趙炎

摘要：計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的組網(wǎng)和維護(hù)是每一個(gè)信息類專業(yè)的學(xué)生一定要掌握的一項(xiàng)實(shí)踐性很強(qiáng)的技術(shù)基礎(chǔ)課，通過開設(shè)這門實(shí)訓(xùn)課程，可以使學(xué)生掌握并更加深刻地理解計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)組成原理，還可以使學(xué)生掌握更加全面的常用工具使用方法。因此，構(gòu)建了基于虛擬技術(shù)的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)及維護(hù)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，能夠幫助學(xué)生更好地理解計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的組網(wǎng)和維護(hù)。

關(guān)鍵詞：虛擬技術(shù)；計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)；實(shí)驗(yàn)教學(xué)

一、基于VR的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與維護(hù)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的必要性

《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與實(shí)驗(yàn)》是高職信息類專業(yè)普遍使用的教材，該書涉及的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目注重理論和實(shí)踐相結(jié)合的原則，操作性強(qiáng)，并且實(shí)驗(yàn)環(huán)境方面并沒有較高的要求，在每章的開頭都有理論和實(shí)驗(yàn)教學(xué)要求，同時(shí)也對每個(gè)理論和實(shí)驗(yàn)知識點(diǎn)做了詳細(xì)的系統(tǒng)規(guī)劃，并且分成了解、理解和掌握這三個(gè)層次，每章結(jié)尾都會(huì)附帶與本章相關(guān)的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，方便學(xué)生對教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行鞏固。然而，從硬件角度看，培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力，提高學(xué)生獨(dú)立自主解決問題、分析問題的能力是教學(xué)的重點(diǎn)?？墒侨绻趯?shí)訓(xùn)過程中多次拆分設(shè)備向?qū)W生展示，容易損壞設(shè)備，而且實(shí)驗(yàn)室內(nèi)的實(shí)驗(yàn)設(shè)備較少，不能滿足每一位學(xué)生在課上都能進(jìn)行實(shí)際操作的需求，這樣學(xué)生沒辦法很好地理解計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)工作原理以及組網(wǎng)和維護(hù)等原理，教師在實(shí)驗(yàn)課程中的教學(xué)效果并不是很理想，特別是在學(xué)生學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)原理的時(shí)候，因?yàn)閷W(xué)生沒有過相關(guān)專業(yè)工作的經(jīng)驗(yàn)，同時(shí)在學(xué)校能夠觀摩的機(jī)會(huì)也很少，使得他們沒有辦法將在課本中見到的一些工作原理以及結(jié)構(gòu)圖同實(shí)際工作相聯(lián)系。所以，就要求教師在教學(xué)過程中把解決學(xué)生的感性認(rèn)識放在首要地位。

針對上述問題，教師可以創(chuàng)立一個(gè)虛擬數(shù)據(jù)模型庫，并采用UG或Pro/ENGINEER軟件對計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和維護(hù)中的一些經(jīng)典儀器進(jìn)行虛擬元件的創(chuàng)建工作，采用虛擬裝配和動(dòng)態(tài)演示的方式創(chuàng)建虛擬的實(shí)驗(yàn)教學(xué)，這樣學(xué)生就能夠通過這種方式來認(rèn)識和學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)硬件的構(gòu)成以及工作原理，使得學(xué)生對學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)知識產(chǎn)生濃厚興趣，能夠更好地為將來學(xué)習(xí)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

二、系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)

為了培養(yǎng)出更加具有創(chuàng)新性的復(fù)合型人才，高校應(yīng)該建立虛擬數(shù)據(jù)模擬庫，并且采用一些合適的軟件來建立計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)的虛擬模型，還要對網(wǎng)絡(luò)元器件進(jìn)行三維制作以及組網(wǎng)仿真工作，同時(shí)也可以建立基于VR的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與維護(hù)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與研究系統(tǒng)。這樣能夠?qū)φ麄€(gè)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和組網(wǎng)原理進(jìn)行分析和研究。也可以在中間建立數(shù)據(jù)模型和關(guān)系模型，這時(shí)就應(yīng)用到UG或Pro/ENGINEERCAXA等軟件進(jìn)行計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)元器件的建模，形成一個(gè)專門的元器件數(shù)據(jù)庫，同時(shí)也要按照相應(yīng)的組網(wǎng)流程對虛擬實(shí)施對象、操作流程、工具進(jìn)行動(dòng)態(tài)展示，從而實(shí)現(xiàn)與系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫以及Office等辦公軟件做出的文檔資料進(jìn)行合成。該系統(tǒng)操作便捷、實(shí)現(xiàn)難度低、可靠程度較高。進(jìn)行這樣的虛擬實(shí)驗(yàn)有著多種目標(biāo)和多層次性，將其向?qū)W生進(jìn)行展示，可以幫助學(xué)生將科學(xué)的理性和邏輯性、想象力和創(chuàng)造力進(jìn)行完美的結(jié)合，使得學(xué)生的自身能動(dòng)性得到充分體現(xiàn)，學(xué)生也能夠通過實(shí)驗(yàn)對整個(gè)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)知識有更加清晰的認(rèn)識，同時(shí)也能夠促進(jìn)學(xué)生對整個(gè)實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生興趣，為將來探索其他區(qū)域做好充分的準(zhǔn)備。

