計算機網絡實驗范文
時間：2023-03-14 03:03:45
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篇1
中圖分類號：TP393文獻標識碼：A文章編號：1009-3044(2012)11-2477-03
Research of Virtual Machine Technology and the Computer Network Experiment
WANG Xu-hua
(Fengxian Secondary Technical School(Fengxian Vocational Education Center; Fengxian Teachers Training School), Xuzhou 221700, China)
Abstract: Computer network laboratory hardware, software problems, which influence the teaching and experimental results. The virtual machine can solve the operating system installation, computer maintenance, network technology, network security, software and courseware. This paper introduces the characteristics of Vmware, with a VMware virtual machine technology in a computer simulation. Several PC, solution to the experimental teaching of computer network problems. The single building complex network environment, realized because of the funds can not solve the problem of network experiment teaching. And through some concrete examples, introduce the use of Vmware virtual machine solves the room can not complete the" danger" operation and construction of multi machine to complete the network experiment.
Key words: Virtual machine Vmware computer network experiment
1網絡實驗教學存在的問題
1)對于學校機房來說，一般學校機房里的機器都是由專門的管理人員進行安裝和維護的，并且規定學生不能自行安裝系統、不能對硬盤進行分區，更不能直接格式化硬盤，否則將會導致很多網絡課程實驗無法正常運行，而且會減少學生的動手機會，從而對教學質量產生影響。
2)對于學生自己的計算機來說，配置大都比較高，而且學生一般不在自己的機器上進行分區、格式化等操作，也不會頻繁的對系統進行重新安裝，經常性的安裝和格式化硬盤會縮短機器的使用壽命。因此學生在學習一些工具軟件時，不想用自己的計算機進行試驗。
3)目前網絡技術處于一個迅速發展過程中，學校要搭建網絡實驗教學平臺，需2臺能夠連網的計算機和1根能夠交叉的網線；而每個學生只擁有一臺計算機，不具備進行網絡實驗的條件，只能在上網時做一些簡單的在線實驗。在進行網絡實驗教學時，還會用到很多網絡教學設備，實驗設備難以及時更新。加上現實當中大多網絡實驗室的規模較小，經常幾個學生同用一組設備，一定程度上降低了學生的實驗操作能力。
4)端口瓶頸。實際實驗室路由器的廣域網端口和局域網端口、交換機端口、集線器端口和服務器網卡等都有可能成為網絡瓶頸。
只有實踐了，親手操作了，才可能學會、學通、學精?！皩嵺`是檢驗真理的唯一標準”?，F在的學生大多是紙上談兵，只停留在理論上；現在的用人單位青睞有實戰經驗的學生。
針對以上問題，以虛擬機技術進行網絡教學架構的這一思想便逐步形成了，具體的操作思路是，在虛擬化技術軟件的支持下，在同一臺計算機上把所有網絡實驗教學過程中需要用到的操作系統都進行虛擬化安裝，在此基礎上進行模擬連接多操作系統虛擬機，在單機模式下進行多操作系統虛擬機之間的聯網，來達到實際網絡教學實驗的需求。
2虛擬機
2.1虛擬機的概念
虛擬計算機（Virtual Machine）的簡稱是虛擬機，它在計算機科學的整個體系結構里，是一種比較特殊的應用軟件，它能夠在用戶和計算機平臺之間建立一種環境，讓終端用戶可以通過這個環境來進行軟件的操作和使用。它還可以在單個的計算機上同時運行多個操作系統，在使用底層硬件時更加有效。
2.2虛擬機特點
虛擬機只是一種軟件，但是這種虛擬出來的計算機跟現實的計算機幾乎是一樣的，在一個文件中進行虛擬機硬盤的模擬，然后再單機模式下拿出硬盤以及內存的一部分空間虛擬出若干臺計算機，虛擬的計算機運行互不干擾，且具有各自的CMOS、硬盤以及操作系統等特點。學生可以把虛擬計算機當作普通獨立計算機進行硬盤分區、硬盤格式化、安裝軟件等操作，還能連接這些操作系統成一個網絡。虛擬機操作系統徹底崩潰后可進行刪除虛擬機，這對運行在虛擬機以外的操作系統沒有任何的影響。同樣，本機系統崩潰后不影響虛擬系統，下次重裝后再加入以前做的虛擬系統可以使用。
2.3虛擬機實現的功能
安裝操作系統：DOS系統、Linux系統、Windows系列系統、Unix系統等。由于安裝操作系統容易使計算機經常出現各種難以預料的問題，學生可通過先安裝虛擬機進行模擬練習。虛擬機還能夠同時運行多個不同的操作系統，極大的方便了學生使用。
計算機日常維護：日常對硬盤進行分區、格式化等操作都是較危險的，同樣容易出現各種難以預料的問題，嚴重的會導致系統崩潰。出于實驗室安全方面的考慮，學生一般不能進行這些實踐活動。但是可在虛擬環境下，對硬盤進行分區、格式化等操作，以及設置CMOS、BIOS中的各種參數等實踐活動，這樣既安全又不影響學生學習。
應用網絡技術：當前的網絡環境當中，木馬、病毒以及黑客等都非常猖獗。教師在對這些知識進行介紹講述時只停留在表面，但是虛擬機的應用可以改善這一現狀。教師能夠將病毒、木馬以及黑客程序等植入到虛擬機的系統上進行演示和講解，讓學生能夠直接學會如何防御計算機病毒。
測試各種軟件：學生在學習軟件設計以及網頁設計等課程時，需在不同環境、不同操作系統下進行軟件的測試來編寫程序。利用虛擬機，輕松的進行各種測試環境的模擬，可以省去實際安裝這些操作系統和插件的工序，便于學生能夠從中發現解決問題。
方便制作課件：教師在制作教學課件時，用到的操作往往集合了多個操作系統的內容，利用虛擬機的多個屏幕捕捉程序如Snagit、HyperSnap-DX等，能夠方便的進行抓圖工作，甚至可以通過視頻捕捉這一功能將整個操作程序進行錄制，制作出來的課件具有圖文并茂的特點。
2.4常用的虛擬機軟件
VMware和Virtual PC是兩款主流虛擬機軟件，可在Windows系統下虛擬多個計算機，并能夠安裝各種操作系統。
Virtual PC是微軟公司（Microsoft）2003年收購過來的，不是微軟開發的。Virtual PC 2004以后版本不支持Linux操作系統。VMware可以使你在一臺機器上同時運行Windows、LINUX等多個操作系統。
3網絡實驗室的虛擬機設計
在裝有windows操作系統的PC機上安裝VMware Workstation系統軟件,可以在一臺PC上安裝Windows系列軟件、LINUX系統。
VMware Workstation創建虛擬機的具體方法如下：
1)運行VMware Workstation 6，單擊“FileNewVirtual Machine”命令，打開創建虛擬機向導。利用向導創建兩臺虛擬機：第一臺為Windows server2003 standard。第二臺為Windows XP professional，然后在向導中給兩個虛擬機分配內存容量、創建硬盤并按步驟完成創建虛擬機的工作。其中有關“網絡連接”的選項中，勾選“不使用網絡連接”選項。
