网络实验室组建规划书3讲课教案.docx
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网络实验室组建规划书3讲课教案
茂名市第一职业技术学校
网络实验室
建设方案
黄宜森、戴绍
2010
第一章关于我校现阶段计算机专业教学设备的分析
我校学生实际人数有2000人左右，而计算机专业三个年级包括春季班共有7个班，实际人数达到300多人，属于学校一大专业，随着学校人数的增多，本专业的学生人数还是会增多的。
为提升学校的竞争力和知名度，那么提高我校计算机专业的教学水平和学生的实操能力，是势在必行的。
但是，计算机专业是一门受教学设备影响很大的专业，该专业所进行的大部分教学活动，以及学生的学习和实操，都是需要在计算机上进行的，计算机数量与质量都会影响到教学过程。
学校拥有计算机教室6间，共240台计算机，微机组装维护实验室1间，共50台计算机。
但是随着其他专业的发展与教学需要，都需要开设与计算机相关的专业课程，如会计专业的《电算化》，商务英语专业的《电子商务》，模具专业、数控专业的《CAD设计与制作》，电子专业的《Protel电路图设计》等等。
但是，由于这些专业或是没有属于自己专业的计算机室，或是已有的计算机室设备少而容不下过多的学生。
因此，都需要和计算机专业共享计算机课室。
等等这些原因，使得计算机专业课程的开设受到了一定的影响。
除了大部分专业课程是在计算机室进行的以外，如《办公自动化》、《平面设计》、《动画设计》、《网页设计》、《数据库设计》、《程序设计》等等这些课程。
还有几门课程是需要独立的实验室才能开设的课程，如《微机组装与维护》，《网络技术》等课程，是需要在特定的实验室内，使用特定的教学设备才能进行的课程。
在计算机专业中，《微机组装与维护》和《网络技术》这两门课程是几大就业方向之一，是本专业不可轻视的课程。
《微机组装与维护》这门课程已有自己的实验室，虽设备还不完善，但也算有个教学地点。
而《网络技术》这门课程，没有自己的实验室，大部分的实验与操作，都只能是纸上谈兵。
假如要让计算机专业的学生多一个就业方向的选择，那么提高学生对《网络技术》这门课程的实操能力就显得有必要了。
此外，我校多数老师都是从高校毕业就到学校教书的，没有真正在企业里干过，缺乏实际操作经验，没有经过实际的工作锻炼，也没有设备做实验，有的话设备也是比较陈旧的，跟不上社会的变化，只能理论上跟学生纸上谈兵。
因此，提高专业老师的实操能力显得更为重要。
第二章网络实验室建设背景
随着通信技术的飞速发展，社会对网络的建设人才、管理人才和运营人才有大量的需求，对人才的技术素质的要求也有很大的提高。
因此，学校为了使学生能更好的学习和掌握技术知识，必须加强相关专业的教学和科研环境的建设和改造。
只有提高计算机专业的教学质量，改进教学手段，加强实践环节，使学生尽快掌握最新的网络技术知识，具备较强的理论和实践相结合的能力，才能使学生日后更好地服务于社会，同时这也是关系学校教学评估的一项重要指标。
网络实验室是随着信息科学技术教育的发展而建立起来的，在教学和科研中具有非常重要的作用，是学校教学实验环节中最重要的组成部分之一。
网络实验室的建设水平、教学科研水平不仅反映出学校的办学水平，而且对学生的学习、教师的教学也将产生巨大的影响。
1、复合型人才培养
现在很多学生都面临就业难的问题，使得很多毕业生找工作难，而工作岗位却很多，这就说明很多毕业生和企业用人标准之间存在一定差距，很多用人单位更希望应聘者不仅具备较好的理论知识，更应具备较好的实践能力，乃至对相关行业有一定认识。
这就说明掌握理论、实践能力、行业知识的复合型人才才能更具竞争优势，更能满足社会的需要。
2、教师教学水平和业务的提升
现阶段从事教育的工作者大都是从高校毕业就到学校教书的，没有真正在企业里工作过，缺乏实际操作经验，没有经过实际的工作锻炼，只能理论上跟学生纸上谈兵。