三、系統(tǒng)接口以及功能設(shè)計(jì)

虛擬技術(shù)的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)以及實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)功能的維護(hù)方面大概有以下幾個(gè)功能：學(xué)生終端、技術(shù)管理終端、系統(tǒng)維護(hù)管理終端等（如下圖所示）。

（一）系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)

不同的系統(tǒng)用戶的接口以及實(shí)驗(yàn)要求都是不同的，在組建系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)時(shí)，可以選擇不同的終端進(jìn)行不同的實(shí)驗(yàn)，從而達(dá)到七臺顯示屏幕同步顯示整個(gè)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)的組網(wǎng)功能，還能夠配上同步的語音提示。

（二）系統(tǒng)軟件功能

由于虛擬技術(shù)的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)以及在維護(hù)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中主要由數(shù)據(jù)管理、用戶管理、實(shí)驗(yàn)展示以及其他功能板塊組合而成，給學(xué)生創(chuàng)造了比較逼真的實(shí)驗(yàn)環(huán)境，并且通過人機(jī)的交叉操作，能夠給學(xué)生實(shí)時(shí)展示實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和實(shí)驗(yàn)結(jié)果，系統(tǒng)也能夠給學(xué)生提供多種方法來完成各個(gè)用戶之間的信息交流活動(dòng)，其主要功能如下。

1.軟件登錄。

在計(jì)算機(jī)上輸入用戶名和密碼來進(jìn)行軟件系統(tǒng)登陸，如果輸入正確，登陸成功后，就能夠顯示軟件主界面。

2.用戶管理。

這項(xiàng)管理工作是用來使用戶能夠完成基本信息的錄入和修改工作，用戶的基本信息主要包括學(xué)生的學(xué)號、專業(yè)、班級、姓名、性別、用戶名和密碼等。

3.安全管理。

可以對用戶的角色進(jìn)行分配、修改以及給予不同權(quán)限的權(quán)力。用戶角色主要有學(xué)生、數(shù)據(jù)管理員和系統(tǒng)管理員等，每個(gè)人對應(yīng)的權(quán)限也是不同的，如果能夠在系統(tǒng)中使用這種分級分權(quán)限的管理方式，就能夠保證數(shù)據(jù)的安全性。

4.數(shù)據(jù)管理。

完成計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)元器件的定義工作以及設(shè)計(jì)相關(guān)數(shù)據(jù)、CAD繪圖工作、分析工程和檢驗(yàn)數(shù)據(jù)、制定計(jì)劃以及規(guī)則、產(chǎn)品的說明以及關(guān)于多媒體文件和其他數(shù)據(jù)的添加、修正、刪除、更新升級等功能。

5.檢索數(shù)據(jù)。

這項(xiàng)工作能夠?qū)崿F(xiàn)人們對各類元器件的相關(guān)文件和資料的管理檢索功能，可以通過在計(jì)算機(jī)中輸入對應(yīng)的元器件名稱和型號，隨即就可以查看輸入的該元器件的相關(guān)數(shù)據(jù)和資料，不僅能夠?qū)崿F(xiàn)精確檢索，還能夠?qū)崿F(xiàn)關(guān)鍵詞查詢等模糊查詢，使整個(gè)素材的管理工作得到優(yōu)化，同時(shí)也方便學(xué)生能夠隨時(shí)、簡便地對所需資料進(jìn)行查詢。

6.統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)。

系統(tǒng)管理員可以對相關(guān)文檔的總數(shù)、學(xué)生們學(xué)習(xí)的次數(shù)以及每個(gè)視頻的播放次數(shù)等方面進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。

