張振平

（河南應(yīng)用技術(shù)職業(yè)學(xué)院，河南 鄭州 450042）

多平臺構(gòu)建虛實結(jié)合的計算機網(wǎng)絡(luò)實驗教學(xué)體系研究

張振平

（河南應(yīng)用技術(shù)職業(yè)學(xué)院，河南 鄭州 450042）

針對目前高職計算機網(wǎng)絡(luò)實驗教學(xué)過程中存在的問題，作者提出了利用多種虛擬機技術(shù)與真實設(shè)備相結(jié)合，構(gòu)建虛實結(jié)合的計算機網(wǎng)絡(luò)專業(yè)實驗教學(xué)體系。通過教學(xué)反饋，該實驗教學(xué)體系對全面提高計算機網(wǎng)絡(luò)實驗教學(xué)水平，有效促進高技能應(yīng)用型人才的培養(yǎng)具有一定的意義。

虛擬機；VMware Workstation；Cisco Packet Tracer；eNSP

1 計算機網(wǎng)絡(luò)課程教學(xué)需求分析

適應(yīng)社會信息化的發(fā)展，高職計算機網(wǎng)絡(luò)專業(yè)在培養(yǎng)高端技術(shù)技能型網(wǎng)絡(luò)人才上發(fā)揮著越來越重要的作用。從近年來學(xué)院招生情況可見，社會對計算機網(wǎng)絡(luò)專業(yè)的認可程度越來越明顯，為此學(xué)院也順勢加強了計算機網(wǎng)絡(luò)實訓(xùn)條件的改善。2015年底投資近百萬與華為公司共建了新的網(wǎng)絡(luò)實驗室，可完成交換路由、無線、安全等方面的實驗，但是昂貴的設(shè)備在教學(xué)中的使用還存在一定的不安全因素，經(jīng)過多方調(diào)研和分析，采用虛擬技術(shù)與真實設(shè)備相結(jié)合搭建科學(xué)的實驗教學(xué)體系是一種行之有效的方法。因此根據(jù)該專業(yè)教學(xué)體系的特點，將網(wǎng)絡(luò)實驗分為初級實驗、中級實驗和綜合實驗，對學(xué)生分階段、階梯型完成本專業(yè)教學(xué)。

2 如何構(gòu)建多平臺虛實結(jié)合的實驗體系

采用多種虛擬仿真軟件，對不同的教學(xué)對象和課程分階段、階梯型實現(xiàn)教學(xué)，初級階段主要利用簡單易用的軟件進行虛擬教學(xué)，待學(xué)生有了設(shè)備的感性認識后再介入到實際設(shè)備的初步使用，中級階段利用與設(shè)備更加相仿的虛擬軟件實現(xiàn)中小型項目的實驗，在課程設(shè)計和畢業(yè)設(shè)計階段，學(xué)生基本可以自主搭建復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)，甚至可以完成創(chuàng)新型實驗。使用的主要軟件有VMware Workstation，Cisco Packet Tracer，eNSP等。

2.1 VMware Workstation軟件

VMware Workstation是一款功能強大的虛擬計算機軟件，提供用戶在單一的桌面上同時運行不同的操作系統(tǒng)和進行開發(fā)、測試、部署新的應(yīng)用程序。其可以在一臺PC上模擬完整的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，靈活性與先進性十分突出，對于IT開發(fā)人員和系統(tǒng)管理員而言，VMware Workstation在虛擬網(wǎng)路、實時快照、拖曳共享文件夾、支持 PXE 等方面的特點使其成為必不可少的工具，目前采用的是VMware Workstation10.0.1版本。

