“计算机网络”课程的实验教学探索.doc

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“计算机网络”课程的实验教学探索

摘要：

“计算机网络”是高校计算机学科的重要专业基础课程，具有理论和实践结合紧密的特点，本文针对这门课程实验教学中实际存在的常见问题，结合课程组近年在建设“计算机网络”精品课程中的实际经验，对网络发展的新形势下这门课程的实验教学建设进行了相关探讨。

关键词：

计算机网络；实验；教学

1前言

“计算机网络”是高等院校计算机学科的重要专业基础课程，电子科技大学的“计算机网络”课程最早开设于1980年代初期，自2004年起，课程组承上启下，进一步对课程进行整体规划和改革创新，积极探索科学的教学方法，采用国际优秀教材，进行精品课程建设，并于2007年获四川省精品课程建设项目支持。

该课程理论与实践结合紧密，因此教学与实验的结合是必然，课程组在“计算机网络”精品课程的建设中，分析近年网络课程实验教学实际存在的问题，积极探索理论和实验合理搭配的新方法，努力实现科学地结合课堂实验与课外实验，并从实验开设多方位、多元化等方面下功夫，力求在网络发展的新形式下真正让该课程理论教学与实验开展相互促进，从而提高整体教学效果。

2“计算机网络”课程实验教学实际存在问题

现在计算机网络的应用无处不在，计算机网络的实践价值显而易见。

学习网络知识要能够通过实际的动手操作来消化书本上抽象难懂的理论，并最终在掌握理论基础后能够分析和解决实践中遇到的问题。

但是，在这门课程的实验教学中还存在不少实际问题，主要如下：

（1）网络课实践性强，但实验课时偏少

在高校中，由于学生学习任务繁重，大多数课程的课时都比较紧张，“计算机网络”这门课程的实验课时一般只有8~12个，实在有限。

在这紧张的实验课时内，只有用心设计和搭配实验，才能在有限的时间内达到事半功倍的效果。

（2）理论课重视理论灌输，但忽视实验与理论的有机结合

教师在网络课程的教学中，常认为理论和实验课有着明确的分工，因此在理论课上往往只注意理论知识的分析和灌输，忽视了课堂上实验与理论的有机结合。

其实在理论课中合理搭配和穿插相关的实验很重要，我们的教学经验也证明，理论课上结合教学进度开设一些短小紧凑、和教学结合紧密的实验，当其设计合理时，能大大提高教学效果和教学效率，并不会因为实验而耽搁课程进度。

（3）实验内容单调

当前网络课程的实验内容开设往往偏于单调，通常过多的集中于组网建网等工程性较强的实验。

这类实践内容对提高学生的实际动手能力确实很有帮助，但由于总体实验内容不够丰富，而网络的内容却是多姿多彩，导致主要依靠这类实验对学习网络知识的帮助不够全面。

既然计算机网络在各个层面、各个领域都有着广泛应用，那么只有开设多层面的实验，才能让学生能够客观地认识到一个真正的计算机网络。

（4）实验空间局限

传统的方法主要集中于实验课，而实验课时本身又有限，导致难以在这有限的实验空间内展开丰富多彩的实践，因此除了实验课外，还应该积极探索通过各种方式扩展实验空间。

3对“计算机网络”课程实验教学建设的建议

针对上述问题，结合课程组在建设网络精品课程中的实际经验，现对“计算机网络”课程的实验教学建设作出几点探讨。

（1）理论课上合理穿插实验

网络中的原理一般都和实践结合，在理论课上要积极创造演示实验的条件，如配备多媒体演示设备，教室内开通网络，安装一些经典的网络软件、配备一定的网络设备等。

课堂实验可以有几种方式：

教师演示实验。

教师可以通过课堂实验演示抽象的知识。

课堂上真实的演示，激发了学生的兴趣，增加了信息的来源。

同时，通过教师的课堂演示后，学生可以在课后模仿进行，并且可以在课堂实验的基础上更加深入。

例如，对于TCP三次握手建立连接的讲解，教师在课堂上可以打开IE浏览器，通过协议分析软件抓取访问Web服务器的报文，由于通过HTTP协议访问Web服务器是建立在TCP网络连接的基础上，因此必然获得TCP三次握手的报文，再给学生逐一分析每次握手的报文特点、三次握手的顺序等知识点，通过这种方式教学，学生对HTTP协议以及TCP协议同时都有了直观的了解。

学生操作实验。

课堂实验并不局限于教师演示，也可以让学生主动操作。

例如网络中软件的体系结构有C/S模式和P2P模式，每种方式的工作特点和原理不一样。

由于学生对常见应用软件的使用比较熟练，我们可以让学生在课堂上对基于两种方式的代表性软件进行操作使用，如使用FTP软件和BT软件下载文件，并把重点放在让他们分析这两个典型应用的实际网络原理上，加以区分和总结。

这样的教学方式，比单纯的说教讲解能达到更好的教学效果，同时调动了学生的积极性，并且通过让学生操作，教师能够察觉他们存在的问题，便于对症下药。

教师提出案例，由学生设计实验。

这种安排，主要是紧密结合课程进度来考察学生对所学知识的理解和应用能力，在课堂上由教师提出相关案例，请学生在课后设计并实施，待下一次课堂上让学生汇报和分析他们的实验情况。

