一种适用的计算机网络实验教学平台.docx

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一种适用的计算机网络实验教学平台

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李峰

(江苏大学计算机科学与通信工程学院，江苏镇江212013)

摘要：针对目前计算机网络实验教学方法和平台存在的不足，介绍笔者设计实现了一种适用的计算机网络实验教学平台，该平台集真实设备、虚拟模拟器、多媒体展示于一体，给学生提供了一个较为完整的实训平台。在此基础上引入基于问题学习和协同学习相混合的实验教学模式，通过规定项目的训练，学生可以更好地掌握计算机网络的基本工作原理和基本操作技能。关键词：基于问题学习；协同学习；实验平台；计算机网络

在高等教育中，计算机网络作为计算机科学、通信工程等相关专业的核心课程，具有发展快、知识点多、覆盖面广、应用案例变化多端、与其他计算机技术紧密相连等特点，是一门技术性与应用性很强的课程。目前，高等教育中的计算机网络教学一般分为课堂理论教学和实验教学两部分，在计算机网络的课程教学中，通过对计算机网络基本理论的教与学，学生应理解和掌握计算机通信和组网的基本原理、计算机网络的分层体系结构、各层网络协议的机理。在此基础上，适量的实验教学能使学生更好地理解计算机网络的基本原理，并且具备一定的解决实际问题的能力。因此，实验教学是计算机网络课程理论教学的重要补充．是计算机网络教学中不可缺少的重要环节。

然而，由于各方面因素的制约，目前不少高校的算机网络课程主要以理论教学为主。近几年，虽然有些高校引入了多媒体教学形式，并且建立了基于单项技术的各种以验证性和演示性实验为主构成的实验环节，甚至还有些高校还建立了计算机网络虚拟实验平台[2-3]，但是从笔者多年的教学实践来看，这些仅仅以演示和验证为主的实验环节以及虚拟实验平台虽然在一定程度上补充了理论教学的不足（例如远程虚拟实验平台可以让学生不受时间和地点的约束来完成相应的网络实验等），但计算机网络是一门工程性较强的课程，仅仅依靠演示性、验证性和虚拟实验难于满足学生对实际工程训练的需求。因此，总的来说，目前的计算机网络教学主要存在如下问题：11理论脱离实际，学生没有操作过实际设备，使得学生难于掌握实际设备的操作技能，进而难于胜任实际工作；2）实验环节缺少实际设备的操作过程，学生做实验缺乏主动性、创造性、独立性，进而难于激发学生的实验兴趣。

为此，经过3年多努力，笔者构建了一个面向计算机网络相关课程的适用性实验教学平台，通过近两年的使用，取得了较好的教学效果，也得到了大部分学生的认可。本文主要就其中的实验敦学方法、实验平台的体系结构，针对计算机网络课程的实验内容的设计以及实验平台的使用效果进行讨论。1实验教学平台体系结构1.1实验教学目标

本着适应社会需要的原则，笔者认为计算机网络实验教学的目标可以定义为学生通过本课程的学习，理解和掌握计算机网络的分层体系结构、各层网络协议的机理，掌握常见的组网设备的使用，熟练掌握局域网的组网原理和方法，典型网络操作系统的使用、配置和维护，具有组织构造系统应用环境的集成能力和故障排除的能力，学生能适应社会的需要。如何使学生能够通过实验教学环节达到上述目标？在教学实践中，笔者采用了综合基于问题的学习、多媒体演示和协作学习相结合的混合教学方法，使学生带着实际应用问题在探索中学习，既能培养学生独立分析问题、解决问题的能力，又能培养学生自主学习的能力和终身学习的思想。同时，在实验手段上，采用了虚拟实验教学与真实设备实验教学相结合的教学模式，构建了一个适用的计算机网络实验教学平台。

1.2体系结构

基于上述实验教学目标和教学模式，计算机网络实验教学平台采用了以小组为单位的构建方式，而对实验平台的管理则采用了基于Web的方式。学生可以不受时间、地点的限制来获取相关的实验任务和知识，甚至可以对部分实验进行远程操作。

1.2.1硬件体系结构

计算机网络实验教学平台的硬件体系结构如图1所示。整个平台包括5个学生实验组和一个互联管理组。其中，每个学生实验组由3台路由、3台交换机以及6台具有双网卡的计算机构成；互联管理平台包括一个交换、一个路由，一台Web服务器，一台教师用电脑以及一台串口设备服务器，并且实现了与Intemet的互联。每台学生用电脑都通过其中的一块网卡与互联管理平台实现连接，而另一块网卡实现与其所在组的交换机连接。从图1中不难看出，与互联管理组互连的计算机都可以通过串口设备服务器以Console方式对每个学生实验组的路由和交换设备进行访问。

1.2.2软件体系结构

整个实验平台采用了B/S和C/S相结合的方式，其中在B/S架构中实现了用户管理、实验管理、设备管理、远程虚拟实验室、学习心和BBS讨论工具，因此，教师和实验管理人员可以通过浏览器完成学生注册、实验安排、实验评价、设备管理等操作，同时学生也可以基