2.2 Cisco Packet Tracer軟件

Cisco Packet Tracer 是由Cisco公司開發(fā)的學(xué)習(xí)思科網(wǎng)絡(luò)課程初級軟件，可以為設(shè)計、配置、排除網(wǎng)絡(luò)故障提供了網(wǎng)絡(luò)模擬環(huán)境。用戶可以在軟件的圖形用戶界面上直接使用拖拽方法建立網(wǎng)絡(luò)拓撲，并可提供數(shù)據(jù)包在網(wǎng)絡(luò)中行進的詳細處理過程，觀察網(wǎng)絡(luò)實時運行情況。在實際教學(xué)中發(fā)現(xiàn)，由于Cisco Packet Tracer對計算機硬件配置的要求較低、模擬設(shè)備的品種較為齊全且型號多、軟件運行平穩(wěn)，對于初級用戶初步認識計算機網(wǎng)絡(luò)十分有效。

2.3 eNSP軟件介紹

eNSP是華為公司為學(xué)員提供的一款專門針對考證練習(xí)的網(wǎng)絡(luò)仿真平臺，主要對企業(yè)網(wǎng)路由器、交換機進行軟件仿真，完美呈現(xiàn)真實設(shè)備實景，支持大型網(wǎng)絡(luò)模擬，讓用戶在沒有真實設(shè)備的情況下進行模擬演練、學(xué)習(xí)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，該款軟件主要針對已經(jīng)基本掌握計算機網(wǎng)絡(luò)的運行模式的教學(xué)對象。

3 計算機網(wǎng)絡(luò)專業(yè)課程實驗教學(xué)體系構(gòu)建

計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)是我院開設(shè)的傳統(tǒng)專業(yè)，目前已經(jīng)形成一套完整的教學(xué)課程體系，并根據(jù)就業(yè)市場不斷地補充和完善。

3.1 計算機網(wǎng)絡(luò)實驗室建設(shè)

新的網(wǎng)絡(luò)實驗室采用分組形式，5人1組，共8組，可同時滿足40人的教學(xué)班實驗需求。實驗室采用華為公司的系列產(chǎn)品，包括交換路由組、無線實驗組、安全實驗組和教師管理組等方面的新型設(shè)備。配套實驗室文化、電子教材及課件、實驗?zāi)M軟件、網(wǎng)絡(luò)機柜、服務(wù)器機柜、實驗臺、學(xué)生椅、配線架、理線架、教師桌椅、投影機、幕布、音響設(shè)備、多媒體操作臺、PC機、空調(diào)、布線材料等，共計投資近百萬元，可以搭建交換路由、無線網(wǎng)絡(luò)及網(wǎng)絡(luò)安全的實驗條件，滿足初級、中級和高級的計算機網(wǎng)絡(luò)實驗教學(xué)。

3.2 初級實驗

針對一年級新生對設(shè)備一無所知的情況，為了使學(xué)生對硬件設(shè)備有感性認識，為后續(xù)實驗做好準備，主要安排如下課程：

（1）系統(tǒng)安裝：計算機的硬件組成和分區(qū)、Windows操作系統(tǒng)安裝、Linux操作系統(tǒng)安裝等，教師可在課堂上使用實際的硬件設(shè)備、VMWare虛擬機進行演示操作，使學(xué)生在使用VMware虛擬機進行實驗時能夠順利進行。

（2）網(wǎng)絡(luò)設(shè)備感性認識與線路連接：包括路由器、交換機、防火墻、無線接入等設(shè)備實物的認知，利用Cisco Packet Tracer軟件實現(xiàn)計算機與網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的互連和遠程登錄等操作。課后，授課教師把實驗操作過程錄制成微課，學(xué)生可以通過觀看教師的操作視頻，達到每個知識點掌握，這種方式也有利于教師掌握學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，把握學(xué)生的學(xué)習(xí)進度，便于及時給予必要的輔導(dǎo)。

