摘要：实验教学是培养学生实践能力和创新能力的重要环节，是理工科专业教学的一个重要组成部分。针对目前我院计算机网络实验教学的现状，围绕实验教学目标，对实验教学体系、实验教学内容及形式方法等提出了一些初步的改革设想。

关键词:实验教学；教学改革；网络实验

  计算机网络是一门应用性、实践性很强的专业课程，其实验教学与实践环节不仅是理论教学的深化和补充，而且对于培养学生综合运用所学知识，解决实际问题的能力，也起着非常重要的作用。2006年3月计算机科学与技术学院实验中心建成投入使用，承担了计算机科学与技术学院两个专业12个班级的网络课程实验，有机会让我们在如何规范实验教学，建立与理论教学改革相协调的实验教学体系方面进行了初步探索，提出一些实验教学改革的设想。

一、 计算机网络实验教学现状

实验教学是理论教学过程中不可缺少的环节。计算机网络从硬件、软件和通信几个方面讲，都是一个复杂的系统，网络实验不仅仅是理论的验证，更重要的是通过实验操作，培养学生对网络的分析、设计、管理与应用的技能，加深对网络理论知识的理解与应用。学生需要综合多门课程的知识和实验技能，才能做好有关计算机网络的实验。同时,开设网络实验，对实验环境要求较高，投资大，组织管理难，实验前、后很多工作需要实验室技术人员的支持与配合，实验指导教师要对实验环境比较了解，设置的每个实验项目都要考虑其可行性和可操作性，开设网络教学实验，需要有更多的实验设备与技术力量的支持，相对于计算机其它课程的实验难度更大。,即使容纳一个小班级的实验室，它也需要花费大量的时间进行维护、升级和管理。正因如此，“计算机网络”课程的实验一直是许多学校在进行正常教学过程中难以解决的问题。目前，有的是教师作演示实验；有的只是让学生参观己经建设好的网络环境；甚至有的还只能让学生进行一些简单互联网应用软件的使用，实验教学远没有达到应有的作用和效果。

二、 网络实验教学

我们紧紧围绕实验教学目标，坚持实验教学与实验室建设相结合，在确定实验教学内容的基础上，进行了实验室的建设和规划。

1、 实验室建设

为了教学实验的正常进行，我们组建了一个“计算机网络”实验室，改变了学生学习常常陷于“纸上谈兵”的境地。实验室的网络拓扑结构能够灵活组合，可以进行多区域分布实验，也可以合并在一起组成大实验环境，结合教学实际，我们提出了一套计算机网络实验室的设计方案。本网络实验室拥有两间机房，每间约120平米，配有Cisco路由器5台，3Com交换机5台，网易通智能Hub 5台，电话交换机5台，分别安放在5个机柜中，除完成“计算机网络”课程实验外，可面向全校涉及到网络专业课程的教学需要，开展开放实验项目，旨在提高学生在网络方面的知识、技能、管理和实际操作能力，使学生能够直接进行网络设计、安装、调试。

(1)先将每间实验室分隔成5个工作组，将40台计算机按每8台(配置一台高档次的作为服务器，其余7台作为工作站)分成一组，共由5组组成，一组安放一个机柜，实验台四张，每次可容纳40个学生进行网络实验。

(2)用交换机或Hub(测试总线型局域网工作原理需要)将每个小组构成一个独立局域网络，网络操作系统可根据实验的需要自行选择。

(3)通过交换机(按实验需要提供部分带VLAN功能的交换机)或部分路由器将5个局域网进行互联。

(4)通过校园网接口将整个计算机网络实验室接入互联网，以后还设想配置上防火墙等网络安全设备，能完成网络安全方面的试验和研究。

(5)每小组提供一套硬件设备(压线钳、双绞线、水晶头、网络测试仪、工具刀)和软件包(Wiondows2000,Linux等网络操作系统和网络安全管理软件)。

(6)将计算机网络布线、组网、安装、测试、管理等流程知识用图例的形式设计好，布置在实验室的墙上，供学生上机实验时参考。

2、实验内容

实验内容的选择是整个实验教学设计最重要的一环，也是当前实验教学改革的重点和突破口。因此我们在设计实验内容的时候，宗旨是既要涵盖教材中主要的知识点，又要兼顾对学生动手能力和创新意识的培养，而且所设计的实验还应该具备实用性和可操作性。根据分层次的实验教学目标的要求，我们精心设计了八个实验项目：

实验一 网络设备认识实验。学生通过观看和听老师讲解，认识各种网络设备，了解实验室网络的具体连接情况；然后通过实物演示以及资料介绍，了解各种常用网络设备的名称、规格、使用等参数；最后让每个学生按要求制作一条100M直通线。

实验二 局域网的安装及参数设置实验。用上一个实验制作的网线按星型网络的拓扑结构把实验电脑与集线器接起来、安装网卡及驱动程序、设置TCP/IP参数，使得参加实验的同学能上网、互相共享文件。练习使用PING、WINIPCFG等命令。

