整合资源构建“虚实结合”的计算机网络课程实验室_计算机二级offic通过率
时间：2019-01-14 03:38:30 来源：雅意学习网 本文已影响 人 
【摘要】实验教学作为计算机网络课程的重要组成部分,是学生掌握网络技术的主要途径。随着虚拟硬件技术的发展和普及,许多院校开始使用虚拟实验室进行实验教学。虚拟实验室既可节省资源又可突破传统实验环境在时间、空间上的限制,并能利用E-learning的优点。然而虚拟实验室并不能完全替代传统实验室,各院校专业应整合可利用潜在资源,建立高性价比、虚实结合互补的实验室。
【关键词】计算机网络;虚拟实验室;虚实结合;整合资源
【中图分类号】G420 【文献标识码】B 【论文编号】1009―8097(2010)09―0143―03
引言
高校的许多非计算机专业的培养方案中要求开设计算机网络课程,如信息管理管理与信息系统、电子商务、图书情报学等专业,一些高校还开设了计算机网络公共选修课[1]。计算机网络是一门既重理论更重实践的课程,实验教学是帮助学生理解原理、加深认识而达到学以致用的必要环节。然而众所周知的是网络设备、服务器一般是比较昂贵的,且更新较快,因此建立完备的计算机网络实验环境是比较困难的。一些高校尤其是文科类院校,开设计算机网络课程的专业少,出资建设网络实验室显然是投资回报率非常低的。所幸近些年来,随着虚拟硬件的软件(部分免费)有了显著的发展并普及,越来越多的高校利用这一契机建立了虚拟实验室,部分还开发了配套的实验课程设计。虚拟实验室既节省了资金,又可突破传统实验室在时间、空间上的限制,同时还能激发学生的主观能动性,并可融合E-learning的优点[2]。然而虚拟环境毕竟不能代替真实环境,部分实验内容必须有真实的设备为辅方可顺利进行。为避免出现学生只会操作软件、一旦碰到实际问题却无从下手的情况,必须在利用虚拟实验室的优点的同时配备符合一定要求的真实实验环境。
本文首先分析了计算机网络课程实验教学的内容和要求,总结了三类实验室的特点,提出可整合校内外资源、网络资源,扬长避短建立以虚为主、以实为辅、“虚实结合”的计算机网络实验室及课程教学设计。
一 计算机网络课程实验教学的内容及特点
计算机网络课程讲授内容的范围及深度主要包含以下7点:(1)从总体上了解计算机网络的概念、发展史、应用领域、功能和特点、掌握计算机网络的拓扑结构,了解OSI与TCP/IP体系结构;(2)掌握数据通信的基础知识,弱化通信技术理论;(3)掌握局域网络、广域网络的基础知识及基本原理,强化简单的局域网组网方法;(4)掌握网络互连技术的基本知识及网络互联设备的使用,强化交换和路由的概念;(5)掌握TCP/IP协议各层协议及其基本工作原理,立足端到端通信;(6)了解网络管理技术的基本知识;(7)了解网络安全技术的基本知识,掌握简单的保护网络安全方法。
计算机网络的应用繁多、知识面广连贯性弱,实验操作能够帮助学生加深对网络原理的理解,提高应用能力,促进创新性思维。可将计算机网络实验分为3种类型:原理验证型实验、综合应用型实验和探索研究型实验。(1)原理验证型实验借助PC机、网络基本设备、协议分析仪和流量发生器等软件帮助理解复杂的计算机网络工作原理。实验可以在基本网络环境中进行,也可以在仿真实验环境下进行。目的是帮助学生提高计算机网络应用和维护的技能,为服务社会做好准备,同时有助于深入理解网络原理。(2)综合应用型实验应在真实网络环境下由学生实际操作完成,如设计并安装局域网,配置交换机和路由器等网络设备,配置、应用和维护各种应用服务器,如DNS服务器、web服务器、电子邮件服务器、媒体服务器等,这类实验需要有网络设备和服务器的硬件基础。(3)探索研究型实验主要用于发现网络新知识、验证协议或某种猜想等,这是专家或研究生要从事的工作[3]。