2)開啟第一臺虛擬機，注意不用啟動模式。選擇“編輯虛擬機設置”，由此開啟“虛擬機設置”的對話框，按步驟操作設置第一臺虛擬機以太網適配器，并將其與VMnet2虛擬交換機相連。具體步驟如下：在對話框上選擇“添加”單擊“添加硬件向導”單擊“以太網適配器”“下一步”“自定義”于下拉列表中勾選“VMnet2”“完成”。再單擊“虛擬機設置”框上的確定，結束操作。
3)同樣的方法開啟第二臺主機并添置網卡與VMnet2相連，則構造網絡的工作完成。
4)完成網絡的構建后，開始采用常規方法為兩臺虛擬機安裝操作系統，一個操作系統為Windows server 2003 standard，另一臺為Windows XP professional。
5)最后給虛擬機分別添加虛擬工具，完成實驗模板的創建。安裝虛擬工具的方法是：啟動虛擬機—在菜單中單擊“虛擬機”選擇“安裝虛擬機工具”選項。在指令指引下安裝完畢，也就完成整個實驗模板的創建。
老師可以提前把實驗模板拷貝到“共享文件夾”，以備上課演示使用，學生進行相關實驗時也會用此模板。
虛擬機在安裝了規定的操作系統之后，還應當安裝虛擬機主板芯片組驅動、顯卡驅動、鼠標驅動、VMware Tools。裝上VMware Tools能夠開啟很多虛擬機的功能，能夠任意設置虛擬機的分辨率，用鼠標即可直接切換虛擬機窗口和主機窗口，使虛擬機的性能得到完美的展現。
網絡配置：
1) DHCP服務器
①運行WindowsServer2003虛擬機后，即可指定該機的一個固定IP地址，如192.168.1.10。且同時設置子網掩碼為255.255.255.0，默認網關為192.168.1.1。在虛擬機Windows Server 2003中，DHCP服務安裝。具體方法為單擊“開始”“程序”“管理工具”“管理您的服務器”。于是，系統就出現“管理您的服務器”窗口。雙擊“添加或刪除角色”，打開“配置您的服務器向導”窗口。在向導“服務器角色”窗口中再選擇“DHCP服務器”選項，完成該機DHCP服務安裝。
②配置DHCP作用域。在打開的人“作用域名”窗口中指出DHCP服務的作用域名稱，再據實驗需求完成作用域設置，使作用域能夠自主分配子網掩碼、租約期限、排除地址以及地址池。完成此操作后繼續配置DNS服務器、WINS服務器等“DHCP選項”，最后將激活作用域。
2)配置DHCP的客戶端
啟動虛擬機后，設置WindowsXP professional成自動獲取IP地址的模式。
3)測試DHCP服務
選擇操作系統為Windows XP professional的那臺虛擬機，進入命令窗口，操作為：“開始”“運行”輸“CMD”。在命令提示符下來運行ping DHCP的服務器地址，確保網絡通暢。之后應當敲入ip config/release命令來運行，來釋放原IP地址。用鍵入ip config/Fenew來運行命令，于是可獲得一個新的IP地址，并做驗證。在實驗的過程中我們為了重新獲得IP地址需要不斷的更改DHCP服務器的地址池和一些必要的選項，并保證每次獲得的IP地址和那些選項都能夠滿足DHCP服務器的要求。
操作系統同時在一臺計算機上運行，互不干擾，并且同在一個局域網內。雖然各個虛擬機之間可以實現資源共享，但彼此卻能夠保持完全隔離，互不干涉。如果其中一個虛擬機崩潰了，其它虛擬機仍能繼續正常使用。在可用性和安全性等方面，虛擬系統之所以能優于傳統非虛擬化系統，隔離就是其中一個最重要的因素。
4結束語
我校網絡綜合實驗室的建設，對改善教學條件、提高教學科研質量、培養復合型及創新型網絡技術人才具有重要意義。網絡教學中，通過虛擬機的技術，讓師生只需要在學生的計算機上構建出網絡環境，靈活方便，能夠更好地擴充實驗內容，打破了網絡實驗室存在的不足。虛擬機技術的應用還有著投資少的優點，讓我校網絡綜合實驗室的建設在經濟上具有極大的可行性。
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篇2
現代遠程教育是一種新型的教育模式，它實現了跨地區、跨學校的教學，師生可以不用面對面就能夠開展教學。與傳統教學模式相比，這種新型的教學模式能夠給學生提供更多的學習機會，增大了教學規模，降低了教學成本，提高了教學質量。然而現代遠程教育模式也存在一些問題，由于網絡的虛擬性無法建立實驗室，實驗較困難，因此，本文通過研究計算機網絡虛擬實驗環境的意義，有針對性的提出計算機網絡虛擬實驗環境的設計方案，對于探索一種利用計算網絡的虛擬實驗系統具有一定指導意義和借鑒價值。
【關鍵詞】 計算機網絡 虛擬實驗 環境
高校設置計算機網絡課程在于培養學生的計算機網絡應用能力和網絡運行維護能力，其教學目標是幫助學生更好的理解網絡設備和網絡協議的工作原理，并對計算機相關的配置能夠熟練的掌握，為達到這一教學目標，高校必須建立網絡設備相應網絡實驗環境。但是能夠進行網絡協議和路由實驗的網絡實驗室設備通常價格比較昂貴，而且需要大量的專業管理人員，這對每一個高校來說都是巨大的負擔。虛擬網絡實驗環境的應用能夠在成本較低的基礎上創造一個模擬實驗的交互式環境，有助于學生加深對網絡協議和路由的理解。
1 研究計算機網絡虛擬實驗環境的意義解析
在計算機網絡教學中，實驗教學具有非常重要的意義，能夠培養學生的分析、解決問題能力。因此，在計算機課程不斷進行改革的同時，其實驗教學的方法和模式也應不斷進行完善，以便為學生提供更多的操作機會。傳統的網絡實驗成本較高，且不利于維護和管理，無法為所有學生提供操作的機會，降低了計算機課程的教學質量。傳統的計算機教學模式通常存在幾方面的問題，第一個問題是：計算機網絡中的實驗內容大多涉及網絡物理線路的連接和路由器之間的連接，傳統的網絡物理線路連接水平較低，學生在實驗的過程中容易出錯，導致接線出現故障，從而降低了實驗教學的教學質量。第二個問題是：網絡儀器和設備的結構大都比較精細，學生在實驗過程中若操作不當，容易造成設備和儀器的損壞，造成損失的同時也為后續的實驗帶來不便。第三個問題是：學生的排除故障能力不強，使其經常糾結在物理設備的一些故障上，不能很好的完成實驗目標，對實驗設備和儀器的利用率較低。而虛擬實驗環境能夠很好的解決這些問題，由于虛擬實驗環境能夠任意搭建合理的典型實驗或實驗案例，通過虛擬實驗環境能夠模擬交換機、路由器的等網絡設備的配置，不會造成實驗設備和材料的浪費，同時不會產生接線故障等實驗事故。
2 計算機網絡虛擬實驗環境的設計方案解讀
2.1 合理選擇開發方案
虛擬實驗環境的設計大致上分為四種方案，第一種方案是VRML結合Flash和Javascript等技術。通過VRML進行建模，但由于交換機和路由器等設備的接口較復雜，不能夠直接用VRML技術進行開發。因此，可以先用3DSMAX等專業的三維建模軟件進行建模，再導入VRML進行修改，利用Javascript添加交互，最后利用Flash技術結合網頁插件實現路由器的配置交互。第二種方案是VC++結合偽3D技術，偽3D比真正的3D技術含量要少的多，同樣能夠形成美觀、真實的界面。VC++能夠兼容傳統的C語言，同時，還有面向對象的特征。利用VC++的功能，使學生與計算機的交互更加便捷。第三種方案是Java技術，Java技術具有面向對象、分布式、多線程、事件驅動、繼承性強、封裝性的特點，通過Java技術能夠創建各類設備以及各種虛擬儀器的組件，能夠滿足網絡虛擬實驗環境的需要。最后一種是Java技術結合XML、Flash等技術，Java技術能夠建立跨平臺的虛擬實驗環境，Flash能夠提供實驗的資源，設備間的交互和設備的操作可通過Flash ActionScript實現，數據的存儲可通過XML實現。在具體的實驗教學中，應根據實驗目標和教學內容合理選擇適合的方案。
2.2 結合實際需求
虛擬實驗只是一種教學資源，評價的標準在于是否能夠對學生的學習和教師的教學有幫助，而不是利用的技術是否先進。如在教學中展示實驗流程時，可通過視頻進行演示，而對于實驗環境和實驗設備的演示需要借助3D技術。虛擬實驗系統中必須包括演示實驗步驟、介紹實驗背景和知識要點、學生提交實驗報告、教師對實驗報告進行批改、師生之間的交流等環節。
3 重視虛擬實驗的自適應性
計算機網絡的虛擬實驗環境能夠為學生提供一個自適應的實驗環境，記錄學生的實驗過程并形成實驗記錄文檔，教師可以利用計算機形成的文檔對學生的實驗過程進行檢查，既有利于教師及時的發現學生在實驗中出現的問題，又有助于學生清楚自己出問題的地方，從而進行強化訓練，不斷的提高實驗技能。
