基于仿真技术的民办院校计算机网络课程教学模式创新研究

张宏升+邹宁+王潇

摘 要 针对计算机网络课程内容枯燥乏味、抽象难懂、实验受限等特点，根据计算机仿真技术在教学中的研究现状，先给出基于仿真技术的计算机網络课程教学模式的构建思路和假设，以及该教学模式的构建要素和策略，然后对计算机网络课程进行该教学模式的实施工作，经过一个教学阶段的试验，根据学生的接受情况，最终形成实用的基于NS仿真技术的计算机网络课程教学模式。

关键词 计算机网络课程；仿真技术；NS；民办院校

中图分类号：G642.3 文献标识码：B

文章编号：1671-489X（2016）21-0008-03

1 在教学中应用计算机仿真技术的研究背景

国外研究现状 20世纪60年代，仿真技术的概念被提出。1961年，G.W.Morgenhtler首次对仿真一词作了技术性的解释，为之后仿真技术的研究提供了基本概念和动力。华盛顿大学和美国西屋科学基金在1994年开展了第一次流动教学计划，开着装置有电脑三维虚拟设备的流动教学车行驶在华盛顿，为中小学生接受三维动画虚拟教学提供服务。采用这种教学模式，使教学过程更加直观化和形象化，使学生参与教学能力得到提高。当前，仿真教学已经在国外军事、会计类等课程中得到广泛应用，构建适应不同对象的模拟训练课程体系。这种仿真技术在教学中的应用起步早、效果良好，值得借鉴。

国内研究现状 目前，仿真技术集中在电子电气领域、数控设计领域，主要将其应用于高端设计、重大工程。虽取得较好的成绩，但这种仿真技术开发的软件、程序十分复杂，不适宜教学使用。这种应用是在实验室、虚拟环境中进行的。如浙江大学已经将其应用到建筑工程方面的教学中，利用其进行虚拟规划和虚拟设计。这种仿真技术的应用对学生理论要求较高，不适合民办大学教学使用。

这种教学是以简单的技术应用为主。天津中德中学在具体教学实践中，以虚拟仪器为基础，在设备故障诊断教学中采用仿真技术。这种教学单方面注重学生对虚拟仪器的具体操作，缺乏对学生学习理论知识的指导。

民办院校教育要合理处理学历教育和职业教育的关系，更好地满足高等教育大众化的要求，必须以培养社会需求的应用型人才为主。结合时代发展，要求计算机类课程的教学必须满足新时代应用型人才培养的条件，而应用型人才的培养注重的是知识的高效管理和应用的特点，这就要求目前应做的重点工作是计算机类课程的应用。计算机网络课程作为计算机专业的必修课，突破了现有的计算机网络课程教学模式，通过使用仿真技术达到更好的教学效果，从而加速计算机网络课程由学到用的演变过程。计算机网络是一门应用性很强的专业基础课，如何改革民办高校的计算机网络课程教学模式，研究创新型高效教学的理念与策略，就显得十分迫切与必要。

2 基于仿真技术的计算机网络课程教学模式构建

该教学模式的研究思路 本文从陕西省几所重点民办院校实际需求出发，结合调查分析计算机网络课程教学现状，从计算机网络课程教学的实证、实例入手，提出基于仿真技术教学的主要要素和提升策略，进而形成一套完整、可行且适合民办院校培养应用型人才的计算机网络课程教学模式改革策略。

该教学模式的研究假设 民办大学的学生计算机基础知识欠缺，采取传统的教学方法显然不能够满足目前的教学要求。经调查，学生对现行的计算机网络课程教学方式已产生一些不满意的情绪，计算机网络课程教学的改革势在必行。基于以上两点原因，提出改革计算机网络课程教学方式的假设：1）计算机网络课程“仿真”教学与学生可接受程度之间的关系；2）计算机网络课程“仿真”教学与学生兴趣之间的关系；3）计算机网络课程“仿真”教学与学生独立学习之间的关系；4）计算机网络课程“仿真”教学与各民办大学对这种教学改革支持力度之间的关系。

该教学模式的构建

1）根据学生的接受能力和课程的培养目标，选择效果较好的仿真技术。NS（NetworkSimulator，网络仿真器）源于1989年美国加州大学伯克利分校开发的REAL网络模拟器，REAL能够为网络协议机算法提供更好的环境，在对各种网络协和体系结构进行模拟时更加轻松。

2）仿真技术在计算机网络课程中应用的主要教学要素和教学策略。

①教学要素。针对课堂教学和实验教学中师生的良好沟通过程，提出教学过程中的三大要素：教师、学生和教学资源。

②教学策略。

课堂教学3种策略。a.理论—仿真的“实例式”教学策略：教师将一些抽象的概念仿真为多媒体信息，使学生迅速理解概念。b.问题—探讨的“探究式”教学策略：教师提供问题，之后积极引导学生进行独立思考、提问，并且对知识进行延伸和拓展，在教学中需要发挥学生的主体作用，创建一个平等教学空间。c.课题—研究的“研究性”教学策略：教师设置一个有难度的主动探究课题，通过引导，使学生进行自主探究学习。

实验教学3种策略。a.仿真—实操的“循环式”教学策略：教师教与学生学，在仿真推演—实际操作—发现问题—再次推演仿真的循环过程中完成。b.故障—分析的“发现式”教学策略：学生能够在故障中进行学习，是培养学生研究能力、完成知识发现的一种学习方式。c.自学—指导的“启发式”教学模式：是在教师的指导下，学生独立进行学习的模式。

