高職計算機網(wǎng)絡(luò)課程實驗教學(xué)探究

石幫榮

【摘 要】本文論述高職計算機網(wǎng)絡(luò)課程實驗內(nèi)容主要包括驗證性實驗、設(shè)計性實驗、綜合性實驗，提出高職計算機網(wǎng)絡(luò)課程實驗教學(xué)策略：搭建實驗教學(xué)環(huán)境，優(yōu)化實驗教學(xué)模式和實驗內(nèi)容，注重反思性教學(xué)法的應(yīng)用。

【關(guān)鍵詞】高職院校 計算機網(wǎng)絡(luò)課程 實驗教學(xué)

【中圖分類號】G 【文獻標(biāo)識碼】A

【文章編號】0450-9889（2018）07C-0167-02

計算機網(wǎng)絡(luò)課程是高職計算機專業(yè)的核心課程，教學(xué)內(nèi)容比較空洞、抽象，不僅涉及大量的概念、定義以及協(xié)議，而且實踐性和實用性較強，對學(xué)生獨立組建、維護和管理網(wǎng)絡(luò)的能力要求較高，僅僅通過傳統(tǒng)課堂教學(xué)很難以讓學(xué)生全面理解和掌握，而實驗是內(nèi)化知識的有效途徑，有助于學(xué)生不斷優(yōu)化認知結(jié)構(gòu)，逐步深化對理論知識的理解。因此，在高職計算機網(wǎng)絡(luò)課程教學(xué)中，探究網(wǎng)絡(luò)課程實驗教學(xué)手段和方法具有重要的意義。

一、高職計算機網(wǎng)絡(luò)課程實驗內(nèi)容

由于相當(dāng)數(shù)量的高職院校網(wǎng)絡(luò)實驗設(shè)備、師資力量有限，課堂理論知識與實驗脫節(jié)，加之實驗學(xué)時較少，使得各個高職院校開設(shè)的計算機網(wǎng)絡(luò)課程實驗有所差異，但概括起來，高職計算機網(wǎng)絡(luò)課程實驗主要包括以下三個方面。

（一）驗證性實驗。為了讓學(xué)生能夠充分形象地理解理論知識，其實驗主要以驗證網(wǎng)絡(luò)的各種協(xié)議為主。例如，IP地址分類與數(shù)據(jù)包組成、HTTP協(xié)議、WINDOWS網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用等。

（二）設(shè)計性實驗。為了讓學(xué)生熟練掌握SOCKET編程的基本方法，掌握UDP及TCP協(xié)議工作原理，應(yīng)用C語言、Java進行簡單的面向連接的網(wǎng)絡(luò)程序設(shè)計，其實驗主要以SOCKET套接字進行網(wǎng)絡(luò)程序設(shè)計。例如，建立網(wǎng)絡(luò)API函數(shù)庫、編寫C/S程序、設(shè)計時鐘同步協(xié)議等。

（三）綜合性實驗。為了提高學(xué)生的實踐技能，讓學(xué)生更好地應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)知識，其實驗主要以基礎(chǔ)實驗和高級實驗為主，其中前者主要包括TCP/IP診斷實用程序、常用網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的配置及操作等。后者主要包括監(jiān)聽和分析網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包、配置虛擬局域網(wǎng)、IP流量管理和安全控制配置等。

二、高職計算機網(wǎng)絡(luò)課程實驗教學(xué)策略

（一）搭建實驗教學(xué)環(huán)境。針對實驗教學(xué)中設(shè)備類型單一、數(shù)量不足等問題，教師應(yīng)充分利用仿真和協(xié)議分析軟件。在具體網(wǎng)絡(luò)課程實驗教學(xué)實踐中，教師應(yīng)幫助學(xué)生在自己的計算機上安裝Packet Tracer、VPCS、GNS3、Virtual Box等常用仿真軟件，應(yīng)用這些軟件組織學(xué)生學(xué)習(xí)，一方面不會出現(xiàn)物理故障，有效節(jié)約課堂時間，另一方面也為學(xué)生課外隨時進行實驗提供了可能，有效增加了實驗操作和練習(xí)的時間。同時，還要使用Wireshark、tcpdump等常用協(xié)議分析軟件對網(wǎng)絡(luò)中傳輸?shù)臄?shù)據(jù)包進行分析，深入理解和掌握網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的工作原理。例如，在組織學(xué)生組建無線局域網(wǎng)、校園網(wǎng)、小型企業(yè)網(wǎng)等方案時，筆者常常利用Packet Tracer、GNS3 以及相關(guān)組件搭建實驗教學(xué)平臺，并指導(dǎo)學(xué)生利用Wireshark協(xié)議分析軟件對TCP/IP 協(xié)議棧進行抓包分析。

