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摘要：建设计算机网络开放实验平台可以有效地解决当前计算机网络课程教学中存在的问题，对推动素质教育、提高学生的实践技能具有重要意义。主要讨论了兰州交通大学计算机网络实验室开放实验平台的建设，重点介绍了该开放实验平台的软硬件资源，开放实验的教学内容和教学方式，总结了该开放实验平台的教学效果。
关键词：计算机网络；开放实验；实验平台；教学实践
作者简介：谭筠梅（1977-），女，重庆人，兰州交通大学国家级计算机实验教学示范中心，讲师；李玉龙（1960-），男，陕西岐山人，兰州交通大学国家级计算机实验教学示范中心，教授。（甘肃 兰州 730070）
基金项目：本文系2013年兰州交通大学实验教改基金项目（项目编号：2013223）的研究成果。
中图分类号：G642.423 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2013）17-0123-02
计算机网络课程是兰州交通大学计算机科学与技术、通信工程、电子信息工程等专业的主干课程，同时为了培养学生的工程实践能力、适应经济和社会发展对信息技术应用的直接需求，目前学校绝大多数专业也已经将该课程开设为选修课。但是当前计算机网络课程教学普遍存在教学内容与现实脱节、教学方法与手段落后的情况，尤其是实验教学环节薄弱，课时设置偏少，导致学生重理论轻实践，对网络工程实践缺乏感性认识，实际操作技能不强，毕业后不能满足用人单位的需要。[1]建立基于计算机网络的开放实验教学平台是解决当前计算机网络教育各种问题的一个重要途径，[2]是对传统型实验教学体系的一种创新，它使得实验教学环节变得与理论教学环节同样重要，同时可以将教学观念从传统的单纯的知识传授转变为对实践能力、创新能力的培养，已成为国内外高校的一种新的实验教学模式。[3-5]
一、开放实验教学平台的建立
在教育部质量工程建设中，兰州交通大学计算机科学与技术实验中心于2007年被评为国家级实验教学示范中心，其中新建成的计算机网络实验室是一个具有教学、实验和科研功能的专用网络实验室。该实验室采用锐捷网络实验室方案，共有五种类型的实验平台，分别是网络工程实验室、网络安全实验室、无线网络实验室、融合通信实验室、协议原理实验室。除了可以开设课内基础实验外，针对计算机网络技术的热点和前沿研究方向，还可以搭建新技术拓展的科研平台，以支持教师和研究生从事前沿网络技术的科学研究工作。此外通过锐捷实验室综合管理平台（RG-LIMP）服务器还可以实现学生远程登录实验室进行预约实验，学生还可以在任何地点通过互联网远程登录到实验室操作相关的实验项目，并且可以对比系统给出的参考答案进行自主学习。该实验室的建立为兰州交通大学开设计算机网络开放实验提供了良好的硬件平台。
二、开放式实验教学内容的设计
1.教学内容设计原则
计算机网络实验不应只是理论的验证，更重要的是要通过实验操作培养学生对网络的分析、设计、管理与应用的技能，加深对计算机网络理论知识的理解与应用，培养学生灵活运用理论知识规划、构建与维护网络的能力。开放实验的主要目的是加强学生对理论知识的理解与动手能力的锻炼。因此在设计实验时，对实验内容的选择与难度把握方面应紧紧围绕这个目标，让各个层次的学生均得到提高。
（1）按照计算机网络实验课程的教学目标和实际工程需求，将计算机网络课程的开放实验划分为基础型实验、网络配置实验和综合创新型实验三种类型。其中基础型实验的主要目标是使学生理解课程的理论知识，熟悉计算机网络实验的相关仪器设备、实验环境，对计算机网络实验有一定的感性认识和体验，为后续网络实验作铺垫；网络配置实验的主要目标是使学生加深对计算机网络原理的理解，提高实际动手能力；综合创新型实验的主要目标是使学生能够综合运用学到的网络知识、培养网络工程的实践能力。
