“互聯(lián)網(wǎng)+”背景下虛擬仿真技術(shù)在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程教學(xué)中的應(yīng)用

楊麗娜

關(guān)鍵詞：互聯(lián)網(wǎng)；虛擬仿真技術(shù)；計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程；教學(xué)

1引言

隨著“互聯(lián)網(wǎng)+”在各領(lǐng)域中的持續(xù)滲透，教育行業(yè)亦因此而獲得前所未有的發(fā)展。不僅如此，信息技術(shù)和通信技術(shù)在各個(gè)領(lǐng)域中同樣發(fā)揮出至關(guān)重要的作用，社會(huì)對(duì)計(jì)算機(jī)人才提出了更高的要求。學(xué)校在開展計(jì)算機(jī)教學(xué)時(shí)，要積極對(duì)課程教學(xué)進(jìn)行改革與創(chuàng)新，充分挖掘計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程的價(jià)值。教師除了要對(duì)學(xué)生進(jìn)行理論教學(xué)外，還要組織學(xué)生參與實(shí)踐訓(xùn)練，提高學(xué)生的實(shí)踐能力。教師要善于利用有效的教學(xué)資源，豐富教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)手段。比如，采用虛擬仿真技術(shù)開展教學(xué)，將計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程同步映射至虛擬化教學(xué)環(huán)境中，為學(xué)生締造完善的教學(xué)場景，使學(xué)生在實(shí)踐期間能夠靈活應(yīng)用所學(xué)知識(shí)解決問題，并在潛移默化中具備扎實(shí)的計(jì)算機(jī)操作能力，從而對(duì)計(jì)算機(jī)領(lǐng)域充滿濃厚的探索欲望。

2虛擬仿真技術(shù)概述

為有效發(fā)揮虛擬仿真技術(shù)的作用，技術(shù)人員要采用計(jì)算機(jī)設(shè)備構(gòu)建專門的數(shù)據(jù)模型，進(jìn)一步提高數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)度，并以同比例的方式呈現(xiàn)數(shù)據(jù)在網(wǎng)絡(luò)中的協(xié)議。通過這一網(wǎng)絡(luò)協(xié)議可保證聯(lián)絡(luò)層之間的數(shù)據(jù)參數(shù)得到有效匹配，再通過仿真方式對(duì)定型化數(shù)據(jù)的結(jié)果予以完整呈現(xiàn)。在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程教學(xué)中應(yīng)用虛擬仿真技術(shù)，不僅可以將所有課程以同步映射的方式呈現(xiàn)在模擬程序中，教師還能對(duì)技術(shù)參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，確保教學(xué)順利進(jìn)行，有效發(fā)揮出虛擬仿真技術(shù)的作用。目前，在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程中，教師可利用信息技術(shù)進(jìn)行模型構(gòu)建，并組織學(xué)生參與實(shí)驗(yàn)，將理論與實(shí)踐相結(jié)合，為學(xué)生創(chuàng)設(shè)虛擬化教學(xué)情境，使學(xué)生能夠在這一情景中充分應(yīng)用所學(xué)知識(shí)解決問題，鍛煉自身能力。

目前，在市場中涌現(xiàn)出許多虛擬仿真軟件，常見的軟件類型有三種。（1） NS2。該軟件具有免費(fèi)開放式的特點(diǎn)，其中間對(duì)象是網(wǎng)絡(luò)虛擬服務(wù)器；編程時(shí)，主要使用的語言是C語言：同時(shí)，這一軟件對(duì)多協(xié)議予以支持。利用這一軟件可確保各項(xiàng)數(shù)據(jù)得到有效整合，為模擬環(huán)境的建設(shè)奠定基礎(chǔ)。（2） OPNET。這類軟件在建模時(shí)，主要利用三種機(jī)制，以達(dá)到分化建模的目的。然后利用總線型網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)將用戶界面、網(wǎng)絡(luò)模擬環(huán)境中的各個(gè)層次進(jìn)行連接。用戶在使用期間，可采用軟件程序的修訂模式，構(gòu)建所需的虛擬環(huán)境。（3）BN。該類軟件主要將網(wǎng)絡(luò)拓行圖作為工作的主要核心，并對(duì)各項(xiàng)資源進(jìn)行有效整合，繪制網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖，繪制完畢后，對(duì)其拓展名進(jìn)行設(shè)定，將其安裝在相應(yīng)的目錄下。當(dāng)軟件正式啟動(dòng)后，網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)會(huì)被自動(dòng)打開，從而實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)虛擬交換。