4 注重虛擬實驗的協作性和模擬性
實驗中最重要的環節就是學生間合作完成任務，同學之間的合作有利于學生提高實驗技能，提高實驗教學的效率，同時能夠加強同學間的感情。學生間的協作通常包括兩方面的內容，即通信技術和信息共享技術。通信技術使學生能夠通過電子郵件等方式進行交流，協作討論問題。信息共享技術能夠使學生感受到其他學生的活動和結果。計算機網絡虛擬實驗環境在滿足上述條件的基礎上，應考慮增加實驗環境的真實美感，使學生感受到真實的計算機網絡實驗環境和設備，提高實驗教學效率。
5 結束語
綜上所述，對于計算機網絡課程的教學，應用計算機網絡虛擬實驗環境能夠降低實驗教學的成本，節省了人力物力的同時，還能達到較好的教學效果。在計算機網絡課程中引用虛擬的網絡實驗環境，能夠系統的展示現實中無法描述的知識，通過模擬形成學生容易接受和理解的實體，為提高學生的實驗技能和教學質量提供了新的發展方向。此外，計算機網絡虛擬實驗環境的應用，有利于實現信息化教學，促進了教學體系的完善，推動了教學改革的深入發展。
參考文獻
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作者簡介
付建民，男，河南省開封市人。現為河南大學醫學院實驗員。研究方向為計算機網絡。
篇3
關鍵詞：計算機網絡；實驗課程教學;實踐心得
引言
我國關于計算機網絡的課程提出了新課改并加以實施，在這種大規模實施新課改的情況下如何對計算機課程內容設計使其滿足教學質量要求同時有能讓廣大學生接受、理解、吸收是現階段比較難解決的問題。課程的設計主要目的是以應用為主，以學生為主體，教師主要扮演指導的角色，培養學生能夠獨立自助操作完成學習內容并激發其主動學習的能力、積極參與學習的能力及創造能力。通過課程的設計和教學的實踐使學生能夠具有獨立分析解決問題的能力，同時也要培養其表達能力和團隊合作精神。
一、計算機網絡實驗教學課堂
（一）加強課堂與實踐相結合新模式
從現代社會發展和進步的角度上來分析，像計算機這種實用性的技術在我們生產工作中是十分重要的，我國大多數生產發展的公司企業也需要這方面的人才。所以現在各校都有在開始培養這樣的適用于社會技術性的人才。這樣才能適應21世紀的經濟發展，要隨著時代的腳步去展開我們的教學模式，同時又要優化改善不足的教學模式?，F在計算機的發展迅速而又多變，計算機這類的技術性人才在市場需求上是很龐大的，所以學校可以開展新的教學模式就是實踐與課堂相互結合。學?？梢云刚堃恍﹩挝粌炔康膶I人士人才到課堂上進行教學，因為企業單位內部的專業人士已經有一定的社會實踐經歷，理論或者不太全面但是實踐所帶來的指導是十分有用的，這樣的教學比上很多節的計算機理論課效果都來的好。這樣就能構成一個在計算機網絡實驗教程教學實踐課堂中高技術實踐人才與教師相結合的授課模式。
（二）學校與單位相合作的新模式
現在提出的新教學模式都是為了培育出更多優秀的專業性人才，為國家為社會提供一份有幫助的新鮮血液，為了能夠更好的培育計算機網絡實驗教學的專業人才的實踐應用能力，與一些計算機網絡技術的相應單位取得聯系并展開了相應的合作，讓這些在計算機網絡的有經驗有能力的人才用他們所學到的學校里沒有的知識傳授給學生，這樣對于學生的專業能力和素養就能得到很大的提高，與單位相互合作的模式能給學生帶來一種教師與單位結合的新體驗，讓學生提高學習興趣，從而達到培養專業人才得目標。學校與單位相互合作的實踐性教學環節，實踐場地是必要的，學校并沒有像企業單位那樣擁有很好的實驗場地，這也是學校必須與單位合作的原因之一。單位能夠給學校的學生提供很好的實踐場地。也能提高教師的專業技能，從而指導學生能夠更好掌握和適應單位計算機網絡技術。
二、實踐教學方式方法改進
（一）實踐教學改進
現在計算機網絡日新月異。大家都覺得計算機這門課程內容難以理解，難以操作知識點困難。增加投影儀、多媒體等設備結合教學、增加課堂的樂趣，同時也可以通過實物進行講解，對那些需要學習和使用到的網絡連接設備進行介紹。教授學生要親手進行設備的安裝，上機課是教授學生如何排除各種網絡故障，維護和維修計算機等。這樣的教學方式會更加的吸引學生學習，是他們消除心理學習壓力，提升學習速率。
（二）打好基礎，強化訓練
計算機網絡這門課程我們都知道是一門動手能力很強的學科，但是理論教學指導也是必不可少的。理論部分主要包括有網絡的基礎部分、局域網區域網的介紹、頁面的制作等方面，為了要適應社會的需求，首先要采取的是靈活多變的教學模式。在講授各種網絡組成的和工作原理的時候可以進行層層深入的講解，從粗講到細講。在不同網絡教學的內容中要選擇不同的方法進行講解，可能是分開進行講解也可能要結合起來進行講解，或者穿行講解要視情況而定。每一個網絡加血都必須要有連貫性、完整性。實踐實驗要有目的性有計劃的進行，實驗結束之后要有實驗報告，這樣才能加深學生的印象，讓他們更加深刻的掌握知識點。
（三）改進教學手段，加強教學實踐
教學方式應該是靈活多變的，給學生提供更多的實踐活動，模擬實踐項目，培養和鍛煉學生的動手操作能力和團隊合作的精神，我們都知道這些技能的掌握對學生的成長石油很大的幫助的。實踐的同時要留有適當的課后作業，適時的舉辦一些專業只是知識的講座，擴大學生的知識層面，不定時的給學生補充一些資料等方式來幫助學生提高專業知識和素養。同時，以小組的形式參加一些實際項目的開發，這樣能有效的縮短學生適應企業環境的周期，充分發揮他們的主動性，綜合能力和創新能力。
結論：
計算機網絡實驗教程教學的實踐，使學生能夠理論實踐相互結合。讓學生根號的吸收和掌握專業知識，也提高了計算機網絡教學的質量和水平。大大縮短了學生適應社會適應企業的周期，并且通過計算機的網絡實踐是學生有很多的提高和感悟，從而為計算機網絡教學發展和進程提供更多的思路和資源。
參考文獻：
篇4
計算機網絡是計算機專業學生必修的一門專業基礎課和核心課程，隨著對計算機網絡技術的研究與應用日益廣泛和深入，目前從事計算機網絡技術的研究、設計和教學工作的科技工作者越來越多。社會上對計算機網絡人才，特別是動手能力較強的計算機類畢業生的需求非常迫切，也給計算機網絡技術課程的課堂教學與實驗環節提出了更新更高的要求。
我校《計算機網絡》課程為省級精品課，經過課程組教師不斷總結、收集并設計實踐教學環節素材，現已形成一套完整的網絡教學資源。但由于缺乏一個實驗教學網絡系統，不能夠為學生隨時隨地提供這些資源，沒有相應的實驗網絡課程，也滿足不了學生的選擇性學習特點。
此外，如果購買國內比較規范的計算機網絡實驗教學系統，費用很高，而且針對性不強，這就迫切需要我們設計并實現一個計算機網絡實驗教學系統，從而實現教學的資源共享，完成計算機網絡實驗課程的建設，并形成實驗教學過程的信息化管理。
“計算機網絡實驗教學系統”將緊緊圍繞著理論與實踐相結合的教學思路，使網站的各邏輯單元設計合理、緊湊，內容安排上重點突出、主次得當，有效輔助該課程的實驗教學。
在此系統中將通過理論介紹與示范案例，提出明確的實驗學習目標和學習任務;并根據學生學習的不同階段設置課后訓練、自評自測，強化學習過程中的重點和難點;提供教師輔助答疑，解決學生在學習過程中的問題。此實驗教學系統的設計與實現將大大提高網絡實驗教學的教學質量，促進教學的過程化管理，并且經濟實用，能節約資金。
1 實驗教學系統的總體結構
本實驗教學系統內容設計將集助教、助學、助練功能于一體，可以為學生實驗的課前預習、課堂學習、課后復習和課外延伸學習，以及實踐教學等環節提供全方位的服務。設置了十二個模塊，即：課程介紹、課堂教學、授課錄像、電子課件、原理動畫演示、課后訓練、自評自測、輔導答疑、成績統計、資源擴展、通知公告、信息管理等。
2 各功能模塊設計
1)課程介紹：介紹課程目標、課程內容與要求、學習評價及考核方式，并展示實驗室的硬件設施。
2)課堂教學：內容包括計算機網絡課內、課外的14個典型實驗。通過設置明確的實驗目標與任務，輔助學生完成課程實驗，具體包含實驗理論基礎介紹、實驗示范案例、實驗的內容與目標、實驗任務與步驟、參考命令及思考題等子模塊，其中各主要子模塊內容介紹如下：
①理論基礎：對相應實驗的理論部分進行詳細的介紹，例如內容概述、協
議原理、協議特點等。通過理論基礎的學習，使學生對實驗涉及的理論知識有深刻的理解。此模塊中還附帶“記錄筆記”功能，學生通過此功能對學習中的難點、重點根據自己的理解記錄筆記，從而能更有針對性的進行知識回顧。
②示范案例：在學習理論知識基礎之上，用具體的示范案例說明配置步驟，