（2）开放实验的目的是提高学生的动手能力和综合解决问题的能力，因此实验内容应偏重于网络配置实验和综合创新型实验。以综合创新型实验为例，实验项目一般只需给出实验项目背景和需求，要求学生自行设计实验网络拓扑图，选择相关的网络设备，按照设计的拓扑图进行网络连接、网络配置并测试是否达到了该网络应用的要求。对于这类综合型实验项目，学生需要从宏观上考虑问题，自己去学习、借鉴和综合运用多方面的网络技术知识才能完成项目需求。最后学生完全可以按照自己对计算机网络课程的理解，对自己感兴趣的计算机网络问题进行自主研究和探索。
（3）分专业合理安排相关实验的内容。由于计算机网络的广泛应用，计算机网络开放实验是面向全校所有专业开放的实验，因此应根据不同专业需求开放相应难度的实验，要让参加实验的学生能够完成实验任务，理解相关知识。同时，让努力好学且知识掌握较好的学生的能力得到快速提高。
（4）合理安排开放实验课时和实验顺序。兰州交通大学在建成该计算机网络实验平台以前，受实验条件限制不具备开设综合创新型实验的条件，同时受计算机网络实验课时数限制，计算机网络实验的内容一般都由各任课教师自行决定，主要是一些验证性实验，实验内容随意性大，不能形成实验体系。因此，在设计开放实验内容时应在课内实验的基础上合理安排实验课时数，以达到提高学生学习兴趣和动手能力的目的。此外，计算机网络实验具有很强的连贯性，在时间安排上也应保证科学合理。
2.开放实验内容
根据以上实验内容的设计原则，开放实验的实验内容应是对课内实验的扩展。笔者针对全校所有专业的学生设计了不同层次的实验项目，基础型实验包括：网线制作、IP地址规划与配置、常用测试工具的使用等实验项目；网络配置实验包括对常见网络设备如二层交换机、三层交换机、路由器和防火墙等设备的配置，如虚拟局域网（vlan）配置、静态路由配置、动态路由配置、访问控制列表（ACL）配置等实验项目；综合创新型实验是对前两种实验知识的综合运用并且做了延伸扩展，开设的实验项目有多部门企业内部局域网设计、基于防火墙的局域网安全设计、常见网络协议工作原理分析等。 三、开放实验教学方式
开放实验非常注重培养学生理解、分析、运用多门课程解决实际问题的能力，因此需要在计算机网络开放实验的教学过程中抛弃传统实验教学的模式，探索出一条适合计算机网络开放式实验教学的新途径及其配套的创新管理机制和考核机制，这样才能充分发挥开放实验培养学生综合素质方面的重要作用。
1.开放实验的选课方式
开放实验不仅是实验时间和地点开放，还应包括实验内容的开放、教学方式的开放和参加实验人员的开放。根据这一原则，开放实验指导教师应首先向学校实验室管理处提交教学实验室开放及实验项目申报表，经审查通过后将所有计算机网络开放实验项目公布到校园网上，学生根据自身兴趣选择合适的实验项目。指导教师根据选课情况，合理分班安排开放实验教学。
2.指导教师的教学方式
在教学方式上开放实验指导教师采用了灵活多样的实验教学方法，合理设计实验内容，注重启发学生的思维，注重学生自己解决问题能力的培养。在实验教学过程中，指导教师不仅仅是讲授实验操作的步骤和方法，让学生去验证理论，更重要的是要鼓励学生自由讨论，提出解决问题的方法，帮助学生提高发现问题、探究问题和解决问题的能力，让学生养成自主学习的习惯。因此在实验开展过程中，指导教师需全程跟踪指导，鼓励和启发学生运用学到的理论知识和实践经验解决遇到的难题，并将大家普遍存在的问题做好记录，每次实验后，指导教师作整体总结点评，帮助学生积累经验。
安排具有一定实践经验的教师作为开放实验指导教师，这些教师熟悉实验内容和相关理论知识，掌握网络设备的配置命令和组网方式。此外，开放实验指导教师在承担网络开放实验课之前都参加了网络设备提供商的系统化专业培训，这些培训在很大程度上提高了教师的实验教学水平，也使得开放实验内容更加符合当前社会对人才的需要。
3.学生实验方式
在开放实验过程中充分赋予学生自主学习的权力，形成以学生为主体，以指导教师为辅助的教学方式，让学生对学习主题产生兴趣，能够自觉地进行主动性学习。