3虛擬仿真技術(shù)在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程教學(xué)中應(yīng)用的必要性

3.1有效打破設(shè)備局限

使用虛擬仿真技術(shù)后，傳統(tǒng)設(shè)備無法隨時(shí)更換的問題將得到有效解決。近年來，由于互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展速度越來越快，因此，學(xué)校要保證計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程教學(xué)與時(shí)俱進(jìn)，但如果硬件環(huán)境不夠完善，就無法滿足學(xué)生的學(xué)習(xí)需求。比如，在教學(xué)中，若要滿足每一名學(xué)生的需求，一味設(shè)置路由器并不現(xiàn)實(shí)，只有將虛擬仿真技術(shù)與教學(xué)相結(jié)合，才能為學(xué)生締造虛擬實(shí)驗(yàn)環(huán)境，使學(xué)生在虛擬環(huán)境下進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，順利完成實(shí)驗(yàn)任務(wù)，從而無需額外購置設(shè)備，降低對(duì)設(shè)備的投入力度，還能對(duì)學(xué)生的操作能力進(jìn)行培養(yǎng)。

3.2減少教育投入

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)涉及大量設(shè)備，學(xué)校要投入許多資金購置設(shè)備，才能更好地滿足學(xué)生的學(xué)習(xí)需求。為進(jìn)一步降低成本，可采用虛擬仿真技術(shù)進(jìn)行教學(xué)，從而減少對(duì)設(shè)備的購置。比如，學(xué)生往往不能保證電路順序正確，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)無法成功，若重新進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，不僅會(huì)耗費(fèi)更多資源，還會(huì)增加采購成本。因此，可采用虛擬仿真技術(shù)進(jìn)行教學(xué)，即使實(shí)驗(yàn)失敗，也不必耗費(fèi)其他設(shè)備和資源，重新進(jìn)行實(shí)驗(yàn)即可，非常方便，而且還能減少經(jīng)費(fèi)投入。

3.3培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣

在進(jìn)行計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)日寸，教師采用虛擬仿真技術(shù)，可為學(xué)生直觀展示操作方法和步驟，還能使學(xué)生了解到在操作中容易出現(xiàn)的問題，以及出現(xiàn)問題時(shí)帶來的后果，激發(fā)學(xué)生動(dòng)手操作的積極性，從而提高學(xué)習(xí)效果[1]。

4計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程教學(xué)存在的問題

4.1理論與實(shí)踐彼此脫節(jié)

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的實(shí)踐性較強(qiáng)，包含的理論知識(shí)較多，且大部分知識(shí)較為抽象，學(xué)生在學(xué)習(xí)日寸會(huì)面臨較多的問題，很難真正理解和掌握相應(yīng)的知識(shí)。在這種情況下，若教師無法對(duì)知識(shí)進(jìn)行深層次分析和解釋，則無法滿足學(xué)生的學(xué)習(xí)需求。除了理論教學(xué)外，實(shí)踐教學(xué)也是關(guān)鍵的一環(huán)，教師要通過實(shí)踐課程對(duì)學(xué)生進(jìn)行針對(duì)性訓(xùn)練，使學(xué)生對(duì)知識(shí)有更進(jìn)一步的了解。然而，許多教師依然將重點(diǎn)放在理論知識(shí)的傳授上，不重視實(shí)踐教學(xué)。部分學(xué)校的設(shè)備較少，無法有效滿足學(xué)生的實(shí)踐需求。教師往往只針對(duì)某一知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行講解，通過親自操作和演示的方式為學(xué)生展示操作步驟和要點(diǎn)，學(xué)生卻并不能親自進(jìn)行操作，這就導(dǎo)致學(xué)生的知識(shí)體系無法得到進(jìn)一步完善。

4.2教學(xué)形式比較單一

教師在講解知識(shí)點(diǎn)時(shí)，主要以課本內(nèi)容為主，輔以PPT、板書等方式，為學(xué)生展現(xiàn)各種知識(shí)點(diǎn)，學(xué)生則嚴(yán)格按照教師的講解記錄筆記。久而久之，學(xué)生的思維會(huì)呈現(xiàn)出定向化特征，學(xué)習(xí)方式比較被動(dòng)，學(xué)生的創(chuàng)造力無法獲得激發(fā)。這種教學(xué)模式不利于學(xué)生能力的培養(yǎng)，還會(huì)降低教學(xué)質(zhì)量，更會(huì)造成教育與社會(huì)需求脫節(jié)[2]。

5虛擬仿真技術(shù)在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程教學(xué)中的應(yīng)用