根据不同的教学层次,可将实验内容划分为五大类别:
二 计算机网络课程实验室的分类
不同的院校及不同专业对计算机网络课程的定位不同,造成了他们对课程实验的要求不同。一些专业的学生可能今后大部分将直接从事计算机网络相关工作,而一些专业可能更偏重于了解原理懂得操作但不会直接从事相应工作。课程要求不同将造成他们所使用的实验设备也不同。根据课程所使用的实验设备可将实验室分成3类:
1 传统实验室
实验设备就是各大厂商生产的设备,其中网络设备包括主流的思科、华为、H3C、锐捷等产品,服务器则可以是IBM、HP、DELL等品牌的。一些高校是自行购置设备,而不少学校则是通过与设备厂商或者是外部培训学校合作的方式建立实验室,以达到节省资金并提高教学效果的目的。
真实的实验环境是学生验证知识、学习技能的绝佳环境,但是设备昂贵、种类众多、维护困难,随着学生不断增多,要达到人手一套,无论是自行购置还是与外部合作都有较大困难。
2 虚拟实验室
实验设备为软件虚拟而来。许多网络设备公司为推广其产品和技术,开发出免费的模拟硬件设备的软件以供技术人员使用。流行的虚拟网络设备有思科公司的Packet tracer和Dynamips、Boson公司的NetSim等,虚拟计算机硬件的主要有VMware公司的VMware workstation、微软的Virtual PC等[4]。教育界逐渐将这类软件引入到计算机网络的实验课程中,并有一些高校自行研发了具备系统教学功能的虚拟实验平台,如北京邮电大学研制了Linux操作系统和计算机网络虚拟实验系统,浙江大学计算机辅助设计与图形学国家重点实验室开发了虚拟环境行为仿真系统等[5]。
虚拟实验室具有如下主要优点:
软件即设备,安装方便,节省了购置和管理维护硬件的成本和时间。
哪里安装哪里使用,突破了传统实验室在时间、空间上的限制。
操作简便,无需担心操作失误、破坏设备,具有可再生的等能力。
实现E-learning,网络上丰富的学习资源、技术支持,可充分发挥学生的自主学习能力,为今后的进一步学习打下基础。
在前面列出的5类实验中,除基础实验的识别设备和制作线缆外,虚拟设备几乎可以满足全部验证性的实验要求。但同时也应该认识到虚拟设备有其局限性,一般只能虚拟部分类型的设备,同时许多操作特性两者不一致,软件也可能出现小Bug。现实中的小问题也可能成为阻碍学生进步的绊脚石。
3 “虚实结合”的实验室
即既配备真实设备,也有虚拟的实验环境。“虚实结合”的实验环境中,其中“实”的部分是一套或多套典型的目前流行的硬件设备,“虚”的部分包括即可以使用已有的虚拟软件,也可以自行开发的虚拟平台。“虚实结合”的实验室需要教师在课程演示中即提供真实的操作又教会学生在软件上的操作,使得学生更能体会虚拟软件的优点,达到实战的效果。
三 整合各种资源,构建“虚实结合”的计算机网络课程实验室
将虚拟技术用于构建计算机网络课程实验室既是方法和理念的创新,目前已有广大院校专业建立了虚拟实验室。然而这也引起了另一种做法的出现,即认为实验室里使用虚拟硬件可以完全满足实验需求,无需再购置任何硬件资源[6]。事实上,通过上文对计算机网络实验教学内容的分析以及对广大网络技术人员的实际经验的总结,可以知道虚拟和现实是存在差异的,虚拟设备可以用以验证原理和练习部分操作命令,但是学生如果仅仅掌握软件的使用很可能连基本的网线都不会制作。我们必须本着以“实”为目标、“虚”为手段,扬各自的长处,避他们的短处,建立以“虚”为主、以“实”为辅、“虚实结合”的实验室[7]。
