非計算機專業計算機網絡課程的實踐教學方法的研究

隨著現代信息技術的迅猛發展，計算機網絡技術在非計算機專業研究領域的重要性越顯突出，是各種研究的基礎理論支撐，例如在無限傳感器網絡的研究中需要深刻理解計算機網絡的基礎理論。但是，由于受到實驗環境、實驗內容等方面的限制，實踐教學一向是計算機網絡等課程教學中的薄弱環節。因此，提高計算機網絡的基礎理論教學的水平，解決計算機網絡實踐教學的問題，培養適應新技術發展需要的高質量人才，就成為了新形勢下的首要任務。

非計算機專業計算機網絡課程實踐教學存在的問題

非計算機專業計算機網課程實踐教學存在問題主要表現在以下幾個方面：

一是對計算機網絡課程實踐重要性認識的不足。一直以來，任課教師普遍認為非計算機專業計算機網絡課程重在進行基本的網絡構建、互聯網的使用等，其實踐教學的實驗環節主要應驗證性實驗為主，而驗證性實驗的內容又與理論存在脫節，實驗不能對計算機網絡基礎知識理解提供支撐，這就造成了目前各種現代信息技術對計算機網絡基礎知識需求的矛盾。

二是非計算機專業計算機網絡實踐教學環境缺乏。目前高等院校中，由于專業設置和經費的原因，非計算機專業的計算機網絡實驗平臺非常簡單，基本上是將利用簡單的網絡設備（如交換機、路由器等）等將計算機連接成小型網絡，不能隨意更改，學生無法通過自己動手組建網絡，達到更好地理解和掌握計算機網絡基本原理網絡通信技術、鍛煉網絡工程應用能力的目的[1]。

三是非計算機專業計算機網絡課程實踐教學體系存的問題。第一，計算機網絡實驗的學時數少，學生無法在實驗過程中完成課程設計實驗，動手能力差；第二，缺乏綜合性、設計性的實踐設計過程，學生無法完成大規模的網絡實驗。

四是非計算機專業計算機網絡任課教師缺乏實踐經驗。從事計算機網絡教學的大部分教師沒有參與過大規模網絡組建、管理，對大型網絡形態和網絡設備的缺乏感性認識，在實踐教學方案的制定過程中會出現不合理因素，導致實踐教學內容實現方法的錯誤。

非計算機專業計算機網絡實踐教學方法改革的原則和目標

1.指導原則

以培養非計算機專業人才進行相關現代信息技術研究所必需的計算機網絡基礎理論知識和技術應用能力為主線，結合培養計算機網絡應用人才所必需的素質教育作為規劃和設計實踐教學方法的指導原則。

2.改革目標

優化非計算機專業計算機網絡實踐教學方法，增強計算機網絡實踐教學方法的創新理念。改變觀念，讓實踐教學和理論教學處于同等地位和共同發展的位置，互為補充。理論基本技能和初步綜合應用能力同步發展。

非計算機專業計算機網絡實踐教學方法改革的具體內容

1.優化實踐教學體系，讓實踐教學和理論教學處于同等地位和共同發展的位置

計算機網絡實踐課程既是獨立的，又是計算機網絡基礎理論的有益補充，在進行實踐教學體系的構建時，把實踐教學體系劃分為三個層次：

一是基礎理論實驗，這層主要進行基礎理論知識的驗證，加強學生對網絡體系結構、協議等抽象概念的理解；

二是基本網絡管理和應用設計，這層側重培養學生的組建網絡，服務器、交換機、路由器的配置等實際技能；

三是大型網絡設計，這層主要培養學生整體網絡設計和構建的能力。

通過實踐環節三個層次的劃分，把理論和實踐相輔相承的功能完全體現出來了，又可以實現以才施教，培養創新人才的目的。

2.利用現代信息技術手段解決計算機網絡實踐教學環境缺乏的問題

針對以上實踐教學的三個層次，利用仿真技術、虛擬技術和真實設備來完成實踐教學實驗平臺的構建。

（1）利用仿真技術解決基礎理論實驗平臺

目前計算機網絡的仿真手段和方法有多種，但目前比較流行的是開源的Sniffer、 Ethreal。還有某些廠家生產的專用網絡仿真實驗平臺，例如吉林中軟的計算機網絡仿真系統。

Sinffer和Ethreal軟件可以全面地仿真和監視網絡協議數據，使網絡行為透明化，可以達到網絡協議、數據分析的目的，吉林中軟的系統同時還可以編輯和發送網絡協議包，分析網絡協議原理，協助網絡程序的編寫和調試。覆蓋了以TCP/IP為主的多種常見網絡協議，對于一些較新的，如CIFS等協議也有所涉及。在實驗過程中學生通過手動進行幀的編輯、IP報文的編輯，解決了學生對計算機網絡基礎抽象內容的理解，強化了對計算機網絡數據流向的認識，從而把一門抽象的課程可視化。通過對網絡狀況的監控和對網絡故障的仿真，學生對網絡流量控制、網絡故障發生的抽象原理的具體實現有了感性認識。實驗方式以綜合設計型為主，同時結合一些驗證性內容，強調學生的實際動手能力和分析問題解決問題能力[2]。

