基于虛擬仿真平臺的網(wǎng)絡(luò)工程專業(yè)核心課程實驗教學實踐研究

陳芳

摘? 要：網(wǎng)絡(luò)工程專業(yè)是一門實踐性非常強的專業(yè)，開展聯(lián)網(wǎng)的實驗教學，有利于為學生創(chuàng)造一個體驗性的真實學習環(huán)境?；诖?，該文主要介紹了基于虛擬仿真平臺的網(wǎng)絡(luò)工程專業(yè)核心實驗教學設(shè)計理論。該文從具體的設(shè)計實踐，主要基于PACKET TRACER網(wǎng)絡(luò)仿真平臺的相關(guān)理論，來分析基于虛擬仿真平臺實驗課程的具體設(shè)計，并對課程設(shè)置當中的相關(guān)要點進行探討。

關(guān)鍵詞：虛擬仿真平臺? 網(wǎng)絡(luò)工程專業(yè)? 核心課程? 實驗教學

中圖分類號：G642.0 ? ?文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2019）07（c）-0161-02

計算機科學是我國目前信息網(wǎng)絡(luò)發(fā)展當中的重要基礎(chǔ)科學之一，其實踐性與應(yīng)用性非常強。因而，開展有質(zhì)量的虛擬實踐課程，是為學生創(chuàng)造真實學習環(huán)境的重要手段之一。

1? 基于虛擬仿真平臺的網(wǎng)絡(luò)工程專業(yè)核心實驗教學設(shè)計理論

進入到互聯(lián)網(wǎng)加時代，云計算技術(shù)、大數(shù)據(jù)技術(shù)、人工智能技術(shù)、移動互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)日新月異，網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)通信產(chǎn)品，更新?lián)Q代越來越快，學生在進行網(wǎng)絡(luò)工程專業(yè)學習的過程當中，很難脫離實踐環(huán)境來進行單純的理論學習，這樣進行課程設(shè)計效果也是非常不好的。

PACKET TRACER網(wǎng)絡(luò)仿真平臺，在這樣的教學發(fā)展背景下應(yīng)運而生，它可以為計算機網(wǎng)絡(luò)與網(wǎng)絡(luò)工程專業(yè)的學生，提供核心課程的模擬改革策略，從而提高工程化教學效果，幫助學生在現(xiàn)有的實驗條件下，克服環(huán)境的限制，提升實踐能力，加快與社會的連接，從而更好地應(yīng)用自己學到的理論知識，進行網(wǎng)絡(luò)工程的相關(guān)研究與問題解決[1]。

2? 基于虛擬仿真平臺的實驗課程具體設(shè)計

目前基于PACKET TRACER網(wǎng)絡(luò)仿真平臺的網(wǎng)絡(luò)工程專業(yè)實驗課程，主要包含的內(nèi)容有：（1）離散數(shù)學課程;（2）計算機原理課程;（3）計算機程序設(shè)計課程;（4）數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)分析課程;（5）計算機網(wǎng)絡(luò)工程;（6）操作系統(tǒng);（7）計算機網(wǎng)絡(luò)與數(shù)據(jù)通信課程;（8）網(wǎng)絡(luò)協(xié)議分析課程;（9）網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)課程;（10）網(wǎng)絡(luò)路由與交換技術(shù)課程等。這些課程之間相互聯(lián)系、相互影響，構(gòu)成了整個網(wǎng)絡(luò)工程教育體系的基本脈絡(luò)。

2.1 基于PACKET TRACER網(wǎng)絡(luò)仿真平臺的無線通信設(shè)計

學生可以通過線上教育與線下教育，來實現(xiàn)對網(wǎng)絡(luò)的測試與評價，提高整個網(wǎng)絡(luò)安全分析技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)安全管理技術(shù)、移動互聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)與無線網(wǎng)絡(luò)測評技術(shù)。

