思科Packet Tracer 在中職物聯(lián)網(wǎng)課程實驗教學中的應用

羅佳令 盧寧

【摘要】本文介紹了思科公司Packet Tracer軟件中的物聯(lián)網(wǎng)組件的使用方法，在中職物聯(lián)網(wǎng)課程中合理運用該組件不僅彌補了教學設備的不足，同時培養(yǎng)了學生的實際動手能力和解決問題的能力，提高了物聯(lián)網(wǎng)課程的教學效果。

【關鍵詞】物聯(lián)網(wǎng)? Packet Tracer? 模擬軟件? 實驗教學

【基金項目】本文系2015年度廣東省教育教學改革項目“融入技能競賽與職業(yè)認證的實踐教學體系探索與研究”的階段性研究成果之一，項目編號：GDJG2015073。

【中圖分類號】G42 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089（2019）19-0224-02

1.引言

物聯(lián)網(wǎng)，一個基于互聯(lián)網(wǎng)、傳統(tǒng)電信網(wǎng)等信息承載體，讓所有能夠獨立尋址的普通物理對象實現(xiàn)互聯(lián)互通的網(wǎng)絡，被稱為繼計算機、互聯(lián)網(wǎng)與移動通信網(wǎng)之后的世界信息產(chǎn)業(yè)第三次浪潮。

2.中職物聯(lián)網(wǎng)課程教學現(xiàn)狀

近年來，越來越多的中職開設《物聯(lián)網(wǎng)》課程。中職開設《物聯(lián)網(wǎng)》課程，主要使學生了解物聯(lián)網(wǎng)支撐網(wǎng)絡的相關知識與技術、物聯(lián)網(wǎng)相關技術，熟悉構(gòu)建物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的方法，為今后從事物聯(lián)網(wǎng)組建、管理和維護奠定基礎。由于這門課程理論性強，抽象程度高，學生反映學習中有一定難度。在物聯(lián)網(wǎng)實驗方面，國內(nèi)院校大多采用物聯(lián)網(wǎng)綜合實訓裝置、編程實驗箱等，有些只能讓學生進行簡單操作配置及觀看演示效果。此外，組建物聯(lián)網(wǎng)實驗室，投入資金較多，也是一般中職院校無法承受的。針對以上問題，本文將思科公司的Packet Tracer模擬軟件引入物聯(lián)網(wǎng)教學實驗中，將理論和實操相結(jié)合，不僅鍛煉了學生實踐能力，而且降低了實驗室的投資成本，提高了實驗效率。

3.Packet Tracer的物聯(lián)網(wǎng)功能

Packet Tracer 是思科公司發(fā)布的一個輔助學習工具，為學習網(wǎng)絡課程的初學者去設計、配置、排除網(wǎng)絡故障提供了網(wǎng)絡模擬環(huán)境。Packet Tracer 7 引入物聯(lián)網(wǎng)功能，它包含一個標記為“組件”的新組圖標，如圖1所示。

該組包含三個用于物聯(lián)網(wǎng)的小組圖標。第一小組圖標標記為物聯(lián)網(wǎng)板，其中包含Arduino樣微控制器單元（MCU）和類似于Raspberry Pi的單板計算機 （SBC），此外用戶還可以根據(jù)需求創(chuàng)建自定義的微控制器;第二小組圖標標記為致動器，且該小組中包含一些物聯(lián)網(wǎng)事物，主要有報警器、制冷設備、LED、加熱設備等;第三小組圖標標記為傳感器，主要包括彎曲傳感器、煙霧傳感器、溫度傳感器和金屬傳感器等。

每個物聯(lián)網(wǎng)設備都有相應的使用說明，圖2為LED的使用說明。物聯(lián)網(wǎng)設備還增加了程序設計選項卡，可以使用Python、Javascript等程序設計語言對其進行編程。

4.Packet Tracer在《物聯(lián)網(wǎng)》課程教學中的應用

下面通過構(gòu)建一個“基于太陽能的互聯(lián)電源”案例說明如何在《物聯(lián)網(wǎng)》課程中使用Packet Tracer。在此案例中，太陽能電池板吸收陽光并將其轉(zhuǎn)化成電能，然后將電能傳輸?shù)诫姵刂校M行存儲和配送。電池給LED供電。在太陽能電池板和電池之間連接的功率計會讀取和顯示太陽能電池板所吸收和傳輸?shù)哪芰?。所有設備通過互聯(lián)網(wǎng)連接，并在服務器進行注冊，用戶可以通過PC的web瀏覽器監(jiān)控整個系統(tǒng)。其拓撲結(jié)構(gòu)如圖3所示：

（1）將 LED、 PC、交換機、服務器、電池、太陽能電池板和功率計添加到Packet Tracer 的工作空間，按照拓撲進行連接：使用“物聯(lián)網(wǎng)自定義電纜”將太陽能電池板、功率計和電池按照拓撲圖所示接口進行連接;用以太網(wǎng)直通電纜，將太陽能電池板、電池和功率計、PC和服務器連接到交換機。

（2）按照表1所示為每個設備分配IP地址。

（3）將太陽能電池板、功率計和電池注冊到服務器，方法如下：點擊太陽能電池板，導航至配置選項卡 >> 設置，然后在物聯(lián)網(wǎng)服務器下選擇遠程服務器。根據(jù)圖4，輸入以如下服務器信息，點擊連接。功率計和電池的設置重復該流程。

（4）對LED的isr函數(shù)按如下程序進行修改，確保電池給LED供電。

function isr（） {

input = analogRead（0）;

if （input > 0）

input = 1023;

value = map（input， 0， 1023， 0， 1）;

setComponentOpacity（“black”， 1-value）;

setDeviceProperty（getName（）， “l(fā)evel”，input）;

}

（5）案例實驗結(jié)果

完成以上配置后，太陽能電池板給電池充電， LED 從電池獲取電力實現(xiàn)運行，功率計實時顯示太陽能電池板的功率，并可以通過PC機的瀏覽器遠程查看物聯(lián)網(wǎng)設備運行狀態(tài)，如圖5所示。

5.結(jié)束語

在中職物聯(lián)網(wǎng)課程中運用思科Packet Tracer軟件進行教學，極大的調(diào)動了學生學習的積極性，增強了學生對理論知識的理解，培養(yǎng)了學生的實際動手能力和解決問題的能力，提高了課程的教學效果。但是我們也應當看到模擬軟件無法完全替代真實的實驗設備，需要我們合理使用。

參考文獻：

[1]姚厚融.基于Packet Tracer的智能家居組網(wǎng)教學設計[J].電腦知識與技術，2018.

[2]楊禮，劉靜.基于Packet Tracer的路由與交換技術課程綜合型實驗設計[J].實驗科學與技術，2018.

[3]肖學華.網(wǎng)絡設備管理與維護實訓教程：基于Cisco Packet Tracer模擬器[M].科學出版社，2011.

作者簡介：

羅佳令，男，1985年12月出生，學士，講師，主要研究方向：計算機網(wǎng)絡技術、計算機應用。

盧寧，男，1972年9月出生，碩士，高級工程師，主要研究方向：計算機網(wǎng)絡安全。