网络案例实验设计

2024-08-12

网络案例实验设计（通用11篇）

网络案例实验设计篇1

随着网络技术的高速发展, 社会对掌握路由、交换、网络安全、语音、无线等网络知识的人才的需求也逐渐呈现上升的趋势。网络工程专业人才已成为信息社会的急需人才, 很多高校都已经开设了网络工程专业, 网络工程课程在网络工程专业中占据着核心作用。网络工程的实验教学环节[1,2]是网络工程课程的重要组成部分, 已经被看做培养网络工程专业能力的重要途径。目前网络工程专业学生普遍存在动手能力不足, 实践能力弱等劣势, 因此如何在网络工程课程中加强实验教学环节[3], 以提高学生的实际动手操作能力, 是亟待探索的问题。将实际工程案例应用到网络工程课程的教学过程中, 可以突出课程的实践性和实用性, 提高教学质量, 激发学生的学习兴趣。

1 网络工程实验教学现状

现有的实验工程实验教学模式均是以验证性实验为主, 由老师讲解实验任务和实验过程, 然后学生按照实验指导书进行实验验证。例如OSPF实验中, 学生按照老师给出的实验指导书进行OSPF协议的配置, 最后在主机之间实现互通, 即证明OSPF路由协议配置正确。通过这种实验方式, 学生虽然实验成功了, 也掌握了相应的OSPF配置命令, 但是在实际网络工程中遇到OSPF问题时, 却不能很好的用所学理论来解决。说明学生还是没有将该网络技术和实际网络工程中的应用紧密结合起来, 这样就出现了网络理论与实践的脱节。因此, 我们探索了基于工程案例法的网络工程教学模式, 并应用在网络工程的实验教学中, 以便学生理解所学知识的应用场景, 更好的将所学网络理论运用到实际工程中去。

2 工程案例教学法及其应用

2.1 工程案例教学法

工程案例教学法是一种以工程案例为基础的教学方法, 通过实际工程案例的引入, 培养学生的工程观念, 对现实工作情境中发生的问题, 运用所学的相关理论知识和已有经验进行分析、判断并解决, 从而启发学生进行知识技能的迁移, 提高学生的解决实际问题的能力, 进而培养学生学习兴趣, 提高实验教学效果。

我们将工程案例教学法引入到网络工程的实验教学中, 将网络工程中的每一个案例贯穿于网络工程的实验教学内容中, 让学生通过理解当前网络工程案例, 自己独立思考, 完成每节实验课的实验项目。通过该实验过程, 让学生理解如何将网络技术及相关理论运用到实际工程中去, 以此来培养学生的工程实践能力。

2.2 工程案例教学法在网络工程实验教学中的应用

本文以基于策略的路由实验为例来进行阐述。

2.2.1 案例背景

某网络公司主要任务是为客户提供网络故障维护服务, 该公司目前有两条上网线路。当客户网络设备出现故障时, 公司网络维护人员就通过这两条上网线路远程登录到客户的网络, 来为客户进行故障排除。但是, 最近公司新招聘了很多员工, 公司网络维护人员开始抱怨远程登录到客户网络的速率越来越慢, 已经开始影响到了他们的正常维护工作。作为公司的网管, 被要求解决该问题, 让远程登录的访问速率符合网络维护部人员的要求。

2.2.2 案例分析

从案例背景中可以了解到, 该公司的所有员工都从仅有的两条线路上网和维护客户设备。当公司员工越来越多时, 客户网络维护人员远程登录的速率也越来越慢, 这很可能是员工上网的流量增多, 挤占了两条线路的带宽所引起的。

2.2.3 案例解决与实施

在公司网络出口处的路由器上可以通过策略路由技术解决, 在路由器的接口上实施基于应用的策略路由, 让所有上网浏览网页的数据包从一条线路通过, 而将另一条线路留给远程登录使用。

当我们了解了整个案例背景、需求和解决措施之后, 我们可以搭建一个模拟的实验环境来对本案例的解决办法进行测试。

(1) 测试实例的拓扑设计

该案例的拓扑结构可以按照图1进行设计。

(2) 用route-map语句定义策略路由

在route-map语句中, 应指定数据包的应用类型和对数据包的操作。

在路由器R1上进行配置, 配置命令如下:

上面两条命令的作用是定义两个访问控制列表, 分别对应于两种应用。

route-map lab permit 10

match ip address 101

set ip next-hop 202.50.2.2

route-map lab permit 20

match ip address 102

set ip next-hop 201.52.1.2

上面命令的作用是定义route map表lab的两条语句, 第一条语句作用是网页访问应用的数据经过s1/0接口发送, 第二条语句作用是远程登录应用的数据经过s1/1接口发送。

(3) 在接口上应用route map语句

在路由器R1上进行如下配置:

上面命令的作用是在接口上应用名字是lab的route map表。

(4) 使路由器本身产生的数据包也接受该策略路由的管理

在路由器R1的全局模式下进行如下配置:

整个配置完成后, 我们可以在路由器R1上使用debug ip policy命令来进行监测, 从而验证实验配置的正确性。

3 结束语

本文在分析网络工程实验课程现状后, 提出了基于工程案例教学的网络工程实验教学模式, 通过基于策略的路由实验案例介绍了工程案例教学在网络工程实验课程的实施过程, 这样可以增强学生学习实验课程的积极性, 有助于学生理解所学知识在实际工程中的应用场景, 达到理论知识和实际工程的紧密结合, 从而真正掌握所学的网络技术。

摘要：本文针对目前网络工程课程实验教学现状, 提出了基于工程案例教学法的网络工程实验教学模式, 并介绍了网络工程实验教学中的一个案例, 该方法有助于学生理解所学知识在实际工程中的应用场景, 提高实验教学效果, 可为网络工程课程的实验教学提供一定的参考。

关键词：工程案例法,网络工程,实验教学

参考文献

[1]王燕, 李华, 卢慧.网络工程课实验教学结构的改革探索[J].计算机教育, 2013, 14:29-32.

[2]石云辉.计算机网络工程实验的设计与教学实践[J].电脑知识与技术, 2010, 6 (14) :3692-3694.

[3]刘晓华, 郑更生, 赵卿松.网络工程专业实践教学体系的研究[J].软件导刊.2011, 10 (5) :197-199.

网络案例实验设计篇2

北郊中学孙延强

一、案例背景信息

1．为了加强对学生网络方面的认识，增强网络安全意识。2．学时数：1个学时

非上机时间10分钟，上机操作时间20分钟其他活动时间10分钟

二、教学设计

（一）教学目标

1）掌握计算机病毒的概念及特点。

2）了解计算机病毒的传播途径，计算机病毒的防治措施：

A．学会根据计算机的运行情况及计算机表现出来的症状判断计算机是否带毒； B．能运用多种杀毒和查毒软件对计算机进行杀毒和查毒。3）掌握密码的安全性和加强IE的安全设置。4）培养学生良好的使用计算机的道德规范。

（二）教学重点与难点

教学重点：树立网络安全意识，掌握在网络中基本的自我保护方法。教学难点：如何创设情境，引导学生自主学习。

（三）教学对象分析

初中的学生已经懂得如何利用网络获取、保存和交流信息，但信息安全意识薄弱。因此要指导学生树立网络安全意识，掌握基本的网络安全措施。

（四）教学策略设计：

1．教学方法：启发式与任务驱动相结合的教学

2、课前准备：收集教材案例；收集真假中国银行的网页图片；收集展现黑客的危害及违法性资料；收集知识扩展部分的相关材料。

三、教学过程

（一）网络欺骗

导入：展示真假中国银行的网页图片，让学生判断两个网页是否一样。学生观察并判断图片。

师：有的学生认为一样，有的学生认为不一样，老师先不给出正确答案，讲述由中国银行网页引发的真实故事„„

学生观看图片，学会辨别信息的真假。

教师介绍“超级网络卫士”的比赛规则：以小组为单位闯关，积分最高小组的学生为本节课的“超级网络卫士”学生。可使用的求助方式：①求助教材；②求助教学网站；③求助同学。

“超级网络卫士”第一关---自助自救

问题：当你遇难到网络病毒的情况你该怎样做？你能想到哪些办法？规则：各小组轮流介绍方法，最优得20分，依次递减。小组讨论、闯关。提示：参考教材。

（设计意图：创设情境，吸引学生注意力，通过“超级网络卫士”活动，调动学生学习的主动性、积极性。）

（二）网络病毒、网络黑客与恶意网页 “超级网络卫士”第二关—---火眼金睛

任务1：谈谈你所知道的由病毒所造成的对计算机安全的损坏事例。

规则：各小组团轮流介绍由病毒所造成的对计算机安全的损坏事例，每说一个事例加5分。

学生各抒己见，说他们所知道的事例。

小结：计算机病毒的概念、特征。

师：除了计算机病毒外，网络中还有哪些安全隐患？

各小组分工收集和整理资料（网上查阅）。

小结：根据学生回答的内容，将计算机安全隐患归纳为三类---黑客、恶意网页和病毒。任务2：各小组以某一方面的网络安全隐患为主题，收集、整理相关案例，5分钟后展示成果。

规则：各小组团轮流展示网络安全隐患，每说一个案例加5分。各小组收集、整理资料并展示成果。

任务3：请你为这台电脑把把脉，诊断病因： 1．双击不能打开的所有文件、文件夹。2．计算机开机后60秒倒计时重新启动。

3．老师在网上订购了一本书，按照上面的提示，输入了银行卡的账号和密码，等到第二天去查的时候，卡里的钱不翼而飞。

4．鼠标乱动，光驱无故自动弹出。

规则：抢先答对1小题的小组得5分。

各小组根据教师提供的病症，为电脑把脉，实践操作预防病毒的方法。

总结：抢答结束后，教师讲解计算机病毒的分类、特征及欢乐时光病毒、蠕虫病毒、木马病毒的特征及危害。

（设计意图：利用任务驱动，自主学习、探究学习，掌握计算机病毒的特征。）“超级网络卫士”第三关----药到病除

任务1：网络上搜索目前常用的杀毒软件，并下载试用版后，安装程序。

规则：最先完成的小组加30分，依次按5分递减，强调小组内每个成员都要完成任务。任务2：用杀毒软件检查自己计算机C盘中的病毒。

规则：最先完成的小组加30分，依次按5分递减。强调小组内每个成员都要完成任务。任务3：根据你的真实情况，抢答下列问题，看你的网络安全意识是几星。规则：每答对1题增加1星，根据所获星数给小组加0～30分。选择题：

1．你的邮箱中有一份陌生人发来的生日礼物邮件，你会怎么做？ A．打开看一看

B．删除该邮件

2．设置密码时，安全级别最高的是哪种方法。A．生日

B．字母、符号、数字混用，多用特殊字符 C．英语单词

D．电话号码

3．你收到一封来自银行的邮件，声称你的账户在某商场大额消费，请你登录它提供的银行网站，输入账号和密码，查看你的账户。你会怎么做？

A．登录该网站查询 B．不登录该网站查询 4．发现病毒后，比较彻底的清除方式是_____。A．用查毒软件处理 B．用杀毒软件处理 C．删除磁盘文件 D．格式化磁盘

