一、實驗教學結構改革的具體內容與方法
1.1面向能力培養的實驗
設定實踐創新能力的培養是目前實驗教學環節的重要目標。為了適應不同層次的培養目標，許多高校根據實驗內容的難易程度將實驗分為驗證型、操作型、綜合型和設計型等幾種型別[1]。然而，這種單一的劃分方式不能很好地體現對學生各種能力的培養需求。學生的實踐創新能力是多方面具體能力的綜合體現，包括髮現問題能力、問題解決能力、想象能力、實驗設計能力、技術開發能力、產品改進能力和應用能力等[2]，因而有必要建立面向各種具體能力培養的更細粒度的實驗設定體系。本文結合本校的網路工程課程教學要求和目標，從知識學習能力、問題發現和解決能力、實驗設計能力、學習遷移能力4個角度設定實驗內容，希望探討一種更好的培養學生能力的教學方法。
1.1.1面向知識學習能力的實驗
面向知識學習能力的實驗的教學目標是讓學生絡工程中基本元件的配置使用方法和驗證基本元件的工作原理。通過實驗，學生能達到加深理解和鞏固課堂教學內容的目標。這類實驗的內容設定方法與傳統的驗證型或操作型實驗相似，由教師指定具體的實驗內容及實驗步驟，學生通過逐步完成實驗，掌握實驗內容涉及的相關知識。為了加深學生對實驗內容的記憶和學習，教師還應在實驗結束後，總結實驗實施過程中學生普遍存在的問題和易犯的錯誤。適用於該型別的實驗內容包括網路線纜的製作、交換機與路由器的啟動及基本配置等。
1.1.2面向問題發現和解決能力的實驗
面向問題發現和解決能力的實驗的教學目標是讓學生學習如何在實際網路執行環境中發現存在的問題，以及利用所學知識解決這些問題，從而獲得對網路知識的深刻理解和深入把握；培養學生運用理論知識進行網路應用的能力，為學生未來從事網路應用和管理的相關工作打下良好的基礎。
該類實驗內容設定的難度較大，教師需根據教學內容和自身經驗，設計完整的網路拓撲與配置方案，將網路應用中可能存在的實際問題部署在實驗網路中。學生的實驗任務就是發現教師設計的網路中存在的問題，並進一步提出對這些問題的解決方案，最終依據自己可行的解決方案完成實驗的配置和測試任務。該類實驗不同於傳統實驗，學生在整個實驗實施過程中，沒有事先確定的步驟可循。在問題發現階段，學生需經過自己的觀察和測試分析網路存在的問題，這種方式既鍛鍊了學生分析和發現問題的能力，同時也激發了學生的實驗興趣；在問題解決階段，實驗設定不拘泥於統一的解決方案，這使得學生有了更大的自主空間，發揮自身的主動性和創新性。他們可根據已發現的問題，提出自己的解決方案並論證其合理性，最終完成實驗任務。適用於該型別的實驗包括路由協議、路由環路、廣播風暴以及交換機環路等。
1.1.3面向實驗設計能力的實驗
面向實驗設計能力的實驗的教學目標是進一步深化學生對網路系統及規劃設計的理解，讓學生學習如何收集網路需求、分析網路效能、制定具體網路技術解決方案及網路工程的實施。該類實驗設定的'內容包括兩部分：文件設計和實驗部署。教師使用案例式教學方法[3]，通過具體情境，提出實驗設計的問題和要求。學生需詳細分析這些問題和要求，確定具體的實驗設計方案（包括網路拓撲），並進一步將方案轉化為具體的實現。實驗設計能力是實驗能力的最高層次，其本身具有較強的綜合性、創造性和靈活性等特點。筆者所提出的面向實驗設計能力的實驗設定部分類似於傳統的綜合設計型實驗，但更強調設計環節，要求學生必須完成設計文件，文件中需針對實際情境中的具體問題和要求是否在實驗設計方案得以體現和解決給出詳細說明。適用於該型別的實驗有小型區域網設計實踐和三層網路規劃設計等。
1.1.4面向學習遷移能力的實驗
所謂學習遷移能力是指應用一種情境中所學的理論和知識解決另一情境中相似問題的能力，有時也被認為是教育的最終目標[4]。面向學習遷移能力的實驗的教學目標就是讓學生利用已學的一種理論知識和原理通過自學解決另一種相似原理的裝置使用和配置問題。