实验三 考虑到现在社会上大多数的单位都是申请一个IP地址、开通一条上网线路，然后其它机器通过路由器或代理服务器的形式共享上网，我们设计了NAT网络地址转换实验。其主要内容和方法是：?连接实验室局域网与学校的网络，根据实验指导书，配置实验局域网的每台电脑参数。?用服务器安装两台网卡的方法安装并配置远程路由协议，通过NAT地址转换，使得实验局域网的每台电脑能使用私有IP地址上互联网。

实验四 WIN 2000服务器的安装及WEB、FTP服务器设置实验。实验内容及方法是：?在全新的硬盘上安装WIN 2000高级服务器系统，安装服务器的各种硬件驱动程序，并设置TCP/IP 参数。?制作一个简单的网页，在安装好服务器的基础上设置WEB、FTP服务器，使得各组同学之间能通过IE输入IP地址访问他人制作的网页。

实验五 交换机的基本操作。目的与要求:认识交换机的软硬件构架，掌握用CONSOLE口、TELNET,WEB等方法登录交换机，熟悉各种管理界面和管理内容，区分交换机与HUB的工作原理。用CONSOLE口登录(或其它方式登录)交换机管理界面，设置交换机的IP地址和工作模式，掌握交换机的安全管理和文件更新方法，对比交换机与HUB的工作模式。

实验六 路由器的基本操作。目的与要求:认识CISCO2800 系列路由器的软硬件构架，通过各种方式登录到CISCO路由器，熟悉CISCO路由器的命令行界面、设置口令和口令恢复、设置主机名、DNS、IP主机表、设置基本网管特性、设置路由器启动时寻找ROS的顺序、ROS的升级等，进行配置文件的保存和下载。

实验七 VLAN配置。掌握VLAN的工作原理和各种配置方法，认识到VLAN在进行网络管理和应用中的重要性，并为某单位设计VLAN划分方案。内容:PORT VLAN配置、TAG VLAN配置、VLAN中继。

实验八 局域网设计与组建实验。独立设计、组建一个局域网，实现以下功能：（1）各个PC机相互PING通；（2）实现文件及打印机共享；（3）建立自己的WEB、FTP 站点，使局域网内各PC机能够访问该站点；（4）局域网内各PC机通过代理服务器上Internet网。提供的相关设备有PC机、交换机若干台，打印机1台、网卡、网线制作材料和工具若干。

总体上大部分学生对课程实验十分感兴趣，参与实验的积极性很高，实验收到预期效果。

3、 实验教学的组织与管理

(1)以学生为主体，加强教师在实验中的主导作用。在实验教学中，我们坚持以学生为主体，强调教师在实验教学中的主导作用，教师从被动变主动，突显实验教学中的教学组织与管理。每一次实验课中我们用约1/3的时间，通过多媒体教学平台，简明扼要地讲授该实验相关的理论知识点、实验目的、实验内容、实验重点和操作难点，余下时间学生进行实验，实验过程中，教师加强巡视，出现问题一般由学生自主研究解决，教师作启发性提示、释疑和引导。在本次实验后，都要由老师组织学生作小结，使学生从实验中不断积累经验，获得更多的实验技能。

(2)分组实验。传统的计算机课程实验是一人一组(机)，而我们根据实验设备与环境，并针对实验内容，采取8人分组实验，增强了学生之间的协调能力和合作精神。对于实验能力强的学生，指定他们担任一些实验辅导工作，由他们负责其所在小组的实验，这种变教师指导实验为学生协助指导实验的教学方式，充分调动了学生参加实验教学的积极性。网络实验不光需要计算机，还需要一些配套设备，实验操作有一定的破坏性，分组实验，既可以减低实验设备不足所带来的影响，又有利于实验室的恢复和维护。

(3)实验报告。实验后，学生按实验性质认真完成相应格式要求的实验报告，指导教师逐份批阅，从中及时发现问题，帮助学生指正和解决，巩固和深化和实验教学成果。

4、 存在问题

在实验教学中，我们发现存在以下几方面问题:一是对计算机网络实验的重要性认识不足。计算机网络实验课还没有得到所有指导教师和学生的重视，实验课与理论教学脱节，实验课的相关知识和内容，教师没讲到或没讲透，学生也没有预习，有些学生进入实验室常常无所适从，只是按部就班，照葫芦画瓢，效果较差。二是计算机网络实验教学内容有待优化。实验内容不系统，随意性大，形式松散，实验课依附于理论教学，结果使学生普遍存在理论与实践脱节，不少学生修完了课程，拿到了高分，但对于计算机网络的理论知识认识并不深刻，尤其在实际应用中不能学以致用。三是教师缺乏实践经验。计算机网络专业性和技术性很强，并不是每个教师都具备了设计、管理大型网络的经验和能力。没有参与过大型网络组建、管理的教师，必定缺乏对大型网络形态和网络设备的感性认识，导致教学中理论与实践相脱离。四是一些复杂的网络实验还没有开设，无法满足一些学生的需求。学生真正感兴趣的实验还没有挖掘出来，学生完全自主设计的实验不多，还有些学生“吃不饱”。这些实验具有一定的难度和探索性，也只是部分对网络感兴趣、具有好奇心和探索精神的学生有要求，不适合在课程实验中开，可以通过开放实验形式进行。

