張 華

（西安鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院，陜西西安，710014）

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程中虛擬實(shí)驗(yàn)的教學(xué)探討

張 華

（西安鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院，陜西西安，710014）

這些年來(lái)，學(xué)校規(guī)模的不斷擴(kuò)大,學(xué)生數(shù)量日益增加,傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)設(shè)備模式已不能滿(mǎn)足我們的要求,利用計(jì)算機(jī)技術(shù)構(gòu)建的虛擬實(shí)驗(yàn)室為解決實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的問(wèn)題提供了一種新的解決方法。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)是計(jì)算機(jī)和通信專(zhuān)業(yè)應(yīng)用性強(qiáng)且應(yīng)用范圍廣的一門(mén)核心課程。通過(guò)虛擬實(shí)驗(yàn)，彌補(bǔ)了教學(xué)中的不足，加強(qiáng)學(xué)生對(duì)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程的理解和掌握。

實(shí)踐教學(xué)；虛擬實(shí)驗(yàn)

實(shí)驗(yàn)課程是培養(yǎng)學(xué)生觀察、動(dòng)手能力和科研能力的重要平臺(tái)，也是培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)、合作意識(shí)、創(chuàng)新精神的重要途徑。隨著國(guó)家職業(yè)教育信息化的發(fā)展和職教改革的不斷深化，實(shí)驗(yàn)教學(xué)在高職院校人才培養(yǎng)方面的作用越來(lái)越重要。

1 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程中虛擬實(shí)驗(yàn)研究的意義

隨著高職院校的不斷擴(kuò)招，學(xué)生人數(shù)的增多，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)設(shè)備的數(shù)量不能滿(mǎn)足教學(xué)需要，只能將學(xué)生分組進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，雖然在一定程度上可以培養(yǎng)了學(xué)生的團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力，但減少了每個(gè)學(xué)生動(dòng)手操作實(shí)踐的機(jī)會(huì)，導(dǎo)致學(xué)生的個(gè)體學(xué)習(xí)時(shí)間達(dá)不到實(shí)驗(yàn)教學(xué)目標(biāo)的要求；且分組實(shí)驗(yàn)使學(xué)生只能在有限的時(shí)間里盡力完成實(shí)驗(yàn)任務(wù)，無(wú)法得到更多的實(shí)踐機(jī)會(huì)。而《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)》是一門(mén)注重實(shí)踐的課程，通常網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、服務(wù)器比較昂貴，且更新很快，建立完備的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)環(huán)境是投資是比較大的。將網(wǎng)絡(luò)模擬器H3C Cloud Lab 引入《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)》實(shí)驗(yàn)教學(xué)，以彌補(bǔ)真實(shí)實(shí)驗(yàn)不足，這樣不但可以減少實(shí)驗(yàn)投資成本，提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量、進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革，提供益助[1][2]。

虛擬實(shí)驗(yàn)給實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革提供了新思路，是實(shí)驗(yàn)教學(xué)的一個(gè)新發(fā)展方向，虛擬實(shí)驗(yàn)有廣闊的應(yīng)用前景，它將促進(jìn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)觀念與形式、實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容與方法發(fā)生變革，成為將來(lái)發(fā)展的趨勢(shì)。

2 虛擬實(shí)驗(yàn)和真實(shí)實(shí)驗(yàn)

虛擬實(shí)驗(yàn)指在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中采用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)實(shí)現(xiàn)各種虛擬實(shí)驗(yàn)環(huán)境，實(shí)驗(yàn)者可以像在真實(shí)的環(huán)境中一樣完成各種預(yù)定的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，取得學(xué)習(xí)或訓(xùn)練效果等價(jià)于甚至優(yōu)于在真實(shí)環(huán)境中取得的效果[3]。

真實(shí)實(shí)驗(yàn)是學(xué)生使用真實(shí)的實(shí)驗(yàn)設(shè)備，在真實(shí)的實(shí)驗(yàn)環(huán)境中進(jìn)行實(shí)際操作的實(shí)踐活動(dòng)。學(xué)生可以很好的鍛煉實(shí)踐能力、錯(cuò)誤分析能力以及對(duì)突發(fā)情況的處理能力等。真實(shí)實(shí)驗(yàn)中學(xué)生可以觸摸實(shí)驗(yàn)儀器，獲得實(shí)物感，消除虛擬實(shí)驗(yàn)帶給學(xué)習(xí)者的模糊感。

2.1 虛擬實(shí)驗(yàn)的優(yōu)點(diǎn)

虛擬實(shí)驗(yàn)具有高度仿真性、開(kāi)放共享性、低成本、可擴(kuò)展、重復(fù)使用性以及安全性好等優(yōu)點(diǎn)，有效彌補(bǔ)了傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的不足，為實(shí)驗(yàn)教學(xué)開(kāi)辟了新路徑。比如：

（1）突破時(shí)間限制，學(xué)生可以在任何時(shí)間、任何地點(diǎn)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)

[4]。

（2）節(jié)省實(shí)驗(yàn)教學(xué)資金的投入。

（3）學(xué)生能夠自主地選擇或重組虛擬實(shí)驗(yàn)環(huán)境，自己控制實(shí)驗(yàn)過(guò)程。

（4）實(shí)驗(yàn)過(guò)程中學(xué)生可以方便地改變實(shí)驗(yàn)條件來(lái)觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象變化，可以對(duì)多組數(shù)據(jù)對(duì)比、分析和研究。

