| 标题 | 新工科背景下面向虚拟仿真实验的计算机网络课程实验教学探索 |
| 范文 | 郎大鹏 刘杰 鞠成东 丛晓红 摘要：网络技术的高速发展使得高校在开展计算机网络课程的教学过程当中获得了更加强有力的技术支持，高校教师在开展计算机网络课程的实践教学环节当中需要有效地借助虚拟仿真技术来进行实验指导，使得学生能够更加高效地开展实验设计和实验结果记录，并解决以往实验过程当中无法解决的问题。本文将具体分析现阶段计算机网络实验课程当中面临的主要问题，探究虚拟仿真技术对网络实验课程的积极作用，并给出提高计算机网络实验课程教学质量的具体建议，希望对高校计算机网络课程教学质量的提升有一定的参考意义。 关键词：工科背景;虚拟仿真;计算机网络 高校教师的教学手段需要跟随技术的发展和更新换代进行不断地调整和改进，计算机网络课程的教学活动与具体操作实践密切相关，需要学生在实际的实验操作当中去验证自身的理论假设和独特构想。为了促使学生在计算机网络实验当中获得更加便利的实验条件和更加精确的结果，教师可以将虚拟仿真技术引入到课堂的实验教学当中，使得学生能够借助这一技术的独特优势来强化自身的理论学习和实践技术。教师应该针对现阶段实验教学当中存在的诸多问题来进行技术的引进和改良，促使学生在计算机网络的实验开展当中获取更高的学习效率。 1 现存问题 1.1 现阶段的计算机网络实验中的可视化效果较差 开展计算机网络实验时如果采取真实的物理网络设备，则会使得实验过程当中各个设备的运行状况无法直接清晰地显示出来，而且需要实验人员在开展实验的过程当中不断地切换不同的网络设备，以此来了解各个不同设备的运行状况。实验人员也无法及时地了解不同网络协议的运行情况和相关数据。为了更好地解决这些问题，可以应用虚拟仿真实验当中的可视化工具，使得实验进展当中的各项数据都能够被十分直观且清晰地呈现出来。 1.2 难以开展大型综合实验 在开展了解更加大规模系统的组网需求分析和数据收集工作时需要用更好的网络技术来支撑这一实验过程，传统的物理网络设备在这一类大型网络实验的设计和开展过程当中无法很好地满足需求。而虚拟仿真技术则能够促使这一类大型实验工作的流程变得更加清晰，同时也能够更好地减少实验过程当中的一些重复性工作。 1.3 难以在真实网络环境练习当中开展网络安全问题的实验 计算机网络实验常常需要针对不同的设备进行异常检测、防火墙设计等操作练习，如果采用真实的物理设备来开展这一类互联网安全实验，则很容易导致实验成本的上升，此外也会使得一些网络攻击实验没办法在真实的网络环境当中开展。虚拟仿真技术则能够很好地解决这类问题，使得实验者能够在一个虚拟的环境下进行不受限制的网络攻击实验，使得网络攻击的过程能够被十分逼真地模拟出来，同时也不会造成任何实际的损害。虚拟仿真技术能够使得实验者在开展网络攻击实验的过程当中处在一个与外界网络隔离的环境之内，以此来保障这些实验的顺利开展。 2 应用虚拟仿真技术开展实验的优点 2.1 环境和设备门槛较低 教师在指导学生开展虚拟仿真实验时不需要具备太过复杂的实验仪器和设备，每名学生只需要拥有一台能够连接局域网的机器设备即可。以往的许多实验过程需要有特定的设备，学校只能够提供数量有限的设备，这就使得学生在上课的过程当中需要几个学生共用一台设备，在教师讲解和具体实验操作的过程当中不是所有學生都有机会开展动手实践，也会使得许多学生在实验学习过程当中的学习效率受到影响。虚拟仿真技术的应用则使得每一名学生都能够用较为简易的设备参与到整体的网络实验当中，并使得每一名学生都在拥有自身实验设备的情况之下开展更加顺畅的实验学习[1]。 2.2 学生可以独立开展实验 虚拟仿真技术能够使得学生在参与实验的过程当中具备更高的独立性，每一名学生都能够在自身的实验设备上独立开展操作，能够在头脑当中对整体的实验流程和实验步骤有更好的全局性把握。当自身的实验过程遇到问题时，学生也能够更加独立的思考解决办法，同时根据自身的每一步操作来思考问题的来源。 2.3 实验管理更加便捷 这一技术的引入还可以使得实验的管理过程更加的简单，教师可以十分简便地搭建一个实验环境。教师能够在整体实验进展当中进行更好的观察和检测，了解每一名学生的实时进展。这一类实验也能够使学生在实验过程当中保持独立性，不会产生与其他同学过多的交流从而对课堂的教学带来干扰[2]。教师能够通过整体的系统来对每一名学生的实验过程进行监督，并及时地为遇到问题的学生提供指导，使得学生能够更好地跟上整体的实验进度，并及时解决自身的疑难问题从而进行后续的实验研究。 2.4 维护流程更加方便 虚拟仿真技术也使得实验设备的维护和维修过程变得更加的简单，以往的实验过程需要教师对实验室内的各类大型机器设备进行维护，而虚拟仿真技术的引入则使得教师的维护对象仅仅限于实验所依赖的服务器。教师不再需要对每一台参与到虚拟仿真实验当中的设备进行维护，这些设备往往是由学生自主管理[3]。