這種型別的實驗是本文教學改革中最大膽的一個嘗試，希望通過該實驗的設定在一定程度上啟發和培養學生的學習遷移能力，為學生後續的深造學習及相關應用建立基礎。該類實驗設定的內容完全是學生自學知識，教師只提出實驗目標和實驗結果要求，由學生獨立自學完成實驗，教師只針對學生遇到的疑難問題統一講解。適用該型別的實驗如防火牆的配置與使用，由於包過濾防火牆的工作原理與路由器的訪問控制列表的工作原理相似，因而學生可將之前所學知識遷移應用到該實驗的實施過程中。
1.2主體—主導論的師生角色
教師與學生是教學活動中的兩大主體，構成了教與學的基本關係。傳統的網路工程實驗教學以教師為中心，遵循“傳授知識—以知識點為核心設計實驗—佈置實驗任務—檢查實驗結果”的基本過程，學生在整個實驗環節中只能被動接受，按部就班地完成實驗任務，束縛了學生學習主體作用的發揮，不利於學生應用能力和創新思維的培養。
這種教學結構雖然極大程度地促進了學生的主動學習，但忽略了教師的主導作用，學生在學習過程中可能偏離教學目標。因而，有些教育工作者提出了優勢互補的教學模式，即以教師為主導，以學生為主體的“主體—主導論”[5]。我們使用“主體—主導論”的思想處理網路工程實驗教學的師生角色，力求實驗過程中的教師主導作用和學生主體地位的體現，同時對教師和學生也提出了新的要求。
1.2.1教師的主導作用教師的主導作用
體現在實驗設定、實驗活動監控和實驗檢查評價3個步驟中。面向能力培養的實驗設定對教師提出了更高的要求，不但要求教師全面把握教學目標和內容，還需要教師增加網路工程的實際經驗，推動教師投入更多的精力和時間去考查、思考和設計複雜的基於學生各種具體能力培養的實驗。在實驗活動監控環節，教師需充當幫助者和促進者的角色，儘可能引導學生獨立完成實驗過程。最後，在實驗檢查評價階段，教師對實驗報告的要求不拘泥於實驗步驟和結果，應通過實驗報告促進學生對實驗的反思和反饋，給學生更大的空間思考一些開放性的問題。
1.2.2學生的主體地位
學生是實驗教學環節的主體，其主體地位體現在學生“思考分析—自我展示—反思總結—調節提高”的完整過程中。學生在實驗過程中要充分發揮主動性，積極分析情境和思考問題，弄清楚需求是什麼，該採用什麼技術來滿足需求，然後自己動手解決和實現問題；還需反思總結前期行為，以便對實驗過程有全面的解析和認識，促進改進未來行為；必要時學生還可通過與其他同學的團結合作或與教師的交流溝通完善自己的認識。
1.3現場實驗與模擬實驗並存的實驗模式
網路工程的特點決定其實驗裝置的複雜性和多樣性，國內高校網路工程實驗室的基本硬體多以小型的交換機和路由器為主，輔以少量的網路裝置、終端[6]。限於資金與場地空間的不足，現場網路實驗室的條件限制了實驗組網的規模，無法有效地給學生一個完整的實驗平臺，從而影響了部分實驗的部署實施。模擬實驗便於觀察、設計和參與實際操作，是傳統實驗教學的延伸與擴充套件[7]，大大拓寬了教學的實驗專案，開拓了學生的視野，更重要的是學生能夠按他們自己的節奏完成學習過程和決定他們的個人需求；但是，如果單一依賴模擬實驗，學生會缺乏對實際裝置的直觀認識，不能鍛鍊學生動手施工的能力，同時也不利於提高學生規範操作和安全操作的能力。因而，網路工程的實驗設定應將現場實驗與模擬實驗相結合，為學生創造一個完整的實驗平臺。對於驗證型和學習型實驗內容應以現場實驗為主，學生通過操作實際裝置掌握和理解裝置的使用和工作原理；對於設計型和問題解決型實驗，其內容設計應以模擬實驗為主，通過模擬現實網路環境，讓學生在更高層次把握網路工程的教學內容。另外，在實驗內容的設定上，應該注意這些內容之間的聯絡和銜接，儘可能地讓前一次實驗的平臺成為後一次實驗的基礎或是將現場平臺移植到模擬環境，避免學生在同樣的知識點上多次重複實驗。
二、結論
經過多年的課程建設，內蒙古大學計算機網路教學團隊已成為自治區級優秀教學團隊。網路工程是計算網路系列課程的核心課程，根據課程的培養目標及特點，深化實驗教學的研究和改革是每個專業教師的職責。本文所述內容多來自個人教學經驗，部分理論和改革設想還有待於在實踐中進一步完善和提高。未來的教學活動中，我們將以更多樣化的形式探索因地制宜、因材施教的教學方法，以期達到更好的教學效果。