5．在网吧等公共场所上网后，你会怎样做？ A．上完网后转身就走 B．关机后再走

C．关闭所有浏览的窗口再走 D．消除系统中保留的个人信息再走

根据学生回答问题情况，确定自己的网络安全意识星级。根据小组得分，教师宣布本节课的“超级网络卫士”。

（三）拓展延伸评文明网民：请同学们真实记录自己在假期上网期间的文明或不文明行为，并拟订一个“文明网民”标兵评定标准。下学期我们将评选出“文明网民”标兵。

学生想成为“文明网民”标兵，会首先主动去了解哪些网络行为是文明的，哪些是不文明的。

（设计意图：“文明网民”标兵，动员学生不仅了解网络文明行为，而且会落实到实际行动中去。）

四、教学反思

交换网络阻塞率仿真实验设计篇3

关键词：网络阻塞率；MATLAB仿真；仿真演示

一、前言

交换网络课程是高校电子信息和通信工程专业一门重要的专业课。网络阻塞率概念抽象，理论性强，基本概念及原理不容易理解，所以有在讲述工作原理时加以辅助的仿真实验演示，在教学过程中应借助现代教育技术来加强教学效果。

MATLAB是MathWorks公司推出的一种科学计算软件。它是一种以矩阵为基本编程单元的程序设计语言，不但拥有强大的数值计算功能、图形表达功能，还具有可视化的仿真环境。在移动通信教学中引入MATLAB，可以使一些不易理解的抽象知识比较直观地显示出来，便于学生理解和接受。从而使学生加深对交换机本质的理解，进一步掌握课堂内容。

二、接线器工作原理

在多级接线器结构中，由于第一级的每一个接线器与第二级的每一个接线器之间仅存在一条内部链路，因此任何时刻在一对接线器之间只能有一对出、入线接通。例如，当第一级第1个接线器的1号入线与第2个接线器的m号出线接通时，第一级第1个接线器的其他入线都无法再与第二级第2个接线器的其余出线接通。这种虽然入、出线空闲，但因没有空闲级链路而无法接续的现象称为交换网络的内部阻塞，当进一步增加网络的输入线数时，可依照相同的方法将二级接线器结构扩展为三级或更多级（如图1）。

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图1多级接线器结构图

三、仿真演示

设当级间链路数x=1时二级接线器结构的内部阻塞率是Bi2，三级接线器结构的内部阻塞率是Bi3，由仿真结果图可知：当接线器出线一定时，随着话务量的增加网络的阻塞率也随着变大；当话务量一定时，接线器出线的数值越大，网络的阻塞率就越小。当级间链路数x=3时，二级、三级接线器结构的阻塞率都比x=1时小，而当级间链路数x=5时，二级、三级接线器结构的阻塞率都比x=3时小。由此可知，二级交换网路结构的阻塞率总是比三级的小，比混合型网络阻塞率的大。增加级数虽然扩大了交换网可接续的容量，但也增加了网络的内部塞率。扩大级间链路数可减小网络的内部阻塞率。通信网络中的话务量与呼叫损失，主要是受到通信话线路的数量的影响，当通信线路一定时，话务量越大，呼叫损失越大，当话务量一定时，通信线路越多，呼叫损失越小。所以，在实际应用中，应当综合考虑话务量与呼叫损失的关系，做好市场调查，当话务量不大时，在一定的呼叫损失的情况下，通话线路数可以适当地做调整，以达到最小的成本、最高的效益与最大的利润（如图2）。

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图2 接线器阻塞率仿真图

四、结束语

程控交换是电子信息专业的重要专业课，由于该课程涉及的内容庞杂、概念多、分析方法复杂，所以教师难教、学生难学。教学中许多重难点需要通过演示实验帮助学生理解，才能取得较好的效果。利用MATLAB的仿真功能，可以很好地解决课堂仿真演示实验，收到了很好的教学效果。

参考文献：

[1]程铃，徐冬冬.Matlab仿真在通信原理教学的应用[J].实验室研究与探索，2010，29（2）：117－119．

[2]徐明远，邵玉斌.Matlab仿真在通信与电子工程中的应用[M].西安：西安电子科技大学出版社，2010．

[3]刘震霞.程控交换技术[M].西安：西安电子科技大学出版社，2006．

摘要：程控交换网络阻塞率分析方法复杂，教师难教，学生难学。教学中利用MATLAB极强的仿真功能，可以很好地解决交换网络阻塞率仿真演示。通过演示实验帮助学生理解，能取得好的教学效果。

关键词：网络阻塞率；MATLAB仿真；仿真演示

一、前言

二、接线器工作原理

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图1多级接线器结构图

三、仿真演示

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图2 接线器阻塞率仿真图

四、结束语

参考文献：

[1]程铃，徐冬冬.Matlab仿真在通信原理教学的应用[J].实验室研究与探索，2010，29（2）：117－119．

[2]徐明远，邵玉斌.Matlab仿真在通信与电子工程中的应用[M].西安：西安电子科技大学出版社，2010．

[3]刘震霞.程控交换技术[M].西安：西安电子科技大学出版社，2006．

关键词：网络阻塞率；MATLAB仿真；仿真演示

一、前言

二、接线器工作原理

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图1多级接线器结构图

三、仿真演示

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图2 接线器阻塞率仿真图

四、结束语

参考文献：

[1]程铃，徐冬冬.Matlab仿真在通信原理教学的应用[J].实验室研究与探索，2010，29（2）：117－119．

[2]徐明远，邵玉斌.Matlab仿真在通信与电子工程中的应用[M].西安：西安电子科技大学出版社，2010．

网络案例实验设计篇4

1网络工程实验教学现状

与《网络互联技术》、《高级路由与交换技术》等其他的网络课程相比,网络工程课程在高校开设时间较晚;同时,又由于近几年计算机网络技术的发展速度较快,相关计算机设备更新速度也较快,各类协议和标准也在随着网络技术而不断更新。因而网络工程实验教学由于受各类因素限制,目前缺乏一套完善和成熟的教学体系,阻碍了实验教学在网络工程教学中的发展和应用。

从现有的实验工程教学模式来看,实验教学中多是验证性实验。验证性实验的教学模式主要为:教师向学生讲解实验的目的、任务、要求以及实验过程,学生根据教师所讲和具体实验指导书进行相关实验和验证。例如:在OSPF实验中,教师首先向学生讲明实验相关要求,学生根据教师提供的实验指导书配置OSPF协议,然后运用主机进行验证,如果与主机之间能够实现互通,就证明OSPF路由协议的配置方式正确。运用验证性实验方式来进行实验教学,虽然实验取得了成功,学生也对相应OSPF配置命令进行了掌握和理解。但是在实际网络工程中,由于以前学生所进行实验都是在教师指导下进行的,因而实际中遇到了OSPF问题时,学生不能自己应用理论来解决问题。这一现象说明了学生未能将日常学习的网络技术与实际网络工程中的应用结合起来,出现了实践和理论脱节的现象, 学生未能真正掌握网络技术。因此本文探讨和分析了工程案例法应用于网络工程实验教学的新模式,以便学生更好的理解已学知识的应用场景,更好地将学习的理论知识应用到网络工程的实践中去。

2工程案例法

本文首先介绍了工程案例法的具体内涵,其次简单介绍了在网络工程实验教学中,如何根据课程特点和学生特点对工程案例法进行科学合理选择。只有选择恰当的工程案例才会促进学生的发展,才能对学生的学习有所帮助。

2.1工程案例法教学的内涵

所谓案例法,就是以案例为基础,对学生进行教学的方法。这种教学方法起源于二十世纪二十年代,最开始由美国哈佛大学商学院所倡导和提出。案例教学法是在教学中选取独特案例形式进行教学,这些案例通常是商业管理的真实情境或事件,不是虚构和随意列举的,因而案例具有真实性和可分析性,能有效吸引学生兴趣和注意。同时,这种教学方式有利于引导学生积极主动参与课堂活动和课堂讨论,从而有效加强师生之间的交流互动,促进学生更好的理解和领会课堂选取的案例所涉及领域业务实践的中心思想、内在原理和基本技能。工程案例法就是在网络工程教学中,引入相关工程实际案例。其目的在于培养学生的工程观念,提高学生将理论知识转化为实践操作的能力,促进学生综合能力提升。运用工程案例法进行网络工程实验教学可激励学生参与到课堂教学的过程中去,从而有效提高课堂教学效果。

应用工程案例法于网络工程教学的方法在于:以某一工程为主线,将综合知识点分解到各个不同项目中,学生以3-5人为一小组,每小组选定一个网络工程,对各个实验项目进行完成。该方法有效整合了任务驱动教学、传统探究教学和案例教学三种教学方法的特点,能使学生主观能动性得到有效发挥。同时,学生从各个项目的实验中能够有效了解和掌握网络工程特点、技术以及网络工程解决的主要问题,从而能有效培养学生的创新能力和工程能力。

2.2工程案例的选择

运用工程案例法进行实验教学的难点在于如何选择合适的工程案例作为学生实验研究的依据,因而以下提出了如何选题的相关要点。首先,选题不能太大,由于学生正处于学习和发展阶段,对于太大的选题学生的完成具有一定困难。例如: “某大学的校园网设计”就是一个典型的选题太大的例子。其次,选题也不能太小。因为网络工程研究需将工程案例分解成知识点,太小则不利于知识点的划分,也不利于学生能力的提高,达不到训练的真实目的。例如:“某个教师办公室的网络设计”就是典型的选题太小的例子。从网络选型来说,教师办公室的网络设计只需一个或者几个交换机就可以顺利完成。再次,切忌完全选择虚拟的题目,因为虚拟题目让学生无法真正融入到网络工程的真实环境中去,也无法开展网络工程需求调查与分析工作,学生的后续实验也仅仅只是流于形式,既浪费时间,又浪费精力,还未达到实验的目的。

根据以上分析,选取工程案例可从以下三方面进行。首先,可以让学生直接参与高校任课老师承接的相关中小型网络工程的横向项目,为学生提供真实、直接的网络工程,让学生进行实践和练习,锻炼学生的动手动脑能力。其次,由于网络工程课通常都是在大学开设的,因而可根据大学生的年龄特点和身心发展特点,选择与大学生生活息息相关的校园网子系统作为课堂实验的选题。例如:教学楼、图书馆、学生宿舍、教学行政楼、公共机房等。再次,为了锻炼学生实践能力、分析问题和解决问题的能力,教师可鼓励和倡导学生到一些企业和公司进行实地调查和研究。

在具体实践中,实验选题不是一成不变的,它是一个动态更新和变化的过程。通常,高校的大楼设计的主要依据是学院,随着网络工程的推进,学生可以将这些大楼的网络工程作为自己的选题依据。同时,高校中院系通常易发生调整,二级学院有时会出现从一个地区搬到另外一个地区的情况,学校可让学生参与到网络工程的设计与实施实践中去,学校既能节约资金,又能使学生得到锻炼。当然,教师需对网络工程的总体质量进行把关。

3工程案例法应用于网络工程实验教学

根据前面的分析,我们已经了解了当前网络工程实验教学存在的相关问题和工程案例法的优势,因而将两者有效结合, 可改变当前高校网络工程教学存在的现状,促进学生能力的提高和知识的应用。

3.1实验项目的设计

运用工程案例法进行教学的关键在于设计实验项目。由于网络的更新较快,因而网络工程的建设也具有阶段性。其生命周期主要可分为5个阶段,即筹备阶段、设计阶段、实施阶段、系统测试与工程验收阶段、系统管理与维护阶段。表1是根据网络工程的各个阶段特点,设计的实验项目。

以上实验项目中的实验3、4和5是常用网络技术的典型配置,也是实验8完成的基础。在具体实验中,如果实验课时有限,可将实验内容分解到不同网络课程中,学生可在网络中进行学习。在实验教学中,可利用计算机网络课程群对实验进行总体规划来避免实验内容的重复。

