浅谈网络互联与路由课程建设

引 言

地方高校人才培养主要以应用型人才培养为主，网络工程从 2002 年首次招生至今经过了十几年的发展建设，已经有众多毕业生走上了工作岗位。经过反复调研了解到，社会在对网络工程专业人才的需求中，要求学生能够拥有较好的专业基础和较强的实践能力，而如何将社会人才需求和人才培养过程充分结合，是高校教师需要不断探索和实践的一个课题。

网络互联与路由课程是以网络规划与设计、部署、管理和网络故障排查为基础的课程，是网络专业基础类课程。课程大纲制定时，结合了《高等学校网络工程专业培养方案》中的“网络路由与交换技术”和“网络工程”两门课程的知识要点[1]，融合了思科网络学院课程资源和思科认证知识体系，是一门基础性和实践性都很强的课程，主要培养目标是提高学生网络工程设计、规划与实施能力 [2]。

1 网络互联与路由课程教学中存在的问题

网络互联与路由课程是网络工程专业的必修课程，不同高校课程名称上略有不同，例如路由与交换技术、网络工程基础等。该课程的实践性要求极强，不仅要让学生掌握网络设备基本理论与知识，更要强调对网络技术的应用、工程实践能力、创新能力[3]。通过和多所院校交流总结，发现课程建设过程中普遍存在以下问题。

(1) 知识结构不够完整。由于网络工程技术涉及面较广、知识点较多，很多高校的课程内容来源选取上过于单一，内容不够完整，缺少园区网组网的一些常用关键技术；

(2) 知识更新陈旧。网络技术的不断更新要求教师不断加强学习与实践，各种条件限制教师进修也造成课程内容更新不及时；

(3) 实验平台单一。很多学校过分侧重于虚拟软件平台的建设，主要是因其复杂性更低、实验过程更简单，也避免了高额的实验设备投入。但是使用模拟平台完成实验，学生的团队协作意识和实际工程能力得不到充分锻炼，无法树立自信心，在面对真实工程项目时显得手足无措；

(4) 课程考核过于单一。网络互联与路由作为一门实践性非常强的课程，多数高校却仍然采取试卷考试模式，对中间学习过程也不加强管理，考核的内容和结果与授课目标无法达成统一[4]。

2 课程建设

网络互联与路由课程主要介绍网络层次模型、网络协议的工作原理及配置技术，结合园区网的需求，完成网络规划设计、实施、管理与维护。课程建设初期对同类高校相关课程的建设进行了深入的调研，最终选取了国内外知名度高、开放度较好、学习资源较丰富的思科平台作为实践平台，引入和结合了思科网络技术学院课程计划内容，融合了路由和交换体系中的 CCNA、部分 CCNP 和 CCIE 的内容，使得知识学习紧跟专业领域技术发展，极大地提高了学生学习兴趣。

由于课程涉及的知识点较多，难度层次也不相同，同时结合专业基础及方向特点，设置为 A、B 两个模块，在本科第四、五学期连续开设。

网络互联与路由A共 64学时，包括理论学时 40学时、实践学时 24学时，为专业必修课。课程和思科网络学院计划进行了融合，将 CCNA路由和交换内容嵌入课程，学生完成课程后即可达到相应企业认证水平 [5]。课程内容主要包括网络层次模型，交换机基础、VLAN、VLAN之间的互联、STP协议、路由器基础、路由协议分类、静态和动态路由协议（RIP、EIGRP、OSPF）、ACL、DHCP、NAT等。课程授课目标是让学生掌握网络基础知识、基本协议和基本操作技能的， 能够组建简单的园区网络。

网络互联与路由 B 共 64 学时，包括理论学时 36 学时、 方案研讨 12 学时、实验学时 16 学时，为专业方向选修课。课 程内容结合园区网建设需求，融合了校园网解决方案、嵌入 部分 CCNP 和 CCIE 内容。课程内容主要包括高级生成树协 议、多层交换技术、首跳冗余协议（VRRP、HSRP、GLBP）、 BGP、策略路由、VPN、IPv6 等。课程授课目标是让学生结 合用户需求展开网络规划与设计，能够组建和管理安全性、 冗余性、可靠性更好的园区网络，并熟练掌握网络故障分析及 排查技术。

 网络互联与路由 A 是网络互联与路由 B 的先修课，前者 面向全专业学生开设，要求其必须掌握基本原理、基本技能 和基本组网技术，而后者仅供选修网络工程技术方向的学生 学习，是对网络规划、设计与实施技能的提升和加强，因此， 课程中也引入了方案研讨部分，通过案例教学使学生在网络工 程实施全过程的能力都得以提高。

3 实验平台建设 

由网络模拟器构建的虚拟实验平台，很大程度上降低了 专业办学成本，但却严重降低了学生工程实施经历和实践效 果，而由硬件设备组成的真实实验平台由于设备数量和类型的 不足，也影响着学生大规模组网的需求。真实实验平台在团 队协作上提出了更多的要求，更能锻炼学生功能技术能力，虚 拟实验平台使用更方便，更利于大规模组网实践，因此实验 平台的建设要做到虚实结合，多方位提升学生的实践技能 [6,7]。 

3.1 硬件实验平台 

网络互联与路由硬件实验平台设计时充分借鉴了工程教 学中的团队协作方式，这也是企业人才需求中学生应该具备 的十分重要的能力。实践过程通过分组模式完成，同组的学 生在实验过程中注重加强交流与合作，提升学生的团队协作 能力。

