院校先前以研究型大學的課程教學為樣板，在其基礎上稍作修改而形成自已的教學方案。研究型大學一般在教學上注重理論的深厚博廣，但地方本科院校與研究型大學之間在教與學、培養目標等多方面都存在差異，這種做法造成一些地方院校出現一些問題，如：在理論應用于實際的能力方面以及靈活運用理論解決實際問題方面的訓練相對不足。一些學生畢業后進入用人單位，在一些專業技術崗位上不能很快勝任工作。
近年來，國家提倡應用型本科職業化教育，一些學校教學強調實驗、實訓等實踐操作，在一定程度上放松了理論教學的要求，于是又出現學生的理論水平相對較弱的情況，嚴重影響了學生分析問題和解決問題的能力。根據我們的教學經驗，對計算機網絡的基本理論掌握不好的學生，在實踐中往往難以真正地理解和掌握實踐項目，只能較為機械地按教師指導參與項目，難以融會貫通，更不用說靈活運用了。
計算機網絡技術是通信技術與計算機技術相交叉、相結合的產物，并且技術發展快，內容龐雜。現有計算機網絡的一些經典教材，如《計算機網絡》（謝希仁）、《Computer Network》（Andrew S.Tanenbaum）等，內容豐富，知識面廣，理論知識深厚。現在各學校的計算機網絡課程所設學時大都不足以將教材的內容全部詳細講完。從另一方面來看，有些理論應該屬于研究生學習的內容，所以教師必須對講授內容進行優化處理，這也是對任課教師的一個考驗。
1.2 教學手段與方法不能與學生現狀相契合，對理論應用于實際的重視與訓練不足
計算機網絡課程的教學手段與方法，從早期的單一理論講解，到“電子課件PPT”+“講解”的簡單模式，再到情景式教學、案例式教學、項目式教學模式等。但在教學過程中，如何根據具體教學內容和學生的學習狀態選擇適當的教學方法和手段，激發學生內在的學習動力，值得關注。另一方面，作為應用型本科課程，如何培養學生靈活運用理論于實踐的能力，還需要狠下功夫。
1.3 實驗內容枯燥，實驗效果差
現有的計算機網絡課程實驗大多是驗證性實驗，實驗項目的內容設計與網絡應用關聯不夠，對學生沒有吸引力，這造成學生做實驗的興趣和動力欠缺。在實驗實施上，沒有進行有力的督導，實驗效果沒有保證。
2 計算機網絡課程教學改革
根據地方院校應用型本科職業化教育的定位，針對教學中的問題，提出如下改革措施。
2.1 明確定位，優化課程內容結構
我們認為，對于應用型本科計算機專業而言，計算機網絡課程的目的在于讓學生掌握計算機網絡基本理論，從整體上理解計算機網絡的組成以及運行機制，為后續的網絡工程、網絡安全等課程打下堅實的理論基礎。
應用型本科對理論學習的要求既不同于研究型大學的“深厚”，也不同于職業院校的“夠用”。應用型本科應該要求理論“堅實”，即理論的科學性準確、實在，不要求過深，但要求能將理論講清楚，使學生能靈活運用理論分析和解決實際問題。
基于以上觀點，計算機網絡課程要讓學生理解與掌握計算機網絡的基本原理，能講明白網絡交互的基本機制。教學內容體系應該包括網絡概述、以TCP/IP主線的各層，網絡安全等。要分清各部分內容的主次輕重，對于基本理論部分必須熟練掌握，能夠靈活運用，比如分組的轉發流程、IP子網劃分與超網構成等。對于一些相對較深的內容，比如：TCP擁塞控制，只要求學生掌握擁塞控制的概念及基本機制；對于擁塞控制算法，教師點到為止，細節可以讓學生根據自己的興趣進行學習。
2.2 教學方法的改革
理論教學是整個教學中至關重要的一環，我們從激發興趣、以應用促進理論學習、重視知識體系三個方面來進行教學改革。
⑴ 通過問題情景、互動與啟發式教學方法，激發學生學習興趣
興趣是學生學習中的一個最積極、最活躍的心理因素，是學生學習知識的動力和源泉。在教學中應設法激發學生的學習興趣，把“教師要求學生學”改變為“學生主動要求學”。