學生可以無需教師指導，參考此模塊中案例配置預習相應的實驗。
③實驗任務及步驟：教師根據實驗內容與目標布置實驗任務，并給出實驗
步驟，以此指導學生實驗過程。實驗任務有若干的子任務，各子任務難度與側重點不同，教師可以根據學生的實際情況，選擇合適的任務進行實驗訓練。
④參考命令列表：實驗中需要很多調試命令，學生難免遺忘，通過此子塊，
學生可以翻閱常用的調試命令，作為實驗參考。
3)授課錄像：制作課程組教師的授課錄像，并可在線播放。錄像分為“理論講解”和“操作示范”兩部分，“理論講解”部分主要講述各個實驗單元設計的理論基礎知識、“操作示范”部分主要是展示如何在真實的網絡設備上配置及操作以完成相應的實驗，學生可根據具體需要選擇播放。
4)電子課件：提供計算機網絡課程實驗教學所需的電子課件，并可供學生下載。
5)原理動畫演示：對于實驗中涉及的計算機網絡相關協議，制作動畫來演示相應的網絡協議原理，加深學生的理解并激發學習興趣。
6)課后訓練：根據學生課內實驗掌握情況，設置區分難度的10個課后訓練任務，學生將訓練任務的調試結果上傳，教師根據上傳結果及其說明做出評價并給出訓練成績。
7)自評自測：通過課堂教學及課后訓練，學生已經掌握了各學習單元內容，可以通過此模塊進一步檢驗自己的學習水平。此模塊包含了典型的自測題，涵蓋了所有實驗內容，并將職業認證考試題也加入題庫，方便學生課后的知識擴展。
8)輔導答疑：為了能夠更好地了解學生學習情況，此模塊可作為師生交流互動系統，輔助教師對學生提出的有關問題答疑，及時的排除學生課上及課后解決不了的問題。
9)成績統計：課后訓練后，教師會根據學生每次實驗情況給出平時成績，根據課后訓練提交的練習結果給出考試成績，合計后作為學生每次實驗單元訓練的總成績。教師還可以查看成績的柱形圖，以了解成績的分布，并相應調整教學內容，真正做到因材施教的過程化管理。
10)資源擴展：提供更多的學習資源，如：真實設備產品資料、路由器交換機配置手冊、國內相關競賽試題、認證考試資料等等。
11)通知公告：提供日常教學中的各種通知及常用資源，如：實驗課表、實驗考核文檔、常用設備典型配置手冊、交換路由產品介紹、常用工具下載等文件。
12)信息管理：管理員對該課程網站的用戶管理及權限管理。
3 系統的特點
1)結合計算機網絡實驗課程的特點，開發豐富的教學資源，搭建了計算機網絡實驗教學系統，可滿足各階段的實驗教學需求，設置了課程介紹、課堂教學、授課錄像、電子課件、原理動畫演示、課后訓練、自評自測、輔導答疑、成績統計、資源擴展、通知公告、信息管理等學習單元，各單元相輔相成，有效的輔助實驗教學的整個過程。
2)功能豐富，集助教、助學、助練功能于一體，可以為學生的實驗課前預習、課堂學習、課后復習和課外延伸學習，以及實踐教學等環節提供全方位的服務。
3)教學系統中的實驗內容與課程教學單元學習目標一致，按主題把內容劃分為合適的學習單元，各實驗教學和學習單元都有明確、具體的學習目標與任務。將充分運用文本、聲音、圖像、動畫、圖表、視頻等媒體形式來表現學習單元內容，針對實驗課程單元的重點、難點內容提供相應的示范案例和演示錄像，能夠很好地輔助學生自主學習。
篇5
【關鍵字】計算機網絡 實驗教學 教學改革 實驗類型
【中圖分類號】H191 【文獻標識碼】A 【文章編號】1009-9646(2008)08(b)-0153-02
1 前言
隨著計算機網絡技術的發展和廣泛應用,《計算機網絡》課程已成為計算機和相關專業的一門重要專業必修課。本課程的教學目標是使學生系統地掌握計算機網絡的體系結構、基本概念和基本原理,特別是Internet的核心技術和協議,并對各種網絡技術以及網絡管理、網絡安全的基本原理和基本方法有所了解,同時具備一定的計算機網絡軟硬件的安裝、配置和應用的能力,為今后從事計算機網絡方面的實際工作及其它專業課程的學習打下基礎。
由于計算機網絡技術涉及計算機和通信兩個領域,其概念多、原理復雜、協議抽象。為了加深學生對計算機網絡的基本概念、基本理論和網絡協議的理解,同時提高學生的動手操作和專業實踐能力,本課程安排有配套的實驗環節。筆者教授《計算機網絡》課程多年,深感目前這門課程的實驗教學效果差強人意。本文根據筆者課程教學的體會,首先分析了《計算機網絡》實驗教學中存在的不足,然后提出了改革方案和具體思路,最后探討了實驗內容的設計依據和實驗安排。
2 計算機網絡實驗教學現狀
目前在《計算機網絡》實驗教學中,普遍存在以下薄弱環節:
2.1 實驗教學目標不明確,實驗內容設置不合理
對《計算機網絡》課程的實驗認識不足,沒有目標和規劃。有的學校實驗內容偏應用,屬于操作型實驗；有的偏理論,屬于對理論、協議的驗證型實驗。實驗內容的設置隨意性大、結構松散。這樣學生學完了課程之后,對計算機網絡的理論知識理解不深刻,在實際中也不能學以致用。
2.2 輕視實驗環節,實驗學時少
重視理論教學而輕視實驗教學,課時安排不當。有的院校實驗課時只有8學時,實驗的地位不突出,從而導致實驗內容與理論教學相脫節,實驗的針對性不強,學生的網絡知識和實踐應用能力不能得到相應的提高,教學效果不明顯。
2.3 實驗教學組織不完善,考核方式不合理
實驗教師在實驗中沒有起到引導作用,學生在實驗過程中積極性不高,特別是合作性實驗,存在“有干的、有看的”現象,學生缺乏主動參與,對網絡知識主動探索的欲望不高,這樣影響了教學質量。實驗成績主要來源于實驗報告,考核方式不合理。
3 計算機網絡實驗教學改革
針對《計算機網絡》課程實驗教學的特點,在實驗環節的教學內容、教學方法、教學手段等方面進行了改革,具體措施如下:
3.1 提高對實驗教學的認識
《計算機網絡》的實驗教學不僅需要對《計算機網絡》課程中的理論和協議進行驗證,還需要通過對計算機網絡實際的操作,提高學生分析、解決網絡問題和網絡應用開發的能力?？梢?《計算機網絡》實驗的教學內容是一個系統的工程,需要有組織有針對性的安排實驗內容,既要使實驗內容與理論知識融會貫通,又要體現實用性和先進性。
3.2 更新實驗教學內容
網絡實驗的類型可以分為:驗證型實驗、操作型實驗、綜合型實驗和設計型實驗四類。驗證型實驗主要用于驗證網絡的工作原理和各種協議,如解析IP包、解析TCP包、分析CSMA/CD的運行機制、理解ARP協議的原理等實驗。操作型實驗在于提高學生網絡方面的動手能力,如制作網線、安裝網卡、配置TCP/IP協議等實驗。綜合型實驗是指運用多門課程的知識和技能完成實驗項目,目的是讓學生更好地應用網絡知識、提高綜合運用能力,比如網絡應用服務器的配置、交換機與路由器的配置、網絡性能分析、網絡故障排除等實驗。設計型實驗是指學生根據教師提出的實驗要求,設計實驗方案和解決步驟,獨立完成實驗任務,如網絡通信程序設計、網絡規劃設計等實驗。
以往的實驗項目多是驗證型、操作型實驗,這樣不利于創新人才的培養。為了加強實驗教學效果、培養學生綜合應用知識、分析和解決問題的能力,應當更新實驗內容。適當增加設計型和綜合型實驗項目比重,減少驗證型、操作型實驗的數量。
3.3 增加實驗學時數
為了保證實驗內容的實施和良好的教學效果,實驗學時應當在16學時以上。有條件的可以獨立開設《計算機網絡實驗》課程。現在,已經有不少高校把網絡的實驗課程從理論課程中脫離出來,獨立開設實驗課程,以便傳授更多的網絡知識,提高學生的網絡技能。
3.4 加強實驗教學的管理與組織
實驗開始前實驗教師需要明確實驗目的與實驗步驟。學生需要預習實驗內容,對于綜合型、設計型實驗,學生需要寫出工作計劃和設計方案。實驗過程中教師需要加強監督與管理。在實驗開始時認真講解實驗內容及需要注意的問題,實驗進行中善于引導學生,鼓勵學生主動尋找解決問題的方法。實驗要求每3-5人為一個實驗小組,每組有獨立的實驗設備。小組成員有明確的分工,積極參與整個實驗過程。實驗結束后學生要認真撰寫實驗報告。實驗報告不應是簡單的實驗步驟描述,需要有實驗中出現問題的解釋與說明。對于綜合性、設計性實驗,需要有分析過程和解決思路。實驗成績的判定不單純來源于實驗報告成績,需要結合學生在實驗課中的表現和實驗結果的考核。
4 計算機網絡實驗教學內容
《計算機網絡》實驗教學的目標是使學生理解和掌握計算機網絡體系結構和工作原理,強化對網絡協議的理解,能進行簡單的網絡安裝、配置,并使學生掌握基本的網絡編程技術。因此,本課程的實驗內容應該涵蓋以下方面:1)計算機網絡原理和協議的認知與分析；2)網絡軟硬件的安裝、配置；3)簡單的網絡通信編程。根據這樣一個原則,設計的《計算機網絡》實驗教學內容如表1所示?？偣驳膶嶒瀸W時為20學時,涵蓋了上面的實驗內容,并且既有驗證型和操作型實驗,也有設計型、綜合型實驗,實驗類型完善。通過本實驗計劃的實施可以很好得達到教學目標的要求。