例如，由于学生寝室通常具备有多台电脑和一个出口路由器的条件，对于“NAT网络地址转换”的教学，教师在课堂上进行基本原理的讲述后，完全可以给出相应的实践任务，让学生在课后设计和实施，最后回到课堂上分析他们的实验结果和问题。

（2）实验开设多样化

针对以往实验内容单一、偏重于工程化的问题，我们经过实践和总结，认为网络实验开设应该多样化，除了工程类实验外，实验内容还可从多个方面开展。

主要几个方面的实验具体开展概要如下：

工程类实验。

这类实验是以往网络实验的主要内容，主要涉及组网建网实验，如局域网的搭建、跨交换机划分VLAN，使用路由器进行点对点通信等等。

这些实验需要相关的硬件环境支撑，所以要充分利用实验室具备的条件，强调学生平时因条件限制无法开展的实验，突出工程化的特点。

通过这类实验使学生了解了网络是怎样组建的，用到哪些设备和技术，各种网络设备有什么特点，这些设备又是如何配置的。

从而使学生能真正以网络管理者的身份介入网络，理解协议的实际运用，积累一定的实际工程经验，提高理论应用于实际的能力，缩短所学与所用的距离。

协议分析类实验。

这类实验主要是应用协议分析软件（如Ethereal），或专门的协议分析仪（如Optiview），对典型的网络协议如HTTP协议、DNS协议、IP协议、RIP协议等进行分析。

在实验前教师可以给出明确的目标，要求分析具体协议的哪些方面，要求学生通过协议分析完成和掌握什么内容等。

例如针对HTTP协议，要求通过协议分析掌握HTTP的作用、HTTP的工作原理、HTTP执行过程、HTTP的请求与应答消息的格式、持久连接与非持久连接的区别等。

在有了类似的相关指导下，学生就能够做到条理清晰、分析全面。

网络程序设计类实验。

这类实验让学生在了解网络协议、网络软件的工作原理的基础上，动手设计实现网络程序。

实验前由教师给出网络程序要实现的功能、基于的基本原理、具体的主要步骤等。

例如，编程实现一个简单FTP服务器：

要求在熟悉FTP协议原理的基础上，设计和编程实现一个简单的FTP服务器，可以设计相应的客户端来测试服务器的工作。

通过这类实验的开展，让学生学习网络知识不再停留在理论认识上，通过编程实践深入掌握协议的细节和内部实现，对网络知识的掌握迈上更高台阶。

综合设计类实验。

这类实验往往需要多个方面知识的结合，可能涉及以上几个方面实验的综合应用，具有一定的难度和工作量，可以考察学生对知识的综合掌握情况以及分析和解决问题的能力。

（3）拓展实验空间

以往的实验空间通常局限于实验室，我们认为对于工程性强的实验，要充分利用实验室的硬件条件，主要将其安排于能够提供相关实验环境和硬件设备的实验室内。

此外，要结合具体的实验类型，克服实验课时有限的困难，从多方面拓展实验空间，具体的扩展方法除了在理论课上合理穿插相关实验外，还包括以下措施：

积极开展难度适当的课后实验。

有的实验所需要的条件简单，难度适中，花费时间不多，例如协议分析类实验，可以作为学生的课后实验。

教师要注意配合理论课程的开展，结合课程进度适时给学生安排，能够强化课堂的教学效果，学生需要提交实验报告，以便教师能发现存在的问题并加以指导。

开发综合性课程设计。

这种实验需要在掌握原理的基础上对知识进行综合运用，一个实验往往涉及多个知识点的融合，无法在短短几个课时完成，因此可以作为“计算机网络”课程的配套课程设计。

一般可由教师给出几个典型的课题，由学生根据自己的兴趣爱好选择相关课题。

这样的实验例如基于ICMP协议的Traceroute程序编写、RIP协议的仿真，电子邮件用户代理的编程实现等。

由于这种实验具有一定的难度，对学生的动手能力和自学能力是一个考验，设计过程中需要教师和学生的多次沟通交流。

这种实验可培养学生综合运用知识解决问题能力，把网络知识融会贯通到实验中。

作为激励，学生完成这些实验可修得相应的学分。

举办网络实践竞赛。

在开发综合性课程设计的同时，针对那些难度大、工作量饱满的实验（如实现和测试可靠的UDP传输、网站的设计和搭建、网络聊天软件的设计和应用等），让学生成立实验兴趣小组，学生根据兴趣特长自由组合，通过小组内分工协作，靠团体的力量来完成任务并参加比赛，根据任务完成情况，学生可以获得学分及物质奖励。

4结束语

理论与实践的结合是“计算机网络”课程教学的必然之路，但是结合的方式应该从目前实际情况出发，克服存在的困难，注意科学化、合理化、多样化，使得“计算机网络”的实验教学结合实际环境，紧跟计算机网络的发展，不断更新与进步。

参考文献

[1]JamesF.kurose,KeithW.Ross.计算机网络-自顶向下方法与Internet特色（第3版）[M].北京:

机械工业出版社,2005.

[2]AndrewS.Tanenbaum.计算机网络（第4版）[M].北京:

清华大学出版社,2005.

[3]刘乃琦.操作系统课程的教学研究[J].计算机教育,2007,（10）.