三、 计算机网络实验教学体系的改革思路

在如何规范实验教学，建立与理论教学改革相协调实验教学体系方面，今后我们想从几方面进行探索和改进。优良的实验室配置和良好的实验教学体制与体系的建立，为我们进行计算机网络实验教学课程体系和内容的改革提供了一个平台。

1、独立设课

所谓独立设课，就是实验教学不再依附于理论教学，它独立开课，独立考核，不一定与理论课同步进行。计算机网络的实验教学目标是提高学生科学实验素质，培养创新和工程实践能力，实验教学任务是通过设置一些基本的、综合的、以及探索性的实验项目，培养学生对网络的分析、设计、管理与应用的实验技能，提高学生的综合素质与能力。计算机网络实验是计算机实验课程中最适合独立设课的实验课程之一。实践证明，计算机网络实验课程独立开设是可行的并且是有效的。实验教学是理论教学的深化和补充，独立设课，不仅促使学生认识实验课程的重要性，改变过去重理论、轻实验的思想；而且对于加强学生理论与实践相结合，起着不可低估的作用。理论知识可以指导实践，实验中遇到的问题可以反过来促进学生在理论上寻求解答，更能体现网络实验课与理论课相辅相成的作用。独立设课，不仅有利于形成完整、科学的实验教学课程体系，而且可以调动学生学习理论知识和参与实验的主动性与积极性，使理论教学与实验教学相得益彰，有利于促进实验教学的改革。

2、 完善实验教学体系

计算机网络实验作为单列实验课，就必须有一套完整的实验教学大纲、实验教学计划、实验教材，以及实验教学参考书，单独设定学分，规定计划实验学时。按照大纲，根据现有的实验条件，制定出切实可行的实验教学内容。实验教学过程设计，实际上就是实验教学实施流程的设计，不同类型的实验项目其实验教学过程的组织方式不同。实验类型一般有：演示实验、验证实验、操作实验、综合实验、设计实验、研究实验，其中演示、验证、操作实验为基础性实验，完成较底层次的目标；综合实验、设计实验为高级实验，完成高层次的大目标以至总目标。探索性实验是引导学生进行探索，以培养学生综合素质、开拓创新精神与科研能力。前面我们设计的八个网络技术实验项目，大致可分为两类，一类为验证、操作型实验，一类为综合、设计型实验，“局域网设计与组建实验”、“VLAN配置实验”为综合性、设计型实验，其余的6个实验项目为验证性、操作型实验。验证、操作型实验的组织方式是以实验指导书为依据，通过老师讲解、演示，再由学生自己动手操作，完成实验指导书所要求的必做内容，掌握网络设备的使用、连接、安装、配置方法，掌握WEB、FTP站点的创建方法、掌握路由器参数基本配置方式等等，实现较低层次实验教学目标。综合、设计性实验项目要求学生综合应用基础性实验教学中所学的知识、所掌握的方法来完成实验过程，这类实验的实验过程的组织方式完全不同于操作型实验，这类实验在实验指导书上只写明实验目标、要求，提供相关设备及部分相关资料，由学生自己设计实验方案，学生自己确定实验方法、步骤，利用实验室提供的设备独立完成整个实验过程。探索性实验需要以开放实验的形式，才能取得好的效果。

在制定网络实验大纲及具体实施方案时必须考虑到下面几个方面:实验中如何体现和贯穿理论知识、实验内容的先进性、实验操作的可行性，设置必做与选做实验，进行多层次的实验教学。同时，要形成一个相配套的、系统的、合理的、可操作的考核评价体系。

3、 开放网络实验

实验室开放主要对象是全校本科生和研究生，正常的教学对于有些学生“吃不饱”，有些教学内容陈旧，不能满足发展的需求，而且覆盖面没有涵盖学校的学生。因此，实验室应定期在网上公布一些开放实验项目，学生也可根据自己在学习过程中遇到的问题和想法申请课题。通过实验室的开放，不仅调动了学生自主学习的积极性，增强了动手能力的培养，而且通过对开放实验的参与和指导，实验教师和技术人员提高了自身科研能力，更好地为学生服务。把探索性实验开发环节设计成一个研究型学习的知识与能力培养的空间，积极引导能力较强的学生参加教师科研项目的研究与开发，一方面加深了学生对枯燥、深奥的网络理论知识的理解，巩固了计算机网络中的大量的基本概念和原理，另一方面拓展了实验教学的深度和广度，拓宽了学生的视野，提高了学生的实际应用能力，培养了学生科研创新的素质，为将来学生走向社会进行实际开发和科学研究奠定良好的基础。

四、结束语

在计算机网络实验教学的实践中，我们深深地体会到，计算机网络实验课的改革首先要从实验教学体制与体系方面着手，独立设课，按照实验大纲实施教学计划、规范实验教学，根据教学需要合理地开设实验，充分结合当前国内市场的典型应用，跟上网络技术和网络设备更新的节拍，不断改进实验教学形式方法和组织管理，与时俱进，使理论教学与实践教学有机的融为一体，逐步形成完善的“计算机网络”实验教学体系。

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