5 結語
計算機網絡實驗教學是《計算機網絡》課程教學的一個重要環節,對于培養學生扎實的計算機網絡理論功底,積累一定的網絡實踐經驗具有重要意義。然而由于計算機網絡知識理論性強,發展日新月異,實驗教學一直是《計算機網絡》課程教學中的薄弱環節。結果是學生不能真正理解網絡的概念和原理,不能把所學的知識應用到實際中?？梢?開展實驗教學的研究,完善實驗內容、改進實驗教學的組織會對提高課程的教學質量產生積極作用。下一步,我們準備在以前工作的基礎上,編寫一部計算機網絡實驗教材,以更好得滿足實驗教學的需要。
參考文獻
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篇6
【關鍵詞】計算機網絡 實驗教學 教學改革
【中圖分類號】G642【文獻標識碼】A【文章編號】1006-9682(2009)11-0048-02
一、引 言
“計算機網絡”課程是一門實踐性很強的專業課程,其實驗教學與實踐環節不僅僅是對理論教學的深化和補充,而且對培養學生綜合運用所學知識解決實際問題的能力,也起著非常重要的作用。實驗部分是學好該課程的關鍵環節,做好“計算機網絡”課程實驗教學可以促使學生積極探索知識,獲得知識,增強自我學習的能力,提高分析問題、解決問題的能力。
二、計算機網絡實驗教學的特點與現狀
“計算機網絡”課程的實驗教學一直是許多學校在教學過程中難以解決的問題,因為它不同于一般的課程實驗,如程序設計實驗等,只需要提供一個軟件環境就可以進行設計與調試,完成正常的教學實驗。計算機網絡從硬件、軟件和通信等幾個方面來講,都是一個復雜的系統?！坝嬎銠C網絡”課程的實驗教學不應只是理論的驗證,更重要的是要通過實驗操作,培養學生對網絡的分析、設計、管理與應用的技能,加深對計算機網絡理論知識的理解與應用。
目前,一些高校的“計算機網絡”課程實驗主要仍是以驗證性實驗為主,依附于理論教學,造成只重視課堂理論教學而忽視實驗教學,理論與實踐脫節的現象,實驗教學沒有起到應有的作用。理論教學結束后,學生仍然無法進行網絡的組建、測試、維護,對計算機網絡原理的理解也只是建立在理論上,無法將所學知識與實際網絡技能聯系,也無法把所學的知識轉化為解決實際問題能力。最終結果是不少學生修完了課程,考試拿到了高分,但對于計算機網絡認識卻并不深刻,尤其在實際應用中不能學以致用。面對不斷更新的網絡技術和各高校網絡實驗教學內容、實驗環境、學生能力的差異,如何開展實驗教學,是各高校所面臨的共同課題。
三、計算機網絡實驗教學改革措施
1.加強專業實驗室建設
“計算機網絡”專業實驗室是保障專業實驗的重要條件。專業實驗室與傳統機房的區別在于專業實驗室面向專業課程而傳統機房面向計算機基礎教學,在專業實驗室中學生可以直接接觸到網絡布局中的各個環節,學習從網絡原理到網絡模塊構建、網絡實際應用的各種知識。目前高等院校中常見的網絡實驗平臺基本上只提供簡單的網絡設備(如交換機、路由器等)和若干臺計算機。很多高校沒有獨立的、綜合的“計算機網絡”專業實驗室,無法滿足“計算機網絡”課程實驗教學的要求,學生不能通過自己動手組建網絡,達到更好地理解和掌握計算機網絡基本原理、網絡通信技術、鍛煉網絡工程應用能力的目的。這就需要學校積極配合,投入資金,加強“計算機網絡”專業實驗室的建設。
2.形成實驗教學課程體系
通過課程建設,形成獨立、完整、科學的實驗教學課程體系,使實驗教學不再依附于理論教學,獨立開課,獨立考核。實驗教學是理論教學的深化和補充,獨立設課不僅使學生認識實驗課程的重要性,改變過去重理論、輕實驗的思想,而且對于加強學生理論與實踐相結合,起著非常大的作用。理論知識指導實踐,實驗中遇到的問題反過來促進學生在理論上尋求解答,更能體現網絡實驗課與理論課相輔相成的特點。如果計算機網絡實驗作為獨立實驗課,就必須有完整的實驗教學大綱、實驗教學計劃、實驗教材以及實驗教學參考書。單獨設定學分,規定計劃實驗學時,建立考核評價體系。按照大綱,根據現有的實驗條件,制定出切實可行的實驗教學內容,在實驗中體現和貫穿理論知識,保證實驗內容先進、實驗操作可行,設置必做與選做等多種層次實驗項目,進行多層次的、靈活的、科學的實驗教學。充分調動學生學習理論知識和參與實驗的主動性與積極性,使理論教學與實驗教學緊密結合,進一步提高教學質量。
3.優化教學內容
以應用為主旨和特征,針對課程特點,在教學內容上進行調整,實現實踐教學環節與當前社會對計算機網絡技術需求的接軌。網絡技術的發展迅速,相關知識日新月異,因此,教學內容的設計必須不斷跟蹤先進技術,以適應計算機網絡新技術、新概念、新應用不斷涌現、快速發展的特點;必須及時更新實驗教學大綱,充實新的實驗教學內容,例如簡化目前已經基本淘汰的如X.25、幀中繼技術等部分內容,簡化OSI參考模型等略顯老化的知識,增加ATM技術、接入技術、路由器技術等現行常用技術所占課時,強化網絡安全與網絡管理技術等內容。
4.創新教學方法
在實驗教學中,堅持以學生為主體,強調教師在實驗教學中的引導作用,加強教師在實驗教學中的教學組織與管理作用,突出對學生實踐能力、創新精神的培養。例如,針對新的網絡技術和新的網絡產品不斷涌現的課程特點,經常提出一些與實際結合比較緊密的問題,讓學生通過自主查閱資料的方式分析、解決?；蛘咦寣W生參加實際工程項目的建設與開發活動,在工程實際中完成工程作業,并以實訓報告作為這一環節的考察依據。其優點是學校不需要建立實訓基地,無須投資大量資金,學生就可以看到、了解到許多新的技術和設備,同時為學生創造一次走向社會的鍛煉機會。通過這種方法,不僅極大地調動了學生學習的積極性,而且加強了學生對網絡知識的理解,培養了學生主動學習的良好習慣,提高了學生運用所學知識解決實際問題的能力。
5.強化師資隊伍建設
部分高等院校中的實驗教師缺乏實踐經驗,也嚴重影響了“計算機網絡”課程實驗教學的效果。計算機網絡是一個特殊的領域,當前并不是每個教師都具備了設計、管理大型網絡的經驗和能力。沒有參與過大型網絡組建、管理的教師,必定缺乏對大型網絡形態和網絡設備的感性認識,導致教學中理論與實踐相脫離。這需要學校選聘高水平實驗教師,或為實驗教師提供相應條件,以提高其教學能力。
四、結 語
計算機網絡技術是在計算機技術和通信技術高速發展和相互結合的背景之下誕生的,是一門集計算機技術和通信技術為一體的綜合性的交叉學科,綜合應用這兩個學科的概念和方法,形成了自己相對獨立的學科體系。在高校的教育教學中,“計算機網絡”課程實驗教學的改革,必須不斷完善實驗教學體系,不斷地改革與更新實驗內容、教學方法,以著重培養學生對計算機網絡的綜合分析設計能力、實踐能力和創新能力。
參考文獻
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2 尉哲明、馬尚才.《計算機網絡》課程教學改革的研究與實踐[J].中國教育信息化,2008.9:71～73
篇7
關鍵詞:計算機網絡 實驗室 建設
隨著信息化技術的不斷發展,我國各類中職院校都開設了關于計算機的一些基礎知識課程。為了更好地開展計算機實驗教學,大多數中職院校都建立了網絡實驗室。如何對實驗室進行有效的維護已經成為了各中職院校的一個重要難題。
1網絡實驗室的建設
1.1建設目標
首先,網絡實驗室以下兩方面內容一定要滿足教學的需要,第一是實驗室的設計方案,第二是實驗室的實驗內容。為了讓學生更好地適應當前的社會,適應社會各行各業對網絡人才的迫切需求,網絡實驗室的建設需要開設以下幾方面的實驗[1],第一方面是網絡組網方面的實驗、第二方面是網絡管理方面的實驗，第三方面是網絡工程方面的實驗，此外,在設備的選擇上,需要考慮到以下幾方面,第一是考慮多種技術的融合,第二是考慮多個平臺的操作,第三是考慮多廠家設備的互聯。其次,在網絡實驗室的建設過程中,要將其建設成一個特色的培訓基地或者學生的實習基地。為了盡可能地對資源加以運用,老師可以在業余時間,利用網絡實驗室來提升自己的專業水平。此外,網絡實驗室有一個重要的作用,那就是為學生創造了動手的機會,可以最大程度地發揮網絡實驗室設備的作用,為社會提供一個培養網絡技術學習的培訓場所。最后,能夠為社會培養不同類型的計算機專業人才。中職院校的老師在運用網絡實驗室時,要重視實驗的內容選擇,一定要讓實驗的內容與學生的專業相結合。此外,還應該契合學生將來的發展。例如以下幾方面的網絡人才在今后的發展就各有不同,第一,網絡管理人才;第二,網絡技術支持人才;第三,網絡工程人員。網絡管理人員的工作主要是在學?；蛘咂髽I單位等,在其中擔當網絡中心管理職位,所以在培養這方面人才的時候,一定要讓學生對網絡基礎有一定的了解,要讓他們的水平達到中級專職網管。而關于網絡技術支持人員,就需要培養他們以下幾方面的能力,第一是培養他們的綜合配置調試能力,第二是培養他們對故障的排除能力。對于網絡工程人員,需要讓他們對國外以及國內的布線標準規范有所了解,并且能夠進行光纖頭的制作,能夠設計出經濟適用的網絡布線系統。
