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计算机网络课程的实验教学法
作者：陈树根 郭锡泉
[关键词]计算机网络 实验教学法 TCP/IP
一、课程的重要地位和作用
计算机网络课程一般包括数据通信原理与实现技术、网络体系结构、局域网及广域网原理、网络互联原理与技术、TCP/IP协议等内容。它是计算机和电子商务专业，特别是计算机网络专业的核心基础课程，具有极其重要的地位和作用，如图1。
可以看出，计算机网络是学生学习网络工程、网络管理、网络开发这三个专业方向课程的基础。如果学生学好了计算机网络，则后续的专业课程的学习必将事半功倍，势如破竹。
二、课程的教学现状分析
众所周知，TCP/IP协议（见图2）是计算机网络的工业标准，是事实上的标准。学习计算机网络，实际上就是学TCP/IP协议。因此，TCP/IP协议应该占据一个十分突出的地位。
但TCP/IP毕竟是一系列的协议，课堂教学难免有些枯燥。如果只按书本理论，而没有结合实际来讲授，学生就难以消化、接受，所以，教师在讲授计算机网络课程的过程中，一定不能“满堂灌”。在实际的教学过程中，有些学生学完了计算机网络课程后，甚至还不知道实用中的协议是OSI（开放系统互连），还是TCP/IP。可见，这样的教学，对于计算机网络专业来讲，是不可能收到应有的效果的。
三、实验教学法的应用
为了提升教学效果，鼓励学生自我探究，并充分调动他们的积极性，可以在计算机网络课程的教学中引入实验教学法，以取得较好的效果。
1.实验教学法的概念。即把教师的理论教学和学生的实验这二者自然地融为一体，并根据教学需要来灵活选择教学手段，以使学生在讲中练、练中学、边讲边练，从而不断强化他们的操作技能，不断深化对TCP/IP各个子协议的理解，并引导他们综合运用所学知识积极、主动地分析实际问题。
2.实验教学法的条件：①“双师型”教师。实验教学法要求教师不仅要具有扎实的专业理论知识，而且还必须具备熟练的操作技能。②“一体化”的教学场所。既能满足理论教学的要求、又能满足实验教学要求的场所。③“一体化”教材。即符合教学大纲、理论与实验紧密结合、科学实用的教材。其中，学生实验平台的构建最为关键，这可以通过两种方式来实现：一是在普通的机房里运行协议分析软件，即教学生使用某种抓数据包的软件（如Sniffer Pro）来完成相关实验；二是购买专门的网络协议仿真教学系统。这类系统一般由硬件、软件、实验教材和教学课件组成。其中，硬件系统由主控中心平台的设备和数据采集器组成，负责提供多种服务和数据采集工作。软件由仿真编辑器、协议分析器和其他工具软件构成。仿真编辑器可以仿真编辑多种协议数据帧，协议分析器可以捕获并分析来自网络和仿真编辑器仿真发送的数据帧。无论用何种方式来构建实验平台，都要支持以下这些基本的实验：以太网数据帧的构成；IP地址分类与IP数据包的组成；ARP地址解析协议；ICMP Internet控制报文协议；UDP用户数据报协议；TCP传输控制协议；TCP与UDP端口扫描；TELNET和FTP协议；DNS域名服务协议；DHCP协议；SMTP和POP3协议；SNMP协议与网络管理；HTTP协议。
3.实验教学法的实施。在教学过程中，要贯彻以学生为主体、以教师为主导的原则，并充分调动学生的积极性，鼓励他们自我探究。下面，以讲授ARP协议为例，来说明实验教学法在课堂教学中的应用。ARP协议的内容一般包括ARP的作用、运作方式、缓存、ARP包的格式等，一般的教科书都需要若干页面的篇幅才能介绍完全。在讲解ARP的运作方式时，如用图形、动画来表达，其效果会比纯粹用文字说明好得多，如图3所示。
需要强调的是：ARP请求是广播，ARP应答是单
播。图3要表达的是，如果A（IP1）要和C（IP3）通信，首先要获得C的MAC地址，这时，A就会在网络中广播一个ARP请求，以询问C的MAC地址，而C在收到询问后随即返回一个ARP应答，以通告自己的MAC地址，这个一问一答的过程之后，A的缓存里面便建立了IP3—MAC3的映射关系。“纸上得来终觉浅，绝知此事要躬行。”要学生深刻地理解这一过程，最好就是要求他们自己做实验。教师只要演示一下Ping、Arp命令和抓包软件的使用，学生即可模仿着做。图4是学生对ARP请求数据包的分析：
当学生能顺利完成这样一份实验报告时，说明他们对ARP协议的理解已经比较到位。作为拓展，教师还可以引导学生去探究目的IP在局域网以外的情形，以及ARP欺骗的原理。
正因为实验教学法把教师的理论教学、学生的实验这二者自然地融为一体，学生在讲中练、练中学、边讲边练，操作技能不断强化，对TCP/IP各个子协议的理解不断深化，比“满堂灌”传统模式的教学效果要好得多。
参考文献：
[1]黄声烈.网络协议仿真教学系统平台的构建[J].现代教育技术,2005,(11).
[2]郭锡泉.计算机网络基础课教学方法的改进[J].职业教育研究,2007,(4).
[3]谢希仁.计算机网络(第2版)[M].北京:电子工业出版社,1999.