3.2实验教学的组织

工程案例教学法在网络工程中能否取得预期效果的关键就在于实验教学的组织。组织实验教学,需将全班学生分成小组进行,每个小组3-5个成员,每个小组需选取1名小组长,主要负责小组内成员的分工。实验过程中,小组成员也需与其他优秀的小组合作,取长补短。每次实验中,学生要根据实验的不同要求完成相应的文档。

在实验中,为了增强小组竞争意识,为了避免实验出现过多重复,一个实验选题可安排两组成员完成。如果出现特殊情况,可安排三组左右的学生完成一个实验选题。在实验过程中,针对不同的环节,完成同一实验选题的不同小组,可进行交流和辩论,说明小组内的实验结果。利用竞争的方式可以有效激发学生的学习动力和进取心,可以促使学生进步,提高学生的参与度。

3.3实验教学的实施

工程案例法的实验教学与传统的实验教学存在较大差异。传统实验教学中主要是以验证性实验为主,而工程案例法的实验教学主要是综合性实验和设计性实验。学生要完成相应的实验,必须与组内成员或者组外成员合作,发挥学生的合作精神。同时,由于一些实验项目需在课外完成,例如:需求调查与分析,因而需恰当安排实验时间。针对这类实验项目,可以将实验安排在课外完成,在课内对实验结果进行报告和讲解,然后对不足的地方进行补充,对文档进行完善。

3.4实验成绩评价

工程案例法对实验进行评价的方式也与传统实验的方式有所不同。工程案例法的评价方式更加科学和全面,它需考虑学生的出勤情况和课堂表现情况,任课老师需对学生的表现和出勤进行记录和观察。同时,对于实验的完成情况进行评价是采用答辩方式进行。小组成员需对自己完成的每个实验进行讲解和演示,不同实验需由不同成员答辩,以便对每个学生进行考核。同时,每个成员进行答辩还可提高学生的口头表达能力和临时反应能力。老师与其他小组成员可随时对进行答辩的成员提问,然后根据实验报告和实验的完成情况得出学生的综合成绩。这种考核方式既发挥了学生的主观能动性,又调动了学生的参与能力。

4结束语

网络案例实验设计篇5

时间： 2010-12-14

来源：论文在线

编者语:

目前，随着网络技术的发展和教育理念的变革，合作学习被认为是极有发展和应用前景的网络教学策略之一，而基于网络的合作学习的教学设计及教学模式是亟待深入研究的问题。本文首先阐述了合作学习的概念及其理论，进而阐述基于网络的合作学习的教学设计，探讨了一种基于网络的合作学习的教学模式，最后介绍一个基于网络环境的合作学习的教学案例

[责任编辑： zhangnan ]

[摘要]目前，随着网络技术的发展和教育理念的变革，合作学习被认为是极有发展和应用前景的网络教学策略之一，而基于网络的合作学习的教学设计及教学模式是亟待深入研究的问题。本文首先阐述了合作学习的概念及其理论，进而阐述基于网络的合作学习的教学设计，探讨了一种基于网络的合作学习的教学模式，最后介绍一个基于网络环境的合作学习的教学案例。

[关键词]合作学习(cL)；基于网络的合作学习(WebCL)；教学设计；教学模式

前言

随着信息时代的降临，知识的转型，多媒体和网络技术的迅猛发展，人们的生存方式和学习方式正在经历着一场历史性的巨大变革。今天，合作学习作为一种学习方式发挥着越来越重要的作用。通过网络，学习者可以实现范围更广泛和质量更高的合作学习活动。基于网络的合作学习(Web—BasedCollabora—tiveLearning，WebCL)是指利用网络技术来支持的合作学习，是合作学习发展史上的又一新的阶段。目前随着网络技术的发展和教学观念的变革，基于网络的合作学习(webCL)也越来越受到重视。

一、合作学习概述

1．合作学习的概念

按照学习者之间的关系，可将学习行为类型分成个别学习(IndividualisticLearning)、竞争学习(Com—petitiveLearning)和合作学习(CooperativeLearn—ing，简称CL)等三种类型。

近年来，Collaborative／c0Operativelearning即合作学习(又称协作学习)越来越受到人们的关注，合作学习的研究和实践目前在许多国家和地区都开展起来。但是对于什么是合作学习，国内外专家学者对此有不同的语言表述。如：美国教育学者嘎斯基(Guskey，T．R．)博士、英国著名教育学者赖特(Light，P．H．)、以色列著名教育学者梅瓦里克(Mevarech，Z．

R．)、美国约翰斯·霍普金斯大学的斯来文(Slavin，R．E．)、明尼苏达大学“合作学习中心”的约翰逊兄弟(Johnson，D．W．&Johnson，R．T．)以及我国山东教育科学研究所的王坦、北京师范大学何克抗教授、北京师范大学黄荣怀教授、华南师范大学李克东教授、赵建华博士等都对合作学习下过定义。尽管关于合作学习定义的表述不尽一致，然而他们的定义揭示了合作学习本质特点的不同方面，概括起来有以下几点：①小组活动为主体；②强调小组成员的合作互助；③强调目标导向；④强调团体成绩作为激励。

为此，我们可将合作学习定义如下：合作学习是学生以小组形式参与、为达到共同的学习目标、在一定的激励机制下最大化个人和他人习得成果而合作互助的一切相关行为。

2．合作学习的实质

合作学习的核心是让一群学习者“共同”去完成某项学习任务，它可以是问题解决，也可以是专题研究，还可以是个案设计。在合作学习的过程中，学习者之间保持融洽的关系，相互合作，共享信息和资源，共同担负学习责任，完成学习任务。由于大家共同完成学习任务，承担最后的成果，因此学习者对知识的构建是在与学习伙伴的紧密沟通、协调和合作下逐渐形成的。在实践中我们可以得出，建立小组是合作学习的前提和基础。

二、基于网络的合作学习

现代教育理念认为，最好的学习方式是自主的个别化的探索性学习，最好的教学方式是对话交流模式。网络环境下的合作学习既包含个体的自主学习．又包含一定的对话交流成分(如实时或非实时交互)的协同。因此，笔者认为网络环境下的合作学习是最好的学习方式与最好的教学方式的有机结合。

通过开展网络环境下的合作学习活动，在使学习者达到对学习任务的深刻理解与深化拓展的同时，也能够促进学习者高层次信息能力的发展与团队协作精神的培养，能够达到两全其美，因此倍受教育研究者的青睐。

1．基于网络的合作学习的概念

计算机支持的合作学习(Computer—SupportedCollaborativeIearning，简称CSCI)，是指利用计算机技术(尤其是多媒体和网络技术)来辅助和支持的合作学习。

基于网络的合作学习是指借助Internet、In—tranet及多媒体等相关技术，在教师的指导下，由多个学习者组成协作小组，共同完成某一学习任务。在此过程中，学习者借助一定的网络交互平台，分工协作，互帮互助，发挥集体协同效应，共同完成任务。简言之，是指利用网络技术来支持的合作学习。基于网络的合作学习也称为基于web的合作学习(web—BasedCollaborative／CooperativeIearning)。目前随着网络技术的发展和教学观念的变革，基于网络的学习发展势头更猛，基于网络的合作学习也越来越受到重视。因此，可以把WebCL看作是CSCI的发展．是合作学习发展史上的又一新的阶段。

WebCI强调在学生自主学习的基础上通过网络和计算机来支持学生学习过程中相互间的交互活动。这种交互活动建立在小组形式之上，在师生之间、学生之间进行讨论、交流、协作，学生通过协同过程共同完成学习任务。它有利于学生形成良好的学习习惯，培养鉴赏力、协作精神，改善人际关系，培养认知领域的某些高层次技能，如问题解决的策略，学会学习。

合作学习并不排斥自主学习，因而合作学习相对个别化学习产生如下效应：①拓宽学生视野，加深对学习内容的理解；②激发学生的学习兴趣和学习动机，使学生积极主动地参与学习活动；③学会有效的学习方法，学习他人的经验和技巧；④每个学生都能体验成功，增强学习自信心，使之思维更活跃，更富有创造性；⑤通过讨论和问题解决，培养学生批判性思维能力和多角度思考问题的能力；⑥培养学生协作和批判精神；⑦增强学生人际交流，提升学习的心理品质。

2．基于网络的合作学习的特征

我们可以将其概括为以下几点：

(1)合作学习是人际互动的过程

基于网络的合作学习涉及到认知、情感、价值观等多方面、多层次的人际交往和相互作用。在合作学习的过程中，学习者结成了多边多向的人际关系网络，使认知与交往成为一个不可分割的整体。合作学习特别关注的是人际关系在教学中的隐性促进作用为此我们进行合作学习时要创造条件让学生在交往中学习．在学习中交往，产生认知冲突，共同进步。

(2)强调集体协同效应

基于网络的合作学习进程中，以小组共同目标的设置来保证和促进学习的互助、合作气氛，以小组的总体成绩来评价每个成员的成绩，所以协作小组成员不仅要对自己的学习负责，还要关心和帮助他人的学习，是在学习者的不同理解意义上的共同提高。

(3)丰富教学内容，扩充认知空间

基于网络的合作学习将会使学习者根据学习的主题任务，形成专门的协作小组，通过网络查阅相关资料，从而极大地丰富个人知识，开阔思维空间。

(4)师生是平等的合作者

基于网络的合作学习中学习者通过Internet获取资源，因而教师就不见得再比学生拥有更多的学习资源，“弟子不必不如师”，教师的权威性受到冲击，教师的居高临下的地位受到冲击；网络的隔离性也减小了学生面对教师所带来的心理压力，学生拥有自主权和选择权，可以在“去老师”的环境中无压抑地学习。同时生师可以平等对话，共同协商，有利于解决教学中的问题。

在基于网络的合作学习模式中，教师应处于主导作用的地位。教师充当了信息海洋的导航者和把关人、合作学习问题的设计者、合作学习过程的辅导者、合作学习方法的引导者、教学情境的创设者。学生处于主体地位，学生具有自主性和主动性，他们可以根据自己的方式来组织、设计和安排自己的学习，主动地发现问题，探索问题，解决问题；可以利用网络通讯工具，在民主和谐的氛围中，各抒己见，取长补短，讨论交流，培养了学习者独立思考、求异思维、创新能力和团结合作的精神；利用计算机、网络等作为知识构建和创作实践的工具，提高了学习者在网络环境下思考、表达和信息交流的能力。

(5)注重学生个性的发展，培养学生创新知识的能力

基于网络的合作学习进程中，每个人都是一个独立的具有发展潜力的自主性的个体，是学习过程中积极的知识的意义建构者。合作学习允许个体对知识有不同的意义建构，要求个体对他人的学习要有启发，能对他人的意见做出个体意义的分析，做知识的创造者。

3．基于网络的合作学习的分类

(1)以内联网和外联网为划分界限，我们可以将网上合作学习分为网络分布式合作学习活动和网络集中式合作学习活动，把学习终端分布在因特网各地的合作学习活动称为网络分布式合作学习活动。把学习终端集中在内联网或网络教室的合作学习活动称为网络集中式合作学习活动(或称基于网络的课堂合作学习活动)。

