可自動(dòng)評(píng)測(cè)的Cisco模擬器在網(wǎng)絡(luò)綜合實(shí)訓(xùn)教學(xué)中的應(yīng)用

◆曾蘭星

1 引言

在中職學(xué)校，網(wǎng)絡(luò)綜合實(shí)訓(xùn)課程是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)專業(yè)的核心課程，主要涉及交換機(jī)和路由器的配置，要求學(xué)生有較強(qiáng)的實(shí)際動(dòng)手能力。開(kāi)設(shè)該課程的學(xué)校一般都配有網(wǎng)絡(luò)實(shí)訓(xùn)室，但在實(shí)際教學(xué)過(guò)程中，很多教師還是感覺(jué)到采用實(shí)物網(wǎng)絡(luò)設(shè)備做實(shí)驗(yàn)存在兩方面的不足。

一方面由于價(jià)格和實(shí)訓(xùn)場(chǎng)地的原因，實(shí)訓(xùn)室的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備數(shù)量有限，導(dǎo)致學(xué)生要排隊(duì)輪流使用網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。學(xué)生也只能在課堂或者是實(shí)訓(xùn)場(chǎng)地里才能學(xué)習(xí)，缺少在課下學(xué)習(xí)的條件，不能充分調(diào)動(dòng)學(xué)習(xí)積極性和自主性，這就使得實(shí)訓(xùn)課程的教學(xué)效率下降。

另一方面由于該課程實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目多，加上學(xué)生所有實(shí)訓(xùn)操作都在實(shí)物網(wǎng)絡(luò)設(shè)備上進(jìn)行，教師在實(shí)訓(xùn)室組織教學(xué)難度很大。對(duì)于學(xué)生所做的實(shí)訓(xùn)操作結(jié)果，教師很難在課堂上進(jìn)行及時(shí)的檢測(cè)和評(píng)分，從而導(dǎo)致學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性不高，教師也難以駕馭和控制課堂。

經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的摸索，在教學(xué)過(guò)程中采用Cisco模擬器（Cisco Packet Tracer）和實(shí)物網(wǎng)絡(luò)設(shè)備相結(jié)合的方式，取得不錯(cuò)的教學(xué)效果。使用Cisco模擬器軟件后，不受時(shí)間、場(chǎng)所和資源的限制，在普通PC機(jī)上就能完成大多數(shù)網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)。利用Cisco模擬器提供的活動(dòng)向?qū)Чδ芸梢詫?shí)現(xiàn)實(shí)訓(xùn)結(jié)果的自動(dòng)評(píng)分，快速將結(jié)果反饋給學(xué)生，從而激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，提高課堂效率和教學(xué)質(zhì)量，也緩解了教師輔導(dǎo)的壓力。

2 CISCO模擬器介紹

Packet Tracer（以下簡(jiǎn)稱PT）是由Cisco公司發(fā)布的一個(gè)輔助學(xué)習(xí)工具，該軟件對(duì)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的模擬很真實(shí)，在圖形用戶界面上通過(guò)拖曳的方法建立網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?，與現(xiàn)實(shí)中操作真實(shí)設(shè)備幾乎一樣。PT支持大多數(shù)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備仿真模型，包括交換機(jī)、路由器、終端設(shè)備、連接線纜、服務(wù)器、無(wú)線網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等，這些設(shè)備還能配置各種模塊，具有很好的直觀效果。在仿真模式下還能觀察到數(shù)據(jù)包在網(wǎng)絡(luò)上的傳輸過(guò)程，并能查看到每個(gè)數(shù)據(jù)包的結(jié)構(gòu)和內(nèi)容。

在實(shí)訓(xùn)教學(xué)中，讓學(xué)生先在模擬軟件上練習(xí)各種操作，這樣可以極大地減小教師組織實(shí)踐教學(xué)的難度，而且能讓每個(gè)學(xué)生得到充分的練習(xí)時(shí)間。等學(xué)生操作熟練以后，再使用真實(shí)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備進(jìn)行操作，強(qiáng)化實(shí)踐認(rèn)知，可以收到良好的教學(xué)效果。

PT軟件的“活動(dòng)向?qū)А笔且粋€(gè)實(shí)時(shí)評(píng)測(cè)工具，該工具可以自動(dòng)檢測(cè)學(xué)生的操作情況，并給出反饋，在教學(xué)中能起到輔助引導(dǎo)學(xué)生交互實(shí)驗(yàn)。教師只要根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求在PT中提前完成實(shí)訓(xùn)內(nèi)容，并根據(jù)實(shí)訓(xùn)內(nèi)容寫出相關(guān)配置步驟，設(shè)置得分關(guān)鍵點(diǎn)，學(xué)生只要按照要求逐步實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。該工具能激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的自主性，是輔助教學(xué)的優(yōu)秀工具。

3 教學(xué)設(shè)計(jì)

