计算机网络系列课程实验设置方法

摘 要：基于计算机网络系列课程各门课内容之间的关系,通过问题的串接,系统化设计各门课的实验内容,充分利用现有的先进的实验系统,加大实验部分的内容及难度,真正达到让学生深入理解计算机网络的教学目标,并进一步增强学生动手能力的培养.

关 键 词：计算机网络；实验；基于问题

文章编号：1672-5913（2013）01-0045-04

中图分类号：G642

1现状分析

在信息化飞速发展的今天,急需培养既有扎实理论基础又有较强动手能力的人才.计算机网络系列课程是推动本科教育信息化的最重要的课程系列之一.为此国家通过211工程、省部共建等项目加大了对教学及实践方面的投入,各个高校也对该课程系列从教学团队建设到实验环境建设等方面进行了全方位的建设,有些学校还通过本科教学团队建设、精品课程建设等方式系统化地进行了准备.但是面对社会需求和学生特点,怎样在现有条件下高效地开展教学并获得应有的成果是值得我们深入探索的.

基于“问题”的学习是一种学习方法,它的工作原理是将问题作为一个开始点去获得和综合新知识.也就是说学习的开始点是一个问题、一个谜团,并且这个问题也是学生希望解决的.它不是常规含义下的解决问题（基于已有的知识进行推理,然后得到结果）,而是基于学生想学习的愿望,用问题引导他们获取新知识的过程.基于“问题”的学习方法提倡主动的、自己指导的学习,并支持终身学习.

目前为配合不同类型人才培养,有的学校将实验课程分为科研型和应用型两类；有的学校延伸实验内容,学生在学习过程中凭借兴趣等因素决定自己的学习深度；有的学校则将实验分为多个层次,包括基础型实验、综合型实验、科研型实验和创新型实验等,鼓励有余力及有兴趣的学生多学、多做、多创造.如何基于“问题”式学习方法,结合计算机网络系列课程的关系及其特点进行实验课内容的设计,值得深入研究.

1.1计算机网络系列课程设置

内蒙古大学计算机网络系列课程包含计算机网络、网络工程、信息网络安全、Web编程（含Web数据库）,教学内容上前后衔接、循序渐进、层次分明,其授课先后顺序如图1所示.表1为各门课程的学时、学期描述.

1.2学生特点分析

目前大部分学生是独生子女,一般学习条件比其父辈好很多,加上现在信息化的发展,见识也多一些,因此学生处于一种忙碌状态,每天接收到的信息很多,需要学习的内容繁多.如果仍采用中学的学习方法,那么时间势必不够用,此时的学习方法就依赖学生平时的学习习惯及学习效率.为此我们要把提高学生的学习能力作为一个重要的教学目的.教师在设计实验时,应根据大纲要求结合学生特点确定实验的渐进步伐及深度,在实验内容的设计上不能只是追求实验涉及知识点的数量,面面俱到,一味地都是“菜谱”式的基础型实验.

1.3人才需求分析

IT行业的发展使学校的教学方法受到很多质疑.首先用人单位经常抱怨学生上手工作的能力差,但是就大学而言,不可能针对某个公司的产品技术对学生进行培养,人才的知识及能力供求矛盾比较明显.因此学校需要认真选取知识点,选取授课及实验方法,力求将学生培养成不仅具有扎实的理论基础还要具有与核心理论相配的实验实践动手能力,并在此过程中培养学生的学习能力.正如美国未来学家阿尔文·托夫勒曾说过：“未来的文盲将不是目不识丁的人,而是不知道如何学习的人.”教师在设计实验时,也要结合现实的需要考虑课程的设计.

由上可见,尽管是几门课程的实验设计,想要做好也需要教师付出很大的努力,甚至做一定的市场调研.同时,为了未来发展需要,内容设计还需留一定的延展空间.

2一种可行的课程系列实验设置方法

为了与现在的需求及教学条件相结合,充分利用现有资源进行学生学习能力的培养,我们对学校的计算机网络系列课程的实验内容设计进行了探索.

2.1方式

在实施实验部分时,一般可能采用的方式有单独的实验课（单独算学分,并且不会与相应的理论课在同一学期开）；与理论讲授相辅助的实验课（学分包含在讲授的课中）.目前多采用后者,这意味着实验的学时数要比前者少一些,但是知识的深度比前者深.