(2)以课堂为界限，我们可以将其分为基于课堂的合作学习活动和基于课外的合作学习活动。由于开展合作学习活动时，合作学习任务大小不同，仅利用有限的课堂时问开展此项学习远远不够，还需要课内教学与课外活动相结合。作为基于课堂合作学习活动的延伸与拓展，我们可以以课堂为界限，将网络环境下的合作学习分为基于课堂的合作学习活动和基于课外的合作学习活动。

三、基于合作学习的教学设计

1．合作学习主题任务的设计

主题任务的选择与确定，是教学设计的关键。设计网络环境下的学习主题或任务时应当注意以下几点：①任务明确，活动易完成，结果易生成；②为完成主题任务所需的智力智能和动作智能不应超出学习者的能力之外；⑧任务的完成要依赖于网络资源和网络通讯；④任务的完成要依赖于协同方式；⑤主题任务应能引发学习者高级思维活动；⑥探索结果不是惟一的，应不受“标准”或“正确”答案的束缚。

2．分析学习者的特征

在网络环境中，分析学习者的特征对组织合作学习小组有很重要的意义。分析学习者的特征时，一般要考虑的因素是：学习能力、学习风格和学习动机等因素。

学习动机：动机是指激发、引起个体各种行为的动力。在网络环境中，重视学生学习动机的调动，注意学生学习兴趣的保持，重视学生主体作用的发挥，这对于学习材料的主动认知和加工具有重要作用。因为任何知识的获得、技能的掌握，不管它的形式如何，都需要学生积极主动参与，缺乏学习动机，将使学生降低学习兴趣，失去学习动力。

学习能力：是指学生在网络环境中自主学习时，在没有其他人的直接帮助下，自己对学习资源的操作与控制水平。高质量的网络学习中，正确评估学生的学习能力尤为关键。

学习风格：是指“学习者感知不同刺激，并对不同刺激作出反应这两方面产生影响的所有心理特征。”

学生学习风格不同，对学习材料的处理、学习方法的运用等均存在不同。

可以从以下几方面了解学习者特征：①查询、浏览、下载网上资料的能力；②计算机基本操作能力，熟练使用常用工具软件的能力；③资料收集、保存能力，资料的重组、加工和再利用能力；①网上学习的适应能力，使用网络解决问题的意识；⑤对学习伙伴和教师的期望值和依赖程度，自主学习的能力。

3．建立学习小组

在基于网络的学习中，建立协作小组尤为重要。协作小组的划分通常采用以下两种方法：①依据学习者的学习风格、认知水平进行分组。是在教师指导下进行的，有一定的强制性。又分同质分组和异质分组。所谓同质分组是指把学习风格、认知水平相近或相当的学习者编制为一组。所谓异质分组是指把学习风格、认知水平相差比较大的学习者编制为一组。我们通常采用组内异质、组问同质的方法建组，这样比较合适，即各组之间成员水平优、中、差相当的分组方法，既可以充分发挥组内成员优势互补的长处，又能保证组问整体水平大致相当，便于采用竞争的策略。②依据学习者的兴趣、爱好及融洽程度分组。遵循自愿的原则，让学生自动结合。

协作小组组内成员数目一般控制在3～5人之间为宜。建组后，使学生了解相互联系方式(如E—mail)，知道相互尊重、相互合作的重要性，知道应用合作学习的方法、合作学习的优缺点以及评价方式；教师提出一些学习建议，鼓励学生，减轻学生学习的焦虑。

4．合作学习活动的组织安排

基于网络的合作学习活动应以自主学习为基础，合作学习为支架，竞争学习为辅助，构成合作学习的组织形式。活动模式可以采用“课堂讨论”、“角色扮演”、“竞争”、“协同”和“伙伴”等五种。组内开展协作性竞争与组问竞争相结合。通过组内成员伙伴式的密切沟通与积极合作学习，完成学习任务，学习成果既要体现集体智慧的结晶又要能体现每位成员的不同贡献。小组成绩与个人成绩密切相关，激励组内成员的积极性与主动性。组间引入竞争，刺激和扩大了组内的协作效应，提高了学习效率。这样，合作学习、竞争学习和自主学习相统一，既避免了个人名次的过度竞争，又适当引入组间竞争防止个人对集体的过度依赖，有利于学生的知识建构和良好内在品质的形成。

5．合作学习情境的设计

合作学习情境就是创设与当前学习主题相关的、尽可能真实的情境，为协作小组共同学习服务，而非独立的、隔离的个人化的情境。因此，情境创设应当包括情境中协作小组要完成的特定任务、特定任务中的角色以及为完成协作任务所需要的各种基本工具、材料、活动空间的描述等，并且这些设计结果都是与协作相关的数据信息，被存入协作资源库内。如我们可以设计“学习社区”，在该社区中，学生之间可以就某主题进行讨论，对于讨论后仍不能解决的问题还可以向专家进行咨询以获得帮助；提供协作工具，如BBS、E—MAII、ICQ、电子讨论室等；设计讨论议题等。

6．合作学习资源的设计

网络环境下学习的基本特点是一种基于在线资源的学习。资源设计的原则是：有助于学生形成合作学习的探究行为，是为了支持学生的学，而非支持教师的教。设计学习资源目标是：让学生学会在信息海洋中游泳的本事、生存的本领，培养学生具备未来社会所要求的信息素养。设计策略是：围绕所确定的学习主题和任务，应以超媒体的形式提供各种开放的相关资源(尽量简化信息传递的模式)，以此鼓励学习者对信息的搜索、选择、评价和综合。学习资源可以包括课程电子材料、相关知识库、原始数据库(内容或其超链接)等，还可以将他人学习的与本任务有关的作品、个人主页、学习心得等链接到如webQuest之类的合作学习环境上。

7．合作学习的评价

合作学习的个人评价是两维度的——协作过程的评价和协作结果的评价。协作过程主要是看小组的内聚力，协作结果主要是看是否达到了既定的学习目标。个人评价内容具体体现在：①学习者在合作学习过程中的积极性如何；②发言、帮助他人、时间和精力投入情况，情绪表现；⑧小组成员之间的协同关系；④正依赖的程度，对小组的归属感；⑤合作学习的进程状况；⑥讨论内容是否对任务解决有帮助，是否有阶段性成果，个人职责的完成情况，是否有小组自加l：⑦对个人贡献的评价；⑧学习成果的呈现与有效·rL，学习目标的实现程度等等。

对于合作学习的评价，教育界已有一个比较统一的基本认识，就是要重视形成性评价，注重过程的评价。具体有：①评价应具体到协作小组的每一个成员；②评价不仅看最终的小组的成果，也要根据小组成员对整个任务的不同贡献做出分层考核、评价，正确评价小组成员个人的贡献；③注重阶段性评价、多次评价(非精细)；①要正确对待非预期学习结果。

四、基于网络的合作学习的教学模式

教学模式是在一定的教育思想、教学理论与学习理论的指导下，在某种教学环境和教学资源的支持下的教与学过程中各要素之间稳定的关系和恬动进程结构形式(李克东)。

基于网络的协作式教学模式是指利用计算机网络以及多媒体等相关技术，创造合作学习的环境，由教师与学生、学生与学生针对同一学习内容彼此进行交互和合作，以达到对教学内容比较深刻的理解与掌握。

基于网络的协作式教学模式的结构是怎样的呢?笔者参照祝智庭教授有关合作学习的一般步骤，即协作准备、协作发起、群体设计、协作进行、资料整理、协同成果集成、协同结束，结合教学实际，构建了基于网络的合作学习的教学模式，如图所示：

五、基于网络的合作学习教学案例

这里以“极光的研究”为例说明一个课外组间竞争的基于网络的合作学习具体设计方法。

1．学习内容与学习任务说明

本研究是在高二学生学习了“带电粒子在磁场中的运动”之后所进行的基于网络的合作学习的专题研究：Webquest——极光，是在Webquest网页环境下进行的合作学习。要求学生采用合作小组的学习形式，每个小组选定一个自己最感兴趣的“角色扮演”下的任务，按照“建立小组一确定协作计划一分工协作，搜集信息资源，自主学习一交流协作，协同成果集成”的步骤进行合作学习，最后各小组展示作品，汇报研究成果并接受其他小组的批判和建议等，进而修改、完善其作品。

2．分析学习者的特征

知识能力分析：学生已初步掌握了带电粒子所受洛仑兹力的大小和方向，但还处在“纸上谈兵”的阶段，还需要将知识应用于实际情境中，加强知识的迁移能力的培养。在实际的网络合作学习中，如何确定选取统计图是制图的关键，这节课就在这关键处让学生进行小组讨论。学生除了会判断洛仑兹力的方向外，知道地磁场的分布特性是理解形成极光的又一个关键。

信息技术能力分析：学生通过多年的学习和操作，已能较熟练地查找、收集整理资料，对互联网、Netmeeting等应用软件也较为了解，因此为本专题研究提供了良好的基础。

此外高中阶段的学生学习目的明确，有较强的学习动力，对于网络环境中的合作学习有较大的兴趣，意志力比较强，自觉性也较高。

3．学习资源内容简要说明

(1)课前教师将Webquest网页发布于校园网上，并将相关资源链接到专题网页当中(说明名称、网址、主要内容)。

(2)此外要求学生利用]nternet网进行学习资源的搜集。

4．学习情境设计

以任务为驱动，学生在网络环境中围绕学习专题，收集资料，进行分析、整理并形成学习小论文，最后展示作品，汇报研究结果并接受其他小组的质疑，在质疑中使研究不断深化。

5．合作学习策略设计

(1)建立合作小组。依据整个班级学生的学习风格、认知水平进行异质分组，每4人为一个学习小组，每人一台电脑，这样既有利于自主学习，又有利于相互促进，有利于合作学习优势的发挥。

(2)在此Webquest中采用情境角色扮演组织策略，并设计了多个不同角色下的任务，组间开展竞争。

6．对合作学习的评价

在Webquest的评价网页中建立了合作学习评价表，评价的内容主要体现在协作过程和协作结果两方面，即合作学习的过程和结果同等重要；既体现对个人的评价，也体现对小组的评价。

7．教学结构流程的设计

开始(课前)，将学生每4人分成一组，每人一机，确定组长及各成员的职责；

明确学习主题和学习任务；

浏览相关网页，小组内协商研究计划。，并进行组内分工；

分工协作，搜集信息资源，个人自主学习；

交流协作，协同学习成果，教师指导，完成小组学习任务；

小组间汇报、质疑；

小组修改作品，教师指导；

师生共同总结，完全意义建构；

结束。

[参考文献]

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[2]网络环境的敦设计专题学习网：基础理论与知识[DB／OI]．http：1161．144．60．222：8080／0518／index0．htm．

[3]何克抗．网络教学结构与网络教学模式探讨．中国教育和科研计算机网[DB／OI]．http：／／／xxjsh／itjy／itjy1．

[6]余胜泉．基于Intrenet的学习模式，教育信息化[DB／OI]．http：／／／master／readnew．asP．

[19]RikkiAshley．CooperativeLearning[DB／O1]．http：／／members．home．net／riketa／index．htm．

网络案例实验设计篇6

摘要：针对高校计算机网络实验教学，文章提出了将协议实验与服务器配置相结合，提升学生实践能力的同时加深学生对网络协议理解的实验设计方法。本设计首先分析服务的功能、确定服务配置参数及服务协议知识点，借助虚拟机平台搭建服务器和客户机拓扑，然后进行服务配置和功能测试，最后利用Wireshark软件对协议包进行获取和分析。通过DHCP协议实验设计过程为例，证实了该方法的可行性。