网络实验室建成后，通过网络实验室的教学和业务培训，可使教师的业务水平大幅度提高，从而利于学校教学水平、科研水平的提升。
3、国、省重点专业的建设
重点专业建设是学校建设的关键，是学校内涵建设的基础性工程，是带动其他专业发展，提升学校整体教学水平的重要环节。
目前我校电子专业已被授予省重点专业，该专业的建设已得到一定发展，并且还在继续发展。
为了进一步提高我校的办学水平，建设好网络实验室，有助于提高计算机及应用专业的教学科研水平，进而有助于我校国家重点专业、省级重点专业的进一步建设。
4、课题研究的开拓
随着教育的改革与发展，各级各类学校对课题研究的重视程度越来越高。
向科研要质量、要效益，走科研兴教、科研兴校之路已经成为人们的广泛共识。
教育改革与发展的实践和教育科研的实践充分地证明，课题研究对于学校教育具有十分重要的意义。
网络实验室的建设，有利于学校计算机方面课题的申请和研究。
第三章网络实验室建设意义
1、提高教学水平
第一、网络实验室给网络课程提供了试验操作的物质基础。
计算机网络课程跟其他专业的课程有所不同，它需要系统掌握一套理论后，然后进行实践验证何思考，通常理论比较简单，但操作中存在很多问题，如果只讲理论，没有配套的实践课程用于消化理论，教学效果会很不理想。
第二、网络实验室的建设可以提高教师教学水平。
当代社会电子产品淘汰非常快，包括计算机网络试验设备，但理论基础却长期不变。
如果没有实验室，教师也只能一再重复教学理论，不了解最新设备特点，知识不能及时更新，教师成长速度慢。
第三、有利于提升学校科研能力。
计算机网络的科学研究很多都是在理论创新的基础上进行试验验证，没有实验室就无法验证，理论创新就无说服力，科研能力就得不到提高。
2、促进学生就业
由于现在社会对人才的需求越来越高，不但要求学生具备一定的知识，更要求学生具备一定的能力。
需要把理论的教学转换为实际的动手能力，这是一个非常漫长的过程，只有在不断的试验重尝试、摸索、更正后才能具备敏锐的观察力和敏捷的判断能力。
当在当前学生中普遍存在着实践弱的现象，究其原因并不是学校没有意识到实践的重要性，而是学校缺乏一整套完善的、标准的实验环境。
建成网络实验室后这种状况将大为改观。
网络实验室将会给学生提供真是的工作环境，可以通过试验，让学生亲自组建局域网，讨论配置方案，调试网络程序，配置相关协议，真正把理论转化的实践，把知识转化成能力，从而满足社会的需求，促进学生的就业。
3、对网络教学的意义和作用
1．填补了计算机网络实验教学方面的空白。
2．极大改善计算机网络实验教学的条件。
3．具备了跟踪先进网络和通信技术，开阔学生的思路和眼界，提高教学水平和教学质量。
4．在计算机网络技术方向，为学院创新人才培养基地提供良好的教学与科研条件。
5．打造优势学科建设基地，通过先进网络建设理念的引进、新技术的采用，先进的实验室建设，提高学校的计算机、通信等信息学科的学术地位，有助于高校建设优势学科，以先进的教学科研、实验环境，争取省、市级重点科研项目。
第四章实验室建设需求分析
茂名一职网络实验室是茂名一职的重点项目之一，它的建设将对提升学校的教学水平、科研实力、人才吸引力等方面综合指标起到至关重要的影响。
在这样一个科研实验平台建设之前，首要问题就是从茂名一职自身的实际情况出发进行分析，即对实验室建设能够带来的意义，以及建设一个什么样的实验室才能充分保障教学、教研等关键业务。
1、实验室业务需求
一、基础教学和培训
随着互联网技术发展，越来越多的行业对信息化人才缺口巨大。
《中国共产党十六大报告》明确指出：
“以信息化带动工业化，以工业化促进信息化”，信息技术的普及需要大量的懂信息技术的技能型人才。
茂名一职网络实验室建成之后，将承担学校计算机专业的教学任务。
学校还可以与IT厂家进行校企业合作，共建网络实验室和培训基地，为社会服务，这样不仅仅大幅提升了网络实验室的使用率，更加提升了实验室的建设、使用价值。
