地方本科院校《计算机网络》课程实验教学的现状及发展趋势

王崇霞

（长治学院 计算机系，山西 长治 046011）

0 前言

计算机网络是一门快速发展的前沿学科，它综合计算机技术和通信技术，是一门实践性强、知识更新快的计算机课程，是计算机相关专业学生必须学习的专业基础课。《计算机网络》课程的实验教学是学生加强计算机网络理论知识理解，提高实践应用技能的重要环节。随着地方本科院校向应用性人才培养模式的转型发展，更突出了实验教学的重要性。传统的实验教学方法和教学内容已不能满足《计算机网络》实验教学的需求。文章针对地方本科院校《计算机网络》实验教学的现状及发展趋势进行探讨。

1 《计算机网络》实验教学现状

1.1 计算机网络实验教学的特点

《计算机网络》作为一门计算机专业课程，其实验内容、方法与其他课程的实验相比，有如下特点。

（1）知识更新快、涉及面广。随着计算机技术和通信技术的迅猛发展，计算机网络实现的原理、方法和协议不断更新，致使网络的实现技术发生了很大变化。计算机网络的实验教学必须紧随网络技术的发展，随时更新调整。同时，计算机网络涉及到国际、国家信息管理标准与计算机硬软件的相关技术。因此，在实验教学过程中，既要培养学生基本的网络结构，也要与当前先进的网络规则、知识相结合，切实反映基本理论与先进网络技术的方法和思路。

（2）实践性强、实验内容繁多。本科学生在学习《计算机网络》课程时，要全面系统地掌握计算机网络的知识体系内容繁多。而复杂的理论知识需要实验来加以验证，如果没有相关的实验操作，学生很难树立整体概念。

1.2 《计算机网络》实验教学存在的问题

《计算机网络》实验教学存在的问题主要体现在以下三个方面：

（1）计算机网络实验项目主要涉及几方面，网络基本命令的使用和网络互联硬件的模拟仿真实验；网络服务器的建设与设计；网络实现的层次及其协议的了解和验证。对地方本科院校来说，《计算机网络》实验教学还只停留在演示性和验证性的实验项目上[l]，加之实验课时和场地的限制，学生没有进行综合性、设计性实验的机会。

（2）计算机及网络技术的快速发展，对计算机网络实验室设备性能及可操作性的要求越来越高，但实验室的更新改造却很难及时改进。再加经费限制及安全方面的考虑，实验室不可能向学生全开放。

（3）计算机网络发展较快，新知识层出不穷，而实验方法、实验环境以及实验内容无法紧跟计算机网络快速发展的步伐，不能满足学生的实践教学需求。完善的、与网络发展前沿相适应的实验教学环境可以促进学生理解计算机网络课程教学中的理论知识和先进的网络技术，紧跟网络发展速度，培养学生系统分析、设计网络架构的实践能力，对学生了解当前计算机网络发展动态和方向都有重要的意义。

2 《计算机网络》实验教学发展趋势

综合性、设计性实验就成了《计算机网络》实验教学改革、提高实验教学质量的一个重要问题。业界为此提出了多种方案，其中，网络虚拟实验技术的发展和建设为《计算机网络》实验教学改革提供了新的思路。虚拟实验教学是通过模拟网络环境，仿真当前比较流行的网络硬软件，利用网络模拟器或其他仿真软件进行相关实验，网络虚拟实验环境基本可以实现了高校大部分课程的虚拟实践教学。

网络虚拟实验教学在发达国家已十分普及，如2004年美国巴尔的摩的约翰霍普金斯大学教育资源中心发起的基于Java技术的虚拟物理实验室项目；新加坡国立大学电子工程系开发的用于工程教育的虚拟实验室等等[2]。我国的网络虚拟实验的研究起步较晚，但是发展速度较快,如清华大学、北京邮电大学、思科、中软吉大、西普阳光等都分别设计了虚拟实验系统并开展多种学科的虚拟实验教学。根据目前从可查到的各院校开放的对外服务看，国内部分大学已陆续建立了网络虚拟实验系统辅助教学。

云计算是网络技术发展到一定阶段的产物，它通过整合现有的离散的计算资源形成一个统一的基础计算设施(Infrastructure)，作为提供服务的主体[3]。云计算的本质就是计算机的虚拟化，而云计算更多运用高性能集群(HPC)虚拟化技术，构建计算资源虚拟池[2]。所以云计算就是一种通过Internet以服务的方式提供动态可伸缩的虚拟化资源的计算模式[4]。目前，中国部分高校已经开始基于云计算对现有校园网络和教学平台进行改革的研究，国外部分科研机构已经开始着手基于云计算的虚拟实验平台的开发和研究[5-7]，它将对传统的教学和实验模式提出了挑战。基于云计算的计算机网络虚拟实验环境的探索就是将理论教学、传统实验和自主性的网络虚拟实验结合起来，对提高学生的学习兴趣、实践能力、创新能力都有很好的帮助，可以向学生提供更宽广、完善的虚拟网络实验环境，对促进《计算机网络》实验教学的设计和研究有重要的意义。

3 结束语

实验教学是《计算机网络》课程学习过程中的重要组成部分，随着地方本科院校向应用型人才的转型发展，更突出了实验教学的重要性。基于云计算的虚拟实验教学可以改善实验教学方式，加强实用性和针对性强的实验教学，为学生提供理论结合实际的教学环境，促进学生综合性、设计性实验的建设，充分提高学生的学习兴趣性和积极性，提高实验教学质量和实践教学效果，对培养学生实践能力和创新能力具有很好的帮助作用，将是下一步《计算机网络》实验教学的发展趋势。

［1］丁美荣，柴少明. 基于虚拟实验与真实实验整合的计算机网络实验教学改革［J］. 现代教育技术,2007,17(7):99-102

［2］李树波, 罗林, 杨艳. 云计算与虚拟化技术研究. 软件导报［J］. 2013,12(1):141-143

［3］吴迪, 薛政, 潘嵘. 基于XEN 云平台的网络安全实验教学［J］. 实验室研究与探索,2013, 32(7):62-66 .

［4］Bob Gourley. Computing and Net Centric Operations（云计算系统示例与研究现状）［EB］.htp://www.allinio.com/wp-content/uploads/2009/01/ bobgourley cloud computing.pdf，2008

［5］Xu L., Huang D. , Tsai W.. Cloud-Based Virtual Laboratory for Network Security Education［C］. Education, ⅠEEE Transactions, Ⅰssue:99

［6］Correia, R.C., Fonseca, J.M., Donellan, A.. Euronet lab a cloud based laboratory environment［C］. Global Engineering Education Conference(EDUCON), 2012 ⅠEEE, pp:1-9

［7］Schaffer,H.E.,Averitt,S.F.,Hoit,M.Ⅰ..NCSU's Virtual Computing Lab:A Cloud Computing Solution［J］.Computer,Volume:42,Ⅰssue:7,pp:94-97.