构建“虚实结合”的实验室必须要避免“实”的部分的缺点。通过分析可知,与传统实验室的“实”不同的是,“虚实结合”的实验室只需要少数几套硬件网络设备即可,主要用于帮助学生区别“虚”和“实”的差别。各院校专业可充分利用校内、外及网络上的各种资源以建立高性价比的“虚实结合”的实验室。一般情况下,这些潜在的资源包括:
四 “虚实结合”实验室的应用
1 “虚实结合”的实验教学设计
各院校专业可根据开课的教学层次、要求,开发配套的实验教学设计和考核方式。
一种可行的教学设计将实验内容分为三个部分:课前基本实验、课堂实验和课后发散实验。
课前实验是指在教师在讲授完相关知识点后,进行课堂实验前,先布置一个简单的实验供学生理解原理。实验提供详细的实验步骤、操作命令及网络拓扑图等。
课堂实验是指在计算机房,教师当场布置一个与课前实验类似当难度相对较大的实验,要求学生在课堂即完成,可提交实验结果文件或当场要求学生操作相关命令,以检验学生理解原理、掌握命令的程度。课堂实验可作为学生实验课程评分主要部分。如果没有紧迫感和时间限制很多学生将不会完成课前实验,课堂实验效果也不会理想。这样方式可以提高学生的实验积极性和成就感,避免学生因为无监督而恍然学过本课程。
发散实验有两方面的内容,一是指在实物设备上进行操作,而是指创新性实验。完成虚拟实验训练以后,教师设计具体现实问题,组织学生再进行实际实验操作。由于有了前面虚拟实验的基础,学员进行实物实验时不能和虚拟实验完全一样,所以实物实验要加大难度,可以事先由教师人为设置实验故障,教学中适时启发学生的思维、巡视检查学生的排查故障情况、及时发现并纠正学出现的错误,最后进行实验总结。创新性实验可以是综合性实验的全部或者部分。它是在前面三个部分基础上的又一次的提升,教师提出创新实验课题,让学员充分运用各种资源,进行网上讨论和实验设计,利用课外时间成立实验小组来开展创新实验。
2 “虚实结合”的考核方式
不同院校专业根据各自的教学目的和教学要求决定考核方式。“虚实结合”的实验课程考试要求检验学生在虚拟环境和现实环境中解决问题的能力,因此考试要求包括虚、实两部分内容,均要求学生在课堂上规定的时间内完成。
五 结语
“虚实结合”的实验环境及课程设计有利于提高实验教学质量有利于激发学生的兴趣和积极性,可节省投入,对培养学生的自主学习能力和创新能力有较大的帮助。各院校可根据掌握的资源条件建立最高性价比的实验室,并设计配套的教学方案和考试方式。同时院校间可加强合作、共享资源,不断吸收企业、培训机构的先进技术和教学经验,推进“虚实结合”的实验室建设及教学模式的发展。
参考文献
[1][3] 田青,邵美科.信息管理与信息系统专业“计算机网络”课程教学的思考与实践[J].计算机教育,2009,(4):87-89.
[2] 李冠群,丁友斌.E-learning与《计算机网络》课程教学的整合[J].安徽水利水电职业技术学院学报,2009,9(4):81-83.
[4] 吴俊强.构建虚实结合的计算机网络实训室[J].实验室研究与探索,2009,28(11):245-247.
[5] 孙燕莲,文福安.虚拟实验教学的探索与实践[J].现代教育技术,2009,19(4):131-132.
[6] 王元娟.基于高校虚拟实验室发展若干问题的建议[J].科技信息,2009,(7):130.
[7] 兰水华,丁丽丽等.“虚实结合”实验教学模式的研究与实践[J].实验室科学,2006,(3):14-16.