二、学科课题研究
茂名一职虽是一所转型几年的中职学校，但学校的师资队伍和教研水平在中职学校之中是相当不错的。
目前我校承接了广东省哲学社会科学规划教育学重点研究项目《网络协作知识建构的理论与应用研究》的子课题《基于网络协作知识建构的“大众化教学”和“个性化教学”研究》。
相信接下来还有更多与网络相关的课题需要进行研究。
这就要求有针对性的开展课题研究计划并建设一个高质量的、能够支撑茂名一职优势学科研究的、符合下一代互联网信息技术发展趋势的实验室平台来实现。
2、实验室建设要点
有效的实验平台管理和实验业务管理
为了提供实验室的利用效率，一般是分期、分批的方式使用。
那么这对实验平台和科研进度、教学进度带来一定挑战。
比如实验室可以分成多个实验小组，每个小组对自己的实验设备拥有控制权限，而不应该干扰其他实验小组的工作；一个实验小组在利用完设备后，下一个小组将会对这些设备进行全新的配置，那么就应该在第二个小组回到实验室后，统一将设备配置状态恢复到上一次的科研进度；由于晚上做实验的人比较少，可以利用开放远程实验的方式，允许科研人员从实验室外远程访问实验室，并且对访问权限和安全性进行控制。
丰富、清晰的培训教材
对于实验室承担的培训工作，比如基础课程的培训、行业组网应用培训，需要有丰富、清晰的教材，包括教师指导书、学员课本和实验手册。
这样可以充分提高教学培训的效率。
同时，学校也需针对实际教学需求进行教材的定制开发，这就需要实验设备提供商和学校联合开发相应的课程。
师资培训新技术交流
多数科研人员和授课教师都有一定的学术功底，但是不见得对实验设备了解非常深入，这就对科研进度和培训工作带来影响。
供应商在提供实验设备的同时应该对科研人员和授课教师进行详细的设备使用培训，使他们能够更好的开展后续工作。
为了使研究、培训内容跟上最新技术的发展，应当有业界技术领先的企业定期和科研人员、授课教师充分交流前沿技术的发展，已达到开拓科研视野、增加企业产品方案竞争力的双赢目的。
技术服务保障
虽然实验室网络可靠性不及电信、金融系统对设备可靠性要求高，但是如果科研课题进度非常紧，或者学员是付费使用实验室，那么实验平台对可靠性以及厂家对故障的服务响应就非常重要了。
另一个维度来讲，实验平台涉及多种高、精、尖技术，厂家服务人员对技术掌握的深度和范围也显得非常必要。
第五章网络实验室方案设计
1、实验室总体设计
网络技术方面的相关课程具有很强的实践性，学生除了需要学习大量的网络知识之外同时也需要大量的网络实验。
随着需要进行网络实验的学生数量越来越多，网络实验的需求量也越来越大，如何有效管理网络实验室，如何方便的进行灵活的网络实验组合，如何组织配套的相关实验资料，成为了建设网络实验室的重要问题。
针对网络实验室的需求现状，采用实验设备和实验PC分离设计，以分组实验台为网络实验基本单元的实验室设计理念。
整体结构如下图所示：
网络实验室从逻辑上可分为实验台区域、学生机区域、教师管理区域和远程接入区，各区域通过实验室中心交换机进行接入等。
在实验台区，根据实验小组的划分及实验内容的不同，将不同类型的网络设备分类组成各个实验台，并且可以将不同类型的实验设备在不同实验台内进行划分部署。
实验台区计划共分为10组，配置10组为综合型网络安全实验台，每组配置相同，可满足10组学生同时实验。
学生上机操作配置专门的操作终端，目前规划共分为10组，每组5至6人，每组学生对与10组对应综合型网络安全实验台，同时，学生的操作终端配置双网卡，一方面可以对设备进行实验操作，另一方面终端也将作为实验台的终端PC机，用于校验实验结果。
网络实验中需要教师进行大量的管理工作，如管理实验设备，配置网络实验环境，管理学员的认证、授权等。
实验室配置有实验室管理系统，系统将有助于教师可以方便、快捷地完成这些工作。