教師平時可以有意識地收集計算機網絡相關的案例、故事，上課過程中可根據需要適時地使用問題情景、互動式、啟發式等教學方法，激發學生的學習熱情。例如，在教授ARP協議中，提出ARP攻擊的案例，向學生提問：在同一個實驗室中，能否從自已的電腦上，看到其他某臺電腦上網的分組內容，并且控制這臺電腦的上網連接？通過這種設問，將學生的學習熱情調動起來。
在創設問題情境時，要注意抓住理論的重點、難點和疑點，做到密切聯系實際。問題設計必須以激發學生的好奇心，引導其思維，最終達到透徹掌握理論機制為目標。
⑵ 樹立“于應用中學習理論，將理論應用于實際”的教學理念
計算機網絡學科是一門直接來源于實踐需求、服務于實踐需求的應用型學科。計算機網絡基本理論都是為了解決實際應用中的問題而提出來的，教師要讓學生理解計算機各種網絡協議提出的背景、目的及用途，并從分析實際案例應用，進步理解各種協議的工作機制及應用。教師必須樹立“于應用中學習理論，將理論應用于實際”的教學理念，并將這一理念貫穿于整個教學中。在“用”字上狠下功夫，在教學中從“用”出發，讓學生理解和掌握網絡基本概念和基本理論，培養學生應用理論分析和解決實際問題的技能。
“于應用中學習理論，將理論應用于實際”的教學理念，可以通過案例教學來貫徹實施。在教學中通過對一些典型案例的分析、討論和評價，使學生鞏固基礎知識，加深對理論的理解。真實的案例有利于激發學生的求知欲，調動學生的學習主動性和自覺性，從而提高學生分析和解決問題的能力。
當然，要很好地達到這個目標，教師必須具備扎實的理論基礎和豐富的工程經驗，才能在教學過程中把握重點，將理論與實踐融會貫通，讓學生掌握理論的同時，學習到主流和先進的實用技能，達到學以致用的教學效果。
⑶ 重視知識體系構建
計算機網絡課程一般是層次式教學，即按照計算機網絡的體系結構，逐層加以講述和分析。教師在教學中，重點往往放在各層次的內部細節上，而對于組成部分在體系整體中的作用及上下交互機制常常講解不多，甚至于忽略。這使得學生容易深陷于細節之中，對計算機網絡的認識猶如盲人摸象，限于局部，難成體系，妨礙學生對計算機網絡知識的融會貫通。
教師在教學過程中，必須加強學生對局部對象在整個知識體系位置及作用的認知。比如，在講ARP協議時，在分析ARP協議的工作機制之后，還可進步從二臺計算機分組通信整個流程的角度，來分析ARP何時被調用，讓學生了解ARP協議在整個網絡協議體系中的位置及作用。
2.3 實驗手段及實驗項目的改革
計算機網絡課程的許多理論知識對于第一次接觸的學生來說相對比較抽象，實驗是讓學生深入理解理論運行機制、體會理論應用、培養學生分析和解決實際問題能力的重要手段，是計算機網絡課程教學中必不可少的重要環節。
根據多年的教學實踐經驗，提出了如下實驗教學的改進建議。
⑴ 由淺入深的層次式的實驗項目
教師精心設計實驗項目，編寫實驗指導書。在一個實驗項目中，應該包括原理驗證性實驗、應用設計性實驗、能力擴展實驗等由淺入深的多層次內容，實驗項目既要能充分體現相關原理的運行機制，又要能體現理論在實際中的具體應用。在設計實驗項目時，多從實際案例中提取，并且在實驗項目中明確實驗的應用場景，讓學生感覺到通過完成實驗，就能處理實際應用中對應問題，使他們在完成實驗后產生成就感。
⑵ 多種形式督導，確保實驗效果
教師對學生的有力督導是保障實驗效果的重要環節。教師可以通過實驗分組，檢查時以每個小組為單位，教師在小組內隨機抽查一名同學，要求其講演匯報，有不過關者，整組重新學習；要求學生撰寫實驗報告，讓其匯報實驗心得體會。使用多種方式激勵學生齊頭并進，掌握學生的學習效果，并及時發現問題、解決問題。