地方本科院校《計算機網(wǎng)絡(luò)》課程實驗教學(xué)的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢

王崇霞

（長治學(xué)院 計算機系，山西 長治 046011）

0 前言

計算機網(wǎng)絡(luò)是一門快速發(fā)展的前沿學(xué)科，它綜合計算機技術(shù)和通信技術(shù)，是一門實踐性強、知識更新快的計算機課程，是計算機相關(guān)專業(yè)學(xué)生必須學(xué)習(xí)的專業(yè)基礎(chǔ)課。《計算機網(wǎng)絡(luò)》課程的實驗教學(xué)是學(xué)生加強計算機網(wǎng)絡(luò)理論知識理解，提高實踐應(yīng)用技能的重要環(huán)節(jié)。隨著地方本科院校向應(yīng)用性人才培養(yǎng)模式的轉(zhuǎn)型發(fā)展，更突出了實驗教學(xué)的重要性。傳統(tǒng)的實驗教學(xué)方法和教學(xué)內(nèi)容已不能滿足《計算機網(wǎng)絡(luò)》實驗教學(xué)的需求。文章針對地方本科院校《計算機網(wǎng)絡(luò)》實驗教學(xué)的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢進行探討。

1 《計算機網(wǎng)絡(luò)》實驗教學(xué)現(xiàn)狀

1.1 計算機網(wǎng)絡(luò)實驗教學(xué)的特點

《計算機網(wǎng)絡(luò)》作為一門計算機專業(yè)課程，其實驗內(nèi)容、方法與其他課程的實驗相比，有如下特點。

（1）知識更新快、涉及面廣。隨著計算機技術(shù)和通信技術(shù)的迅猛發(fā)展，計算機網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)的原理、方法和協(xié)議不斷更新，致使網(wǎng)絡(luò)的實現(xiàn)技術(shù)發(fā)生了很大變化。計算機網(wǎng)絡(luò)的實驗教學(xué)必須緊隨網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，隨時更新調(diào)整。同時，計算機網(wǎng)絡(luò)涉及到國際、國家信息管理標準與計算機硬軟件的相關(guān)技術(shù)。因此，在實驗教學(xué)過程中，既要培養(yǎng)學(xué)生基本的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，也要與當(dāng)前先進的網(wǎng)絡(luò)規(guī)則、知識相結(jié)合，切實反映基本理論與先進網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的方法和思路。

（2）實踐性強、實驗內(nèi)容繁多。本科學(xué)生在學(xué)習(xí)《計算機網(wǎng)絡(luò)》課程時，要全面系統(tǒng)地掌握計算機網(wǎng)絡(luò)的知識體系內(nèi)容繁多。而復(fù)雜的理論知識需要實驗來加以驗證，如果沒有相關(guān)的實驗操作，學(xué)生很難樹立整體概念。

1.2 《計算機網(wǎng)絡(luò)》實驗教學(xué)存在的問題

《計算機網(wǎng)絡(luò)》實驗教學(xué)存在的問題主要體現(xiàn)在以下三個方面：

（1）計算機網(wǎng)絡(luò)實驗項目主要涉及幾方面，網(wǎng)絡(luò)基本命令的使用和網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)硬件的模擬仿真實驗；網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器的建設(shè)與設(shè)計；網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)的層次及其協(xié)議的了解和驗證。對地方本科院校來說，《計算機網(wǎng)絡(luò)》實驗教學(xué)還只停留在演示性和驗證性的實驗項目上[l]，加之實驗課時和場地的限制，學(xué)生沒有進行綜合性、設(shè)計性實驗的機會。

（2）計算機及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的快速發(fā)展，對計算機網(wǎng)絡(luò)實驗室設(shè)備性能及可操作性的要求越來越高，但實驗室的更新改造卻很難及時改進。再加經(jīng)費限制及安全方面的考慮，實驗室不可能向?qū)W生全開放。

（3）計算機網(wǎng)絡(luò)發(fā)展較快，新知識層出不窮，而實驗方法、實驗環(huán)境以及實驗內(nèi)容無法緊跟計算機網(wǎng)絡(luò)快速發(fā)展的步伐，不能滿足學(xué)生的實踐教學(xué)需求。完善的、與網(wǎng)絡(luò)發(fā)展前沿相適應(yīng)的實驗教學(xué)環(huán)境可以促進學(xué)生理解計算機網(wǎng)絡(luò)課程教學(xué)中的理論知識和先進的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，緊跟網(wǎng)絡(luò)發(fā)展速度，培養(yǎng)學(xué)生系統(tǒng)分析、設(shè)計網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的實踐能力，對學(xué)生了解當(dāng)前計算機網(wǎng)絡(luò)發(fā)展動態(tài)和方向都有重要的意義。

