计算机实验教学论文网络技术应用论文计算机网络技术应.doc

计算机实验教学论文网络技术应用论文计算机网络技术应用论文计算机网络实验教学模式分析【摘要】 计算机网络是一门理论性和实践性很强的教学课程，单纯的课堂理论教学，学生很难掌握网络原理的精髓。文章分析了网络实验教学模式的特点，结合多年网络教学经验，提出综合运用实验教学方法和手段，改变传统的计算机网络实验教学模式，提高计算机网络课程的教学效果。【关键词】计算机网络；实验教学；网络实验；网络技术计算机网络是信息时代的物质基础，网络技术已经运用到社会生活的各个方面，社会上迫切需要大批熟悉网络原理与技术，具有综合应用和设计创新能力的网络技术人才。计算机网络技术的特点是理论性和实践性都很强，学生在学习各种协议和算法的基础上，必须通过严格的实验训练，才能真正掌握计算机网络的内在机理。计算机网络课程作为计算机专业的高年级课程，不能让学生停留在使用网络这一层次上，要让学生以网络服务提供者的身份介入网络，深入了解网络系统集成的技术内涵，切身体验网络系统的组建、管理和维护的奥秘所在，真正理解各种网络协议的实际运用。计算机网络实验内容一般包括网络原理实验、网络操作系统实验、网络组建实验、网络安全实验、网络管理实验和网络应用开发实验，涉及到的硬件结构和软件结构极其复杂，计算机网络实验的硬件环境由若干台主机、传输媒体、调制解调器、交换机和路由器等网络互连设备构成，软件环境由运行在主机上的网络操作系统、网络数据库系统、网络管理系统及网络互连设备上的软件系统构成，由此可见计算机网络实验相对于计算机专业的其它实验课程具有一定的复杂性，学生只有通过实验课程的实践学习，才能更好地领会计算机网络的工作原理，从而避免学生在学习计算机网络课程时仅停留在使用网络功能上的缺陷。（一）传统的网络实验教学模式计算机网络技术的兴起和互联的应用引起各高校意识到计算机网络的理论教学，必须配备相应的实验课程，才能提高学生对网络技术的真正掌握，开设计算机网络实验课程是对计算机网络理论教学的重要补充。由于网络实验的硬件环境和软件环境极其复杂，再加上网络实验设备的昂贵，限制了网络实验课程的开展。传统的网络实验教学模式具有一定的局限性：1.教学内容单一，实验方法固定。出于对昂贵网络实验设备的爱护目的，实验教师根据网络实验室的配备，编写详尽的实验指导教材，学生在实验教师的指导下，按照实验步骤，一步一步地完成实验。比如在网络组建实验中，实验教师把网络拓扑结构连接好，在实验指导书中给出详细的网络设备配置命令，学生只要按部就班地操作即可得到实验结果，这样既耗费了实验教师的劳动，又可以让学生不费力、不动脑地完成实验，学生只是记录一下实验过程和实验现象，提交一份实验报告而已。这样的实验很难让学生体会到在组建网络时碰到的意外问题该如何解决，难以激发学生的实验兴趣，降低了网络实验教学的质量。2.实验课上学生仍处于被动学习的地位。传统的网络实验教学中，网络实验的硬件环境和软件环境，先由实验教师连接配置好，然后实验教师以授课的形式，向学生演示和讲解实验的操作过程，学生根据实验老师的指导步骤，完成实验过程。学生只能按照实验教师的指导，做一些理论验证性实验，学生缺少实验的动手分析、设计、管理和测试环节，学生处于被动学习实验的地位，学生在实验课中的积极性、创造性无法发挥出来。3.实验的内容不够完整。计算机网络实验教学一般分为两大部分，一部分是基础性与验证性实验，对计算机网络理论课程的基本与原理进行模拟与验证，另一部分是综合性与设计性实验，这一部分实验完全以学生为主体，实验教师给出实验条件和要求，整个实验的设计方案、实验步骤和过程由学生自己独立完成。但是由于受到计算机网络实验课时数量的制约，综合性实验与设计性实验学生做的较少，网络实验室的资源利用效率比较低。（二）虚拟网络实验教学模式虚拟网络实验采用多媒体技术、虚拟现实技术、网络设备模拟器和计算机仿真技术完成计算机网络的相关实验。虚拟网络实验可以改善实体实验室的时间和空间限制，在虚拟网络实验环境下能够解决因投入不足而无法完成的实验问题，与传统的实体网络实验室环境相比具有显著的优点。1.成本低，效率高。计算机网络实验设备价格贵，损耗大，实验成本高，而虚拟网络实验中的设备采用软件模拟，可以反复使用，不存在在损耗问题，针对实验中的一些问题反复操作进行验证，降低了设备成本，提高了实验效率。2.实验操作方便。虚拟网络实验不受时间和空间的限制方便地进行实验，无论学生还是老师都可以方便地进入网络虚拟实验环境，选择相关实验进行实验操作。3.实验设备安全。对于有些破坏性的实验如对硬盘的操作、对操作系统的安装、配置操作、网络攻击实验等在虚拟网络实验环境中由软件模拟实现，因而能够避免实体实验室中的组网设备和计算机遭受破坏的局面。4.提高教学效果。利用计算机网络模拟器软件、网络原理动画效果、虚拟现实等技术能够实现缓慢过程的快速化或快速过程的缓慢化,使学生加深理解计算机网络的工作原理。