非計算機專業《計算機網絡》實驗教學環節的改革與實踐

摘 要： 針對非計算機專業學生的特點，本文作者總結了以往計算機網絡實驗教學過程中的不足，汲取多年的教學經驗，創新地設計出了具有實踐意義的計算機網絡實驗內容，在實驗教學中取得了一定的成效，激發了學生對計算機網絡學習的興趣，鞏固了課堂所學，增強了學生解決問題與創新的能力。

關鍵詞： 非計算機專業 《計算機網絡》教學 實驗教學 成效

1.引言

隨著計算機網絡的普及，計算機網絡在日常生活與企業運營管理中起到了非常重要的作用。越來越多的非計算機專業，比如工商管理專業、金融專業、電氣專業等，都相繼開設了計算機網絡課程［1，2，3］。

《計算機網絡》作為一門主干課程，有著知識更新快、量大，多學科交叉、難于掌握的特點。對于非計算機專業的學生而言，特別是在網絡底層知識點的理解方面存在著一些困難，學生往往被前面章節晦澀難懂的知識打擊了學習積極性［４，５］。

為了引起學生的興趣，激發他們的積極性，筆者結合多年的計算機網絡教學經驗，嘗試性地設計了針對非計算機專業學生的計算機網絡教學試驗環節，并在最近幾年的教學環節中收到了不錯的成效。

2.以往實驗環節存在的問題

目前國內高等院校中， 由于經費的原因， 計算機網絡實驗平臺非常簡單，實驗教學環境缺乏，相關設備非常昂貴，即使是搭建剛剛滿足教學要求的具有一定實踐意義的實驗平臺，往往投資也需要數十萬元，如此巨大的投資往往令一些高校相關專業望而卻步。在這種情況下，有的學校以網絡模擬的方式來解決經費不足的問題，但網絡模擬的最大問題是：學生不但要熟練掌握網絡相關的知識，而且要學習相關的模擬知識，比如模擬平臺的搭建，模擬軟件的使用，于是出現了很多學生基本的知識點還沒掌握，又有很多模擬知識也沒掌握的情況，整個實驗環節結束以后，學生往往不但沒有更進一步弄清楚計算機網絡的基本知識，反而更加抓不住重點，不知道自己應該學什么，做什么。更為重要的是模擬畢竟是模擬，和現實的網絡環境仍然存在著非常大的區別。

有的教師曾經嘗試用學校的校園網作為教學實驗平臺，但是由于校園網關系到各個學院，以及科研部門的教學科研，不可能讓學生隨意更改配置，往往是由相關的任課教師在課堂上演示，學生缺乏參與性。

上述問題在非計算機專業的教學實驗環節中尤為突出，相比計算機專業，非計算機專業的實驗平臺建設更加薄弱。同時，非計算機專業的學生往往動手能力普遍弱于計算機專業的學生，這些都造成了計算機網絡實驗環節的開展更加困難。

3.實驗教學環節的創新與實踐

為了激發廣大學生學習計算機網絡的興趣，做到理論指導實踐，我們設計了全新的計算機網絡實驗環節，專門針對非計算機專業計算機網絡的教學工作。筆者的實驗教學并沒有采用模擬的方法，模擬方法的弊端在前面已經敘述過。我們更多的是針對非計算機專業學生的特點，做一些簡單易行的小實驗，避開具體的編碼開發細節，同時在實驗的過程中著重培養學生的動手能力和協議分析的能力。

實驗內容注重的是學生分析協議，理解協議能力的培養，而不是協議開發能力的培養，所以該實驗環節更加適合非計算機專業學生。

4.實驗設計的具體內容

該實驗內容與教材緊密聯系，可以作為課堂教學的有力補充。

整個實驗分為以下幾個部分［７，８］：

（1）簡單的異步串行通信編程實驗

利用RS232C電纜以虛連接的方式進行雙機互連實驗。通過此次實驗可以讓學生對物理連接時所用接線器的形狀、尺寸引腳的數量和排列情況；規定傳輸二進制位時，線路上信號的電壓高低、阻抗匹配；各條物理線路的工作規程和時序關系有著更直觀深刻的認識。