1.2建設要求
1.2.1經濟實用網絡實驗室的建設,對所提供的實驗平臺有著一定的要求,要適用多種應用實驗的需要。能夠在同一時段進行多人實驗,也能夠合并起來組成一個較大的實驗環境,網絡實驗室的建設需要具備以下兩種特性,第一是靈活性、第二是經濟性。
1.2.2可擴展性由于網絡技術的更新換代速度較快,故此中職院校在建設網絡實驗室時,對設備的選擇一定要注意,設備要在保證穩定的情況下還擁有較強的擴展能力。例如,在交換機的選擇上,要具備多個擴展插槽。
1.2.3要與社會實際相結合在網絡實驗室的建設過程中,要結合社會真實的網絡,所進行的實驗要與社會實際相結合,這樣能夠讓學生在今后的工作中能夠更好地適應自己的工作,提升他們的就業能力。老師在制定實驗項目的過程中,要考慮應該采取哪種實驗手段更有助于培養學生的實際操作能力,能夠更好地培養學生的創造性,進而提升教學效率。
2網絡實驗室的管理
2.1管理模式的思考
在網絡實驗室的建設過程中,對其進行有效的管理也是一項重要任務,如果沒有對實驗室進行有效的管理,那么實驗室的建設將會大打折扣,不利于學生的網絡知識學習。故此,中職院校的管理者應該加強對網絡實驗室的管理工作。對實驗室進行有效的管理,主要從以下幾方面進行[2]。首先,對人員管理體制進行改革,調動實驗人員的熱情。要對實驗人員的工作量進行工作業績考核,實驗室的開放時間也應該有規定的時間。要讓實驗室的工作人員盡可能地加入到實驗教學當中,這樣能夠更好地提升他們的工作熱情。在實驗室的工作人員聘用上,要采取一個較為靈活的人員編制,要鼓勵人員流動,這樣能夠更好地提升實驗人員的知識深度,進而提升他們的專業素質。其次,要完善網絡實驗室的功能,以便更好地提升實驗教學質量。要努力提升教學隊伍的專業素質,鼓勵他們多參加到實驗教學當中,以提升他們計算機知識的廣度與深度,進而提升教學的質量。此外,要積極研究新的實驗方法,對實驗教材進行完善,從而使得網絡實驗室能夠變成一個獨立的教學實體。第三,要努力提升實驗室的管理水平,在管理過程中要機動靈活,以達到滿足老師與學生實驗需要的目的。各用戶在瀏覽學校實驗室的管理主頁過程中,能夠對實驗室的開放情況進行查看,此外,能夠與管理員進行溝通與交流。如此,一方面能夠保證實驗的順利進行,另一方面,又極大地方便了廣大師生。管理工作人員能夠通過網絡,對設備的運轉情況進行了解,對出現故障的設備進行及時的維護。最后,在實驗室運行過程中,要提供其運行的數據,繼而更好地促進實驗室的建設。對網絡實驗室實行有效的管理,那么就需要對以下幾方面情況做出統計,第一是實驗室的開放情況,第二是實驗室的使用率,第三是實驗室的設備數據,第四是實驗室的設備使用情況。實驗室管理員可以通過這些數據充分了解需求,為實驗室的建設提供數據依據,節約學校的建設成本。
2.2朝網絡化管理方向發展
在建設網絡實驗室時,需要中職院校管理者圍繞實驗室管理過程中可能出現的問題,采取相應的措施,例如運用以下幾種軟件來對計算機系統進行保護[3],第一是ghost軟件,第二是還原精靈軟件。在學生使用的計算機上,采取安裝美萍登錄管理系統的方式,使用賬號上機的方式來進行管理。許多中職院校對網絡實驗室建設大力支持,在實驗室中引入了大量的新機器,但是管理軟件和保護卡兩者之間存在著一定的問題,這兩者之間的兼容性不夠好,就會導致新的問題產生,那么就需要采取網絡化管理,對各環節進行綜合有效的分析,預防出現功能沖突的問題,一方面要滿足當前的使用需要,另一方面要使得系統的可升級性得到較好的保障,防止出現重復投資的問題。
3結語
隨著科學技術的日新月異,新設備被不斷應用,使得人們對教學實驗有了更高的要求,對實驗室的建設也有了更高的要求。那么就需要實驗室管理員提升自己的專業技術水平,對當前的教學實驗環境進行不斷的分析與研究,將新技術逐漸應用到網絡實驗室的建設當中,這樣有助于實驗室更好地為教學服務,將網絡實驗室的作用充分地發揮出來。這樣也有助于提升中職院校的競爭力,從而為社會培養更多的專業技術人才。
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篇8
關鍵詞：計算機網絡；創新實驗
中圖分類號：TP393 文獻標識碼：A 文章編號：1009-3044（2017）04-0015-02
1 計算機網絡實驗課程現狀
計算機網絡實驗課程是依據計算機網絡理論課程設立的實驗課程。該課程的主要目的是鍛煉學生的動手能力，了解計算機網路的工作原理和儀器的使用，加深對計算機網絡相關理論的理解。實驗著重培養學生的動手能力和網絡設備管理的基本技能，提高理論聯系實際、分析和解決實際問題的能力。
計算機網絡實驗室經過學校多年的發展，已經具備較完整的教學儀器提供能力。這些主要是指該實驗室如今擁有服務器20臺、PC機500余臺、路由器20余個、交換機30余臺和眾多類型的殺毒軟件和防火墻為計算機網絡實驗的信息安全提供保障。
計算機網絡實驗和計算機網絡理論相輔相成。先了解理論方能進行實驗，而實驗則可以幫助學生深化對理論的理解。一般情況下的網絡實驗課都是在IP協議講解之后方能進行。
2 創新實驗教學的挑戰
創新實驗和一般實驗不同。創新實驗室探索未知，一般實驗室探索已知；創新實驗的過程需要學生自己設計，一般實驗的實驗過程已知；創新實驗的結果具有收斂性，一般實驗的結果不具有收斂性。創新實驗的過程中，學生一直在思考，通過自己的思維完成實驗。 計算機網絡的創新實驗同時受到主觀條件和客觀條件的約束，最大的客觀條件約束自然是學科知識水平的約束。屬于計算機網絡的創新實驗必然滿足于計算機網絡學科水平內的創新。以往的經驗表明，創新實驗教學存在以下幾個局限性：
（1）學生在實驗創新上的局限
大多數的高校新生在新接觸計算機網絡技術時，都不具備一定的計算機網絡知識，其對實驗創新上的能力受到各個方面的限制。一是理論能力的限制：要想提出特色具有自主特色思維的實驗方案，一定是對計算機網絡技術有著廣泛和深層次了解的人。就像先前說的一樣，高校學生無法在短時間內取得深入了解。二是儀器的限制：“兵馬未動，糧草先行”，實驗儀器就是高校學生手中的糧草，可謂至關重要。三是儀器使用能力的限制：學生連計算機網絡理論的培養都還走在路上，更別提更有難度的實踐操作了。大多數學生只能完成最基本的實驗內容，在熟練運用儀器的道路行還有很長一段路要走。
（2）學生自我意識的限制
學生的自我意識主要是指學生的自主創新、學習和自我管理能力的缺失。大多數當代大學生都不認為自己有責任、有能力去自主創新。他們大多認為自主創新的“偉業”應該交給天才或者是行業精英來做，而自己只需要跟緊前人的步伐往前邁就好。同時，各個高校中只有少數學生才會去自主學習，相當一部分人只是被動的接受知識，而沒有完全去理解、接受知識。如此自主學習意識的淺薄注定缺少創新。自我管理能力的淡薄是指學生作為社會中的一份子本應該充分發揮自身主觀能動性，使自身的“德智體美”得到全面發展，讓自身有能力生存在社會，同時提升自我價值和社會價值，然而在家庭觀念或者是成長環境的影響下，喪失了這種自我意識。學生從小就缺少自我管理的能力，服從老師、家長的教育而忽略了人格的教育，由此導致學生升入大學過后往往因為突然到來的自由而無法合理安排自身時間，無法對自身的大學生活形成一個有效的管理。更別說，他們可以滿足創新型實驗課程的要求，不敷衍了事。
3 計算機網絡技術的創新型項目方案的設計
涉及計算機網絡技術的創新型項目方案應既要給普通學生提供創新思路和方案，又要給具有個性化思維的學生提供更多的機會和選擇，讓具有不同基礎的學生在老師的幫助下都能夠提高。
在網絡綜合實驗項目中，可將實驗項目分為自主化和半自主化兩種類型，分別適合不同的學生。半自主化的實驗中，拆分的模塊被設置成很多個實驗子項，只要完成其中一個子項就能接著往下進行，同時在學期結束后，可以在子項中新加入學生曾經做過的實驗作為二次考核。實驗人進行團隊制，一般由學生自愿組織5-10人為一組的小團體為一小組。這樣的小組往往能發揮團隊所有人的才能，保障實驗的正常進行，同時老師應該要對實驗項目的進行規范化管理。