在实验安排上，基础型实验和网络配置实验采用单人实验方式，实验室提供详细的实验指导书，给出该实验相关的理论知识、实验目标、实验内容、难点与重点以及注意事项，其目的是让学生加深对理论知识的掌握，加强动手能力的培养。在此基础上，引导学生进行团队型实验，如综合创新型实验一般以小组为单位，3～4人为一组，共同使用一个实验台。由学生自主选择一个责任心强、实践能力好的学生做小组长，小组成员分工合作，人尽其责，共同完成实验。在一些大型的创新型实验中，甚至可以多个小组共同协作来完成。此类实验，实验指导书一般只给出实验的项目背景和需求，由学生自主设计完成整个实验。
4.开放实验考核方式
开放实验的主要目的是提高学生的综合素质和创新能力。开放实验的考核方式区别于课内实验，需把它作为独立的课外课程进行考核。每个实验结束后，先由学生自己陈述所做的工作，重点陈述在实验过程中遇到的问题及采用的解决方案，实验指导教师根据学生的陈述在实验台上检查实验结果。课后学生根据实验写出内容完整、格式规范的实验报告及实验总结。根据实验结果的检查和实验报告的情况，指导教师给出学生该开放实验项目的实验成绩，并上报学校实验室管理处备案。
四、结束语
结合兰州交通大学人才培养方案，考虑了实验教学的多方面因素，设计了计算机网络开放实验教学平台。自面向全校所有学生开放以来，学生参与的热情高涨，全校共有十几个专业的学生参加了不同的开放实验项目，取得了良好的教学效果，同时也极大地提高了实验室设备的利用率和教师网络课程的实验教学水平。今后，我们将紧跟时代步伐，汲取优秀的教学经验，不断探索新的实验教学方法、改革实验教学内容，继续完善该计算机网络开放实验教学体系。
参考文献：
[1]巩永旺，徐秀芳，刘颖.计算机网络实验教学体系建设模型[J].计算机教育，2011，（5）.
[2]蔡久评，况和平，周强.开放型计算机网络实验室建设[J].实验室研究与探索，2011，（5）.
[3]陈永平，熊自立，周建国.计算机学科开放实验教学平台的研究与设计[J].实验技术与管理，2009，（4）.
[4]郭文生，傅彦，周瑞.计算机网络实践教学研究[J].计算机教育，2012，（9）.
[5]徐生炜.高校计算机网络实验教学模式的探讨[J].实验科学与技术，2012，（6）.
关键词：计算机网络；开放实验；实验平台；教学实践
作者简介：谭筠梅（1977-），女，重庆人，兰州交通大学国家级计算机实验教学示范中心，讲师；李玉龙（1960-），男，陕西岐山人，兰州交通大学国家级计算机实验教学示范中心，教授。（甘肃 兰州 730070）
基金项目：本文系2013年兰州交通大学实验教改基金项目（项目编号：2013223）的研究成果。
中图分类号：G642.423 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2013）17-0123-02
计算机网络课程是兰州交通大学计算机科学与技术、通信工程、电子信息工程等专业的主干课程，同时为了培养学生的工程实践能力、适应经济和社会发展对信息技术应用的直接需求，目前学校绝大多数专业也已经将该课程开设为选修课。但是当前计算机网络课程教学普遍存在教学内容与现实脱节、教学方法与手段落后的情况，尤其是实验教学环节薄弱，课时设置偏少，导致学生重理论轻实践，对网络工程实践缺乏感性认识，实际操作技能不强，毕业后不能满足用人单位的需要。[1]建立基于计算机网络的开放实验教学平台是解决当前计算机网络教育各种问题的一个重要途径，[2]是对传统型实验教学体系的一种创新，它使得实验教学环节变得与理论教学环节同样重要，同时可以将教学观念从传统的单纯的知识传授转变为对实践能力、创新能力的培养，已成为国内外高校的一种新的实验教学模式。[3-5]
一、开放实验教学平台的建立