关键词：实验设计；网络协议； DHCP；协议包分析

中图分类号：G434文献标识码：A 文章编号：1673-8454（2014）10-0071-04

一、引言

《计算机网络》是信息技术相关专业本专科的必修课，是计算机科学与技术专业考研必考科目之一，要求学生掌握一定的理论深度。同时，网络技术应用范围越来越广，社会对掌握网络工程实践技能的人才需求越来越大。针对这种状况，我们将网络课程的目标设置为：使学生熟练掌握计算机网络的体系结构、局域网、广域网、网络互连和Internet协议等网络基本原理和配置技术，让学生能够“学网”、“建网”、“用网”和“管网”，为后续学习和未来工作打下扎实的理论基础和实践技能。如何加深学生对网络理论的理解以及让学生掌握较强的实践能力，网络实验起到了至关重要的作用。

目前，高校开设的《计算机网络》实验主要包括了三类：一是计算机网络协议实验，通过让学生对网络协议包的抓取和分析，加深对网络体系结构，网络协议的语法、语义以及协议执行顺序的理解。二是网络工程实验，帮助学生学会交换机、路由器以及服务器的配置，掌握管理局域网和广域网基本技能。三是计算机网络编程实验，培养学生网络编程的思想和方法。通过这几类实验的培养，基本能够满足本课程培养目标要求。

目前的网络实验模式存在以下问题：有些学校没有条件建立专门的网络协议实验室和网络工程实验室，无法开设网络协议实验，影响了学生对协议的理解；其次，很多高校的网络协议和网络工程类是专门的软硬结合的实验室，两个实验室中开设的实验内容相互隔离，无法根据教学需要自主设计和调整实验内容；网络工程实验只关注网络设备和服务器的配置与管理，并未考虑服务实现中协议的作用。这种实验方案无法将两类实验相结合，培养工程能力同时加深理论理解。如何解决以上问题，打破协议实验和工程实验之间的壁垒，满足无协议实验室高校能够开设网络协议类实验，是本文要解决的主要问题。

二、问题的解决方法

《计算机网络》中最重要的概念就是网络协议。单纯依靠教师讲解网络协议，学生缺乏对网络协议的感性认识，无法深入地理解网络协议。由于技术的不断发展，网络工具越来越多，出现了各种网络嗅探器，如Sniffer、Wireshark等，这些工具能够进行协议数据包的获取和分析，因此能有效地弥补无网络协议实验室的问题。此外，网络虚拟机软件的出现，能够在一台计算机上搭建客户/服务器等复杂网络拓扑，为学生独立完成从网络服务拓扑搭建到服务功能测试的实验提供了技术支持。

由此可知，在普通机房中开设网络服务器配置管理与协议分析实验是可能的。但如何达到培养目标，最重要的问题是提供精心设计的实验内容，在实验中融合服务功能和服务协议分析，在潜移默化中让学生深入理解网络协议的功能和作用。

1.Wireshark抓包软件简介

Wireshark（前称Ethereal）是一个网络抓包分析软件，其功能是抓取网络中各层次的协议数据包，并尽可能显示出最为详细的网络协议包的信息。网络管理员可以使用Wireshark来检测网络问题，网络安全工程师可以使用Wireshark来检查资讯安全相关问题，我们可以使用Wireshark来学习网络协定的相关知识。[1]本文主要利用Wireshark来获取并分析网络协议的语法、语义和顺序，为学生深刻理解网络协议和体系结构提供帮助。

2.VMware Workstation软件介绍

VMware Workstation是一款功能强大的桌面虚拟计算机软件，它可在一部实际机器上模拟完整的网络环境，以及可便于携带的虚拟机器，利用VMware Workstation，可以在一个窗口中加载一台虚拟机，它可以运行自己的操作系统和应用程序。用户可以在运行于桌面上的多台虚拟机之间切换，通过一个网络共享虚拟机。该软件为我们在普通的PC机上实现客户/服务器网络拓扑结构提供了支持。

3.实验设计的思路

本类实验设计主要包括了以下步骤：

（1）确定实验拓扑结构。该阶段是整个实验成功的关键，其主要任务是确定配置的服务器、客户数量，考虑是否需要转发设备等。

（2）根据服务器的功能，确定服务器和客户机配置的参数以及如何通过客户机测试服务器的功能。

（3）如有转发设备或者中间设备，确定中转设备的数量、硬件结构和配置参数。

（4）实验拓扑中的每台设备（包括服务器和客户机）都安装Wireshark软件，设计在哪些设备上抓取协议包以及抓取该协议的哪些种类报文等。

（5）通过课程纲要中对协议的知识点要求，确定需要对哪些类型的协议报文进行分析以及如何分析协议的顺序。确定重点分析协议报文中哪些字段及这些字段在协议中作用。

三、实验设计实例——DHCP实验设计

按照实验设计的步骤，我们以DHCP实验为例，介绍了如何应用该设计方法，进行DHCP实验内容的设计与实施。

1.DHCP协议的分析

动态主机配置协议（Dynamic Host Configuration Protocol, DHCP）是一个局域网的网络协议，使用UDP协议工作，主要有两个用途：给内部网络或网络服务供应商自动分配IP地址，给用户或者内部网络管理员提供作为对所有计算机进行中央管理的手段。

DHCP是一种典型的客户/服务器的服务模式，主要任务是IP地址的分配。DHCP对服务器的主要配置和管理就是对其预分配的地址范围数据库的管理。该地址范围可以是一个网络的也可以是多个网络的。客户机的配置就是使其能够实现自动地址获取配置。

DHCP服务器除了能够为本局域网内的计算机分配IP地址外，还能给外网的机器分配IP地址，为此需要设计一台DHCP中继代理服务器，该中继设备需要连接两个网络，可以对不在同一网络中其它客户机的请求和应答信息进行转发。

DHCP协议实现过程中共有7种报文。Dhcpdiscover是 client开始DHCP过程中的第一个请求报文；dhcpoffer 是server对dhcpdiscover报文的响应；dhcprequst 是client 对dhcpoffer报文的响应；Dhcpdeclient是client发现server 分配给它的IP地址无法使用（如 IP地址发生冲突），将发出此报文让server禁止使用这次分配的IP地址的报文；dhcpack是server对dhcprequst报文的响应，client收到此报文后才真正获得了IP地址和相关配置信息；dhcpnack是server对client的dhcprequst报文的拒绝响应，client 收到此报文后，一般会重新开始DHCP过程；dhcprelease是 client主动释放IP地址，当server 收到此报文后就可以收回IP地址分配给其他的client。

2.DHCP实验的拓扑设计

按照对DHCP的分析，我们设置了2台服务器，一台用作DHCP服务器，一台用作DHCP中继代理服务器，该DHCP中继代理服务器上需要配置两块网卡，一块连接内网，一块连接外网。为了验证IP地址的分配结果以及转发的结果，至少需要两台客户机，是分别进行内外网地址获取的验证设备。按照上述要求，设计了如图1所示的拓扑结构。

3. DHCP实验内容的设计

（1）按照设计的DHCP实验拓扑结构，安装两台Windows 2003 server虚拟机和两台Windows XP虚拟机。其中一台server虚拟机设置为DHCP服务器，另一台server虚拟机设置为DHCP中继代理服务器（也称转发器），并在该机器中配置了两块网卡。设置两个网段，即LAN segment1、LAN segment2。把DHCP服务器、客户机A、DHCP中继代理服务器的网卡1（本地连接）设置为LAN segment1，把客户机B、DHCP中继代理服务器的网卡2（本地连接2）设置为LAN segment2。

（2）设置DHCP服务器的IP地址、网关、DHCP作用域（LAN 1和LAN 2的地址范围）。实验时将DHCP服务器的IP地址设置为192.168.10.1，网关为192.168.10.30（指向DHCP中继代理服务器的IP地址），DNS为192.168.10.1；设置第一个DHCP作用域area1，范围为192.168.10.2～192.168.10.50，要排除的IP地址为192.168.10.30，租约期限使用默认，路由器（默认网关）为192.168.10.1；设置第二个DHCP作用域area2，其范围为192.168.20.2～192.168.20.50，地址租约期限设置默认，路由器（默认网关）为192.168.20.1；建立超级作用域hr，包括area1和area2两个作用域，并授权。

（3）DHCP中继代理服务器的配置。DHCP中继代理服务器的网卡1连接DHCP服务器，IP地址为192.168.10.30（DHCP服务器的网关地址），网卡2连接LAN 2，IP地址为192.168.20.1；在该机器上配置路由转发和DHCP中继代理功能使子网192.168.20.0的客户机可以使用子网192.168.10.0的DHCP服务器。

（4）用主机A和B进行内外网获取地址的测试。将机器的TCP/IP属性设置为“自动获取IP地址”以及“自动获取DNS服务器的地址”。

（5）DHCP协议实现过程中共有7种报文，为了尽可能测试各种协议报文的作用和执行顺序，设计了以下实验内容，每个实验前都需要：打开所有设备上的Wireshark软件，设置为俘获DHCP协议数据包，并启动数据俘获功能。每个实验结束后都停止俘获报文并进行实验分析。

①分别在每个客户机上使用命令IPCONFIG /all查看获取IP地址的结果，并整理获取的所有DHCP报文，分析报文的地址和类型字段。列出俘获的各类DHCP报文的顺序。

②分别在每个客户机上使用命令。IPCONFIG /release释放IP地址，整理获取的DHCP报文，分析这些报文的地址和类型字段。列出俘获的各类DHCP报文的顺序。

③将DHCP中继代理服务器上。Wireshark软件打开，在其两块网卡上设置DHCP协议报文的俘获，然后分别在两个客户机上使用命令IPCONFIG /renew重新获取IP地址。停止DHCP中继代理服务器上的DHCP俘获，整理两个网络接口上获取的各类DHCP报文，分析报文类型和顺序。对两个接口上俘获的DHCP请求、应答报文的地址信息进行记录然后比较。

4.DHCP实验结果分析

按照实验设计得到以下的实验结果：

（1）在两台客户机上执行了IPCONFIG /all命令后，两个主机上均获得了正确的IP地址，证明DHCP服务设置正确。同时，我们在实验的DHCP服务器上获取了地址分配时的DHCP报文，如图2所示。在图2中用方框标识的是为主机A分配IP所用DHCP报文，可以看出DHCP地址分配使用了四类报文，分别是dhcpdiscover、dhcpoffer、dhcprequest和dhcpack，以上列出的顺序就是该协议报文的执行顺序。图2下半部分是dhcpoffer报文的解析结果，通过解析清楚地看到拟分配的地址是192.168.10.2以及该地址的各种租约期限等。

（2）使用IPCONFIG /release后，在DHCP服务器上获取了如图3上半部分所示的数据包，表示192.168.20.2（客户机B）、192.168.10.2（客户机A）释放IP地址时仅使用了一种报文，即dhcprelease报文。使用IPCONFIG /renew后，在DHCP服务器上俘获的DHCP报文如图3下半部分所示。从图3中可以看出，renew过程相当于执行了一次地址释放和一次地址分配过程。在图3中，用方框标识的是主机A地址获取时的DHCP报文，剩下的报文则是主机B地址获取时的DHCP。

（3）在DHCP中继代理服务器上，网卡1上俘获的DHCP报文如图4上半部分所示，网卡2上俘获的DHCP报文如图4下半部分所示。从图4上下两部分的对比发现，主机B发出的dhcpdiscover和dhcprequest，在LAN segment2上传递时，报文的源地址为0.0.0.0，目标地址为255.255.255.255，由此证明是广播传递。经DHCP转发器转发后，报文的源地址为192.168.20.1（DHCP中继代理地址），目标地址为192.168.10.1，转变为单播传递。为了更为清晰地表达，我们在图4上下两部分的对应位置上用方框进行了标识。从以上对比证实了DHCP在跨网地址分配时，DHCP的请求应答报文在不同的网段上以不同的传播方式进行传递。

四、结束语

计算机网络是一门理论与实践结合非常紧密的课程，通过实验能够加深对理论的理解，掌握计算机网络工程的实践技能。精心设计的实验，能够让学生在工程中深入理解网络原理，激发他们的求知欲望，同时充分利用现有信息技术，解决一些学校在设备不足的情况下，提升学生的综合设计性能力的实验思路。本文以网络中常用的DHCP协议为例，介绍了该类实验设计的思路。限于篇幅，文中未将所有的实验结果罗列出来，如仅将dhcpoffer的解析展示给大家，教师还可以根据需要设计分析更多的协议报文以及协议字段的信息，引导学生进行深入思考。希望通过本文，给教师们一点参考，能够促进教师将多年的教学经验进行总结，为学生精心设计更多的综合性实验，帮助学生达到课程培养的目标。

参考文献：

[1]百度百科.Wireshark[DB/OL]http://baike.baidu.com/link?url=W1Su2atwHdLqM0wSTk2QsXPkHdF0VZr PF7lDXUWsE_fZtFmMs54YEcOwmp1GlRR,2013-10-22/2013-10-31.