基于PACKET TRACER網(wǎng)絡(luò)仿真平臺的網(wǎng)絡(luò)工程實驗課程設(shè)計，就是利用無線通信技術(shù)，尤其是目前高水平的實驗室四代移動通信技術(shù)，與正在研發(fā)與建設(shè)當中的第五代移動通信技術(shù)，利用移動IP協(xié)議和無線傳感網(wǎng)絡(luò)WSN，將整個移動網(wǎng)絡(luò)模擬分析數(shù)據(jù)平臺，架設(shè)在實驗室的物聯(lián)網(wǎng)Iot當中。

學生在進行實驗操作的過程當中，可以通過軟件定義網(wǎng)絡(luò)SDN，來實現(xiàn)自動的數(shù)據(jù)獲取、自動的實驗操作、自動的實驗進程結(jié)果分析。同時，學生還可以通過移動終端設(shè)備的客戶端服務(wù)器，來實現(xiàn)自動繳費。并通過這個繳費終端的程序改進，來掌握電子商務(wù)、電子政務(wù)、移動支付等相關(guān)程序設(shè)計的內(nèi)容。從建設(shè)實際來看，這種移動模擬平臺的相關(guān)實驗課程設(shè)計，是符合目前市場經(jīng)濟發(fā)展目標與人才培養(yǎng)方向的。應(yīng)用PACKET TRACER網(wǎng)絡(luò)仿真平臺，可以滿足社會對于網(wǎng)絡(luò)工程專業(yè)的未來人才需求。

2.2 基于PACKET TRACER網(wǎng)絡(luò)仿真平臺的模塊劃分

基于PACKET TRACER網(wǎng)絡(luò)仿真平臺的網(wǎng)絡(luò)工程實驗課程設(shè)計主要包含以下幾個模塊。

第一，PACKET TRACER網(wǎng)絡(luò)仿真平臺利用TNK技術(shù)，將無線通信網(wǎng)絡(luò)的內(nèi)容概述，進行立體化表述，并通過與數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)、數(shù)據(jù)分析技術(shù)的聯(lián)合，來實現(xiàn)對無線電傳播原理的解釋，通過蜂窩系統(tǒng)原理，將整個實驗室的移動互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)進行打通。

第二，PACKET TRACER網(wǎng)絡(luò)仿真平臺，利用云計算技術(shù)的嫁接，提高普適性粒子群算法的應(yīng)用適用范圍。并通過基于位置的服務(wù)MBS，實現(xiàn)移動IP協(xié)議的進入，提高整個網(wǎng)絡(luò)工程實驗室運行的整體性與科學性。

第三，目前基于PACKET TRACER網(wǎng)絡(luò)仿真平臺的無線局域網(wǎng)絡(luò)打造，主要是基于IEEE802.11標準、WIXN與IEEE11802.16標準，通過這種網(wǎng)絡(luò)，技術(shù)人員可以實現(xiàn)實驗室教學的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)信息安全，對不明身份的人員進行身份排查，并通過對學生信息的自動登錄與自動獲取，來有效地為學生提供數(shù)據(jù)安全保障。

第四，PACKET TRACER網(wǎng)絡(luò)仿真平臺，還可以為學生提供網(wǎng)絡(luò)傳感實驗，通過對物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的優(yōu)化利用，來實現(xiàn)藍牙傳輸和無線傳輸。技術(shù)人員可以通過在實驗室內(nèi)覆蓋傳感器網(wǎng)絡(luò)，來提升學生運用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)架設(shè)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的能力。

第五，網(wǎng)絡(luò)工程設(shè)計還包括軟件定義、網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵技術(shù)、開放自動流程openflow，以及人工智能網(wǎng)絡(luò)在整個網(wǎng)絡(luò)工程當中的應(yīng)用。例如，智能機器人、智能機器人網(wǎng)絡(luò)模塊、移動智能小車網(wǎng)絡(luò)以及產(chǎn)品化應(yīng)用實踐等。

第六，在移動終端的開發(fā)與設(shè)計方面，學生可以通過PACKET TRACER網(wǎng)絡(luò)仿真平臺，來實現(xiàn)對安卓系統(tǒng)、iOS系統(tǒng)、Windows系統(tǒng)的系統(tǒng)架構(gòu)開發(fā)[2]。