（2）利用停止等待協議傳輸數據文件(數據鏈路層試驗)

此次實驗，教師以VC++作為平臺部分實現了BSC停止等待協議。本次實驗針對非計算機專業學生的特點，并不要求學生進行相關協議的開發，只是讓他們觀察整個實驗的過程，對通信過程有直觀的認識，特別是對數據鏈路層的幀定界、透明傳輸、差錯控制有更加清楚的認識。同時，對于一些有C語言基礎專業的學生，也可以將源代碼公開。

（3）網絡數據包的監聽與分析（局域網實驗）

在這個實驗環節，我們利用協議分析軟件Packetyzer，讓學生嘗試著去抓取以太網的數據幀，分析數據幀的結構，觀察并理解日常上網過程當中網絡數據流的傳遞過程。

學生可以分組進行實驗，通過不同組計算機之間的相互通信，抓取以太網的數據幀，弄清楚數據包中的源MAC地址、目的MAC地址、類型字段值的意義，以及這些值和自己機器網卡MAC值、對方機器網卡MAC值之間的關系。

（4）IP數據包抓包以及分析試驗

對通信過程中的IP數據包進行分析。在本次實驗環節，專業任課教師要注重引導學生對數據報的片偏移、標識、標志字段的觀察，理解上層的數據是怎么在網際互連層分片以便適合下層數據鏈路層傳輸的。

（5）網絡數據包的監聽與分析（傳輸層實驗）

由于傳輸層的內容比較抽象，學生在學習的過程中就顯得更加的困難。通過該實驗環節學生可以直觀地查看TCP的報文格式；查看TCP在建立連接，釋放連接的過程中的報文內容，ACK，SYN，FIN，序號字段的內容，以及和前后TCP報文內容之間的關系，從而進一步加深對傳輸層的理解。

（6）常見的服務器端軟件的使用（應用層實驗）

通過安裝并使用、配置一些常見的服務器端軟件，比如IIS，SERV-U，TOMCAT等，可以為學生以后走上工作崗位奠定一定的網絡軟件使用基礎。同時，通過該實驗環節，學生可以對應用層協議，比如HTTP、FTP等，有更進一步的了解。

5.改革課程考核方式，突出實驗教學環節

傳統的計算機網絡考試往往只注重對學生理論知識部分掌握程度的考查。我們經過多年的教學，逐步對非計算機專業學生該課的考核方式做了一定的修改。現在這門課的最終成績以卷面分和實驗環節得分加權平均而得，試卷分數占70%，實驗環節占30%。同時，筆者在設計試卷的時候有針對性地加入了實驗環節的內容，以避免個別學生對實驗環節不重視，不到課的情況發生。實踐證明，這種做法在一定程度上確保了實驗環節的正常進行。

6.結語

以上是筆者針對非計算機專業的特點，對計算機網絡實驗教學方法的一些改革想法和實踐總結。筆者設計的實驗內容無需相關專業購買大量昂貴的網絡實驗設備，專門針對非計算機專業的學生。在多年的工商管理學院計算機網絡的實驗教學中，筆者取得了一定的效果，從而激發了學生對計算機網絡學習的興趣，增強了學生分析問題、解決問題，以及創新的能力。

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］李成忠.計算機網絡教學研究［J］.重慶郵電學院學報，2004，64，(6)：131-133.

［3］李秀娟.計算機網絡課程的教學研究與實踐［J］.鄭州工業高等專科學校學報，2004.

［4］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.

［5］張軍.非計算機專業“計算機網絡”教學改革實踐［J］.廣東工業大學學報(社會科學版).

［6］謝希仁.計算機網絡［M］.北京:電子工業出版社，2003.

［7］陳立軍，王一平.非計算機專業計算機系列課程網絡輔助教學系統的實踐［J］.現代電子技術，2001，(2)：38-40.

［8］王健楊，柳松.東北林業大學.非計算機專業計算機網絡課程的實踐教學方法的研究［J］.教書育人，2008，18.

基金項目：National Social Science Foundation of China under Grant No.07CJY014、Advanced Talent Foundation under Grant No. 06JDG054。