[2]谢希仁.计算机网络[M].北京：电子工业出版社，2008:224-232.

[3]蒋一川，王陈章，曹岩，高菲等.计算机网络实验教学系统V1.1实验教程（IPv4网络协议篇）[M].吉林中软吉大信息技术有限公司.2011.8:162-175.

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[5]吴海涛，郭丽红.DNS协议分析与安全检测[J].计算机安全，2009(4):24-27.

网络案例实验设计篇7

李海林教授带着他一贯的严谨治学风格, 谦虚地说, 他是一位语文教师, 对实验教育的理解更多的是源于自己海外学习体验和海外研修观察;然后他递给我们一本书, 即他的最新著作《美国中小学课堂观察——一位教育学教授的笔记》, 翻看这本书后我们不难发现, 中外教育比较的痕迹贯穿了全书, 而细致的课堂记录印证了这位校长对影响教学的印象因子几乎所有的关照和思考, 自然也包括了对教学实验环境的留意。不仅如此, 李海林校长还特别向我们强调了另外三个维度:第一, 这是一所全新的国际双语学校。第二, 希望专家们能兼顾实验教学在社会教学变革大环境下学校学科发展的小气候营造。第三, 要求专家们给出的设计方案能够响应学校的办学规划。

对于第一个维度, 我们似乎比较容易理解, 因为国际双语学校并不独此一家, 既有的经典案例也不只是一两个。但当我们来到这所位于崇明县的学校时, 面对完全英式的校园建筑风格, 我们发现这个问题并不那么简单:这是一所名副其实的国际学校, 并且是一所12年一贯制的基础教育全学段寄宿制学校。因此, 无怪乎李海林校长强调“实验生态系统”了。

李海林校长这里提出的“学校学科发展的小气候”, 是建构在社会教学变革大环境下的实验教学新常态, 这恰好对应了教育装备研究与发展中心和信息化教育装备处正在思考的课题:教育装备如何走出“保障”的思维定势, 借力潜在的众多现代教育技术嫁接元素, 实现“教育技术改变教育生态”的快速迭代成长需求。

为了响应李海林校长办学规划的要求, 我们系统地分析、解读了上海新纪元双语学校发展规划 (2015年9月—2018年9月) , 这份规划开宗明义地确立了新纪元学校在三年内达成的目标是“践行素质教育, 培养新型人才”。规划指出:走出一条属于自己的路, 关键是坚持新视野、高起点、大作为的追求, 坚持既立足实际又着眼未来发展的基本原则, 坚持整体规划、分步实施、突出重点、重在实效的思路。无疑, 规划的相关定义和具体目标, 包括实现的时间节点, 都成了我们为之设计的重要参照。

有一点很明确, 新纪元学校对教学实验生态的需求, 一定找不到现成 (甚或是相近) 的一体化方案提供商。我们必须量身定制, 站在全新的视角, 以教育变革参与者的身份去体悟像李海林校长这样的办学管理者具有超前意识的愿望和期待;我们为通过新纪元方案, 可能实现“教育技术改变教育生态”的共同展望而兴奋。

关于实验生态预期的整体定位

就新纪元这所特定学校而言, 实验生态的营造可以采取“5+2”的模式。“5”是5个互动维度, 分别是国际学校的教室基础实验环境与专用实验环境、学科实验与大学科成长、理科STEAM实验与人文科学实验、教师实验教学沙龙与学生实验创新沙龙, 以及创客车间与自然生态实验田。“2”是两个延伸维度, 分别是校外实验环境迭代保障和成长梯次孵化系统, 以及国际游学访学延伸系统。

1关于国际学校的教室基础实验环境与专用实验环境。李海林教授强调指出, 实验环境不是传统的纯粹实验楼风格, 而是希望实验楼的布局, 一要贴近教学区, 二要兼顾动静线的潜在影响, 三要与国际部教室做无缝包容。尤其是这第三点, 李校长要求国际部教室与实验室能做到最大限度的一致性和一体化。鉴于此, 专家组给出的对策是将实验环境分解成多个层面, 这样既能保留现有学科教学传统实验的一席之地, 又能更多地兼容教学大实验与随时随地的小实验、演绎验证实验与检验探究实验、自主发现实验与课题项目引领实验等多个维度的关照。

2关于学科实验与大学科成长。我们认为有必要重新确立学科文化这一理念, 指导我们的学科发展, 有必要从教学文化的视角拓展教学边界, 以及与边界相邻的学科文化呼应。这应成为新实验生态不可或缺的有机脉动核心。因此, 我们在设计稿中有意识地结合了尽可能多的传统实验与数字化实验之间的交叉分布, 不再人为割裂这种只存在于概念的人为分割;并且预留了学科成长沙龙的交流空间, 以方便学科教研特别是相近学科的互动和整合。

3关于理科STEAM实验与人文科学实验。这是专家组有意安排的另一个实验教学维度。与学科实验要求不同, 它更多地兼容了项目实验和课题实验的学术探究, 帮助学生 (首先是教师) 淡化学科壁垒, 在学能兼顾的交集点位上有与之匹配的实验环境和实验导引;尤其是专门辟出了人文实验的概念和方案, 就是想帮助学校实现教学产出的学术化追求, 实现边际学科融合之后更大范围内的学科渗透;同时, 也便于进一步打开实验室的有形之门, 让实验室不再是学科的辅助, 而是站到前台, 成为学科发展的发力点和学教一体化终极目标的孵化器。

4关于教师实验教学沙龙与学生实验创新沙龙。实验教学是一种远未普及的新认知, 它与关于实验的教学研究有着本质的提升, 它不再着力于现有教科书对实验环节教学手段的描述, 而是更直接地切入到教学倚重、教学演绎和教学整体的变革之中, 呈现出与传统的陈述性、总结性和概念性知识教学不一样的学教新维度探究。我们期待教师实验教学沙龙能成为学校教研、教科研的根据地, 也同样期待学生实验创新沙龙不仅能成为学生社团活动的交流场所, 更能成为学生关于学习实践的头脑风暴气场, 成为检验学生独立思维 (包括批判思维和逻辑思维) 的见证者和呵护者, 进而成为师生平等互动、共同研讨教学变革试验与成果的策源地。

5关于创客车间与自然生态实验田。创客教育现在是一个时尚概念, 但在构建实验生态的过程中, 如何定位创客教育以一席之地, 让专家们颇费心思。首先是创客教育是否能兼容现有的学科属性。专家们给出的建议是, 完全可以考虑与已有的通用技术课程形成广义对接, 再在此基础上, 结合新纪元学校的特色定位, 与包括美术、艺术学科在内的众多学科形成有机互动。针对学校原先提出的工坊一条街的位置, 专家们进行了考察。他们考虑到创客教育的动手实践特质, 以及学校布局、学校周边环境等客观条件, 再加上工坊一条街的地理位置贴近教学区, 所以建议工坊定位为以美学为教学核心的拓展后的美术学科基地, 大力发展新美术特色, 如陶艺等;与此同时, 大家也同时把视角锁定在远离教学区和居民区的学校操场远端裙房, 利用其建筑外形颇似车库的建筑风格, 把通用技术实验室和学生的创客空间安排于此, 再配套裙房上端所独有的钟楼设计, 一个惟妙惟肖的美式车间式的教学空间将很可能成为这所国际学校的标志性结构体。再辅之以学校专门租用的紧邻农田, 一个全生态、全科综合且自然天成的试验模块就呼之欲出了。

6关于校外实验环境迭代保障和成长梯次孵化系统。在新纪元学校的特色定位过程中, 各种观点轮番亮相, 彼此争艳:有观点锁定在新崇明, 特别是毗邻的东滩湿地生态;有建议兼顾一江之隔 (处于上海大陆与崇明本岛之间) 的长兴岛造船基地;有人注意到同样与崇明另一边, 也是一江之隔的广大苏北平原 (被称之为上海的后花园) 。专家们经过走访、了解、调研之后, 排出一个优先级顺序:首先, 对接长兴造船基地, 因为这里汇集的上海最现代化的造船产业, 乃至于远洋和航母优势, 不仅契合了“一带一路”的国家战略, 而且与经典的三模活动形成了校内外的实验活动响应;其次, 有机地打造出一个符合园区教育特色的学校特定园区教学社会响应基地和生源孵化, 乃至于学生、家庭、社会联动基地。

7关于国际游学访学延伸系统。这是国际学校最具活力也最能凸显办学品位的地方。专家们同意校方对国际游学的预设, 并进一步建议以访学的形式来相对凸显海外交流的学术内涵, 提升作为国际学校在办学、教学组织等方面的独到思考和策略实施;还建议学校适时推进与之配套的国际课程引进和国际课程交流工作, 在课程实验的硬件环境等方面给予倾斜。而学校地处东滩湿地这一自身优势, 又可为学校进一步扩展三模之外的第四个模型特色——航天小卫星奠定最便利的时空优势。同时, 与中科院上海高等研究院小卫星工程中心相结合的保留项目中的太空观察也奠定了最前沿的专业保证。在此基础上, 再有序发展与之相关的特色课程, 以便国际视野下的外延和内化同步成长。

关于实验生态设计必须兼顾的干预指征

要想让一所新建的民办学校, 能够在上海全市现有的150所民办学校中站稳脚跟, 就要建起一个经得起时代和实践考验的实验环境, 并且同步思考软硬件匹配的课程生态。《规划》指出:学校需要突破以应试为基本价值追求的束缚, 在学生全面发展这一点上做实、做强、做亮。满足一部分家长多元化的教育需求是其基本取向, “创造适应学生的教育”是其行动纲领, 学生多元评价标准的落实是其操作点。从“为每位学生的成长提供可能性”的立场出发, 着眼于学校培养目标, 设置从学生发展需要出发、适应性强、新鲜活泼的课程体系。李海林校长特别说明, “适应学生”的指导思想就是以学生为主体, 包括两个方面的意思:一方面是指每位学生的发展基础、发展方向都是不一样的, 学校要按学生的发展可能性来教育学生, 不能用统一的模子来教育;另一方面是指每位学生都有巨大的发展潜能和可塑性, 学校永远不要“看死”学生。一所学校好不好、质量高不高, 其实质就是是否能发现、发展学生的潜能。

