计算机网络原理实验教学研究

肖云 蒋峰岭 周勇 朱二周

摘要：针对当前各高校网络原理实验课程的教学现状，为了改善教学效果、提高学生的动手能力，将软件和硬件有效的结合在一起，引入RG-LIMP实验室综合管理平台，采用新的教学方法，在教师方面、学生方面教学内容方面均有了更深层次的拓展，同时实验室的管理维护工作也得到了很大的提高。通过实验室综合管理平台的引入，提升了教学效果，同时真实存在的网络设备也给学生提供了一个真实的体验，在增强学生的学习兴趣的同时，还提升了学生的动手能力和创新能力。

关键词：网络实验室；网络原理实验；教学研究

中图分类号：G642 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2015）03-0169-03

Teaching Research on the Principle of Computer Network Experiment

XIAO Yun1， JIANG Feng-ling2， ZHOU Yong1 ， ZHU Er-zhou1

（1.College of Computer Science and Technology， Anhui University， Hefei 230601， China； 2.College of Computer， Hefei Normal University， Hefei 230601，China）

Abstract： According to the teaching present situation of colleges and universities network principle experiment course，In order to improve the effect of teaching and the practical ability of students， the integrated management platform of RG-LIMP Laboratory has been introduced. Using the new teaching method， It has great promotion on teachers and students and content of courses， the laboratory management and maintenance work has been greatly improved at the same time. Through the introduction of laboratory comprehensive management platform， the teaching effect has been enhanced， and also the real Network equipment gives students a real experience， students' learning interest has been enhanced， and also the students' practical ability and innovative ability has been improved.

Key words： network laboratory； principle of network experiment； teaching research

随着网络信息的迅速发展，计算机专业人才需求量越来越大，计算机网络原理课程是计算机专业的核心课程，同时也是一门理论与实践结合非常紧密的一门课程。计算机网络原理的理论知识复杂、繁多，不利于学生的理解，各高校往往会开设一门网络原理实验课程作为理论课程的补充，网络原理实验通过实验的锻炼加深了学生对理论知识的理解，这也为学生毕业走入社会打下了基础，提升了学生的个人的社会竞争力[1-3]。

1 网络原理实验教学现状

实验教学在培养高素质人才中起到至关重要的作用[4]。计算机网络原理实验重点的内容就是把计算机网络的理论知识真正用到组网和实际的网络使用中。通过实验，培养学生在网络管理、维护等方面的实际动手能力。主要实验内容有：

1） 网线的制作与测试、组建对等以太网等。

2） 交换机端口的配置、交换机 VLAN 的配置等。

3） 路由器基础配置、静态路由、动态路由配置等实验。

4） 生成树协议、HDLC及PPP协议等。

目前国内各高校开设的计算机网络原理理论课程大同小异，而网络原理实验课程受到学校网络实验室等资源的限制，各个高校的教学形式存在一定的差异，大体可以分为以下两类：一部分高校具备一定的条件建立了网络实验室，实验室配置一部分交换机、路由器、PC机等；另一部分高校不具备网络实验室的条件，采取虚拟软件的方式开设网络原理实验课程的教学。

对于一些现有的网络实验室来说，由于网络原理实验的特点，网络设备损坏率较高，网络相关的许多实验需要通过学生手动操作，对接口的插拔调试等，一定程度上缩短了设备的使用寿命，同时加大了实验室管理的难度。另一方面，一些网络实验由于自身对网络设备具有的破坏性，从而无法在现实的实验室完成实验。

对没有网络实验室的高校而言，使用免费虚拟软件教学成为了主要解决方案[5-8]。这虽然节约了设备资源，但是学生一直使用的是虚拟化的设备，难免给学生到了实际应用当中无法适应，甚至都无法辨识出实际的网络设备，就更谈不上对实际的网络设备进行配置使用等。

2 建设实验室

为了解决网络原理实验等课程的教学缺陷问题，以及目前大部分的实验室的弊端问题，让学生能够在一个真实的环境下完成实验，同时还要减免许多插拔网线等耗费的时间，我院与锐捷网络公司合作，建成网络实验室。网络拓扑图如图1所示，实验室共有8组机柜，每组6个机位，可同时供48名同学同时上机实验，每组机柜设备有路由器2台、三层交换机1台、二层交换机2台、防火墙1台、无线设备1台、拓扑连接器1台、设备管理控制器1台，整个实验室共享实验室管理服务器1台。在已有硬件设备条件下，引入半实物仿真系统RG-LIMP实验室综合管理系统，可实现的主要功能如图2所示。通过拓扑连接器（如图3所示）配合RG-LIMP将图形化设计的拓扑结构转化成真实设备的拓扑搭建，不但保护了设备端口、缩短了拓扑搭建时间、实现了真正的远程实验，还可以让学生看到真正的网络设备，了解其真实特性。