2 《計算機網(wǎng)絡(luò)》實驗教學(xué)發(fā)展趨勢

綜合性、設(shè)計性實驗就成了《計算機網(wǎng)絡(luò)》實驗教學(xué)改革、提高實驗教學(xué)質(zhì)量的一個重要問題。業(yè)界為此提出了多種方案，其中，網(wǎng)絡(luò)虛擬實驗技術(shù)的發(fā)展和建設(shè)為《計算機網(wǎng)絡(luò)》實驗教學(xué)改革提供了新的思路。虛擬實驗教學(xué)是通過模擬網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，仿真當(dāng)前比較流行的網(wǎng)絡(luò)硬軟件，利用網(wǎng)絡(luò)模擬器或其他仿真軟件進行相關(guān)實驗，網(wǎng)絡(luò)虛擬實驗環(huán)境基本可以實現(xiàn)了高校大部分課程的虛擬實踐教學(xué)。

網(wǎng)絡(luò)虛擬實驗教學(xué)在發(fā)達國家已十分普及，如2004年美國巴爾的摩的約翰霍普金斯大學(xué)教育資源中心發(fā)起的基于Java技術(shù)的虛擬物理實驗室項目；新加坡國立大學(xué)電子工程系開發(fā)的用于工程教育的虛擬實驗室等等[2]。我國的網(wǎng)絡(luò)虛擬實驗的研究起步較晚，但是發(fā)展速度較快,如清華大學(xué)、北京郵電大學(xué)、思科、中軟吉大、西普陽光等都分別設(shè)計了虛擬實驗系統(tǒng)并開展多種學(xué)科的虛擬實驗教學(xué)。根據(jù)目前從可查到的各院校開放的對外服務(wù)看，國內(nèi)部分大學(xué)已陸續(xù)建立了網(wǎng)絡(luò)虛擬實驗系統(tǒng)輔助教學(xué)。

云計算是網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展到一定階段的產(chǎn)物，它通過整合現(xiàn)有的離散的計算資源形成一個統(tǒng)一的基礎(chǔ)計算設(shè)施(Infrastructure)，作為提供服務(wù)的主體[3]。云計算的本質(zhì)就是計算機的虛擬化，而云計算更多運用高性能集群(HPC)虛擬化技術(shù)，構(gòu)建計算資源虛擬池[2]。所以云計算就是一種通過Internet以服務(wù)的方式提供動態(tài)可伸縮的虛擬化資源的計算模式[4]。目前，中國部分高校已經(jīng)開始基于云計算對現(xiàn)有校園網(wǎng)絡(luò)和教學(xué)平臺進行改革的研究，國外部分科研機構(gòu)已經(jīng)開始著手基于云計算的虛擬實驗平臺的開發(fā)和研究[5-7]，它將對傳統(tǒng)的教學(xué)和實驗?zāi)Ｊ教岢隽颂魬?zhàn)。基于云計算的計算機網(wǎng)絡(luò)虛擬實驗環(huán)境的探索就是將理論教學(xué)、傳統(tǒng)實驗和自主性的網(wǎng)絡(luò)虛擬實驗結(jié)合起來，對提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、實踐能力、創(chuàng)新能力都有很好的幫助，可以向?qū)W生提供更寬廣、完善的虛擬網(wǎng)絡(luò)實驗環(huán)境，對促進《計算機網(wǎng)絡(luò)》實驗教學(xué)的設(shè)計和研究有重要的意義。

3 結(jié)束語

實驗教學(xué)是《計算機網(wǎng)絡(luò)》課程學(xué)習(xí)過程中的重要組成部分，隨著地方本科院校向應(yīng)用型人才的轉(zhuǎn)型發(fā)展，更突出了實驗教學(xué)的重要性。基于云計算的虛擬實驗教學(xué)可以改善實驗教學(xué)方式，加強實用性和針對性強的實驗教學(xué)，為學(xué)生提供理論結(jié)合實際的教學(xué)環(huán)境，促進學(xué)生綜合性、設(shè)計性實驗的建設(shè)，充分提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣性和積極性，提高實驗教學(xué)質(zhì)量和實踐教學(xué)效果，對培養(yǎng)學(xué)生實踐能力和創(chuàng)新能力具有很好的幫助作用，將是下一步《計算機網(wǎng)絡(luò)》實驗教學(xué)的發(fā)展趨勢。

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［3］吳迪, 薛政, 潘嶸. 基于XEN 云平臺的網(wǎng)絡(luò)安全實驗教學(xué)［J］. 實驗室研究與探索,2013, 32(7):62-66 .

［4］Bob Gourley. Computing and Net Centric Operations（云計算系統(tǒng)示例與研究現(xiàn)狀）［EB］.htp://www.allinio.com/wp-content/uploads/2009/01/ bobgourley cloud computing.pdf，2008

［5］Xu L., Huang D. , Tsai W.. Cloud-Based Virtual Laboratory for Network Security Education［C］. Education, ⅠEEE Transactions, Ⅰssue:99

［6］Correia, R.C., Fonseca, J.M., Donellan, A.. Euronet lab a cloud based laboratory environment［C］. Global Engineering Education Conference(EDUCON), 2012 ⅠEEE, pp:1-9

［7］Schaffer,H.E.,Averitt,S.F.,Hoit,M.Ⅰ..NCSU's Virtual Computing Lab:A Cloud Computing Solution［J］.Computer,Volume:42,Ⅰssue:7,pp:94-97.