计算机实验教育改革论文

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计算机网络实验课程是计算机专业的一门重要课程，其涵盖了网络基本概念，网络体系结构模型，网络协议工作原理以及网络安全等相关知识，具有很强的理论性和实践性。随着当前计算机技术的发展，行业内对毕业生的实践能力越发重视，因此学生在学习理论知识的同时提高自己的动手和创新能力对本身日后的发展有着重大的意义，计算机网络实验教育改革势在必行。

一、计算机网络实验教学现状分析

随着网络应用的不断普及，网络技术的发展，使当前的生活和工作越来越离不开网络，对于计算机专业的大学生，掌握扎实的计算机网络理论和技术，具备一定的网络设计和管理能力是非常重要的，但是目前计算机网络实验教学中有一些显著的问题。计算机网络实验与其他实验课程有很大不同，它对实验环境要求较高，需要建设专门的网络实验室，配置成套价格昂贵的实验设备，而且后期的设备维护和实验室管理工作量也很大。目前国际著名大学和国内一流大学都建有大规模设备完善的网络实验，计算机网络专业本科生与研究生拥有大量时间和资源进行实验实践学习，并且设置有开放性实验室，学生可以根据自己安排提前预定实验时间，并配有专业高水平的实验老师进行指导，但是国内其他高校大部分由于经费和人力物力等方面原因，网络实验室的条件大多不够完善，设备数量不够充足，很难满足实验教学需求，以笔者所在的信息科学与技术学院网络实验室为例，实验室于2008年开始组建网络实验室，分批购置网络设备花费将近人民币200万元，目前实验室承担了计算机科学与技术、电子信息工程、电子科学与技术、通信工程等本科专业的计算机网络实验课程，平均每年上课的班级数量达18个，学生人数达540人，平均每个班级的实验学时为16学时，随着设备使用时间的增长和本科生人数的扩招，实验设备维修维护越来越频繁，实验任务也越来越重，在短期内又无法大量更新实验设备，现有的实验环境只能满足基础教学所用。从学生角度考虑，实验课时远远不够，没有条件进行深层次的探索性学习，因此在当前的实验设备环境下不能达到很好的教学效果。从笔者的调研结果来看实验环境受限是目前大部分高校计算机网络课程面临最大的困难。

二、实验教育改革思路

1.在线实验平台。由于现有的实验环境不能满足实验教学要求，通过一段时间的调查研究，以及与网络设备厂商的深入探讨，笔者决定利用网络实验平台结合课程优化对实验教学进行改革，希望能缓解实验室设备老化、数量不足的现状，并提供更多更丰富的实验内容来改善教学效果，提高教学质量。我们使用的是锐捷网络的LIMP网络实验系统，将其与实验室物理实验设备有机整合，在网络服务器上搭建网络在线实验平台，学生可以通过校园网络登录实验平台网站进行在线实验，让实验教学不局限于实验室内，学生可以利用任何空闲的时间在网络上进行实验学习。近期我们希望通过实验平台上软件进行网络拓扑结构的搭建，网络设备的配置，网络设计与管理等计算机网络的相关实验，后期还需要引进相关配套设备并完善实验平台，开展网络安全，网络编程等更高级的实验内容。在该平台上，学生可以观看配套的flash演示影片，用较短的时间了解实验过程，而后自己进行实验操作，在过程中有任何问题都可以查看实验附属的相关实验说明和提示，也可以通过系统的留言功能与老师进行沟通交流，老师也可以不定期观察学生的实验结果，对教学效果进行分析，了解学生的学习情况，对同学所提出的问题进行详细的解答，引导学生进行自主型发散性的学习。同时实验平台可以提供更多的实验内容，学生可以根据自己兴趣和时间进行选择，鼓励学生进行深层次多方面的拓展。网络实验平台最大的优势在于可以在较低的经济成本和较少人力资源条件下，较好的解决物理实验环境受限和实验学时不足的问题，因此网络实验平台在计算机网络实验教学中有其很好的应用前景。