2.2现有实验条件

近年由于“省部共建”及“211三期建设工程”两大项目的大力支持,学院有先进的异构网络实验室、计算机网络实验室（含网络安全）、网络工程实验室三个网络相关实验室,内有锐捷的综合网络实验平台软硬件设备和中软吉大实验系统.比以前的实验环境好很多,我们结合现有实验条件、人才需求及学生特点来设计实验,力争满足新的培养要求.

2.3实验内容设计

网络课程方面早期的实验教学模式多数是验证型和规范配置型实验,学生根据教师布置的实验内容和步骤照搬照做,这种实验模式单一、枯燥,最终只能训练学生的基本操作技能,很难全面激发学生的学习积极性,真正提高学生的实践创新能力.在211工程和省部共建项目的大力推动下,学校建设了新的实验环境,配置了新的实验设备和工具,为改革实验内容,提升实验难度创造了良好的物质条件.基于“问题”的学习方法为实验内容的设置提供了一个有效的指导方法.通过不断地提出问题,促进学生在实验环节中分析、解决问题能力和实践创新能力的培养.

1）计算机网络的实验内容设计.

计算机网络是计算机网络系列课程的第一门理论课,主要功能是让学生理解网络协议及其工作原理,学会一些基本的量化计算,例如带宽、吞吐量等计算.考虑到该课程是一门考研课,理论学习的广度及深度都比后续几门课程多,因此结合现在的计算机网络实验室条件设计了该课程实验的内容,如表2所示.

通过这些实验内容,帮助学生理解网络上的信息是如何从网络上的源端主机传输到目的主机的,进而吸引学生思考：设计一个计算机网络协议需要考虑的主要内容是什么.上述内容都可以在计算机网络实验室的环境完成.

2）网络工程的实验内容设计.

新实验室投入使用后,使原有实验能够更加具体化、问题化,同时由于布线工作向专科教育及职业教育转移,在实验中取消了双绞线的制作安装部分,增加了路由器综合实验.在实验的具体环节中更重视学生解决实际问题能力的培养,每个实验项目都从实际中的常见问题出发,基于“问题”引导学生开展实验步骤,在学生充分理解实验所依托的工作原理的前提下完成实验内容.新的网络工程实验项目如表3所示.

3）信息网络安全的实验内容设计.

传统的信息安全课程方面的实验多以配置型和验证型为主,内容上缺乏创新和挑战；实验内容的安排也相对较孤立,没有能将各部分知识融会贯通的综合性实验,因此在设计该课程实验时,对实验内容的深度、广度和难度的关系作了较深入的考虑,使用了基于“问题”的指导方法统一设置实验内容.新的信息网络安全的实验内容删掉了与计算机网络课程实验内容重叠性高的单纯使用帧包工具嗅探和分析数据包的实验.对于其他几个实验也根据实验环境进行了适当的整合,提高了实验的难度和创新性,其基本内容设计如表4所示.

4）Web编程的实验内容设计.

综合实践能力的培养是“Web编程”这种实践性较强课程的重要目标,为了能够在课程学习中更好地提高学生的综合实践能力,充分调动学生的学习主动性,我们用基于“问题”的实验设计方法.首先从目前最流行的网络应用——Web站点的制作过程出发,逐步引导学生开始设计和实现自己的电子商务网站.该课程改进后的实验内容设计如表5所示.

表5中的实验4是一个大型综合实验,包含多个子模块：用户注册与登录、商品展示与检索、购物车、订单管理、用户管理、商品管理、账户管理等,学生需要结合课程各章知识逐步完成.

3结语

计算机网络系列课程的内容既具有很深的理论性背景,又有很强的实践背景,因此,我们应采用理论与实践并举的方法,并结合本地人才需求,为计算机网络系列课程设计相关的实验内容.为了使实验内容设计与社会需求紧密联系,下一步我们将进一步加强授课教师与校外各单位和部门的联系,使得课程的教学与实验内容可以与社会需求产生联动,从而使部分实验项目的内容设计更为合理.

（见习编辑：刘丽丽；编辑：彭远红）