7.維護(hù)數(shù)據(jù)。

這是數(shù)據(jù)庫管理員的工作，對數(shù)據(jù)庫進(jìn)行日常維護(hù)和管理。

8.終端管理。

在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)過程中可以實(shí)現(xiàn)瀏覽相關(guān)文檔資料以及完成視頻點(diǎn)播功能還可以在虛擬環(huán)境中對真實(shí)組網(wǎng)的過程進(jìn)行模擬，讓學(xué)生對這一過程能夠有更加直觀清晰的認(rèn)識，通過對多種組網(wǎng)多媒體素材的展示以及維護(hù)，可以給學(xué)生展示哪處是關(guān)鍵，并且發(fā)生錯(cuò)誤率較高的工序，進(jìn)而要求學(xué)生對此重點(diǎn)記憶。

9.數(shù)據(jù)編碼。

為了使數(shù)據(jù)維護(hù)更加方便快捷，可以采用元器件分類的規(guī)則，對數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)一編碼。

10.數(shù)據(jù)組合。

在一個(gè)大平臺中實(shí)現(xiàn)對已經(jīng)錄入數(shù)據(jù)可得文檔、數(shù)據(jù)和模型詳細(xì)信息等進(jìn)行統(tǒng)一管理。

11.虛擬實(shí)驗(yàn)。

按照計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)時(shí)的實(shí)際需求，實(shí)現(xiàn)對虛擬組網(wǎng)進(jìn)行計(jì)劃、錄入、編輯、訂正等功能，還可以利用攝像機(jī)把整個(gè)組網(wǎng)操作的過程拍成視頻，然后再進(jìn)行編輯等后期處理工作，還可以配音或者在視頻中加入文字說明，從而實(shí)現(xiàn)學(xué)生根據(jù)自己的需求進(jìn)行實(shí)時(shí)點(diǎn)播。

12.防錯(cuò)技術(shù)。

可以向?qū)W生們展示各種各樣的多媒體素材，讓他們觀看并且學(xué)習(xí)組網(wǎng)流程，最終指出哪些工序是容易出現(xiàn)錯(cuò)誤的，同時(shí)要給其指出關(guān)鍵程序以及重點(diǎn)，提醒學(xué)生應(yīng)該在這些方面多加注意。

13.科技聚集。

教師應(yīng)該向?qū)W生展示計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)以及互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的理論知識以及應(yīng)用范圍，讓學(xué)生的專業(yè)視野得到開拓。

14.設(shè)備管理。

建立計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)常用的儀器、儀表等設(shè)備和非標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備的數(shù)據(jù)庫，方便學(xué)生需要時(shí)對其進(jìn)行查詢。

15.測試技能。

教師應(yīng)該組織學(xué)生參加組網(wǎng)技能測試，模擬一場理論考試，在規(guī)定時(shí)間內(nèi)從設(shè)計(jì)好的數(shù)據(jù)庫中進(jìn)行隨機(jī)抽題，然后讓學(xué)生們進(jìn)行解答，這種方法能夠保證考試的真實(shí)、公平和公正。

四、結(jié)論

基于VR的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與維護(hù)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與研究，最終建立相應(yīng)的系統(tǒng)，不但在一定程度上能夠減少實(shí)驗(yàn)成本，節(jié)約實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的開發(fā)研究費(fèi)用，同時(shí)利用當(dāng)前實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有的設(shè)備進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，不但發(fā)揮了實(shí)驗(yàn)設(shè)備的作用，還突破了傳統(tǒng)教學(xué)模式在時(shí)間、空間上的限制，從而實(shí)現(xiàn)了信息技術(shù)和實(shí)驗(yàn)資源的共享。通過人機(jī)交互，向?qū)W生展示計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的整個(gè)組網(wǎng)過程以及操作流程，進(jìn)一步促進(jìn)了學(xué)生對理論知識的理解和掌握，極大激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，調(diào)動(dòng)了學(xué)生對實(shí)驗(yàn)的興趣，加強(qiáng)了實(shí)驗(yàn)課的教學(xué)效果，從而實(shí)現(xiàn)了學(xué)生從理論學(xué)習(xí)向?qū)嵺`活動(dòng)研究的轉(zhuǎn)變，這為其他高校培養(yǎng)創(chuàng)造能力強(qiáng)的創(chuàng)新型大學(xué)生的教育活動(dòng)累積了良好的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)。

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編輯∕楊波