设计实验生态, 必须兼顾的干预指征至少包括了以下视角:

1国际视野引领。设计国际学校的实验环境, 不仅事关技术, 还包括与之相匹配的内涵、外延的总和, 甚至还要兼顾日后加入国际教育组织、参与国际项目的交流与合作, 引进国际课程和其他教育资源的接口适应, 开展国际理解教育、批判思维等特色课程的项目响应。其最终目的是为培养具有国际视野、国际交往能力, 适应国际化发展需要的人才打下牢固的基础。

2数字化媒介支撑。这在大实验的框架内, 囊括信息化、网络化、智能化和多媒体化四个方面。其最终目的是创建以数字化教育教学平台为主体、以基于数字化技术的新型“教—学”方式为重点、以培养21世纪学习能力为宗旨的开放性学校实验格局。

3实验生态和谐。这包括实验的生态化环境调试、生活主题课程体系支撑、灵活又不失规范的管理机制、学生主体性价值发挥等四大板块。其最终目的是构建以人与自然相适应、学校与社会互动为特征的学校实验文化体系。

4现代教育技术实验。这包括以运用为核心, 精心打造信息技术环境, 将信息技术运用于学校管理、课程建设、教学 (备课、上课、作业布置与批阅、课外辅导、考试与评价等) 、学生行为规范、德育活动、教师专业发展、家校结合等方面。在课程建设、教学、教师专业发展等方面建立全国的典范, 形成全国性经验。

5以课程发展为要义。这包括“以课程建设见长” (建设个性化的课程体系、高质量的课程开发、规范的课程实施和强大的课程资源库为基本载体) 和“以课程体系取胜” (一是指学校课程与学校培养目标的关系, 它回答了学校为什么需要这些课程的问题;二是指学校所有课程的结构, 即课程与课程的关系, 它回答了学校是如何将这些课程组织在一起的问题;三是指每门课程内部的构成要素, 它回答了课程有什么内容的问题) 。

6STEAM课程特色倾斜。这包括以工程教育为核心, 以科学、技术、工程与数学 (STEM) 课程为主体, 全面推进学校的科技教育工作。成立学校工程教育馆, 培养学生的创新意识、探索精神、设计素养和动手能力;以作品为导向, 围绕工程设计和工程制作开展工程教育;力争成为上海市中小学中系统、正规、富有成效的工程教育实验学校, 并建成科学、技术、工程、艺术与数学 (STEAM) 课程体系。

7课程设计与课程开发的入出口预留。这包括思考实验课程运作中低结构与高结构的兼顾, 引进课程的消化与再开发施力点, 课程教研与课程成长的实验保障, 课程间内部衔接与评价指标系统的综合协调, 软性 (隐性) 指标透过实验所呈现出来的过程性观察考量, 大数据支撑下对学生个性、特质等方面的趋势性预判, 以及事关潜质发展的师生情绪化管理在实验体系中的导入和预防。

8教学、研究、培训一体化。其基本特征是以教学为主线、以研究为有效教学的支持、以培训为有效研究的支持。其核心是对教学做专业化的提升。为了保证这种专业提升的有效性, 需要教师积极开展研究工作, 并在研究工作遇到困难的时候, 利用专业化的培训克服困难。这种一体化的教师专业发展路径, 保证了教学作为教师本分的基本规定性, 使研究工作和培训工作有了实际的需要和准确的指向。

9安全保障的三级维护。这既是实验生态中必须强调的维度, 又是必须严格执行的刚性指标保障。它包括了操作规范强制、管理规范强制、意外伤害预防备案等, 也把在实验设计、实验组合过程中的种种可能做出了充分的预估和防范, 同时还包括了对有机实验材质, 特别是动物性材质的实验后有尊严的处置流程。考虑到学校的实验环境有不少与教学区, 甚至是教室直接兼容和互通互用, 所以有些方面要提升, 如化学实验室要通风、通气, 废水、废液的无害化、无味化处理等。

10成长全过程监控。专家们建议, 联动心理咨询、医务保健、运动处方、身心监控等环节率先导入, 这对12年一贯制学校尤为重要 (事实上, 这在不少海外教育中, 几乎成为标配) 。建议学校能最大限度地放大实验生态资源, 为集团所辖的所有学校共享。

11 提前与国际青少年活动 (尤其是能力检验类的) 和赛事的评估平台对接。努力在设计校本课程的同时, 兼顾课程出口的对接, 使课程效益最大化。

12鼓励和保护师生在开发课程、自制教具等方面成果的知识产权保护。与之最直接的响应就是采购实验教具与自制实验教具互为补充, 以及与之配套的激励措施和保护。

13 探索实验管理模式的改良。鼓励学科教师兼管实验室, 把专职的实验管理员人数减少到最低水平, 且明确工作边界。强化实验器材的安全系数保障, 不使用过期的、不符合标准的实验器材。

关于新纪元学校的实验生态方案框架

按照学校规划, 预计到2018年9月, 递次实现学校设施功能到位并投入运行。因此, 专家组给出的学校实验特色发展目标响应有以下几个环节:

第一, 鉴于学校目前尚处于基建施工的现实状态, 专家组确认优先国家课程规定实验项目的上马, 优先学校小学科拓展实验方案的落地, 优先学生自主动手创新空间的部署, 优先学校农庄等需要长期培育的个性基地依季节开垦。视学校建筑工程进度, 先行启动数字化实验项目的优化、数字化实验方案的遴选、数字化实验师资的储备和培训;待论证跨学科的数字化实验布局后, 再推进相关实验空间建设。

同时, 专家组建议学校把握几个优先原则:紧扣国际学校的定位, 做到课程建构的表里合一;先行启动基于网络的实验课程发布平台 (在共享实验课程的同时, 凝聚更多集团校内外有意愿人群共同研讨) ;及早布局学校所在区位周边课程资源, 实验课程资源乃至课程开发团队的社群化支撑;在落实学校新课程实验的过程中优先启动大课程全员师训, 形成教师共同愿景的合力;积极参与课程再开发行列, 发挥急速制学校的时间优势, 适时推进与之匹配的长、中、短线学术 (大学科综合) 访学、游学等体验式学习。

第二, 结合办学内涵解析的规划目标再思考。首先, 专家组提出了一个有点另类的匹配原则:允许国家课程内外的教学活动尽可能凸显“动”感、“开”源、“轻”量、“融”合的校园气质;努力满足每个好知者对世界的探索, 满足其好奇心、想象力, 建构由个人和团体组合而成的校园内涵。这体现了这个时代的机会——用另一种方式变现开放精神。未来校园也成为学生选择学校的重要因素。其次, 抓住低结构表征, 且与学科伴生的引导式课程姿态。特色课程设置应致力于国家课程的学科成长, 并兼顾有坡度的课程形态。围绕轴心课程的外延响应来建构小课程辅助系统, 重在对学科动手实践、前沿应用和学习方法论进行补充。鉴于目前已有社会化课程指导平台对接, 因此, 我们将致力于高品位且国际对接的潜力课程再开发。再次, 有待论证的碰撞点:在引进成熟课程平台的基础上, 实现半社会化运作模式。重点兼顾课程首创, 目前可以孵化、中后期可以对接的设想有:1可穿戴技术体验开发专题:AR增强现实及远程教学。2对接国际青少年时尚研究, 且能得到中科院支持的太空及小卫星课程。3引进德国工业4.0思想, 凸显STEAM的工程、艺术和数学等环节, 发展以帮助学生体验驾驶技术、改进交通工程创意为表征的汽车项目课程。

网络案例实验设计篇8

“软件工程”是一门指导软件开发和维护的工程学科, 软件生存周期要经过问题的定义, 可行性研究, 需求分析, 总体设计, 详细设计, 编码, 测试和维护等阶段, 对于刚刚涉及软件开发或者仅仅有“小软件”开发经验的学生来说, 使他们对软件开发和维护过程有系统化的理解而且站在系统分析员的高度分析和研究问题, 让他们认识到编码只是软件开发过程中的一个阶段, 只占软件开发全部工作量的很小一部分, 是很困难的一件事。情境式案例的设计与开发有助于学生在有限的开发经验下快速理解相对晦涩的软件工程概念, 激发学生学习兴趣、活跃学习氛围、改善教学效果的作用。

2 软件工程情景式案例实验平台的设计与开发

2.1 情境式案例设计与开发

在充分研究软件工程教学内容的基础上, 抽取核心概念、核心原理、核心模型、核心图形, 利用flash动画等手段设计情境式软件工程教学案例。情境式案例分三种:单一知识点的案例;一种是多知识点的贯穿案例;最后一种是综合案例。如利用宋代诗人苏轼的著名诗作《题西林壁》阐述模型的概念、利用顺序图阐述《东北人都是活雷锋》;利用UML图阐述《三国演义》;以某学生入学为背景阐述“银行管理系统”的分析与设计。

2.2 情境式案例实验组织与实施设计

情境式案例实验主要采用“案例讲解+案例讨论+案例重构”, 通过案例引出实验内容, 以吸引学生的注意力, 然后分析案例, 提出应该解决的问题, 引发学生思考, 提出质疑, 发动学生进行讨论, 学生以组为单位在课下寻求更多的相似案例或者完成案例提出的任务, 最后学生以演讲的方式展现自己的实验成果。在整个实验环节中学生转变为实验教学的主体, 教师扮演组织者、辅助者和引导者的角色。

2.3 情境式案例实验评价体系设计

情境式案例实验的评价分为多个环节加权形成。老师作为实验的组织者与辅助这仅仅对学生学习案例的过程给以评定, 但更重要的部分为学生呈现的学习效果, 学生演讲过程中, 同班同学各组之间给出一个成绩, 最后将学生的作品放在软件工程教学资源网站上, 由大众评分的方式给出最后的成绩。学生作品的公开展示会督促学生更加认真地完成自己的作品。

情境式实验平台的设计方案如图1所示。

3 软件工程情景式案例实验平台平台特色与总结

3.1 情境式案例设计属于原创性设计

用中国的古典诗句或者中外名言警句故事等阐述软件工程的概念、原理等属于原创性设计。

3.2 以动画形式表达案例生动形象, 学生易于接受与理解

软件工程的概念、原理等是软件开发长时间经验与教学积累形成的总结, 对于仅有开发经验有限的学生来说难于产生共鸣所以难于理解。情境式案例容易激发学生学习兴趣, 使学生理解相对容易。

3.3 实验考核评价体系从主观到客观

实验考核从原有的提交报告教师给分, 到学生作品的网络展现网上评分容易激发学生的好强心理, 提升教学效果。同时也从另一个方面丰富教师的案例库。

摘要：“软件工程”是一门指导软件开发和维护的工程学科, 但是由于它的理论的宏观性和对软件行业知识要求的广泛性, 学生对于它的学习和理解一直是软件工程课程讲授的重点, 文章利用学生所熟悉的情景案例来贯穿软件工程课程知识, 并由此开发一个软件工程情境式案例实验平台, 提高学生学习兴趣的同时对高职院校的软件工程课程的教学改革进行尝试。

关键词：软件工程,情景式案例,教学实验平台

参考文献

[1]曾明星, 周清平, 王晓波, 等.软件工程专业“翻转课堂”云计算教学平台探讨[J].现代教育技术, 2013, 8.