3.1 分層化綜合實驗項目系統
計算機網絡技術的實驗一般分為兩種：自主型實驗和自選型實驗。自主型實驗是指完全由學生把控的實驗。包括實驗的設計、進行和實驗的總結都由學生完成。難度^大，只適合有較強能力的學生完成，但從培養人才的角度，這樣的實驗應該大力推廣。在教學方式上，老師可以加以重視，單獨抽出時間對此類學生進行指導，甚至可以在期末的考核上加分用以獎勵。自選型實驗是指先由教師先設立幾個實驗子項，標出主要實驗方向，由學生根據方向自選實驗目標，在老師的輔導下完成目標建設。該實驗是針對大多數學校而言的，同時滿足向自主型創新實驗的過度。
3.2 實驗項目團隊化及工程化管理模式
實驗項目采用軟件工程思想，建立實驗小組，推行項目管理。創新實驗實施團隊化，既可以發揮集體的力量，又可以減輕管理壓力。雖然創新實驗要求最大程度發揮學生的積極性，但這主要指實驗內容，但實驗過程卻是需要管理的，否則，很容易流于形式。
（1）鼓勵學生進行實驗項目申報
學生可以從選擇型綜合實驗選擇自己感興趣的實驗項目，也可以自主設計自選型綜合實驗項目，按照要求填寫項目申報書。
（2）嚴格進行項目審查
教師主要從技術上對學生提交的實驗項目進行可行性分析，包括技術理論上的可行性和當前實驗室設備是否滿足實驗項目要求，以此決定是否進行實驗項目立項，重點項目可以給予一定的經費支持。
（3）指導學生進行實驗項目實施
對于已立項實驗項目，由學生以小組形式實施實驗，教師作為顧問，接受咨詢，并嚴格把關經費的使用
（4）成立考核小組進行實驗項目考核
完成實驗項目之后，學生以小組為單位，進行實驗過程重現，并提交實驗報告，教師對實驗過程實驗結果和報告進行評估。重點項目成立考核小組對實驗結果和報告進行嚴格考核，并指導學生進行論文撰寫。
4 總結
在以上的論述中，我們發現設立新的項目方案，不僅可以讓有較高知識水平的學生完成自主創新型實驗，也可以讓普通學生接受自選型實驗。通過半自主式的設置，讓學生們的科學素養和創新精神都得到了大幅提高。但可持續的計算機網絡綜合性創新實驗項目探究仍未結束，還有可能出現一些問題，在今后的教學中，這些問題將會得到逐一完善。
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篇9
關鍵詞： 網絡安全； 虛擬機技術； vmware workstation； 虛擬實驗平臺
中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1006-8228（2015）08-23-03
Building of virtual experiment platform for computer network security course
Liu Feifei
（Department of Information， Business College of Shanxi University， Taiyuan， Shanxi 030031， China）
Abstract： The experimental environment for the computer network security courses is more complex， and it is difficult to construct a network experiment environment. Aiming at this problem， this paper proposes a method of building the virtual experiment platform based on vmware workstation. The platform improves the existing practical teaching ability to meet the teaching needs， which can also provide a reference for the peer.
Key words： network security； virtual machine technology； vmware workstation； virtual experiment platform
0 引言
網絡安全是當前互聯網極為突出的問題之一，許多高校都開設了信息安全專業，高校中的不少相關專業也都開設了網絡安全、信息安全技術、計算機安全、網絡安全對抗等課程，教學內容一般包括數據加密技術、PKI技術、信息隱藏技術、消息認證技術、網絡攻擊與防范技術、入侵檢測技術、防火墻技術、操作系統安全等[1]。計算機網絡安全的教學通常是理論與實踐并重，更加注重實踐能力的培養。一個獨立完善的實踐教學體系對于網絡安全類教學是至關重要的，它可以更好地促進理論教學的進行，同時加深學生對教學內容的理解，提高學生相關知識的實際應用能力。
網絡安全教學中存在兩個問題，一是其課程涉及的教學內容比較廣泛；二是網絡攻防類的實驗具有復雜性、特殊性和破壞性。所以，很難根據需求來搭建真實的實驗環境。本文主要探討基于虛擬機技術及吉林中軟網絡安全平臺的虛擬實驗環境的構建。
1 虛擬機技術
1.1 虛擬機概述
虛擬機是通過軟件模擬產生的具有完整軟硬件功能的獨立的計算機系統。虛擬機可以模擬出其他類型的操作系統，同時，也可以在一臺物理宿主機上模擬出多個相同或不同的操作系統[2]。這些系統互不影響，可以對每個虛擬的系統進行分區、配置而不影響物理宿主機硬盤的數據，也可以通過網卡將幾臺虛擬機連接為一個網絡。通常很多虛擬機系統出現問題以后，可以通過“恢復快照”迅速方便地還原到以前的系統。所以通過虛擬機來構建網絡安全實驗環境不僅可以降低購買軟硬件設備的成本，降低維護的費用成本，而且可以較好地提升系統及網絡的安全性。VMware、Virtual Box以及Virtual PC等都是常見的虛擬機軟件，它們都能在Windows系統上虛擬出多臺計算機，每個虛擬機系統可以獨立運行，并可以根據需要安裝相應的軟件和應用。相對而言，VMware在操作系統的支持以及執行效率上都表現地更為突出，應用也更加廣泛[3]。
1.2 VMware虛擬機
VMware是一個“虛擬PC”軟件公司，目前，VMware公司主要有數據中心和云計算基礎架構產品、數據中心和云計算管理產品、基礎架構產品、桌面和應用虛擬化產品等。其中，桌面虛擬化產品主要包括VMware Fusion（針對Mac）、VMware Workstation、VMware View等產品，而VMware Workstation則是個人虛擬化桌面的最常見的選擇，也是計算機網絡安全虛擬實驗環境構建的首選工具。
VMware Workstation軟件包含一個用于Intel x86相容計算機的虛擬機套裝，其允許用戶在一個物理宿主機上同時創建和運行多個x86虛擬機系統（例如DOS、Windows、Linux等），并且可以在這些虛擬機系統中進行新的應用程序的開發、測試以及相關部署。在物理宿主機中，可以通過VMware Workstation軟件在一個窗口中加載一個虛擬機系統，并通過窗口切換來進行多個不同的虛擬機系統之間的切換；同時，VMware Workstation提供了實時快照、掛起、恢復以及退出虛擬機等操作，為進入退出虛擬機系統提供了更大的靈活性。另外，VMware Workstation軟件還可以在一臺物理宿主機上模擬出較為完整的網絡環境，所以可以方便地利用物理宿主機及其上運行的虛擬機系統構建不同結構的局域網。鑒于以上特點，使得VMware Workstation成為現今各種網絡應用開發及部署的必不可少的工具。
2 虛擬網絡安全實驗環境的構建
2.1 虛擬機的搭建
本文利用VMware Workstation 7.1軟件來構建網絡安全的虛擬實驗環境。VMware Workstation 7.1對計算機的軟硬件配置的要求不高，可以在大多數計算機上使用。虛擬網絡環境的構建要在網絡安全實驗室的計算機上（統一使用Windows XP操作系統）安裝并啟動VMware Workstation軟件，建立虛擬機；將與已購置的網絡安全平臺相對應的Windows Server 2003和Linux操作系統的虛擬機文件拷貝到計算機的指定目錄下。同時，需要將網絡安全實驗室的一臺主機作為網絡安全平臺的服務器來使用，并在該計算機上復制拷貝服務器版的虛擬機文件，每次實驗，需要先在服務器計算機上，打開并運行服務器虛擬機，才能夠正常進行實驗。