2.2 真實(shí)實(shí)驗(yàn)不可替代

“真實(shí)”的魅力在于不可“預(yù)知”以及人在接觸、操作真實(shí)設(shè)備時(shí)身處其中的真實(shí)感受。虛擬實(shí)驗(yàn)在一定程度上限制了實(shí)驗(yàn)豐富性，當(dāng)反復(fù)操作同一種方案時(shí)每次出現(xiàn)相同“現(xiàn)象”，大腦容易處于抑制狀態(tài)。而虛擬實(shí)驗(yàn)只會(huì)“逼真”，不可能“真實(shí)”。

教學(xué)中若一味使用虛擬實(shí)驗(yàn)會(huì)減弱對(duì)設(shè)備的真實(shí)感受和基本技能的訓(xùn)練程度。比如：連接網(wǎng)線(xiàn)時(shí)一般要考慮接觸是否良好與穩(wěn)定；在實(shí)驗(yàn)操作時(shí)，一些不必要的觸動(dòng)、不正確的習(xí)慣以及思維盲點(diǎn)都會(huì)直接影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果，而在虛擬實(shí)驗(yàn)中這方面的影響卻很小。真實(shí)實(shí)驗(yàn)中遇到實(shí)驗(yàn)設(shè)備故障、突發(fā)問(wèn)題或某些條件的改變，會(huì)給學(xué)生創(chuàng)造克服困難的機(jī)會(huì)，提高解決實(shí)際問(wèn)題的能力。

因此虛擬實(shí)驗(yàn)雖然具有很多優(yōu)勢(shì)，但它本身并不能替代傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)的真實(shí)感受[5]。真實(shí)實(shí)驗(yàn)中的誤差訓(xùn)練，有助于學(xué)生學(xué)會(huì)科學(xué)的實(shí)驗(yàn)方法，養(yǎng)成學(xué)生良好的實(shí)驗(yàn)習(xí)慣。

3 虛擬實(shí)驗(yàn)應(yīng)用分析

《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)》實(shí)驗(yàn)是為了培養(yǎng)學(xué)生對(duì)交換機(jī)路由器等網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的基本配置和綜合應(yīng)用能力。本課程使用網(wǎng)絡(luò)模擬器H3C Cloud Lab安排了八個(gè)實(shí)驗(yàn)，具體實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目及教學(xué)要求要求如表1-1所示。

通過(guò)《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)》實(shí)驗(yàn)課程的教學(xué)，對(duì)虛擬實(shí)驗(yàn)與真實(shí)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行比較，如下表1-2所示。

4 結(jié)論

真實(shí)實(shí)驗(yàn)是虛擬實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)，而虛擬實(shí)驗(yàn)是真實(shí)實(shí)驗(yàn)的模擬再現(xiàn)?！队?jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)》實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，虛擬實(shí)驗(yàn)與真實(shí)實(shí)驗(yàn)在配置命令、實(shí)驗(yàn)原理等方面基本相同，但二者在實(shí)驗(yàn)環(huán)境、實(shí)驗(yàn)設(shè)備、安全性及效率等方面存在差異又很好的互補(bǔ)。虛擬實(shí)驗(yàn)的優(yōu)勢(shì)能彌補(bǔ)真實(shí)實(shí)驗(yàn)的不足，而真實(shí)實(shí)驗(yàn)中師生之間及學(xué)生之間的情感交流、小組協(xié)作學(xué)習(xí)等優(yōu)勢(shì)又是虛擬實(shí)驗(yàn)沒(méi)法替代的。

表 1-1《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)》實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目及教學(xué)要求

表1-2 虛擬實(shí)驗(yàn)與真實(shí)實(shí)驗(yàn)的比較

虛擬實(shí)驗(yàn)與真實(shí)實(shí)驗(yàn)相結(jié)合則能全面培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力和動(dòng)手操作能力。

[1]國(guó)家中長(zhǎng)期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要[DB/OL].http://www. gov.cn/jrzg/2010-07/29/content_1667143.htm.

[2]王濟(jì)軍,魏雪峰.虛擬實(shí)驗(yàn)的“熱”現(xiàn)狀與“冷”思考[J].中國(guó)電化教育,2011(4):126-129.

[3]汪詩(shī)林,吳泉源.開(kāi)展虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的研究和應(yīng)用[J].計(jì)算機(jī)工程與科學(xué),2000(2):33-35.

[4]張林.實(shí)驗(yàn)課程體系改革的探討[J].實(shí)驗(yàn)室研究與探索,200(4):14-16.

[5]王淑飛.桌面虛擬實(shí)驗(yàn)的開(kāi)發(fā)與教學(xué)應(yīng)用研究[D].沈陽(yáng):遼寧師范大學(xué),2009.

The Exploration on Teaching of virtual experiment in computer network course

Zhang Hua
（Xi'an Railway Vocational & Technical Institute,Xi'an,710014,China）

In recent years, with the expanding size of the school and the increasing number of students，the traditional experiment models can no longer meet the requirements，but the use of virtual laboratory give a new solution to solute practical experiment teaching problems. Computer network is a core curriculum with strong and wide application in computer science and telecommunication engineering. The practice of using this experiment system shows that students can gain further understanding of basic theories.

practical teaching; virtual experiment

TP391.9

A

張華（1973-），男，陜西西安人，實(shí)驗(yàn)師，本科，研究方向?yàn)楝F(xiàn)代通信技術(shù)。