网络互联实验分组采用传统的六人组模式，内部又细分 为了两个三人小组（以下简称“小组”），每个小组的实验平台 由三台路由器、三台交换机组成，这样可以保证实验过程中， 每位学生都有一套（即一台路由和一台交换）设备操作，参与 性更强。基本实验、验证型实验以小组方式完成，综合实验、 大规模实验采用六人组完成。例如 VPN 实验，在 A-1 组和 A-2 组分别完成园区网内部互联后，以校园网作为 ISP 网络完成区 域互联，更加逼近真实环境。图 1 所示是网络互联实验分组 的布局图。 

实验分组平台主要包括以下三种链路类型 ：

（1）网络连接。主机位的网络连接使用实验网线缆延长 到机柜公共配线架，在配线架使用网络跳线可直接接入校园 网交换机完成单机的联网，也可连接至相应分组的实验设备 进行本地组网实验。

（2）设备配置连接。每小组的六台设备使用设备配置线 缆将设备的 Console 口和台面上的 Console 配线架（此处使用 8 口配线架）连接起来，然后将设备配置线一端连接到 PC 的 串行口，另一端连接至 Console 配线架上的相应设备接口，这 样学生在完成组网配置实验室，可以较方便的切换要配置的 设备。（3）组网连接。每组设备中的三台路由器之间使用 V.35 串行线缆构建成一个环网，学生在实验过程中结合组网需求 打开相应链路。以太网链路（即：路由器和交换机、交换机之 间的链路）的连接由学生根据不同的实验自行完成连接。 

网络互联实验分组平台使操作者与设备充分贴近，又不 会显得设备、线缆杂乱无章，实验拓扑清晰，更便于组织开展 实践活动。同时分组模式使学生在日常实验过程中就树立了较 强的合作意识，提升学生的团队协作能力。

3.2 模拟实验平台 

模拟实验平台是基于思科 Packet Tracer 平台建设的， PacketTracer 软件是思科公司开发的网络模拟软件，是网络初 学者很好的辅助时间平台 [8,9]。网络模拟软件的使用有助于学 生在网络的联通性测试、网络安全策略测试和各种网络性能 评估的实施时变得更加便捷更加有效，是提升个人能力的有 效平台 [10]。 

Packet Tracer 平台的使用分为两种模式，即自组网模式 和基于验证的固定组网模式，两种模式的基本特点如下： 

（1）自组网模式。学生结合实验要求完成网络拓扑连接， 设备配置，并测试连通性。此模式可作为课前预习和课后练习 的平台使用。 

（2）基于验证的固定组网模式。使用 Packet Tracer 的 Active Wizard 功能，由教师设计组网需求，并设置其中的关 键知识测试点，学生在指定的时间长度内完成实验，并查看 完成度。此模式可以针对知识模块的测试使用。

使用模拟实验平台完成实验过程，简化了基本实验流程，可以在一定程度上提高个人的组网技能，同时也突破了大规模 组网时的设备数量限制，是硬件实验平台的有效补充。 

3.3 实验案例 

设备组网实验中，每一个三人台实验位使用三台路由、三 台交换进行组网，可以完成基本的路由交换组网实验，保证 在实验过程中每位同学操作一套设备（包括路由器和交换机）。 学生在完成自己平台操作的同时，还需要和同组中的其他学生 配合完成组网互联，锻炼了学生的团队协作能力和沟通能力。 图 2 所示为路由协议组网拓扑图。

对于多设备综合组网实验，受限于设备数量和设备种类， 在网络规模和网络复杂性上难于扩展和延伸。依托于思科 Packet Tracer 模拟平台，学生可以更加自主的组建网络，这样 的平台通常是单个人完成，可以很好的提升学生个人组网能力 [9]。图 3 所示的实验内容综合了静态和动态路由协议、VLAN 技术、无线技术、NAT、DHCP、帧中继、端口安全等。在课 程完成时，可以提供对个人组网能力的综合考核。

4 课程考核 

网络互联与路由课程要求学生对基础知识和实践技能的 掌握都要达到较好的程度，考核采用试卷测试方法不能很好 反应学生的学习过程和学习效果。为此，结合课程特点，课 程考核在原有试卷考核的基础上引入了过程考核和实验考核， 加大了平时监督力度，进一步体现了学生动手能力和团队协作 能力的考核。由于网络互联与路由 A 课程在注重基础的同时 需要学生掌握一定的操作能力，网络互联与路由 B 更侧重于 训练学生组网设计、实施、管理和故障排查能力，因此两门课 程引入了不同的考核方式。

网络互联与路由 A。平时考核占总成绩的 40%，其中实 验测试占 60%，作业 20%，课堂讨论 10%，考勤占 10% ；期 末考核占总成绩的 60%，其中试卷部分占 60%，实验操作部 分占 40%。

网络互联与路由 B。平时考核占总成绩的 50%，其中， 实验测试占 50%，作业 10%，课堂讨论 30%，考勤占 10% ； 期末考核占总成绩的 50%，形式为实验考试。

课程考核推动了学生平时的学习动力，促进了学生实践能 力的进一步提升，起到了很好的实施效果。 

5 结 语

网络互联与路由课程群经过十多年的建设，期间不断优 化课程内容和教学方法，改进考核方式，在实验平台和课程 考核体系建设方面已经形成了稳定有效的机制，为面向应用型 人才培养的专业课程建设提供了参考。