在教育部质量工程建设中，兰州交通大学计算机科学与技术实验中心于2007年被评为国家级实验教学示范中心，其中新建成的计算机网络实验室是一个具有教学、实验和科研功能的专用网络实验室。该实验室采用锐捷网络实验室方案，共有五种类型的实验平台，分别是网络工程实验室、网络安全实验室、无线网络实验室、融合通信实验室、协议原理实验室。除了可以开设课内基础实验外，针对计算机网络技术的热点和前沿研究方向，还可以搭建新技术拓展的科研平台，以支持教师和研究生从事前沿网络技术的科学研究工作。此外通过锐捷实验室综合管理平台（RG-LIMP）服务器还可以实现学生远程登录实验室进行预约实验，学生还可以在任何地点通过互联网远程登录到实验室操作相关的实验项目，并且可以对比系统给出的参考答案进行自主学习。该实验室的建立为兰州交通大学开设计算机网络开放实验提供了良好的硬件平台。
二、开放式实验教学内容的设计
1.教学内容设计原则
计算机网络实验不应只是理论的验证，更重要的是要通过实验操作培养学生对网络的分析、设计、管理与应用的技能，加深对计算机网络理论知识的理解与应用，培养学生灵活运用理论知识规划、构建与维护网络的能力。开放实验的主要目的是加强学生对理论知识的理解与动手能力的锻炼。因此在设计实验时，对实验内容的选择与难度把握方面应紧紧围绕这个目标，让各个层次的学生均得到提高。
（1）按照计算机网络实验课程的教学目标和实际工程需求，将计算机网络课程的开放实验划分为基础型实验、网络配置实验和综合创新型实验三种类型。其中基础型实验的主要目标是使学生理解课程的理论知识，熟悉计算机网络实验的相关仪器设备、实验环境，对计算机网络实验有一定的感性认识和体验，为后续网络实验作铺垫；网络配置实验的主要目标是使学生加深对计算机网络原理的理解，提高实际动手能力；综合创新型实验的主要目标是使学生能够综合运用学到的网络知识、培养网络工程的实践能力。
（2）开放实验的目的是提高学生的动手能力和综合解决问题的能力，因此实验内容应偏重于网络配置实验和综合创新型实验。以综合创新型实验为例，实验项目一般只需给出实验项目背景和需求，要求学生自行设计实验网络拓扑图，选择相关的网络设备，按照设计的拓扑图进行网络连接、网络配置并测试是否达到了该网络应用的要求。对于这类综合型实验项目，学生需要从宏观上考虑问题，自己去学习、借鉴和综合运用多方面的网络技术知识才能完成项目需求。最后学生完全可以按照自己对计算机网络课程的理解，对自己感兴趣的计算机网络问题进行自主研究和探索。
（3）分专业合理安排相关实验的内容。由于计算机网络的广泛应用，计算机网络开放实验是面向全校所有专业开放的实验，因此应根据不同专业需求开放相应难度的实验，要让参加实验的学生能够完成实验任务，理解相关知识。同时，让努力好学且知识掌握较好的学生的能力得到快速提高。
（4）合理安排开放实验课时和实验顺序。兰州交通大学在建成该计算机网络实验平台以前，受实验条件限制不具备开设综合创新型实验的条件，同时受计算机网络实验课时数限制，计算机网络实验的内容一般都由各任课教师自行决定，主要是一些验证性实验，实验内容随意性大，不能形成实验体系。因此，在设计开放实验内容时应在课内实验的基础上合理安排实验课时数，以达到提高学生学习兴趣和动手能力的目的。此外，计算机网络实验具有很强的连贯性，在时间安排上也应保证科学合理。
2.开放实验内容
根据以上实验内容的设计原则，开放实验的实验内容应是对课内实验的扩展。笔者针对全校所有专业的学生设计了不同层次的实验项目，基础型实验包括：网线制作、IP地址规划与配置、常用测试工具的使用等实验项目；网络配置实验包括对常见网络设备如二层交换机、三层交换机、路由器和防火墙等设备的配置，如虚拟局域网（vlan）配置、静态路由配置、动态路由配置、访问控制列表（ACL）配置等实验项目；综合创新型实验是对前两种实验知识的综合运用并且做了延伸扩展，开设的实验项目有多部门企业内部局域网设计、基于防火墙的局域网安全设计、常见网络协议工作原理分析等。 三、开放实验教学方式
开放实验非常注重培养学生理解、分析、运用多门课程解决实际问题的能力，因此需要在计算机网络开放实验的教学过程中抛弃传统实验教学的模式，探索出一条适合计算机网络开放式实验教学的新途径及其配套的创新管理机制和考核机制，这样才能充分发挥开放实验培养学生综合素质方面的重要作用。