（二）優(yōu)化實驗教學(xué)模式。僅僅依靠傳統(tǒng)課內(nèi)實驗已經(jīng)無法滿足計算機網(wǎng)絡(luò)課程實驗教學(xué)的需要，因此，教師應(yīng)采用“課內(nèi)+課外”的模式開展實驗教學(xué)，對于驗證性實驗采用課內(nèi)教學(xué)模式，對于設(shè)計性和綜合性實驗采用課外教學(xué)模式。

1.課內(nèi)教學(xué)模式。課內(nèi)教學(xué)主要分為準(zhǔn)備、上機以及總結(jié)三個階段。首先，在準(zhǔn)備階段，教師應(yīng)根據(jù)教材內(nèi)容設(shè)計出實驗任務(wù)、實驗步驟以及思考題等，并組織學(xué)生預(yù)習(xí)實驗內(nèi)容，熟悉實驗?zāi)繕?biāo)和過程。其次，在上機階段，教師應(yīng)根據(jù)學(xué)生實驗預(yù)習(xí)情況以及自己對歷屆學(xué)生實驗過程中易出現(xiàn)的操作步驟進行演示，并對重難點知識講解。最后，在總結(jié)階段，教師應(yīng)讓學(xué)生根據(jù)實驗情況寫出實驗報告，談?wù)勛约旱膶嶒灨惺芎褪斋@，并組織學(xué)生進行自評、互評，分析和總結(jié)實驗效果。

2.課外教學(xué)模式。首先，教師應(yīng)根據(jù)教材內(nèi)容提出具有綜合性和探索性的實驗任務(wù)，并有針對性地提供一些參考資料。然后，組織學(xué)生利用所學(xué)知識設(shè)計出實驗方案，對于一些不切實際、設(shè)計不夠科學(xué)合理的方案，教師應(yīng)及時給予個別化指導(dǎo)。最后，教師對實驗項目完成情況進行檢查和評價，對于完成實驗過程中出現(xiàn)的問題組織學(xué)生探討。

（三）優(yōu)化實驗內(nèi)容。高職計算機網(wǎng)絡(luò)課程實驗內(nèi)容較多，加之課堂教學(xué)時間有限，致使學(xué)生無法在課內(nèi)完成所有驗證性實驗，而如果過多占用學(xué)生的課外時間，則會無形中增加學(xué)生的壓力。因此，教師應(yīng)結(jié)合專業(yè)課程體系和教學(xué)內(nèi)容，有選擇性地選取和整合實驗內(nèi)容，最大限度地達到用少量實驗項目掌握更多網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的目標(biāo)。

1.對于涉及多個課程的重復(fù)內(nèi)容，教師應(yīng)根據(jù)專業(yè)課程體系適當(dāng)?shù)貏h減實驗內(nèi)容。以計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)專業(yè)為例，該專業(yè)主要開設(shè)Linux系統(tǒng)應(yīng)用、Java、信息安全技術(shù)等課程，其中Java包含了Socket編程實驗，信息安全技術(shù)主要包含了數(shù)字簽名實驗、密碼體制等內(nèi)容，對于這些內(nèi)容，在計算機網(wǎng)絡(luò)課程實驗教學(xué)中教師應(yīng)不再將其作為實驗教學(xué)內(nèi)容。