教师只需要检测整体的服务器是否稳定，并在教学指导过程当中，针对服务器存在的问题进行不断改良。 2.5 实验记录保存更加简便 虚拟仿真实验技术能够使得教师依据一个系统来对全部学生的实验进展和实验结果进行实时查看和记录保存，这就使得教师的指导工作变得高效和便捷。教师不再需要像以往的教学过程中那样对每一名学生的实验表现进行查看和记录，而是只需要实时地查看系统当中所呈现出来的实验进展和数据保存情况[4]。这一类技术能够大量地减轻教师在实验开展过程当中的工作量，使教师能够将更多的关注力放在有效指导学生并为学生提供改进意见之上。 3 指导学生开展良好的虚拟仿真实验的具体措施 3.1 针对学生开展动态管理 虚拟仿真技术使得教师对于学生实验过程的指导变得更加的灵活，以往实验过程当中教师只能够在实验室内对学生的相关操作进行指导，一旦实验课程结束，教师和学生便不能展开后续地学习和指导。学生也需要在规定的实验时间之内做完全部的操作，一旦无法在课堂之上完成所有的实验流程，学生也无法在课下的时间进行后续的实验操作。虚拟仿真技术的应用使得学生能够在课程结束之后继续自身在课上的实验，针对课程上没有获取的实验结果在课下的时间进行不断地总结和复盘。教师的指导过程也可以延续到课堂之外，教师在实验室之外也能够有效地指导学生继续开展此前未完成的实验，并通过便捷的网上交流工具来对学生进行实时的线上指导[5]。这样的实验过程和学习过程能够使得教师与学生更好地利用自身的时间，并使得实验开展的过程具备连续性，促使学生能够在课下的时间将自己未完成的实验补充完整。 3.2 激励学生在实验过程当中开展积极有效的自主学习 虚拟仿真技术给予学生更多的操作空间和创造力发挥的空间，教师在为学生制定实验主题和目标任务之后，学生可以依据自身的创造力来进行独特的实验流程安排。学生能够依据自身手中的设备来进行相关的实验操作，这就使得学生头脑当中的创造力被更好地释放出来，学生不用再按照教师所制定的操作流程来开展自身的实验，而是可以进行更好地创造和改进。教师在检测学生实验过程和实验结果的过程当中仅仅是依靠系统当中的实验数据记录来了解学生的完成情况，而不是要求每一名学生都按照自身所给定的实验方法和实验流程来开展相关实验。因此学生可以通过各种各样的实验方法来获取最终的结果，这也促使学生在探究实验的过程当中投入更多的创造力想法和自主学习，促使学生学会动用各类网络搜索工具来进行相关知识的探究和学习，以此来帮助自身开展更加良好的网络实验[6]。 3.3 积极提升教师的教学效率 传统的实验教学过程需要教师在固定的课程时间之内对所有学生的实验表现情况进行良好的观察和评估，以此来为学生的日常实验表现进行打分。这样的时空局限性会导致教师在开展教学评估的过程当中遇到时间紧、任务重的问题，也会导致其在评估学生操作表现的过程当中不够细致，忽略掉许多重要问题。虚拟仿真实验的引入能够促使教师采用更加灵活的方式来评估和考量学生的实验表现，实验过程当中的服务器能够将所有学生的操作和数据保存下来，教师可以在课下的其他时间来统一对所有学生的实验数据进行检查和评估，使得教师能够更加合理地分配自身的教学评估任务时间，在课堂之上将更多的关注投入到自身的教学活动以及针对化的学生指导当中。 4 结束语 实验开展的便捷性能够极大地提升课堂的效率，使得教师在规定的教学时间之内带领学生进行更多地理论探讨和更加顺畅地沟通交流。虚拟仿真技术的引入能够使得教师与学生在实验课堂之上进行更加高效便捷的实验，并使得每一名学生在实验过程当中的表现情况被准确记录下来，以此来为教师对于学生的评估考察提供更多的资料补充。实验便捷性的提升还能够促使教师的课堂教学效率得到极大的提升，并帮助教师展开更多一对一针对化的教学，使教师对每一名学生在实验开展当中遇到的问题进行更加具体的指导，并极大地提升每一名学生的实验学习实践。 参考文献： [1] 容强，张思卿.新工科背景下虚拟仿真实验教学在人才培养中的应用[J].求知导刊，2019（13）：135-136. [2] 王勇，张婷.基于大数据分析的计算机网络课程的虚拟仿真实验教学研究[J].科技视界，2019（12）：124-126. [3] 谢伟增，金振乾.基于Packet Tracer的《计算机网络技术》课程虚拟仿真实验教学[J].信息与电脑（理论版），2017（4）：223-226. [4] 潘文文，孙晓飞，李旭宏，等.新工科背景下计算机网络在校企合作专业中的实驗教学探究[J].中国多媒体与网络教学学报（上旬刊），2019（12）：182-183. [5] 杨茂云，王改革.新工科背景下计算机网络实验教学模式探索[J].福建电脑，2018，34（9）：83-84. [6] 张会兵，潘芳.面向创新与复杂问题求解能力培养的计算机网络实验教学改革[J].教育现代化，2019，6（62）：62-64. 【通联编辑：李雅琪】 |
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