1.开放实验的选课方式
开放实验不仅是实验时间和地点开放，还应包括实验内容的开放、教学方式的开放和参加实验人员的开放。根据这一原则，开放实验指导教师应首先向学校实验室管理处提交教学实验室开放及实验项目申报表，经审查通过后将所有计算机网络开放实验项目公布到校园网上，学生根据自身兴趣选择合适的实验项目。指导教师根据选课情况，合理分班安排开放实验教学。
2.指导教师的教学方式
在教学方式上开放实验指导教师采用了灵活多样的实验教学方法，合理设计实验内容，注重启发学生的思维，注重学生自己解决问题能力的培养。在实验教学过程中，指导教师不仅仅是讲授实验操作的步骤和方法，让学生去验证理论，更重要的是要鼓励学生自由讨论，提出解决问题的方法，帮助学生提高发现问题、探究问题和解决问题的能力，让学生养成自主学习的习惯。因此在实验开展过程中，指导教师需全程跟踪指导，鼓励和启发学生运用学到的理论知识和实践经验解决遇到的难题，并将大家普遍存在的问题做好记录，每次实验后，指导教师作整体总结点评，帮助学生积累经验。
安排具有一定实践经验的教师作为开放实验指导教师，这些教师熟悉实验内容和相关理论知识，掌握网络设备的配置命令和组网方式。此外，开放实验指导教师在承担网络开放实验课之前都参加了网络设备提供商的系统化专业培训，这些培训在很大程度上提高了教师的实验教学水平，也使得开放实验内容更加符合当前社会对人才的需要。
3.学生实验方式
在开放实验过程中充分赋予学生自主学习的权力，形成以学生为主体，以指导教师为辅助的教学方式，让学生对学习主题产生兴趣，能够自觉地进行主动性学习。
在实验安排上，基础型实验和网络配置实验采用单人实验方式，实验室提供详细的实验指导书，给出该实验相关的理论知识、实验目标、实验内容、难点与重点以及注意事项，其目的是让学生加深对理论知识的掌握，加强动手能力的培养。在此基础上，引导学生进行团队型实验，如综合创新型实验一般以小组为单位，3～4人为一组，共同使用一个实验台。由学生自主选择一个责任心强、实践能力好的学生做小组长，小组成员分工合作，人尽其责，共同完成实验。在一些大型的创新型实验中，甚至可以多个小组共同协作来完成。此类实验，实验指导书一般只给出实验的项目背景和需求，由学生自主设计完成整个实验。
4.开放实验考核方式
开放实验的主要目的是提高学生的综合素质和创新能力。开放实验的考核方式区别于课内实验，需把它作为独立的课外课程进行考核。每个实验结束后，先由学生自己陈述所做的工作，重点陈述在实验过程中遇到的问题及采用的解决方案，实验指导教师根据学生的陈述在实验台上检查实验结果。课后学生根据实验写出内容完整、格式规范的实验报告及实验总结。根据实验结果的检查和实验报告的情况，指导教师给出学生该开放实验项目的实验成绩，并上报学校实验室管理处备案。
四、结束语
结合兰州交通大学人才培养方案，考虑了实验教学的多方面因素，设计了计算机网络开放实验教学平台。自面向全校所有学生开放以来，学生参与的热情高涨，全校共有十几个专业的学生参加了不同的开放实验项目，取得了良好的教学效果，同时也极大地提高了实验室设备的利用率和教师网络课程的实验教学水平。今后，我们将紧跟时代步伐，汲取优秀的教学经验，不断探索新的实验教学方法、改革实验教学内容，继续完善该计算机网络开放实验教学体系。
参考文献：
[1]巩永旺，徐秀芳，刘颖.计算机网络实验教学体系建设模型[J].计算机教育，2011，（5）.
[2]蔡久评，况和平，周强.开放型计算机网络实验室建设[J].实验室研究与探索，2011，（5）.
[3]陈永平，熊自立，周建国.计算机学科开放实验教学平台的研究与设计[J].实验技术与管理，2009，（4）.
[4]郭文生，傅彦，周瑞.计算机网络实践教学研究[J].计算机教育，2012，（9）.
[5]徐生炜.高校计算机网络实验教学模式的探讨[J].实验科学与技术，2012，（6）.