5.1構(gòu)建虛擬化知識(shí)架構(gòu)平臺(tái)

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)涉及知識(shí)眾多，教師首先要對(duì)學(xué)生進(jìn)行理論知識(shí)的傳授，保證學(xué)生了解初步的知識(shí)框架，找到各知識(shí)點(diǎn)之間的聯(lián)系，從而逐漸做到學(xué)以致用。當(dāng)學(xué)生對(duì)知識(shí)有更進(jìn)一步的了解后，學(xué)生的思維能力也可獲得進(jìn)一步培養(yǎng)。在這一過程中，教師要合理應(yīng)用虛擬仿真技術(shù)構(gòu)建與知識(shí)相關(guān)的教學(xué)情景，將知識(shí)點(diǎn)精準(zhǔn)呈現(xiàn)在情景中。學(xué)生能夠通過這一虛擬情景對(duì)知識(shí)有更加形象、直觀的認(rèn)知，不會(huì)感到學(xué)習(xí)知識(shí)枯燥乏味，并通過模擬化實(shí)踐操作的方式進(jìn)一步驗(yàn)證所學(xué)知識(shí)。采用虛擬仿真技術(shù)構(gòu)建教學(xué)環(huán)境時(shí)，教師要了解這一技術(shù)的應(yīng)用原理和作用。系統(tǒng)會(huì)對(duì)某一操作指令進(jìn)行精準(zhǔn)執(zhí)行，并且該操控程序與設(shè)備屬于兩個(gè)不同的系統(tǒng)，學(xué)生在虛擬環(huán)境下進(jìn)行操作時(shí)，既能展示出計(jì)算機(jī)設(shè)備的運(yùn)行情況，又不會(huì)對(duì)設(shè)備造成不利影響。學(xué)生只需通過虛擬操作就能將課堂中所學(xué)知識(shí)與實(shí)踐相結(jié)合，其能夠有效激發(fā)學(xué)生的主觀能動(dòng)性，提高學(xué)生的思維能力，使學(xué)生能夠更好地將理論與實(shí)踐相結(jié)合[3]。

5.2與互聯(lián)網(wǎng)設(shè)備進(jìn)行連接

在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)課程中，通常要耗費(fèi)大量的實(shí)驗(yàn)器材，以滿足學(xué)生的學(xué)習(xí)需求。在傳統(tǒng)的教學(xué)模式中，學(xué)生并不能保證操作一次性成功，一旦操作失敗，就要重復(fù)操作，這就會(huì)耗費(fèi)更多資源，從而增加教學(xué)成本。部分學(xué)校在引進(jìn)教學(xué)設(shè)備時(shí)，由于資金不足，并不能購置數(shù)量充足的設(shè)備，因此無法滿足學(xué)生的學(xué)習(xí)與操作需求。為了更好地滿足學(xué)生的需求，教師經(jīng)常會(huì)將學(xué)生劃分成學(xué)習(xí)小組，要求學(xué)生以小組的形式進(jìn)行實(shí)踐訓(xùn)練。此外，由于教學(xué)資源有限，因此，教師會(huì)面臨更加沉重的教學(xué)負(fù)擔(dān)，學(xué)生也得不到充分的鍛煉，無法提高自身實(shí)踐能力。引進(jìn)虛擬仿真技術(shù)后，只需構(gòu)建專門的虛擬仿真教學(xué)環(huán)境，就能對(duì)各類運(yùn)行環(huán)境進(jìn)行模擬，然后與其他設(shè)備進(jìn)行連接，可實(shí)現(xiàn)對(duì)資源的整合與利用。常見的仿真軟件有NS2，OPNET，通過這些軟件可對(duì)不同的網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行環(huán)境進(jìn)行精準(zhǔn)模擬，然后將通信設(shè)備、信息交換設(shè)備進(jìn)行整合，并設(shè)置專門的對(duì)接參數(shù)，就能對(duì)學(xué)生的操作進(jìn)行有效的監(jiān)督與控制。一旦學(xué)生在操作期間出現(xiàn)失誤，利用虛擬化數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)與分析系統(tǒng)即可對(duì)這一類參數(shù)進(jìn)行分析，找到問題所在，然后系統(tǒng)會(huì)將問題傳輸?shù)教摂M交互界面中，以供學(xué)生觀看，使其了解自身存在的問題，并加以改進(jìn)。通過這種方式，不僅可以對(duì)學(xué)生的行為進(jìn)行有效規(guī)范，還能促進(jìn)學(xué)生對(duì)理論知識(shí)有更加深刻的理解，使其了解在實(shí)踐過程中遇到的問題，并逐漸養(yǎng)成獨(dú)立思考和解決問題的好習(xí)慣。此外，教師可將虛擬仿真技術(shù)與計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)理實(shí)一體化教學(xué)，使教學(xué)不再面臨時(shí)間和空間的限制，只需在設(shè)備中安裝專門的教學(xué)軟件，就可為學(xué)生構(gòu)建專門的虛擬操作環(huán)境，使學(xué)生能夠隨時(shí)隨地進(jìn)行操作和練習(xí)[4]。