网络实验室通过VPN网关与校园区互联，满足教师、管理员可以远程进行实验的管理，同时，也可以满足学生在实验室之前进行实验。
2、实验室整体布局
本次设计按照每个实验台可供5到6人同时实验，每个实验小组都能在一个实验台上单独完成全部实验内容，通过10个实验台可以构成一个实验室，供60人左右实验。
为达到良好的实验效果，有利于加强每组成员之间的交流，并增加对设备的直观感受，提高学生动手组网的能力，实验室采用实验台＋学生机形成U型的布局，如下图所示：
实验室的10组综合型网络安全实验台和10组学生机区一一对应，实验台配置专门的机柜，进行设备的统一放置，每组学生采用U型分布，机柜置于中间位置。
3、实验室内容设计
实验内容主要实现综合路由交换实验。
可实验内容将覆盖业界主流的网络技术和安全技术，如路由交换、应用层安全以及网络管理、用户认证系统内容，将针对目前广泛关注的网络高可用性实验。
灵活的基础网络实验
可做局域联网和广域路由实验，内容包括：
网络基础、局域网及交换机技术、TCP/IP协议、广域网技术基础、路由协议及其配置、地址转换NAT、拨号技术、组播路由技术、路由器备份技术、广域网故障排除等。
综合型路由交换台可完成以下实验课程。
实验项目
实验内容
各种网络接口
在具体实验之前，安排课时集中介绍常用的网络设备、相应的接口和连接线缆等，讲解网络产品、相应的工作方式、连接控制方法以及工作原理，并联系如何通过线缆连接设备。
交换机的基本配置
交换机基本配置
交换机堆叠
利用TFTP管理交换机配置
升级交换机操作系统
交换机集群管理
交换机端口镜像
交换机QOS
交换机端口聚合
路由器基本配置
路由器的基本配置
利用TFTP管理路由器配置
升级路由器操作系统
路由协议
静态路由
RIPVersion1\2路由协议
OSPF路由协议
IS-IS路由协议
BGP路由协议
路由备份技术
路由过滤配置
路由重分布、策略路由
VRRP
QOS
局域网技术实验
虚拟局域网VLAN
生成树配置
生成树的高级技术
VLAN配置
组播技术
防ARP欺骗
广域网技术实验
PPP认证
帧中继Frame-Relay
建立异步Modem
ISDN/ADSL拨号备份线路
IPV6技术
IPv6基础
IPv6过渡技术
IPv6路由技术
IPv6组播技术
IPv6QOS及安全
4、学生实验操作
学生上机操作配置专门的操作终端，目前规划共分为10组，每组5至6人，每组学生对与10组对应综合型网络安全实验台，同时，学生的操作终端配置双网卡，一方面可以对设备进行实验操作，另一方面终端也将作为实验台的终端PC机，用于校验实验结果。
如下图所示：
实验室配置相关的学生机接入交换机，用于实现对学生操作终端的接入。
5、实验台的管理
实验用的网络设备都由标准实验台组成。
每个标准实验台都是由一台设备管理控制台（DMC）及相关的实验设备组成。
实验设备的连接可以按实验内容进行任意组合，教师和学生通过DMC来控制相关的网络实验设备，完成指定的实验功能。
在每一组实验台内，设备管理控制台（DMC，DeviceManagementController）扮演的主要角色是一个串口服务器，用来在不同的网络用户间共享一个实验台中的网络设备的Console口，使这些用户可以通过IP网络直接访问实验设备的Console口，完成设备的配置，进而完成相应的实验。
每个实验台有一个DMC，用来连接本实验台里所有设备的Console口。
用户通过反向Telnet方式访问实验设备的Console口。
如下图所示：
在DMC的管理下，实验台由多台网络设备组成的真实环境，网络设备连接可以任意组合，用户通过WEB登录实验室管理系统进行选择实验设备，并通过反向Telnet登录，完成实验功能配置。
设备管理控制台的主要功能
作为网络实验室解决方案中的关键组件之一，DMC的功能特性如下：
●实验设备自动识别：
自动识别连接的实验设备，如交换机、路由器、防火墙等，不需要手工干预；