2.3 課程比重設(shè)置

在進行網(wǎng)絡(luò)課程升級的過程當中，學校的管理人員要提高實驗課程在網(wǎng)絡(luò)工程專業(yè)學生學習當中的比重。例如，目前很多學?？倢嶒炚n程只有18課時，占總課時的不到1/3，學校要根據(jù)學生目前的學習情況與市場對于學生實驗?zāi)芰Φ南嚓P(guān)要求，來提升這個比重。

學校還要不斷向內(nèi)挖掘，提高對于驗證性實驗的相關(guān)要求，提高學生進行實驗研究的相關(guān)深度。通過綜合性的實驗設(shè)計，提高指導教師對于學生進行網(wǎng)絡(luò)工程相關(guān)程序研究的系統(tǒng)性指導。幫助學生在進行實驗研究的過程當中，完整地完成實驗，并對自己取得的網(wǎng)絡(luò)研究成果進行相關(guān)的應(yīng)用。

2.4 設(shè)備優(yōu)化與維護

基于仿真平臺的網(wǎng)絡(luò)工程實驗課程設(shè)計需要眾多的設(shè)備，學校在進行項目管理的過程當中，要提高對于設(shè)備維護的能力，通過計算機相關(guān)的細化管理原則，來對購入的相關(guān)交換機、路由器品牌進行綜合管理，避免經(jīng)費的重復建設(shè)與浪費。

盡量引進多種類型的交換機設(shè)備與服務(wù)器設(shè)備，并對設(shè)備維修進行優(yōu)化管理，避免由于設(shè)備的長期使用，出現(xiàn)接口不良等現(xiàn)象，保障學生可以在盡量真實的環(huán)境當中，進行真實的交換機、路由器操作。

教師還要對學生的操作進行優(yōu)化指導，避免學生在進行課程實驗的過程當中，由于錯誤的實驗數(shù)據(jù)結(jié)果被系統(tǒng)記錄到，而導致整個課程實驗設(shè)計失效。教師要控制好實驗的節(jié)奏、實驗的時間、學生課程的實際安排，保障學生可以在盡量短的時間內(nèi)獲得更加完善的教學指導。

教師要對課程安排進行優(yōu)化調(diào)整，例如，在計算機與網(wǎng)絡(luò)課程當中可以加入網(wǎng)絡(luò)設(shè)備簡介和網(wǎng)線制作、交換機基本配置、簡單結(jié)構(gòu)局域網(wǎng)組建與配置、路由器基本配置、擴展包過濾配置、基本包過濾配置、內(nèi)外網(wǎng)結(jié)構(gòu)下的網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換等課程。

3? 結(jié)語

綜上所述，網(wǎng)絡(luò)工程專業(yè)實驗課程設(shè)置是一個系統(tǒng)的工程，學校要認識到課程設(shè)置的長期性。從該文的分析可知，研究網(wǎng)絡(luò)工程的實驗教學設(shè)計，有利于管理者根據(jù)目前的網(wǎng)絡(luò)開發(fā)環(huán)境，充分調(diào)動學生在實驗過程當中的主觀能動性。因而，我們要加強對于網(wǎng)絡(luò)仿真平臺的理論研究，提高課程設(shè)計的科學性。

參考文獻

[1] 高原，符濤，孫毅.CDIO模式以項目驅(qū)動促進網(wǎng)絡(luò)工程教學改革和實踐[J].西南師范大學學報：自然科學版，2019，44（4）：150-156.

[2] 徐濤，李旭宏，潘雯雯.網(wǎng)絡(luò)工程專業(yè)《計算機網(wǎng)絡(luò)》課程實驗教學探索與實踐[J].赤峰學院學報：自然科學版，2016，32（2）：271-272.

[3] 劉曉健.《路由與交換技術(shù)系列課程》課程教學模式改革反思[J].計算機產(chǎn)品與流通，2019（6）：205.