5.3搭建虛擬網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)

在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)中，教師可利用專門的虛擬現(xiàn)實(shí)實(shí)驗(yàn)仿真系統(tǒng)對(duì)學(xué)生進(jìn)行實(shí)踐訓(xùn)練。首先，應(yīng)明確課程性質(zhì)和教學(xué)內(nèi)容，將知識(shí)與實(shí)際應(yīng)用相結(jié)合，根據(jù)網(wǎng)絡(luò)原理，設(shè)計(jì)不同規(guī)模與不同環(huán)境的網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)。其次，對(duì)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行針對(duì)性管理。比如，對(duì)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行監(jiān)控和測試，科學(xué)配置網(wǎng)絡(luò)資源，對(duì)資源進(jìn)行合理評(píng)估與控制，對(duì)軟件和硬件進(jìn)行優(yōu)化，嚴(yán)格保障網(wǎng)絡(luò)安全。總之，構(gòu)建虛擬化網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，不僅可以滿足學(xué)生的實(shí)踐訓(xùn)練需求，還能使學(xué)生在虛擬的環(huán)境中將知識(shí)與應(yīng)用相結(jié)合，達(dá)到理論與實(shí)踐相結(jié)合的目的[5]。

6教學(xué)實(shí)踐

在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程教學(xué)中，教師可利用虛擬仿真技術(shù)對(duì)資源進(jìn)行有效整合，從而充分滿足學(xué)生的學(xué)習(xí)與訓(xùn)練需求。比如，進(jìn)行Python代碼編寫教學(xué)時(shí)，要考慮到Python等具備的優(yōu)勢(shì)，以及其對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行性能所帶來的正面影響。但在實(shí)際編寫Python代碼的過程中，由于其本身存在很強(qiáng)的序列性，加之長數(shù)組模式會(huì)給學(xué)生的學(xué)習(xí)帶來更多困難，因此，若采用傳統(tǒng)的教學(xué)方式，學(xué)生并不一定完全能理解和掌握相關(guān)知識(shí)。在這種情況下，教師可采用虛擬仿真技術(shù)構(gòu)建虛擬教學(xué)場景，準(zhǔn)確為學(xué)生映射與計(jì)算機(jī)設(shè)備相關(guān)的各類程序，使學(xué)生在虛擬環(huán)境下進(jìn)行代碼編寫，然后將學(xué)生編寫的代碼同步到數(shù)據(jù)模型中，此時(shí)，程序中的數(shù)據(jù)序列將獲得有秩序的展示，并以此將不同的數(shù)據(jù)類型予以區(qū)分?；诖耍瑢W(xué)生就能對(duì)代碼之間的組合變量作出進(jìn)一步分析。

進(jìn)行NAT資源配置教學(xué)時(shí)，要考慮到這一課程內(nèi)容的抽象性，并要求學(xué)生親自進(jìn)行操作，才能逐漸掌握相應(yīng)的知識(shí)點(diǎn)。應(yīng)用虛擬仿真技術(shù)，可為學(xué)生構(gòu)建較為完善的仿真操作環(huán)境，將內(nèi)網(wǎng)與外網(wǎng)相結(jié)合，構(gòu)建完善的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，避免對(duì)設(shè)備造成影響。學(xué)生可隨時(shí)對(duì)虛擬參數(shù)及可能性進(jìn)行更改，隨后網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)也會(huì)發(fā)生變化，學(xué)生可進(jìn)一步了解不同狀態(tài)下指令結(jié)構(gòu)的呈現(xiàn)方式[6]。

7結(jié)束語

為保證虛擬仿真技術(shù)在教學(xué)中能夠得到順利應(yīng)用，教師要根據(jù)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)的特點(diǎn)，構(gòu)建完善的虛擬仿真環(huán)境，以滿足學(xué)生的實(shí)踐操作需求，使學(xué)生逐漸理解和消化理論知識(shí)，并提高學(xué)生的實(shí)踐能力與計(jì)算機(jī)技能。