网络案例实验设计篇9

下面以卤代烃的相关实验教学设计为案例, 浅析化学实验教学设计中的一些思考和认识:

卤代烃的水解实验的教学设计:

网络案例实验设计篇10

一、引言

目前程序设计类课程由于受传统教育模式和体制的影响, 往往采用固定的培养模式和传统的"灌输法"教学方法, 学生完全被动地做实验, 从实验目的、内容、方法和步骤及至思考题全由教师指定, 增强了学生的依赖性, 无法激发学生的创造性。有时过于注重程序设计语言的语法规则和语义, 忽略程序设计和开发应用, 不利于培养学生的编程能力, 造成目前大多数学生学了C/C++这些程序设计课程后, 只知语法却不会灵活应用, 考试高分但不会开发实际系统的现象。而且实验多为验证性的、基础性实验, 缺乏设计性、开发性实验, 缺乏科研能力和科研方法的训练, 这种模仿式的实验, 不利于培养学生解决综合问题和实际应用问题的能力, 也不利于启发学生的思维和激发学生主动学习的积极性。故此我们在计算机程序设计类实验课程的教学过程中, 引入了案例教学法与项目实践教学法相结合的模式, 获得了较好的教学效果。

二、以案例与项目实践开展程序设计类实验课程的具体实施方法

案例与项目实践综合教学法是通过对已有的案例进行剖析, 要求学生模仿案例设计, 以项目形式完成类似的应用系统开发的过程。传统的教材和教学都是采用知识点一个个讲解, 然后将它们串起来进行应用。这样做很难让学生在学习完课程之后有系统设计的思路。在案例教学[1,2]中, 授课过程通过相关案例程序引导学生如何将零散的计算机语言要素组装成程序, 借助模仿手段掌握编程技巧、提高编程能力。例如在C语言实验教学中, 根据教学知识点, 本着"简洁实用、生动有趣、富有启发性和引导性"的基本原则, 提出了一个"学生成绩管理系统"的案例。这个案例覆盖了C语言中多数的重点内容, 从在选择结构中简单判断输入学生成绩是否合格, 讲授多分支时将百分制和等级制之间成绩的相互转化, 循环结构时可以用学生成绩平均分的计算为例, 数组时讲授学生成绩的排序, 二维数组时的多科成绩计算平均分, 在结构体时可以提出完整的包括学生姓名、学号、各科成绩的数据结构, 直到文件时可以讲授保存和从文件输入已有档案, 最终形成一个较为完善的学生成绩档案管理系统, 在完成教学内容的同时也结束了一个具有实际意义的案例。通过案例教学, 学生初步了解了软件程序设计的完整流程、软件技术的应用背景, 同时也培养了学生查阅资料、设计开发、程序调试等多方面的能力, 以及综合分析问题、解决问题的能力。由于程序设计课程重点应放在"弱化语法, 强化应用"上面, 因此在实施"案例教学"法时, 还应注意少举纯粹是数学方面或偏重于数据结构的例子, 多举一些生动有趣的例子。通过这些生动活泼的案例, 不仅可以大大提高学生的学习热情, 还可以积极引导学生在今后的学习工作中学以致用, 更好地从事具体软件的设计开发工作。

而项目实践教学法是用一个项目覆盖所有的知识点, 让学生以教学案例为依据, 以现实对象为材料自主选择[3, 4], 以一个实用并功能完整的系统 (如图书管理系统、员工工资管理系统) 为载体, 按照项目完成的过程, 把项目分为几个模块, 各模块均是对上一个模块功能的扩充或代码的优化, 而每一次的扩充或优化都包含了一个或多个新知识点, 整个项目的完成就是带学生完成了一次实际项目开发的训练, 从而使学生掌握了计算机程序设计的方法和必要的语法知识。对于项目完成情况可以采取现场考核, 让学生边演示边讲解, 老师现场提问, 当场验收打分的形式进行。通过项目实践, 学生可以巩固课堂上的教学案例知识, 并在案例基础上对知识进行重构, 达到构建新知识的目的。以我院《面向对象程序设计 (C++) 》的实验教学为例, 一共18个实验学时, 而学生之前已经开过C语言课程, 对基本语法掌握较好, 故此在《面向对象程序设计》的实验教学中, 我们专门用10个学时让学生做一个实际系统的开发 (难度不能太大, 学生要有实际应用经验) , 例如学生非常熟悉的图书管理系统。一来这类系统的需求一般都比较明确, 学生容易理解, 二来根据课堂教学进程安排, 可以将这个系统分解为多个子任务, 每讲授完一部分知识点, 就安排学生完成其中一个子任务。这样随着教学进程的不断推进, 学生可以逐步了解该系统设计与实现过程的全貌, 从而潜移默化、循序渐进地提高他们的工程应用能力。我们有时也给出一些以结构化思想设计的系统参考代码, 让学生在学习面向对象的过程中, 逐渐将程序改写为面向对象思想的代码, 这样, 可以使学生更多关注于面向对象思想本身, 而不必过多关注语法细节, 学生既对面向对象思想有了较好的理解, 又有了实际的工程应用, 为今后进一步的学习与开发打下了良好的基础。而另外8个实验学时, 我们仍然以4个与实际应用紧密相关的小程序为主, 使学生能够较顺利地编写出程序, 一方面使学生能够及时理解和消化课堂教学内容, 另一方面也使个别基础较差的学生获得一定的成就感, 有信心跟上教学进度, 使其学习热情得到进一步的提高。

三、结束语

以案例与项目实践相结合的方式开展程序设计类实验课程的过程中, 由于营造了宽松自主的学习环境、培养了学生自主学习的能力, 强调学生解决实际问题与实践操作的能力, 提倡"开放式学习"、"在做中学"的主动学习、按需学习的观念, 使得学生对程序设计类课程有一个更加深入与全貌的了解。由于实验内容覆盖了程序设计的各个主要环节, 覆盖了软件生存周期的各个阶段, 使学生通过实验加深了对学科理论知识的理解, 尤其是加强学生对教材中理论进行实际应用能力的培养, 为今后进一步的学习与进行软件设计与开发工作奠定了坚实的基础。

参考文献

[1]周江等.《面向对象程序设计》课程实验教学改革探讨.实验科学与技术, 2008 (2) .

[2]张长海, 陈娟.以"程序设计"为主线、以"案例"为驱动的程序设计教学改革.计算机教育, 2008 (8) .

[3]解闵等.基于构建主义的"C程序设计"分段教学.计算机教育, 2007 (10) .

网络案例实验设计篇11

本节课是新课程标准教材九年级《化学》第六单元的内容。二氧化碳在整个知识系统中占有重要地位, 与人类的生存和社会的发展关系密切, 在学习过程中能让学生体会到学习化学的重要性, 养成学以致用的习惯。二氧化碳的学习为学生提供了丰富、生动的感性知识, 有利于学生形成化合、分解等最基本的化学概念。

利用初中化学虚拟实验教学平台, 为学生提供虚拟探究环境, 辅以教师个性化教学工具软件, 激发学生学习兴趣, 有效提高教学质量。

●教学目标

知识与能力目标:了解实验室中制取二氧化碳的反应原理;探究实验室中制取二氧化碳的装置;了解实验室中制取气体的思路和方法。

过程与方法目标:初步学会归纳、概括、对比的科学方法;以启发性的问题、创设实验情境激发求知欲, 提高学习兴趣。

情感、态度与价值观目标:通过学习大气中二氧化碳含量和对环境、人体健康的影响, 养成关注社会、关注环境、保护家园和人体健康的情感并形成看待事物的客观态度;培养主动参与、积极验证假设的科学精神。

●整合点分析

1. 知识回顾——导入新课

师:在第二单元我们已经学习了氧气的制取方法, 下面请同学们回顾实验室制取氧气的方法是什么呢?氧气又有哪些特点呢?反应方程式是什么?

整合点:教师可利用虚拟实验平台展示氧气制取的实验过程。点击“同步实验”模块中的“氧气的制取和性质”, 利用平台中三维分子模型、电子式、方程式进行知识点讲解, 激发学生动手做实验的兴趣。平台还提供了错误操作的后果展示, 能够加深学生对知识点的记忆。

2. 进行探究活动——确定反应物

师:同学们想一想, 哪几种物质反应能生成二氧化碳?请设计实验方案验证一下。

教师巡视指导, 帮助困难学生, 引导学生确定最佳实验方案。

整合点:该实验中对反应药品的探究, 在常规实验下存在做不了、现象不明显等问题, 如浓盐酸也可以用于制取二氧化碳, 但由于浓盐酸易挥发出氯化氢气体易使得收集到的气体不纯, 因此不能用于反应物。通过构建工具, 将不能做的实验模拟出来, 使学生直观了解到浓硫酸不能作为反应物的原因。利用计算器可以计算出反应物所需的用量, 方便教师教学。

可利用构建工具、同步实验、表格、元素符号、反应方程式, 将猜想反应物表现出来 (如图1) 。

利用计算器工具计算实验所需反应物。

利用构建工具, 进行药品反应的模拟 (如图2) 。

利用同步实验, 模拟物质反应的微观过程。

3. 进行探究活动——确定反应装置

师:结合氧气的发生装置以及二氧化碳的物理性质, 请同学们思考应该选用什么装置制取二氧化碳。

学生分组实验, 按照既定方案选择实验仪器, 教师巡视指导, 帮助困难学生。通过实验小组间的对比分析, 学生总结出最佳装置。

整合点:为学生提供虚拟探究实验环境。利用构建工具软件, 在营造讨论气氛的同时, 构建出实验装置的几种可能, 比较后选出最佳反应装置。学生经过提出假设、分析问题和解决问题的过程, 充分地培养了创造思维能力。除书本上的装置外, 教师也可自己构建出改进装置, 拓宽学生思路。实验过程可以利用表格工具进行记录。

教师可利用构建工具中的仪器, 将实验所需仪器列举出来。

利用构建工具进行反应装置的探究 (如图3) 。

通过导入动画, 将气体制取的实验进行对比练习, 加深学生知识记忆。

教师也可以通过编辑仪器、装置, 设计个性化的练习题, 使学生掌握该实验的知识点。

4. 原理讲解

师:我们知道了二氧化碳的制法, 请同学们思考二氧化碳分子的空间结构是什么样的呢?二氧化碳又有哪些应用?

整合点:在对实验的原理讲解中, 存在实验原理不易理解、微观过程不能展现的困难。利用同步教学动画模拟出药品反应过程中的离子运动情况;利用分子三维模型工具软件将二氧化碳的微观结构展现出来, 可以增强学生的感性认识

利用图片、视频工具, 创设情境。提问:“二氧化碳含量不大, 如果没有可以吗?”追问:“二氧化碳是否越多越好呢?”讲解温室效应。通过多媒体拓展学生视野, 培养学生解决问题、获得知识的能力。

5. 课后练习

师:这节课我们学习了实验室制取二氧化碳的装置及原理, 课后请同学们预习二氧化碳有哪些化学性质?

整合点:教师布置巩固练习, 设计家庭实验, 为下节课学习的二氧化碳性质埋下伏笔。利用同步实验, 观看二氧化碳的性质实验, 学生可以预习实验过程, 解决了缺乏实验条件、实验环境的困难。与传统的教学模式相比较, 学生的学习兴趣和学习积极性大大提高了。

课后学生可以根据辅助工具中的实验知识手册, 了解实验室中操作规范等知识。