網(wǎng)絡(luò)綜合實(shí)訓(xùn)這門課程主要是提高學(xué)生網(wǎng)絡(luò)組建與管理、網(wǎng)絡(luò)配置與維護(hù)、網(wǎng)絡(luò)綜合布線等方面的實(shí)際操作技能，加強(qiáng)學(xué)生網(wǎng)絡(luò)技術(shù)訓(xùn)練，提高學(xué)生網(wǎng)絡(luò)專業(yè)水平。本文將以“校園網(wǎng)的搭建”為實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目，介紹PT軟件在“網(wǎng)絡(luò)綜合實(shí)訓(xùn)”實(shí)訓(xùn)教學(xué)中的應(yīng)用。

1）實(shí)訓(xùn)目的和內(nèi)容。校園網(wǎng)搭建項(xiàng)目是網(wǎng)絡(luò)綜合實(shí)訓(xùn)課程的核心項(xiàng)目，該項(xiàng)目的實(shí)驗(yàn)?zāi)康氖牵孩龠B通校園網(wǎng)內(nèi)部所有計(jì)算機(jī)，并通過(guò)共享公網(wǎng)IP地址的方式實(shí)現(xiàn)對(duì)互聯(lián)網(wǎng)的單向訪問(wèn)；②配置校園網(wǎng)內(nèi)部的FTP和Web服務(wù)器；③學(xué)會(huì)使用路由器對(duì)各部分網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行路由控制；④掌握NAT和訪問(wèn)控制列表的配置。

該項(xiàng)目實(shí)訓(xùn)內(nèi)容主要有：①在PT模擬器軟件中按照?qǐng)D1創(chuàng)建實(shí)訓(xùn)拓?fù)鋱D，并且設(shè)置好路由器、交換機(jī)、防火墻和各PC的端口參數(shù)及配置；②配置三層交換機(jī)及各端口的VLAN信息和端口安全；③配置路由器的路由協(xié)議、NAT和訪問(wèn)控制列表；④在各PC上測(cè)試其與互聯(lián)網(wǎng)和內(nèi)網(wǎng)的連通性。

圖1 校園網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D

2）設(shè)計(jì)實(shí)訓(xùn)拓?fù)鋱D。根據(jù)校園網(wǎng)的基本功能來(lái)設(shè)計(jì)實(shí)訓(xùn)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D。首先，要求能充分展示校園網(wǎng)搭建的過(guò)程，并實(shí)現(xiàn)各種網(wǎng)絡(luò)功能；其次，拓?fù)鋱D不要太復(fù)雜，讓學(xué)生能在2～4節(jié)課的時(shí)間內(nèi)完成實(shí)驗(yàn)所設(shè)計(jì)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洳⑾嚓P(guān)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備配置好。拓?fù)鋱D如圖1所示。

3）教師制作可自動(dòng)評(píng)測(cè)的實(shí)訓(xùn)題。依據(jù)差異教學(xué)和有效教學(xué)理論，在教學(xué)過(guò)程中如果能及時(shí)了解學(xué)生的學(xué)習(xí)效果，使教師有針對(duì)性地調(diào)控教學(xué)過(guò)程，增強(qiáng)教學(xué)機(jī)智，可以顯著提高課堂教學(xué)的有效性。本文借助PT軟件的“活動(dòng)向?qū)А惫δ?，可以完成?shí)訓(xùn)結(jié)果的自動(dòng)評(píng)分，讓學(xué)生在課堂上得到及時(shí)的反饋和評(píng)價(jià)，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。在PT中制作可自動(dòng)評(píng)測(cè)的實(shí)訓(xùn)題可以采取“三步走”的原則：第一步，教師根據(jù)實(shí)驗(yàn)拓?fù)湓赑T模擬器中完成相應(yīng)功能；第二步，通過(guò)“活動(dòng)向?qū)А鄙蓪W(xué)生練習(xí)文件，在這一步可以設(shè)置各關(guān)鍵得分點(diǎn)、時(shí)間控制和進(jìn)度安排；第三步，制作實(shí)訓(xùn)步驟和說(shuō)明。這樣制作的擴(kuò)展名為pka的練習(xí)文件，可以讓學(xué)生在練習(xí)的過(guò)程中獲得實(shí)時(shí)的評(píng)價(jià)和反饋，系統(tǒng)也會(huì)給出相應(yīng)的提示，學(xué)生相當(dāng)于獲得一個(gè)一對(duì)一的輔導(dǎo)教師，能夠激發(fā)學(xué)生的主動(dòng)學(xué)習(xí)能力。

4 教學(xué)過(guò)程

配置拓?fù)鋱D 拓?fù)鋱D的配置是PT軟件的基本功能，要求學(xué)生將拓?fù)鋱D中涉及的設(shè)備添加到工作區(qū)中，并將各個(gè)設(shè)備的連接線配置好即可。有一點(diǎn)特別要說(shuō)明的是：外網(wǎng)的服務(wù)器連接路由器時(shí)，需要用交叉線連接，否則服務(wù)器設(shè)備就不能連通。