●
●培养动手能力□学一门手艺□打发时间□兴趣爱好□可识别多种逻辑；
由于DMC设计的开放性，通过DMC可以识别H3C、Quidway、3Com及其他厂家等多种逻辑，便于网络实训室通过同一台DMC管理多种设备，实现统一管理。
●
●图1-5购物是对消费环境的要求分布Web操作界面：
世界上的每一个国家和民族都有自己的饰品文化，将这些饰品汇集到一起再进行新的组合，便可以无穷繁衍下去，满足每一个人不同的个性需求。
（3）优惠多通过Web界面可以在DMC上实现多种操作：
a）浏览实验设备：
用户可以直接用Web浏览器查看该控制台连接的设备类型、使用状态等信息；
b）
c）可是创业不是一朝一夕的事，在创业过程中会遇到很多令人难以想象的疑难杂症，对我们这些80年代出生的温室小花朵来说，更是难上加难。
访问实验设备：
用户在Web界面上点击实验设备链接，即可通过反向Telnet登录到实验设备的Console口；
d）清除实验设备配置（一键清）：
管理员用户可以选择清除一个、多个或全部实验设备的配置；
e）重新检测相连实验设备：
管理员用户可以要求DMC重新检测ASE卡上连接的实验设备信息；
f）用户分权管理：
支持用户的分权管理，为不同的用户进行不同的授权，提高系统安全性。
●实验设备Console口连接共享：
登录DMC就可以访问实验设备的Console口，完成设备配置和管理的功能，不需要直接连接实验设备的Console口；
●并发控制：
控制对实验设备的访问冲突，保证每台实验设备在任一时刻只有一个用户可以访问。
我们长期呆在校园里，没有工作收入一直都是靠父母生活，在资金方面会表现的比较棘手。
不过，对我们的小店来说还好，因为我们不需要太多的投资。
设备管理控制台的优点
DMC具有以下优点：
我们女生之所以会钟爱饰品，也许是因为它的新颖，可爱，实惠，时尚，简单等。
的确，手工艺品价格适中。
也许还有更多理由和意义。
那么大学生最喜欢哪种手工艺品呢?
此次调查统计如下图（1-3）1、实验设备自动识别，简化了配置工作。
（4）创新能力薄弱2、采用Web接口模式，方便了用户的访问，增强了DMC的易用性。
2003年，上海市总人口达到1464万人，上海是全国第一个出现人口负增长的地区。
3、通过DMC访问实验设备并根据实验需要组网，从而避免反复插拔设备电缆，保护实验设备接口。
（4）创新能力薄弱充分考虑到网络实验课程授课的特点，DMC提供“一键清”、预置实验场景等功能，方便教师利用课间快速完成实验环境的搭建，为下一节课的授课做好准备工作。
6、实验课程管理
本次实验室建设配置有实验室管理系统，采用H3C的NEMS（NetworkExperimentManagementSystem，H3CNEMS是教师用来进行网络实验教学管理的辅助工具。
教师通过NEMS进行实验设备的管理、实验课程的设置、实验内容的定制、实验环境的部署、实验过程的管理监控、实验环境的恢复、实验结果的获取验证等。
H3C实验室管理系统主要包括如下功能：
●管理实验设备：
提供对设备控制台、实验设备和配置文件的管理功能，包括获取实验设备信息，获取、查看、编辑、比较设备配置文件，设置实验设备缺省配置等功能。
●管理实验内容：
提供灵活的实验内容定制功能，包括定义每个网络实验所使用的实验设备，每个实验设备在实验开始时的初始配置，在实验完成后应有的正确配置，并可以对这些已定义的网络实验进行分类，组成不同的实验集，便于管理。
●管理实验课程：
提供管理学员信息和实验课程的功能，包括录入学员信息，定义实验课程，为学员指定应完成的所有实验，查看和管理学员的实验结果和成绩等。
●管理实验过程：
提供对整个实验过程的管理功能，包括实验环境的快速部署、实验结果的快速获取等，并可以将已有的实验结果重新部署到实验环境，便于验证或继续进行实验。
H3CNEMS系统基于B/S架构，提供完善的实验室管理功能。