RG-LIMP采用B/S的软件架构，基于WEB浏览器访问，它的特点是可以实现“Any where、Any PC”的管理和使用，学生和教师在宿舍、办公室就可以远程预习、备课等。RG-LIMP平台提供了实验学生、实验设备、实验资料、实验课程、实验结果于一体的管理功能。使得学生能够清晰明白实验内容、实验原理、实验目的等，而教师也可以及时的查看到学生的实验结果，做出针对性的指导，同时，教师在学生进入实验室以后能够有效控制实验学生行为、自动分配和控制实验设备、方便的分发实验资料，教师自身也可以合理的安排实验课程。学生可以在任何地方通过网络浏览器访问系统，完成相关的预习（如图4所示），而教师可以在办公室远程管理，甚至可以在家里处理学生的作业和实验报告。

图1 网络实验室拓扑图

图2 RG-LIMP实验室综合管理平台—主要功能

图3 RG-LIMP实验室综合管理平台—拓扑设计器

图4 RG-LIMP实验室综合管理平台—学生实验

3 实验教学的改进与改革

1）教师教学的改进

教师在教学过程中承担着指导、引导、答疑的关键作用，在每次课前可以通过RG-LIMP平台向学生发布即将要讲授的内容以供学生在宿舍或任何联网的地方进行预习，当学生进入实验室后，在实验操作之前，简要讲授计算机网络原理理论课程知识，结合学生的预习情况，重点提出本次实验的目的、任务、内容及完成实验的要求，同时在实验过程中，融入到学生中，与学生面对面交流、操作，对学生遇到的问题及时解决，帮助学生完成和完善整个实验内容。实验课后，认真检查学生的实验报告情况，在下一次课前解答学生们的实验报告的问题，同时也提升教师个人的教学经验。

2）学生实验学习的改革

学生在课前需要通过RG-LIMP平台查阅指导教师发布的课前预习内容，可以远程登录系统预习实验内容，认真记录实验过程中的问题，进入实验室以后，可以实际的认识到网络设备，利用管理系统完成指导老师布置的实验任务，有针对性的请教指导教师完善实验内容。由于网络实验的复杂性，一人一套设备在实际情况下是不可行的，同时也是没有必要的，按照每组6名同学的分组方式（也可根据实际人数情况，分为3-4人每组）让学生以团队的形式完成实验的内容，加快了学生完成实验的进度，降低了学生个人完成整个网络实验的难度，同时增强了学生的团队合作意识。另外，学生完成实验后，需要撰写实验报告，养成良好的学习习惯，及时总结实验过程中遇到的问题及心得，以获得知识的再吸收，提升个人的知识储备。

3）实验内容的改进

计算机网络原理实验的特殊性，如果全部使用实物进行实验，实际情况下无法保证，另外，部分实验项目对实验设备也具备一定的破坏性；如果完全使用虚拟软件完成网络原理实验，必然让学生无实物感，从而影响学生们的学习兴趣。我们采用一种半实物仿真的教学方式，不但让学生能看到实实在在的网络设备，同时还可以通过RG-LIMP管理平台对这些真实存在的网络设备进行操作，高效的完成实验的同时保护了设备，带来多方面的好处。同时，可以利用管理平台进行更多的扩展实验内容，扩大了学生的视野，提升学生的创新能力。

4 结束语

随着社会的发展，应用型人才的培养越来越重要，学生的实践能力的培养至关重要，高校也越来越重视实验课程的教学，对实验课程的教学改革研究是提升教学质量、提高学生实践能力的重要途径[9-15]。面对不断更新的网络技术，各高校的网络实验教学内容、实验环境、学生的培养都要与时俱进。半实物仿真平台的引入不但解决纯实物无法完成部分实验及破坏实验设备的问题，同时解决了纯虚拟软件带来的“空虚感”。建成的实验室及引入的管理平台能有效的启发学生的实验能力，培养学生的创新意识及创新能力，使其更好的满足了社会发展的需要。

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