3.3 中級實驗

中級實驗主要針對已經(jīng)對網(wǎng)絡(luò)設(shè)備有了感性認識，能夠在保證安全的前提下使用設(shè)備的教學(xué)對象。主要完成交換機的VLAN設(shè)置、跨交換機VLAN設(shè)置、三層交換機的直連路由、靜態(tài)路由、默認路由和OSPF，RIP路由、IS-IS區(qū)域配置、PPP封裝（PAP封裝）、NAT轉(zhuǎn)換、VRRP虛擬路由冗余協(xié)議、區(qū)域間路由BGP、鏈路聚合等中級實驗。這部分實驗利用華為的eNSP軟件進行配置與調(diào)試，授課教師根據(jù)實際案例情況，進行網(wǎng)絡(luò)方案的講解，同時給出網(wǎng)絡(luò)拓撲，讓學(xué)生在虛擬的網(wǎng)絡(luò)實驗環(huán)境中完成整個網(wǎng)絡(luò)的實驗配置及測試，寫出完整案例的實驗報告。

3.4 綜合實驗

綜合主要針對課程設(shè)計和畢業(yè)設(shè)計，教師以典型的中小型項目為背景提出網(wǎng)絡(luò)需求，并給出精簡的網(wǎng)絡(luò)拓撲圖，學(xué)生分組以團隊形式共同完成模擬實際項目工作過程，通過網(wǎng)絡(luò)工程招投標、網(wǎng)絡(luò)方案設(shè)計、IP地址規(guī)劃、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備選型、交換機和路由器配置、服務(wù)器配置、Internet接入配置等，以培養(yǎng)學(xué)生的網(wǎng)絡(luò)知識綜合運用能力以及團隊合作精神。

4 結(jié)語

通過多平臺構(gòu)建計算機網(wǎng)絡(luò)虛擬實驗教學(xué)體系的實際應(yīng)用，其優(yōu)勢已初見端倪：第一，學(xué)生可反復(fù)在安全的虛擬平臺上進行實驗操作，對計算機和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備硬件上不會造成破壞，減少了機房的管理難度；第二，這種教學(xué)方式將被動學(xué)習(xí)方式轉(zhuǎn)變?yōu)榉e極的引導(dǎo)方式，發(fā)揮了學(xué)生的主動性和創(chuàng)造性；第三，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在不斷更新，教師在開發(fā)新的實驗中對硬件設(shè)備的依賴性降低，通過更新虛擬軟件或安裝新的虛擬軟件即可實現(xiàn)，大大降低了實驗室的建設(shè)成本；第四，通過對平臺虛實結(jié)合的計算機網(wǎng)絡(luò)實驗教學(xué)體系，可以更好地開展社會需求的課程內(nèi)容，培養(yǎng)有可持續(xù)發(fā)展能力的高端技術(shù)技能型人才。

[1]萬念斌，黃九香.高校計算機教育教學(xué)方法的創(chuàng)新研究[J].電子制作，2014（6）：123-124.

[2]龍艷軍，歐陽建權(quán)，俞佳曦.基于GNS3和VMware的虛擬網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)集成實驗室研究[J].實驗技術(shù)與管理，2013（2）：90-93.

[3]王春海.VMware虛擬化與云計算應(yīng)用案例詳解[M].北京：中國鐵道出版社，2013.

Research on of virtual and real combination computer network experimental teaching system constructed by multi platform

Zhang Zhenping
（Henan Vocational College of Applied Technology, Zhengzhou 450042, China）

Aiming at the problems in computer network experiment teaching process, the author puts forward computer network experimental teaching system combined with the virtual and actual situation by combination of a variety of virtual machine technology and real equipment. Through the feedback of teaching, the experimental teaching system is of certain significance in improving the teaching level of computer network experiment and effectively promoting the training of highly skilled talent.

virtual machine; VMware Workstation; Cisco Packet Tracer; eNSP

河南省教育技術(shù)裝備與實踐教育研究課題；項目名稱：計算機實驗教學(xué)效果的評估指標和評價方法的研究；項目編號：GZS062。河南應(yīng)用技術(shù)職業(yè)學(xué)院計算機網(wǎng)絡(luò)專業(yè)綜合試點改革、計算機應(yīng)用精品課程校級課題；項目名稱：現(xiàn)代信息技術(shù)與教學(xué)內(nèi)容深度融合問題研究；項目編號：ZJC16101。

張振平（1970— ），男，河南西平，副教授；研究方向：計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。