2.2 虛擬機網絡連接的設置
虛擬機安裝創建過程中，必須將虛擬機連入網絡才可以正常進行實驗。VMware Workstation提供了10種（VMnet0-VMnet9）可作為虛擬交換機使用的虛擬網絡設備，同時為虛擬機接入網絡提供了三種網絡連接方式：Bridged（橋接模式）、NAT（網絡地址轉換模式）、Host-only（主機模式）[4]。
⑴ Bridged（橋接模式）。在該模式下，物理宿主計算機與虛擬系統計算機通過VMnet0虛擬交換機連接，兩者處于同一網段中。只需對虛擬機系統進行與物理宿主機同網段的TCP/IP參數配置，二者之間就可以相互訪問；同時，虛擬機系統也可以作為一全獨立的計算機訪問網絡中的其他計算機，并進行資源共享。如果網絡中存在DHCP服務器，虛擬機系統也可以直接從服務器獲取TCP/IP配置。橋接模式是虛擬機系統連網最簡單的方式，也是虛擬機安裝創建過程中的默認設置。
⑵ NAT（網絡地址轉換模式）。在該模式下，物理宿主機使用VMware Network Adapter VMnet8虛擬網卡與虛擬機系統通過VMnet8虛擬交換機進行連接，雙方在VMnet8網段進行相互通信；同時，通過虛擬機虛擬的NAT服務器使虛擬機系統的虛擬網卡連入Internet。在NAT模式下，虛擬機系統由VMnet8虛擬網絡中的DHCP服務器自動完成TCP/IP配置，不能手工進行修改，因此，不能與網絡中的其他物理宿主機互訪通信。
⑶ host-only（主機模式）。在該模式下，物理宿主機與虛擬機系統通過VMnet1虛擬交換機進行連接，虛擬機系統只能訪問局域網中的其他虛擬機，而不能訪問局域網中的其他物理宿主機。
根據以上描述，在構建網絡安全虛擬實驗環境的過程中，本文選擇默認的Bridge（橋接）模式，使得虛擬機系統與物理宿主機系統同處于一個網絡，并通過網絡安全平臺的DHCP服務器來自動進行TCP/IP配置。
2.3 虛擬網絡的拓撲結構
本文構建的虛擬網絡安全實驗環境主要依附于三種網絡結構：交換網絡結構、企業網絡結構及無線網絡結構。所有實驗分層次、有選擇地在三種網絡環境下進行。
在交換網絡結構中，如圖1所示，實驗室中每兩臺（根據實驗需求，可自行確定數量）計算機被劃分為一個實驗組，并在實驗平臺上擁有相對應的資源共享模塊。在該網絡結構中，各實驗組間的計算機可以互訪，各個共享模塊之間也可以互訪，并且各個計算機也可以訪問應用服務器上的所有資源。
圖1 交換網絡結構
如圖2所示，在企業網絡結構中，實驗室中的計算機依然以實驗組的形式連接到相應的共享模塊上，然后連接到實驗平臺的交換模塊。不同的是，各實驗組中的計算機以及各共享模塊之間不可以直接訪問。另外，通過對防火墻的配置，可以對各實驗組中的主機進行相關區域的劃分，如劃定實驗組一中的主機A、B為企業內網主機，實驗組二中的主機C、D為企業DMZ區主機，同時實驗組三中的主機E、F為外網主機。所以在企業網絡結構中，可以進行更加復雜及全面的實驗實踐，更有利于學生實際應用能力的培養與提高。
圖2 企業網絡結構
如圖3所示，在無線網絡結構中，實驗平臺使用的是企業網絡環境，但是各主機之間的連接及通信不再依賴于實驗平臺的共享模塊及交換模塊，而是通過無線網卡、無線網絡來實現。實驗平臺只為各個計算機提供Web服務。在該結構中，可以對無線網絡的安全設置、配置及相關安全協議和應用進行學習和模擬，提升無線網絡的應用能力。
圖3 無線網絡結構
3 虛擬網絡安全平臺實驗項目設計
計算機網絡安全教學是為了讓學生對網絡安全有一個全面的認識，并能深入理解和運用各種網絡防御技術，增強網絡安全配置與防護能力?；谔摂M機技術，通過購置網絡安全的相關設備，構建的虛擬網絡實驗教學平臺可以保障絕大多數網絡安全實驗的順利展開，滿足課程教學及學生能力培養的需求，同時體現了網絡安全技術的最新發展。在該教學平臺上，每個實驗都設置有相應的實驗原理介紹、實驗步驟及課后思考三個部分，可以使學生在充分理解實驗原理的基礎上，完成相應的實驗任務。
網絡安全平臺實驗項目覆蓋面比較全面，除了常見的必須的課內實驗外，還設置了綜合性、選做實驗部分，另外，相關知識內容的交叉性也比較強，促使了實驗教學內容和實驗指導方法的改革，有利于更加深入地培養學生綜合運用知識的能力和實踐動手能力。在該實驗平臺上可以實施的相關實驗項目，如表1所示。
4 結束語
通過VMware Workstation虛擬機構建的網絡安全虛擬實驗平臺，主要有以下優點。①利用現有網絡及安全設備即可搭建一個完善的實驗環境，無需過多的投入就可以對環境進行升級。滿足教學需求的同時，降低了建設維護的成本[5]。②完善了實驗教學體系，保證了教學內容的全面性及深度，也可以靈活選擇教學載體，采用“仿真+全真”結合、“虛擬+實體”結合的方式，分層次，多角度地展開教學。
實踐表明，通過網絡安全虛擬實驗平臺實施教學，可以使得實驗教學與理論教學緊密結合，相互促進；幫助學生深入學習相關理論知識的同時，真正地掌握實際的操作技能。為了能提升學生網絡安全開發設計的能力，在接下來的工作中，還要進一步拓展和完善實驗平臺對于安全軟件開發測試的支持。
參考文獻：
[1] 李玉峰，王睿.在虛擬機下搭建網絡安全課程教學平臺[J].內蒙古農
業大學學報，2010.31（3）：277-281
[2] 黃曉華.軟件還原與虛擬機技術在計算機實驗教學中的應用[J].軟件
導刊，2014.13（10）：194-196
[3] 韓起云，冉維，李靜.基于VMware的網絡安全虛擬實驗平臺搭建[J].
重慶教育學院學報，2011.24（6）：31-34
[4] 郁書好，蘇守寶.VMware下多操作系統實驗環境構建[J].實驗室研究
與探索，2013.32（9）：106-108
篇10
1.1Sniffer軟件簡介
Sniffer軟件還有很多其他強大的功能，比如檢測網絡流量、實時監控網絡活動、收集網絡利用率和錯誤等。使用Sniffer軟件可以捕獲從數據鏈路層、網絡層、傳輸層到應用層各層次的協議數據包。Sniffer在捕獲數據包以后，可以按照不同層次顯示出來，并且用十六進制、ASCII碼多種形式進行解碼，這樣學生可以通過實際的操作看到各種網絡現象中產生的數據包的具體結構和內容，從而加強對計算機網絡體系結構的理解。
1.2數據鏈路層協議分析
我們通常在講解數據鏈路層IEEE802.3數據幀結構時，在課堂上給同學展示的結構圖，主要講解各部分的內容和功能，學生在理解上是很抽象的，印象也不深刻，很難真正掌握數據幀的分層結構和工作原理。為了讓學生能夠直接生動地去感知數據幀，我們設計了采用sniffer軟件來監控網絡中2個節點間的通信，通過抓取鏈路層數據幀來進行解碼分析。步驟如下：
①點擊開始程序sniffer打開Sniffer軟件，如果電腦有多個網卡，選擇已經連接正在工作的網卡；在主窗口菜單中選擇“捕獲”“定義過濾器”“地址”：地址類型處選擇“IP”；
②位置1處填寫本機的IP(A)，位置2處填寫旁邊同學的IP(B)；
③繼續在“定義過濾器”選擇“高級”，勾選想要捕獲分析可用到的協議類型：IP-ICMP；TCP-DNS-HTTP-TCP；UDP-DNS等；點擊“確定”；
④點擊“捕獲”菜單中的“開始”，開始捕獲位置1與位置2之間的協議數據包；
⑤此時我們在cmd窗口中輸入命令：ping[位置2的IP地址]；
⑥Ping命令結束后，返回Sniffer主窗口，點擊“捕獲”菜單中的“停止并顯示”。
⑥在顯示窗口中點擊解碼選項，可以看到類似的窗口，里面包含了各層的數據包，點擊DLC，可以看到的內容，其中上半部分表示數據幀的基本信息，包括接收時間、幀長度、目標物理地址、源目標地址、幀的類型以及對應網絡層的協議等信息，下半部分是該幀的數據流用十六進制表示，當然同學們可以轉換成二進制來分析，右邊的內容是對應的ASCII碼。
1.3網絡層及高層協議分析
在剛才操作的窗口中，在DLC下方的就是IP協議，點擊展開IP選項，可以IP協議內容，可以很清晰地看到IP數據包的報頭信息，讓學生與課堂里講的關于IP數據包結構信息進行對比，找到相關的內容。其他高層的協議信息操作的方法與IP協議類似，在中打開TCP選項，可以看到傳輸層的協議結構信息，打開HTTP選項，可以看到應用層的協議結構信息。
2總結
