非计算机专业计算机网络课程的实践教学方法的研究
时间：2022-11-03 来源：博通范文网 本文已影响 人 
随着现代信息技术的迅猛发展，计算机网络技术在非计算机专业研究领域的重要性越显突出，是各种研究的基础理论支撑，例如在无限传感器网络的研究中需要深刻理解计算机网络的基础理论。但是，由于受到实验环境、实验内容等方面的限制，实践教学一向是计算机网络等课程教学中的薄弱环节。因此，提高计算机网络的基础理论教学的水平，解决计算机网络实践教学的问题，培养适应新技术发展需要的高质量人才，就成为了新形势下的首要任务。
非计算机专业计算机网络课程实践教学存在的问题
非计算机专业计算机网课程实践教学存在问题主要表现在以下几个方面：
一是对计算机网络课程实践重要性认识的不足。一直以来，任课教师普遍认为非计算机专业计算机网络课程重在进行基本的网络构建、互联网的使用等，其实践教学的实验环节主要应验证性实验为主，而验证性实验的内容又与理论存在脱节，实验不能对计算机网络基础知识理解提供支撑，这就造成了目前各种现代信息技术对计算机网络基础知识需求的矛盾。
二是非计算机专业计算机网络实践教学环境缺乏。目前高等院校中，由于专业设置和经费的原因，非计算机专业的计算机网络实验平台非常简单，基本上是将利用简单的网络设备（如交换机、路由器等）等将计算机连接成小型网络，不能随意更改，学生无法通过自己动手组建网络，达到更好地理解和掌握计算机网络基本原理网络通信技术、锻炼网络工程应用能力的目的[1]。
三是非计算机专业计算机网络课程实践教学体系存的问题。第一，计算机网络实验的学时数少，学生无法在实验过程中完成课程设计实验，动手能力差；第二，缺乏综合性、设计性的实践设计过程，学生无法完成大规模的网络实验。
四是非计算机专业计算机网络任课教师缺乏实践经验。从事计算机网络教学的大部分教师没有参与过大规模网络组建、管理，对大型网络形态和网络设备的缺乏感性认识，在实践教学方案的制定过程中会出现不合理因素，导致实践教学内容实现方法的错误。
非计算机专业计算机网络实践教学方法改革的原则和目标
1.指导原则
以培养非计算机专业人才进行相关现代信息技术研究所必需的计算机网络基础理论知识和技术应用能力为主线，结合培养计算机网络应用人才所必需的素质教育作为规划和设计实践教学方法的指导原则。
2.改革目标
优化非计算机专业计算机网络实践教学方法，增强计算机网络实践教学方法的创新理念。改变观念，让实践教学和理论教学处于同等地位和共同发展的位置，互为补充。理论基本技能和初步综合应用能力同步发展。
非计算机专业计算机网络实践教学方法改革的具体内容
1.优化实践教学体系，让实践教学和理论教学处于同等地位和共同发展的位置
计算机网络实践课程既是独立的，又是计算机网络基础理论的有益补充，在进行实践教学体系的构建时，把实践教学体系划分为三个层次：
一是基础理论实验，这层主要进行基础理论知识的验证，加强学生对网络体系结构、协议等抽象概念的理解；
二是基本网络管理和应用设计，这层侧重培养学生的组建网络，服务器、交换机、路由器的配置等实际技能；
三是大型网络设计，这层主要培养学生整体网络设计和构建的能力。
通过实践环节三个层次的划分，把理论和实践相辅相承的功能完全体现出来了，又可以实现以才施教，培养创新人才的目的。
2.利用现代信息技术手段解决计算机网络实践教学环境缺乏的问题
针对以上实践教学的三个层次，利用仿真技术、虚拟技术和真实设备来完成实践教学实验平台的构建。
（1）利用仿真技术解决基础理论实验平台
目前计算机网络的仿真手段和方法有多种，但目前比较流行的是开源的Sniffer、 Ethreal。还有某些厂家生产的专用网络仿真实验平台，例如吉林中软的计算机网络仿真系统。
Sinffer和Ethreal软件可以全面地仿真和监视网络协议数据，使网络行为透明化，可以达到网络协议、数据分析的目的，吉林中软的系统同时还可以编辑和发送网络协议包，分析网络协议原理，协助网络程序的编写和调试。覆盖了以TCP/IP为主的多种常见网络协议，对于一些较新的，如CIFS等协议也有所涉及。在实验过程中学生通过手动进行帧的编辑、IP报文的编辑，解决了学生对计算机网络基础抽象内容的理解，强化了对计算机网络数据流向的认识，从而把一门抽象的课程可视化。通过对网络状况的监控和对网络故障的仿真，学生对网络流量控制、网络故障发生的抽象原理的具体实现有了感性认识。实验方式以综合设计型为主，同时结合一些验证性内容，强调学生的实际动手能力和分析问题解决问题能力[2]。