H3CNEMS系统可以自动获取学员IP信息，通过访问控制绑定，并下发到设备控制器，实现和实验设备自动绑定。
在实际实验部署中，针对某一实验，学生登陆后只能看到所做实验的设备。
完备的实验定义
H3CNEMS系统内置多个以上路由和交换实验，同时可分类进行管理，如新建、编辑和删除。
同时，实验管理中包括定义实验需要的设备，包括设备类型、实验初始配置、实验正确配置、屏蔽命令集等。
定义实验组网拓扑图、实验操作手册等。
全面的实验管理：
⏹控制实验启动、结束。
⏹一键恢复实验环境。
⏹批量获取实验结果。
⏹强制学员下线。
实验结果管理
查询实验结果，支持根据实验课程、实验包等查询，并查看实验详细信息。
同时，具有强大的实验结果校验能力，可根据预先定义的实验结果，进行实验结果校对。
这一功能主要是针对教学业务而言。
每次实验课或实验考试后，学生直接离开即可，老师将每个学生实验结果配置拷贝到自己的电脑中，并利用多配置分析系统对标准答案和学生作业、答卷进行自动差别比较，发现学生实验的问题，并给出相应的成绩。
7、厂家的支持及合作计划
师资培训
专业的师资队伍是培训和教学质量的最佳保证。
通过与设备厂家进行全作，厂家可提供完善的培训。
H3C公司极其重视师资队伍的建设，当高校建立了H3C网络实验室后，H3C公司将会为学校培训老师，以充分保证学校网络实验室的效果和质量。
师资培训的内容分为三类：
一是实验课程内容的培训，H3C公司对学校的老师进行网络实验室相关课程的培训，以使老师熟悉课程内容，彻底掌握H3C产品的配置、维护等必要知识，成为一个专家，通过这些培训，一方面提高了学校实验室老师的技术能力和动手能力，另一方面又能最大限度地发挥网络实验室的功能，更好地为学校教学和科研服务；
二是关于实验室管理方面的培训，H3C公司根据多年来在高校建立网络实验室的经验，已总结出一套行之有效的实验室管理方法和流程，比如实验室的设备管理流程，实验室上机管理方法和实验室值班员、管理员守则等一系列规章制度等，这些经验可以和学校进行共享，使学校根据这些内容迅速地制订出适合本校实际情况的实验室管理办法来，而不用从头去摸索和掌握，从而促进了网络实验室的成功运行；
三是关于行业解决方案的培训，网络实验室可以对社会其它行业进行开放，培训其它行业的技术人员，比如网络实验室可以招收政府行业的学员，开展关于政府内部网络的各种组网方式、组网方案的培训，另外，对学校内部学生的培训，也有需要模拟其它行业网络实际环境，这就需要学校的老师对各行各业的网络解决方案非常熟悉，才能顺利地开展这些培训。
H3C公司汇聚了各个行业的建网专家，对各行各业的网络有着深刻的认识和独到的见解，可以根据学校的要求进行行业解决方案的培训，以使学校老师掌握迅速掌握各行业的网络特点，更好地为教学、社会培训服务。
实验室设备维护服务
学校购买H3C公司的设备搭建了网络实验室，可享受到H3C公司提供的设备服务：
a）7×24小时热线技术支持电话
H3C公司TSC中心设有7×24小时的RSC（远程支援中心），提供全天候无间断的远程技术服务，可随时接收故障的反馈和申报，H3C公司将根据故障报告内容对问题进行分级，在规定的时间内对申报的问题进行响应及解决。
对于非紧急问题H3C公司的合作伙伴以及最终用户可以在任何时间通过电子邮件向华为公司寻求技术支持，并最迟在24小时内得到响应。
b）区域技术支持平台
H3C公司数据通信技术支持部在其总部技术支持中心和全国各办事处都配备足够数量的技术支持工程师。
可根据用户申报问题的具体情况对用户进行现场技术支持。
在技术支持中心设有资深技术支持工程师，对重点项目进行技术支持。
c）网上问题处理系统
H3C公司技术支持部设有网上问题处理数据库，可由H3C公司的任何一位工程师在接到问题反馈且自
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