通過在實驗中采用計算機仿真技術很大程度上解決了計算機網絡及理論教學的抽象性問題，真正達到了實踐教學和理論教學的相輔相成的目的。

（2）利用虛擬機技術建立基本網絡管理和應用設計實驗平臺

一是計算機網絡配置虛擬機的使用。計算機網絡實踐課程中，有一個很重要的內容就是網絡互聯設備的使用，如交換機、路由器等。但是要建設一個30人的網絡配置實驗室（5組，每組2臺路由器、2臺3層交換機、2臺二層交換機和6臺計算機）至少需要30萬元，但許多學校由于經費有限，只能購買一到兩組設備，學生實訓時實行分組，幾個人一組，這樣由于臺套數不足導致實驗時間過長和設備終端接入數以及網絡設備配置的特殊性的原因，保證不了實訓效果，我們采用了計算機仿真的方法，由于Cisco的設備在應用中還是占據主流位置，在實訓時先讓學生在電腦上利用Cisco的CCNP軟件做虛擬實驗，然后輪流安排學生到實際的網絡設備上進行操作。該軟件先根據網絡拓撲結構設計出網絡，然后對該網絡中的設備進行配置。通過使用該軟件可使學生掌握每一種路由器模式下的各條命令、路由器對網絡配置的作用和交換機的配置。這樣讓所有的學生學會相關設備的操作。通過虛實結合，有目的地讓學生在真實環境中進行操作，讓他們對相關設備或網絡環境有親身體會，印象深刻。

這樣，網絡課程的實踐教學環節就不僅局限在實驗室，學生可在業余時間進機房進行虛擬實驗，突破了時間空間的限制，使學生完全置身于開放的環境中進行學習，為學生提高實踐動手能力提供機會。

二是計算機網絡操作系統虛擬機的使用。由于實驗室條件的限制，很難做到多操作系統并存的網絡環境，為解決這個問題，采用Vmware虛擬機的虛擬網絡功能。虛擬網絡功能使學生可以通過設置來完成虛擬機之間、虛擬機與主機之間、虛擬機與主機所在網絡上的其他計算機之間的網絡連接，實現各種操作系統及網絡實驗，如系統的安裝、服務器配置實驗、網絡的組建等。具體使用Vmware進行模擬網絡實驗的過程可以參考文獻[3]。此外也可以充分利用支持復雜網絡建模的Qualnet等。

3.依據現代信息技術的變化趨勢，更新實踐教學內容

在進行計算機網絡實踐內容設計時既要考慮專業特點、可操作性，又要考慮知識的更新，適應現代信息技術的發展。具體包括如下內容：

一是計算機網絡基礎知識實驗內容。這部分內容主要是為強化基礎理論知識而設計的，包括對數據鏈路層、網絡層和傳輸層的典型協議的分析實驗，還包括對計算機網絡環境的監測和故障診斷等內容。

二是基本網絡管理和應用設計內容。這層側重培養學生的組建網絡，服務器、交換機、路由器的配置等實際技能，包括：計算機網絡工程、簡單局域網的組建、網絡操作系統的配置與管理；網絡的設置與管理；網絡數據庫的安裝調試、數據庫的管理。

三是大型網絡設計內容。這部分內容根據當年的計算機網絡技術的發展進行布置，以適應網絡發展的趨勢。

4.改革課程考核方式，激發學生的學習興趣

整合網絡應用技術考核系統，利用實驗室現有的硬件和軟件資源，模擬企業網絡應用系統。綜合各種網絡技術的獨立考核系統。考核目的是運用已經學習過和部分未學習的計算機網絡技術，獨立地解決模擬企業應用中的計算機網絡應用體系的實際問題，鍛煉學生的獨立思考、解決問題的手段和實戰技能。

考核任務形式以小組為單位，每組4～5人，小組成員協同工作，在指定的時間內完成指定的任務并講解技術要點。經過對學生進行多次綜合實踐考核驗證，取得了預期的教學效果，不僅鍛煉了學生的獨立思考、設計、創新能力，也提高了學生解決問題的技能，增強了網絡應用方面的知識。

5.解決非計算機專業計算機網絡任課教師缺乏實踐經驗的問題

教師是進行知識傳授的主體，教師的能力和閱歷影響實際的教學效果，為提高任課教師的實踐能力，積極采取措施，讓教師參與校園網和其他的網絡建設，提高教師設對規模網絡組建、管理的能力，對大型網絡形態和網絡設備的感性認識，保證實踐教學高質量的完成。

結束語

以上是本文對計算機網絡實踐教學方法的一些改革設想和實踐總結，在東北林業大學電子信息工程系的計算機網絡實踐教學中已經取得了一定的效果，激發了學生對實驗的興趣和求知欲，鞏固了課堂知識，促進了學生對課外知識的獲取，拓寬了知識面，培養學生的創新能力、分析問題和解決問題的能力。

參考文獻：

[1]劉彥寶.計算機網絡課程教學改革與實踐[J].黑龍江高教研究，2006（2）.

[2]王健，劉嘉新，劉淑玉.仿真技術在計算機網絡實踐教學中的應用[J].教書育人，2007（7）.

[3]舒云星.基于Vmware的虛似計算機實驗系統.實驗室研究與探索[J]，2006，25（9）：1086-1088.