通过在实验中采用计算机仿真技术很大程度上解决了计算机网络及理论教学的抽象性问题，真正达到了实践教学和理论教学的相辅相成的目的。
（2）利用虚拟机技术建立基本网络管理和应用设计实验平台
一是计算机网络配置虚拟机的使用。计算机网络实践课程中，有一个很重要的内容就是网络互联设备的使用，如交换机、路由器等。但是要建设一个30人的网络配置实验室（5组，每组2台路由器、2台3层交换机、2台二层交换机和6台计算机）至少需要30万元，但许多学校由于经费有限，只能购买一到两组设备，学生实训时实行分组，几个人一组，这样由于台套数不足导致实验时间过长和设备终端接入数以及网络设备配置的特殊性的原因，保证不了实训效果，我们采用了计算机仿真的方法，由于Cisco的设备在应用中还是占据主流位置，在实训时先让学生在电脑上利用Cisco的CCNP软件做虚拟实验，然后轮流安排学生到实际的网络设备上进行操作。该软件先根据网络拓扑结构设计出网络，然后对该网络中的设备进行配置。通过使用该软件可使学生掌握每一种路由器模式下的各条命令、路由器对网络配置的作用和交换机的配置。这样让所有的学生学会相关设备的操作。通过虚实结合，有目的地让学生在真实环境中进行操作，让他们对相关设备或网络环境有亲身体会，印象深刻。
这样，网络课程的实践教学环节就不仅局限在实验室，学生可在业余时间进机房进行虚拟实验，突破了时间空间的限制，使学生完全置身于开放的环境中进行学习，为学生提高实践动手能力提供机会。
二是计算机网络操作系统虚拟机的使用。由于实验室条件的限制，很难做到多操作系统并存的网络环境，为解决这个问题，采用Vmware虚拟机的虚拟网络功能。虚拟网络功能使学生可以通过设置来完成虚拟机之间、虚拟机与主机之间、虚拟机与主机所在网络上的其他计算机之间的网络连接，实现各种操作系统及网络实验，如系统的安装、服务器配置实验、网络的组建等。具体使用Vmware进行模拟网络实验的过程可以参考文献[3]。此外也可以充分利用支持复杂网络建模的Qualnet等。
3.依据现代信息技术的变化趋势，更新实践教学内容
在进行计算机网络实践内容设计时既要考虑专业特点、可操作性，又要考虑知识的更新，适应现代信息技术的发展。具体包括如下内容：
一是计算机网络基础知识实验内容。这部分内容主要是为强化基础理论知识而设计的，包括对数据链路层、网络层和传输层的典型协议的分析实验，还包括对计算机网络环境的监测和故障诊断等内容。
二是基本网络管理和应用设计内容。这层侧重培养学生的组建网络，服务器、交换机、路由器的配置等实际技能，包括：计算机网络工程、简单局域网的组建、网络操作系统的配置与管理；网络的设置与管理；网络数据库的安装调试、数据库的管理。
三是大型网络设计内容。这部分内容根据当年的计算机网络技术的发展进行布置，以适应网络发展的趋势。
4.改革课程考核方式，激发学生的学习兴趣
整合网络应用技术考核系统，利用实验室现有的硬件和软件资源，模拟企业网络应用系统。综合各种网络技术的独立考核系统。考核目的是运用已经学习过和部分未学习的计算机网络技术，独立地解决模拟企业应用中的计算机网络应用体系的实际问题，锻炼学生的独立思考、解决问题的手段和实战技能。
考核任务形式以小组为单位，每组4～5人，小组成员协同工作，在指定的时间内完成指定的任务并讲解技术要点。经过对学生进行多次综合实践考核验证，取得了预期的教学效果，不仅锻炼了学生的独立思考、设计、创新能力，也提高了学生解决问题的技能，增强了网络应用方面的知识。
5.解决非计算机专业计算机网络任课教师缺乏实践经验的问题
教师是进行知识传授的主体，教师的能力和阅历影响实际的教学效果，为提高任课教师的实践能力，积极采取措施，让教师参与校园网和其他的网络建设，提高教师设对规模网络组建、管理的能力，对大型网络形态和网络设备的感性认识，保证实践教学高质量的完成。
结束语
以上是本文对计算机网络实践教学方法的一些改革设想和实践总结，在东北林业大学电子信息工程系的计算机网络实践教学中已经取得了一定的效果，激发了学生对实验的兴趣和求知欲，巩固了课堂知识，促进了学生对课外知识的获取，拓宽了知识面，培养学生的创新能力、分析问题和解决问题的能力。
参考文献：
[1]刘彦宝.计算机网络课程教学改革与实践[J].黑龙江高教研究，2006（2）.
[2]王健，刘嘉新，刘淑玉.仿真技术在计算机网络实践教学中的应用[J].教书育人，2007（7）.
[3]舒云星.基于Vmware的虚似计算机实验系统.实验室研究与探索[J]，2006，25（9）：1086-1088.