2.课程内容优化。通过运用在线实验平台，课程实验时间已基本不受限制，我们可以充分利用现场实验和在线实验各自的特点，优化课程设置，合理安排实验内容，以达到最佳的教学效果。因此我们将课程分为三个阶段构建起多层次的实验内容，包括基础实验，综合实验，设计实验。第一阶段是基础实验，基础实验由实验老师在实验室现场进行详细的指导，安排12学时现场实验可以充分的介绍计算机网络实践的基本知识，以及整体实验内容与相关理论知识的对应，解决实验与理论脱节的问题，让学生知其然也知其所以然。实验内容包括网络设备的基本介绍，实验模型的理论支持，通过基础性的实验来验证计算机网络的基本理论，并适当增加一些学生常用实用的网络知识，提升学生学习兴趣的同时巩固理论和实验基础，为更深层次的学习做准备。第二阶段是综合实验，综合实验在在线实验平台上进行，安排必选和自选两类实验内容，必选内容包括常用网络模型组建和网络设计实验，由学生根据操作说明和相关介绍在实验平台上进行操作，让学生了解当前计算机网络在实际应用中的一些常见案例，从而使学生了解网络软硬件构成、网络拓扑结构、网络组成要素和计算机网络技术，培养其网络管理和网络应用的能力；自选内容包括网络工程和网络安全等120多项实验项目，学生根据自己兴趣选作，利用课余时间进行深层次多方面的学习，更多的了解计算机网络的各项知识和内容，使其能更好地应对日后就业和工作的实际要求。第三阶段是综合性设计实验，在每次课程的最后安排一次4学时的设计性现场实验，由课程老师按照课程大纲设定综合性强、涉及面广、难度较大、接近实际应用的实验内容，在物理实验环境下分组进行实验，老师给予相应的辅助与指导，真正的让学生自己实践设计网络拓扑，配置网络设备，管理网络地址，建立网络结构，实现网络安全，充分利用实验室的软硬件环境构建满足具体实用要求的网络，让学生充分了解课程体系，着重提高其学习积极性，重点培养学生理论联系实际，分析问题和解决问题的能力。通过课程内容优化，在保持原有实验室课时量的基础上充分利用网络实验无时限的优势，达到提升教学效果的目的，为网络专业方向培养后备人才，也为学生日后的专业发展奠定良好的基础。

3.课程系统完善。笔者所希望推行的教学方案，旨在让学生获得更多的学习和实验时间，提高学生的自学能力，提升教学质量，但是为了能使课程能够较好的开展，还需要进行很多其他的完善工作，首先必须搭建好在线实验平台，在线实验平台是解决实验时间受限的关键，必须要保证实验平台的正常运行，并不定期的监控实验平台运行情况，维护好网络服务器和实验系统，确保学生能够正常的在网上完成实验，得到充分的实验时间；还有需要完善修订实验材料，实验指导材料是学生在做实验过程中的主要参照物和基本依据，其质量直接影响教学效果和教学质量，据了解国内部分一流大学已经编写与理论课程契合度较高的实验教材，在指导学生实验的同时，引导其自主学习。通过多年教学课程老师也积累了相关的实验材料，包括实验指导书、实验指导讲义，但是实验内容比较简单基础，而且比较陈旧，不具备真正的指导意义，课程重新规划后首先需要在原基础上修订好基础实验教材，修订实验指导书，并针对网络实验编写实验平台的操作手册，制作flash演示影片，确保学生在较短的时间内充分理解网络设备的工作原理和使用方法、网络平台的操作流程和实验方式，为学生的自主学习创造基础条件，更重要的是实验材料和实验指导书务必做到理论联系实际，既要有指向性又要有启发性，让学生在完成实验同时巩固理论知识，而并非简单的模仿追求实验结果，后期在课程系统完全建立起来后可以通过编写完整课程实验教材来引导学生学习，让他们在学习过程中多思考多探索。

三、结束语

总体来看，我们当前的计算机网络实验教学不管在实验环境还是课程安排上都存在问题，因此笔者提出并实践了上述教育改革体系。在测试运行期间，课题组邀请了20名曾经在物理实验环境下学习该课程的学生进行测试评估，从他们的反馈来看，普遍对新的实验方法表示满意，也提出了不少改进的意见与建议，目前改进后实验课程已经开展2个学期，同时允许30名学生在线实验，参与实验学生班级数达16个，学生人数达800余人，网上平台总实验记录达8000余条，扩展学时达16000学时，更重要的是学生对课程的评价优秀率达98.5%，教学效果提升明显。因此笔者有理由相信这样的改革方案完全可以利用较少的经费和人力物力资源，运用在线实验平台，通过改进沿用已久的实验教学模式，完善实验教学方案，以立体化多元化的实验教学方法引导学生进行自主型探索性的学习，逐步建立起有利于开发学生创造力和提高实际动手能力的实验教学体系，大大地改善教学质量。尤其在目前未建立起网络实验室或者网络实验室条件不完善的高校，笔者文中所讨论方案由于其经济特性是很具有实际应用意义的。

作者:刘佳良 单位:东北大学信息科学与工程学院