实验过程的进展、实验中的数据由实验者随意操控，满足了对网络原理的验证需求。计算机网络虚拟实验的软件体系结构一般由三层体系结构组成，即数据库系统、应用服务器、客户浏览器三部分，采用了浏览器/服务器的网络计算模式，服务器可以在网中的任何位置，运行在任何操作系统上，在后台处理请求后将处理结果发送给用户。数据库服务器采用的是数据库系统(SQL Server)，这有利于减小大批量数据（如用户计费数据）的吞吐时间，使整个系统管理规范化，数据的完整性、安全性得到保障。应用服务器端采用可扩展的通用组件对象模型计算模式(COM)，采用分模块层次结构，多模块分立，允许系统进行分布式并行处理来提高系统的工作效率。虚拟网络实验系统软件功能很多，实验的结果取决于该虚拟软件的完善性，虚拟网络实验环境是对实体网络实验环境的有效补充，但与实体实验环境相比，起不到真实的实际动手效果，存在一定的教学效果差距。（三）开放式网络实验教学模式开放式实验教学模式是一种新型的实验教学模式，目的是改变传统的实验教学中存在的缺陷，传统的实验教学以传授知识为中心，而开放式实验以培养学生的创新意识和创新能力为中心。实行开放式实验教学，就是要实现从教师为中心向学生为中心的教学观念的转化，从单纯的知识传授向培养学生创新能力的方向转化，从根本上提高实验教学质量。计算机网络开放式实验教学特点：1.实验教学方法灵活。以学生为实验主体，实验教师提出实验要求，学生根据实验要求自己设计实验方案，选择相应网络实验设备，完成实验过程，整个实验中实验教师给予一定的指导和帮助，这种方式学生的积极性和创造性得到极大发挥，学生不再是被动地接受知识，而是主动地用接受理论知识，学生的实验兴趣得到提高，更愿意做些综合性和设计性实验。2.实验教学内容丰富。采用开放式网络实验教学，可以多设置些实验项目，对于基础性、验证性实验设置多个实验方案，如在局域网组网实验中，使用总线型和环型两种拓扑结构组建网络，从而分析和验证两种拓扑结构下的协议，加深对IEEE802.3和令牌协议的理解。对于综合性和设计性实验引入网络工程设计思想，从网络规划、网络设计、网络实施、网络测试出发，增加综合性和设计性实验，培养学生创新意识和创新能力。3.实验时间空间开放。采用开放性网络实验模式，改变以往的固定时间固定地点的集中实验方式，学生根据自己的学习时间安排，灵活地进行实验项目的预约，自主选择实验伙伴，在适当的时间内完成相关实验。这种不限制实验时间、时间地点的方式使学生不会因为特殊原因而失去做某一个实验项目的机会，同时也能缓解实验设备套数不足的压力。灵活的开放式网络实验教学，让学生根据给定的实验目的、实验要求和实验条件，由学生自己设计实验方案，确定实验方法、选择实验设备、制定实验操作步骤，实验教师只给予一定的指导，完成实验过程，学生在写实验报告时，对实验结果的分析会有可靠的依据。但是开放式实验模式增加了实验室的设备投入和实验教师的工作时间，要根据计算机网络课程的教学要求进行合理的组织与实施。计算机网络课程的教学离不开实验环节，社会对网络人才的需求是不仅要求学生能利用网络更要求学生具有网络设计和规划能力。开放式网络实验教学模式可以满足这样的实验教学要求，但是开放式网络实验室的经费投入太高，加大了实验成本，而传统的网络实验教学模式又存在严重缺陷，必须把三种实验教学模式有机地结合起来，才能从根本上提高计算机网络的实验教学质量。计算机网络实验教学的实施分为三个阶段进行，即初级阶段、中级阶段和高级阶段。在初级教学阶段中，由于学生对网络实验环境和网络实验设备都不熟悉，采用传统的网络实验教学方式，以实验教师的教学为主，通过网络虚拟实验环境让学生熟悉网络的组成设备及注意事项，如实验教师可以采用Boson Netsim让学生根据实验要求绘制网络拓补结构图，模拟各种路由器、交换机、连接设备和计算机，随意搭建实验环境并对以上设备进行各种配置、试验和分析。经过虚拟环境的练习，结合实际组网设备，指导学生完成网络的基础性实验。在网络实验教学的中级阶段，逐步以学生为主导，围绕计算机网络原理的核心，开展以验证网络原理的相关实验项目，如先在虚拟网络环境下验证RIP、OSPF和BGP等实验项目，然后再引导学生在实体网络环境中的验证。在计算机网络实验教学的高级阶段，主要以开展综合性和设计性实验为主，在这个阶段中采用开放式网络实验教学模式，以学生为主导实验教师给出网络应用要求，让学生自主设计网络拓扑结构图、选择网络实验设备，自己动手连接网络并进行网络设备相关参数的配制，并验证是否达到网络应用要求。在计算机网络实验教学过程中，既要继承传统实验教学的严谨性，又要发展现代实验教学的先进手段，培养学生的创新意识和创造能力，灵活运用适当的网络教学模式，提高计算机网络的教学效果，从根本上保证网络实验教学的质量。【参考文献】1李卓伟,李华,徐婷.计算机网络虚拟实验教学模式J.实验室研究与探索