2.根據(jù)教學(xué)的重難點知識有選擇性地選取和整合實驗內(nèi)容。例如，在網(wǎng)絡(luò)層實驗教學(xué)中，其教學(xué)的重點是理解CIDR、IPv4協(xié)議、ARP協(xié)議、ICMP協(xié)議、RIP協(xié)議等，教學(xué)難點是劃分子網(wǎng)、IPv6 協(xié)議等。由于OSPF協(xié)議與路由器上配置RIP步驟相差不大，但相比RIP的距離值，OSPF的鏈路開銷值較為復(fù)雜，所以，在選取OSPF協(xié)議時應(yīng)將RIP協(xié)議的配置包含在內(nèi)。同時，在分析ICMP、IP、ARP協(xié)議時都可以使用Wireshark和GNS3軟件，所以，可以將兩臺路由器相連構(gòu)成實驗拓撲。此外，ICMP數(shù)據(jù)包是TCP/IP協(xié)議族的一個子協(xié)議，在課內(nèi)實驗時，應(yīng)將分析ICMP、IP、ARP協(xié)議的實驗合并，在課外實驗時，應(yīng)將劃分子網(wǎng)、NAT合并。其優(yōu)化后的實驗項目如表1所示。

（四）注重反思性教學(xué)法的應(yīng)用。計算機網(wǎng)絡(luò)實驗教學(xué)的難度較大，常常會遇到眾多問題，因此，為了有效提升實驗教學(xué)實踐的效果，教師應(yīng)注重反思性教學(xué)法的應(yīng)用，即按照“計劃—行動—觀察—反思”的思路有序推進。例如，在組織學(xué)生研究OSPF協(xié)議實驗教學(xué)中，按以下步驟實施：

其一，根據(jù)課內(nèi)實驗的要求設(shè)計實驗項目，建立如圖1所示的OSPF實驗拓撲圖，設(shè)置PC1、PC2的IP地址和網(wǎng)關(guān)，配置路由器R1-R6的IP地址、配置OSPF協(xié)議，查看R1的路由表，測試PC1與PC2是否通信正常，并讓學(xué)生思考PC1到PC2的ICMP報文經(jīng)過了哪些路由器。然后，改變R2與R5的兩個端口的鏈路開銷值為150，觀察R1路由表的變化，將Packet Tracer切換到simulation模式，在PC1上ping PC2的IP地址，觀察ICMP報文的傳輸路徑，并讓學(xué)生思考采用什么辦法讓PC1到PC2的ICMP報文只經(jīng)過R3，不經(jīng)過R4。

其二，講解實驗內(nèi)容和配置命令，指導(dǎo)學(xué)生上機實驗探究，并觀察實驗過程中出現(xiàn)的問題。例如，子網(wǎng)掩碼設(shè)置錯誤，PC1與PC2不能通信、無法計算OSPF的鏈路開銷值等。

其三，反思存在的問題。針對上述存在的問題，組織學(xué)生分析產(chǎn)生上述問題的原因，即一是將OSPF開銷值等同于RIP的距離，未能正確理解OSPF 鏈路開銷的度量方法。二是設(shè)計的路由器個數(shù)過多、子網(wǎng)掩碼的位數(shù)不統(tǒng)一以及網(wǎng)段太多。

其四，提出具體改進方案。在分析上述原因后，筆者組織學(xué)生將區(qū)域標(biāo)識由點分十進制表示改為由一個十進制數(shù)表示，統(tǒng)一網(wǎng)絡(luò)號為16位，并將路由器減少至4個，網(wǎng)段減少至4個其優(yōu)化改進后的OSPF實驗拓撲圖如圖2所示。

圖2 優(yōu)化改進后的OSPF實驗拓撲圖

總之，在高職計算機網(wǎng)絡(luò)課程實驗教學(xué)中，教師應(yīng)把實際操作和應(yīng)用作為第一要務(wù)，充分利用仿真和協(xié)議分析軟件搭建實驗教學(xué)平臺，不斷優(yōu)化實驗教學(xué)模式和內(nèi)容，并針對實驗中出現(xiàn)的問題，有針對性地實施反思性教學(xué)，只有這樣，才能不斷提高高職計算機網(wǎng)絡(luò)課程質(zhì)量。

【參考文獻】

[1]覃光明.高職計算機網(wǎng)絡(luò)課程實驗教學(xué)改革的探討[J].廣西教育，2011（10）

[2]余宏，胡曉蓉，李德鑫.高職計算機網(wǎng)絡(luò)課程實驗教學(xué)改革探究[J].現(xiàn)代計算機（專業(yè)版），2016（3）

（責(zé)編 黎 原）