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案例驱动的“计算机网络”实验课程研究

［摘要］针对“计算机网络”实验课程面临的实验设置零散、实验设备不足、实验内容单一、考评指标不充分的问题，分析了国内外关于“计算机网络”实验课程教学的方式方法，提出以案例为驱动、多样化实验环境、多层次实验内容、多指标考核评价的“计算机网络”实验课程设计思路。改进后的教学模式调动了学生的实践积极性，多样化实验环境和多层次实验内容可以满足不同层次学生的需求。实验考评降低了报告分数占比，加强过程考核及自评互评等，综合评价学生学习效果。对学生反馈的问题明确了下一步改进方向。

［关键词］计算机网络；案例驱动；虚实结合

［基金项目］2021年度教育部基础学科拔尖学生培养计划2.0研究课题“夯实基础，探索前沿，面向拔尖人才培养的‘计算机网络’课程多维一体教学模式探索与实践”；2022年度教育部-华为“智能基座”联接领域课程“计算机网络”（22ZNJZ27）

［中图分类号］G642.1［文献标识码］A［文章编号］1674-9324（2025）07-0133-04［收稿日期］2023-12-04

“计算机网络”是计算机科学与技术专业的核心课程，理论知识和实践应用结合得非常紧密，因此必须通过大量的实践来夯实基础知识，提高分析问题和解决问题的能力，培养科研兴趣。“计算机网络”实验课程设置应该以网络应用需求为导向，分析和解决问题为引导，鼓励学生自主设计和研究，培养学生的实践和科研能力。

一、存在的问题

当前“计算机网络”实验课程存在的主要问题如下［1-2］。

第一，实验设置零散。“计算机网络”课程体系庞大，知识点繁多，在设置实验课程时，往往以零散知识点的验证分析为主，没有将相关网络知识及应用融合进来。学生在实践时，只能片面了解零散知识点，不能宏观掌握计算机网络整体架构和各个知识点之间的关联。

第二，实验设备不足。网络硬件设备价格昂贵，且更新换代较快，实验室无法长期投入大量资金进行设备采购和更新，导致实验设备不足。我校计算机网络实验室有8组实验设备，最多可承担32人同时实验，不能满足多班级同时开展实验的需求，新型网络设备无法及时得到补充。

第三，实验内容单一。实验内容一般包括组网、设备配置及协议分析等，以验证型实验为主。实验主要依托网络仿真器开展，利用真实网络设备和互联网环境的情况较少，网络编程实验较少。实验难度适中，未考虑不同层次学生的实验需求。

第四，考评指标不充分。实验课程考核一般以实验报告分数为主，分组实验时同组人员分数差别不大，较少关注实验过程及组内人员分工情况，无法充分调动学生的积极性。实验报告分数并不能完全体现学生学习和课程教学效果，无法根据考核成绩对课程进行持续优化改进。

二、设计思路

针对以上问题，在学习研究国内外其他院校计算机网络实验设计方法的基础上［3-4］，提出了以案例为驱动、多样化实验环境、多层次实验内容、多指标考核评价的“计算机网络”实验课程设计思路。

（一）案例驱动

以校园网络规划为例，从网络规划原则、网络需求分析、网络规划方案、主要技术实现、特殊情况处置等方面介绍网络规划过程，将实验内容有机融入网络规划的各个步骤之中。实验设置见图1。

（二）多样化实验环境

依托实验室硬件设备的自建局域网环境，可以使学生掌握网络硬件设备的配置和使用；利用云服务器与本地计算机搭建的真实互联网网络环境，可以抓取真实互联网环境下的数据包进行学习和分析；使用网络模拟器可以在课余时间不依赖硬件设备开展仿真模拟实验；借鉴开源仿真系统搭建的路由仿真实验平台，可以提高学生的网络编程能力，掌握路由协议的精髓；自行研制的SDN网络实验平台，可以通过软硬件相结合的方式实现网络功能，提高学生的综合能力素质。

（三）多层次实验内容

实验分为硬件实验、网络编程实验和扩展实验三部分。硬件实验将组网与协议分析有机结合起来，在网络设备配置的基础上，通过实验现象和抓取的数据包分析网络协议的工作过程；网络编程实验要求实现网络通信、数据可靠传输、路由协议等内容，考查学生的网络编程能力和对网络协议的理解；扩展实验引入当前网络相关新知识、新技术，与时俱进，扩展学生的知识面。每个实验中，设置必做任务和选做（进阶）任务，学生完成必做任务后才能获得实验分数。在进阶任务中引入研究型、综合型问题，难度有所提升，用以满足不同层次学生的实验需求。“计算机网络”课程实验内容设计见表1。

（四）多指标考核评价

构建多元评价机制，强化过程考核，将互动交流、检查验收、实验报告、自评互评等均纳入考评范围，综合评价学生的能力和素质。通过课程问卷调查收集学生对实验课程的反馈意见，作为课程评价和改进的依据。

三、实施过程

（一）网络规划案例

××学校主校区共有建筑物54栋，大部分建筑物为2000年建成，部分建筑物网络线路老化严重。通过