依据教学过程中提出的三大要素，使用提出的教学策略开展教学，调动学生学习的兴趣与积极性，并有效结合仿真技术NS，获得最佳的教学效果，从而形成最适合本地区民办大学计算机网络课程的仿真教学模式。

3 基于仿真技术的计算机网络课程教学模式的实施

根据学生、专业、学校的差异，结合计算机网络课程本身抽象难懂、实践性强的特性，依据计算机网络课程的培养目标、各个层次学生的能力以及不同专业对计算机网络课程教学目标要求的不同，运用仿真技术，结合上面所提出的教学模式的要素和策略，实施该课程的仿真教学模式。

课堂教学的实施 在计算机网络教学中设计的概念十分多，在进行具体教学时，学生普遍反映网络体系结构与各层的协议的工作原理很难掌握。及时采用多媒体课件教学，学生依然感觉教学工作十分空洞，对知识难以全面进行把握。如在实践教学工作中进行载波监听多路访问/碰撞检测教学工作时，虽然通过多媒体教学技术能够进行演示，在课程结束之后，学生表示可以明白冲突检测和退避策略，但是采用这一技术究竟会对整个局域网造成什么的影响，学生的了解并不是很清晰。如果在进行教学中使用NS进行实际网络模拟，不仅会使教学工作更加生动、形象，而且能够极大提高学生对学习知识的理解程度，提高学生利用所学知识分析、解决实际问题的能力。

又比如在NS中提供了各种改进的TCP版本的协议，其中包括TCP慢启动、拥塞避免以及快速重传和快速回复机制。在课堂教学过程中，可以通过利用NAM观看数据报文和ACK报文的发送过程，使学生能够观察动画窗口，同时能够通过监视窗口了解当前数据库报文和ACK报文的序号、窗口的大小以及队列的长度等信息。在教学中，教师可以对仿真结果进行分析，通过图标的形式对不同版本的协议进行比较，使学生更加了解协议的工作原理。

实验教学的实施 计算机网络课程教学仅仅依靠课堂教学是远远不足的，因此将实验室教学工作作为补充。根据计算机网络课程的性质和教学要求，主要的实验课程内容包括网线制作、局域网组建以及网络操作系统的配置等，这些实验都会受到实验条件的限制。因此，在进行具体实验时，可以在实验中安排一些仿真实验，一方面可以有效弥补教学实验条件不足的问题，另一方面可以使学生通过实验对所学的理论知识进行验证。

实验教学工作的步骤一般包括实验准备、实验内容安排、实验过程、实验结果分析与实验报告。在实验教学中，由于选择NS以及不同学生呈现出来的不同特质，教师必须提前对实验进行充分准备。在实验中涉及的NS模块、相关协议参数以及实验步骤等内容，都需要详细体现在实验指导书中。在实验中，针对不同学生的不同情况，可以指导学生将NS安装到他们的实验器械上，这样可以方便学生在课外进行实验。在安排实验内容时，可以指导学生利用NS搭建网络仿真平台，直观了解各协议行为，洞察其工作模

式；還可以通过改变其协议参数，使学生认识到不同因素对网络带来的不同影响。

如在教学中，当完成网络互连课程教学时，教师可以指导学生建立一个基于NS的网络，并且积极了解不同路由协议的工作原理，还可以引导学生对各种路由协议的性能指标进行对比研究。在进行实验教学时，可以将全班学生划分为不同的学习小组，将学习好的学生指定为小组长，带领学生根据实验指导书的内容共同完成实验教学任务。在完成教学实验之后，要求小组对实验结果进行认真分析和讨论，并撰写实验报告。

通过一个学期的实施，进行统计、分析调查结果；对仿真教学要素进行分析；针对课堂教学和实验教学中师生的良好沟通过程，提出教学过程中三大要素，即教师、学生和教学资源，有助于确定出建立教师、学生和教学资源三者之间良好的交互关系的基于NS仿真技术教学软件的可靠性和有效性。经过一个教学阶段的试验，根据学生的接受情况，最终形成实用的、基于NS仿真技术的计算机网络课程教学模式。

4 基于仿真技术的计算机网络课程教学模式的创新

1）鉴于仿真教学的快速发展，在计算机课程中应用这一技术是必然的趋势，但就我国现状来看，主要应用侧重于国内重点公办大学及部分高职高专的个别专业，以民办院校为对象进行研究和应用这一技术的教学模式较少。本课题正是以此为切入点，使得这一教学模式的发展更加全面。

2）在教学中以课程培养目标为导向，把仿真技术与学生的理论学习和实践学习相结合，让学生快速理解抽象的理论知识，提高学生的学习效率，并运用于实际工作中，做到活学活用。

5 小结

在计算机网络课程教学中，如何在教学活动中真实地展现网络场景，实施网络行为，使教学课堂更加生动，使教学形式更加活泼，进而提高学生在学习中的积极性和主动性，是当前计算机网络课程教学的重点。通过文中的分析发现，将NS仿真器和其开放接口应用在计算机网络课程教学中，使其作为一种辅助教学工具，通过与相应的教学方法相结合，能够取得更好的教学效果，革除传统教学模式的弊端。同时对教师提出更多挑战，一方面要求教师必须能够熟练使用NS开发体系；另一方面要求其在教学中必须选择合适的案例，并且在具体教学环节中要坚持循序渐进的原则，如此才能取得更好的教学效果。

参考文献

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[3]尧有平.基于Packet Tracer 4.11构建仿真网络实训平台[J].福建电脑，2008（5）：144.