劃分VLAN及配置端口模式 VLAN（虛擬局域網(wǎng)）技術(shù)是一種將局域網(wǎng)設(shè)備從邏輯上劃分成多個(gè)獨(dú)立的網(wǎng)段，從而實(shí)現(xiàn)虛擬工作組的新興數(shù)據(jù)交換技術(shù)。在本實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目中，要求將二層交換機(jī)連接PC的端口設(shè)置為訪問(wèn)（Access）模式，并劃分到相應(yīng)的VLAN；交換機(jī)與交換機(jī)之間的端口全部設(shè)置為主干（Trunk）模式，目的是允許所有VLAN的數(shù)據(jù)通過(guò)；兩個(gè)三層交換機(jī)之間的端口需要組合成聚合端口，目的是增加線路帶寬和增強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)的健壯性。

路由器的OSPF、ACL和NAT配置 本實(shí)訓(xùn)拓?fù)鋱D中引入內(nèi)外網(wǎng)兩臺(tái)路器，目的是為了模擬校園內(nèi)網(wǎng)和外部互聯(lián)網(wǎng)之間的互聯(lián)，要求學(xué)生掌握OSPF路由相關(guān)命令。為了過(guò)濾外網(wǎng)數(shù)據(jù)包，要求學(xué)生在內(nèi)網(wǎng)路由器上創(chuàng)建相應(yīng)的訪問(wèn)控制列表（ACL）。為了實(shí)現(xiàn)校園網(wǎng)內(nèi)部計(jì)算機(jī)通過(guò)一個(gè)公網(wǎng)IP地址共享上網(wǎng)，要求學(xué)生在內(nèi)網(wǎng)路由器上創(chuàng)建相應(yīng)網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換（NAT）列表。

網(wǎng)絡(luò)連通性檢測(cè) 為實(shí)現(xiàn)本實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目的教學(xué)目標(biāo)，要求學(xué)生完成所有配置后，可使不同網(wǎng)段、不同VLAN內(nèi)的各個(gè)PC之間均能通過(guò)路由器實(shí)現(xiàn)通信；所有PC可以訪問(wèn)內(nèi)網(wǎng)的Web和FTP服務(wù)器；所有PC可以通過(guò)域名和IP地址兩種方式訪問(wèn)外網(wǎng)的Web服務(wù)器上的網(wǎng)站。

5 教學(xué)效果

本文通過(guò)在實(shí)訓(xùn)過(guò)程中采用Cisco模擬器和實(shí)物網(wǎng)絡(luò)設(shè)備相結(jié)合的方式進(jìn)行教學(xué)，經(jīng)過(guò)一年的教學(xué)實(shí)踐，得到學(xué)生的一致好評(píng)，通過(guò)對(duì)學(xué)生和教師進(jìn)行問(wèn)卷調(diào)查，分析結(jié)果顯示如下。

學(xué)生方面 學(xué)生對(duì)模擬器和實(shí)物相結(jié)合的教學(xué)方式普遍比較認(rèn)可，主要體現(xiàn)在實(shí)訓(xùn)設(shè)備充足，實(shí)驗(yàn)環(huán)境搭建方便簡(jiǎn)單，排錯(cuò)容易，PT軟件的自動(dòng)測(cè)評(píng)功能更是讓學(xué)生可以得到及時(shí)的教學(xué)反饋，激發(fā)了學(xué)生的內(nèi)在學(xué)習(xí)動(dòng)力和學(xué)習(xí)網(wǎng)絡(luò)知識(shí)的自主性。

教師方面 很多教師以前都是使用實(shí)物網(wǎng)絡(luò)設(shè)備進(jìn)行實(shí)訓(xùn)教學(xué)，就像前面所述，這種方式要么實(shí)訓(xùn)設(shè)備不夠，要么實(shí)訓(xùn)環(huán)境準(zhǔn)備繁瑣，在一定程度上影響到上課質(zhì)量和教學(xué)效率。通過(guò)使用模擬器和實(shí)物相結(jié)合的方式后，大多數(shù)教師覺(jué)得這在很大程度上緩解了實(shí)訓(xùn)設(shè)備不足、學(xué)生課下無(wú)學(xué)習(xí)環(huán)境的狀況，尤其是PT軟件的自動(dòng)測(cè)評(píng)功能，可以讓教師及時(shí)收集學(xué)生的實(shí)訓(xùn)情況，并及時(shí)調(diào)整實(shí)訓(xùn)進(jìn)度，既增強(qiáng)了教學(xué)效果，也緩解了教師輔導(dǎo)的壓力。

6 結(jié)束語(yǔ)

本文通過(guò)采用Cisco模擬器和實(shí)物網(wǎng)絡(luò)設(shè)備相結(jié)合的教學(xué)實(shí)踐研究，在一定程度上解決了計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實(shí)訓(xùn)室設(shè)備不足、實(shí)訓(xùn)環(huán)境搭建繁瑣的問(wèn)題。通過(guò)PT軟件中“活動(dòng)向?qū)А惫δ茉诮虒W(xué)中的應(yīng)用，可使學(xué)生在實(shí)訓(xùn)過(guò)程中實(shí)時(shí)得到反饋，初步驗(yàn)證對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)主動(dòng)性有一定的促進(jìn)作用，一定程度上改善了課堂教學(xué)效果；教師也可以及時(shí)了解學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)的掌握情況，提高了教學(xué)效率。

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