徐濟成

摘要：針對高校計算機網(wǎng)絡專業(yè)實訓教學中存在的問題，充分利用PT仿真平臺的優(yōu)勢，按照專業(yè)核心課程和實訓能力梯級構(gòu)建了計算機網(wǎng)絡專業(yè)課程實訓教學體系。通過分析計算機網(wǎng)絡專業(yè)核心課程的實訓教學內(nèi)容，在該體系下基于PT完成了實訓項目的設計與實施。實踐表明，該體系能有效提升學生的專業(yè)素養(yǎng)和實訓技能。

關(guān)鍵詞：計算機網(wǎng)絡；專業(yè)核心課程；PT仿真平臺；實訓教學體系

中圖分類號：TP393.4文獻標志碼：A文章編號：1008-1739（2019）19-69-3

0引言

在高校計算機網(wǎng)絡相關(guān)專業(yè)課程的教學過程中，一般均需學生綜合掌握計算機網(wǎng)絡技術(shù)、網(wǎng)絡互聯(lián)技術(shù)、網(wǎng)絡協(xié)議、網(wǎng)絡操作系統(tǒng)、網(wǎng)絡安全管理以及網(wǎng)絡工程實踐等方面的知識和技能[1]。教師要全面完成這些內(nèi)容的實訓教學，往往需要復雜的實訓環(huán)境和相關(guān)的驗證測試設備，并且這些設備具有專業(yè)性強和普適率低的特點，僅限于計算機網(wǎng)絡技術(shù)本專業(yè)的學生實訓使用，造成了教學資源的嚴重浪費。此外，部分網(wǎng)絡安全的實驗易對網(wǎng)絡設備和操作系統(tǒng)等造成損壞，甚至對整個實訓室的網(wǎng)絡環(huán)境產(chǎn)生一定的影響或危害。當前，虛擬仿真技術(shù)發(fā)展迅速，很多實力雄厚的廠商陸續(xù)推出了針對自身設備的虛擬仿真平臺，也有不少優(yōu)秀的第三方虛擬仿真軟件涌現(xiàn)。這些仿真平臺能夠形象地模擬真實的物理設備，如計算機、路由器、交換機、防火墻、VPN、IDS以及IPS等。教師和學生可以在平臺中搭建網(wǎng)絡拓撲結(jié)構(gòu)，直接操作相關(guān)設備，獲得和操作真實設備近乎相同的體驗。因此，利用仿真平臺構(gòu)建一套切實可行的計算機網(wǎng)絡課程實訓教學體系，對于節(jié)約實訓教學資源、提升實訓教學效果和學生的專業(yè)技能具有重要的意義。

1 PT仿真平臺

PT是Cisco公司開發(fā)的計算機網(wǎng)絡仿真平臺，目前最新的7.1版本已經(jīng)能實現(xiàn)CCNA級別的全部實驗和部分CCNP實驗，甚至可以支持物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)的模擬實驗[2]。

PT具有仿真范圍廣、仿真程度高的特點，相比其他仿真平臺，主要具備以下3方面優(yōu)勢[3]：

①支持硬件設備仿真。包括路由器、交換機、無線網(wǎng)絡設備、終端設備、仿真廣域網(wǎng)設備及連接線纜等，這些仿真設備還能添加各種模塊，并提供圖片樣式，具有很好的直觀效果。

②支持多協(xié)議模型。在模擬模式下可以觀察數(shù)據(jù)包的傳輸過程，并能查看每個數(shù)據(jù)包的報文結(jié)構(gòu)，使抽象的網(wǎng)絡協(xié)議更加具體。

③支持活動向?qū)Чδ堋；顒酉驅(qū)且粋€評估工具，在教學中能起到引導學生交互實驗、協(xié)助教師制作網(wǎng)絡實驗課件的作用。教師根據(jù)實驗要求提前完成實驗內(nèi)容，并寫出每一個步驟的配置說明，設置各關(guān)鍵點得分，學生可按照要求逐步實現(xiàn)實驗內(nèi)容。

鑒于PT仿真平臺的優(yōu)勢，高校計算機網(wǎng)絡相關(guān)專業(yè)課程的實訓教學中已廣泛使用。但到目前為止，還未針對該平臺建立一套相對完備的實訓教學體系。

2實訓教學體系的構(gòu)建

2.1實訓教學體系的總體框架

目前，高校計算機網(wǎng)絡相關(guān)專業(yè)的核心課程大致包括計算機網(wǎng)絡技術(shù)、網(wǎng)絡互聯(lián)技術(shù)、網(wǎng)絡協(xié)議、網(wǎng)絡操作系統(tǒng)、網(wǎng)絡安全管理以及網(wǎng)絡工程實踐等[4]。按照實訓課程的能力梯級，將計算機網(wǎng)絡技術(shù)和網(wǎng)絡互聯(lián)技術(shù)劃分到基礎類實訓課程，網(wǎng)絡協(xié)議分析、網(wǎng)絡操作系統(tǒng)和網(wǎng)絡安全管理劃分到提升型實訓課程，網(wǎng)絡工程實踐劃分到綜合性實訓課程。在此基礎上，充分利用PT網(wǎng)絡仿真平臺，設計基礎類實訓課程的驗證式實訓、提升型實訓課程的任務驅(qū)動式實訓以及綜合性實訓課程的項目導向式實訓[5]，構(gòu)建基于PT的計算機網(wǎng)絡專業(yè)實訓教學體系，該體系的總體框架如圖1所示。

2.2實訓內(nèi)容分析

計算機網(wǎng)絡相關(guān)專業(yè)的教學內(nèi)容主要涵蓋網(wǎng)絡基礎知識、網(wǎng)絡設備的配置、網(wǎng)絡協(xié)議的分析、網(wǎng)絡服務的部署、網(wǎng)絡安全管理以及網(wǎng)絡工程實踐等。結(jié)合PT的仿真實訓環(huán)境，對每一部分的實訓內(nèi)容進行如下分析[6]：

①網(wǎng)絡基礎知識涉及到的實訓內(nèi)容主要包括IP地址與子網(wǎng)劃分、局域網(wǎng)的組建、常用網(wǎng)絡命令的使用以及網(wǎng)絡設備的基本工作原理等。

②網(wǎng)絡設備配置涉及到的實訓內(nèi)容主要包括路由器的基本配置與管理、靜態(tài)路由協(xié)議、動態(tài)路由協(xié)議、NAT、交換機的基本配置與管理、VLAN劃分及生成樹協(xié)議等。

③網(wǎng)絡協(xié)議分析涉及到的實訓內(nèi)容主要包括數(shù)據(jù)的封裝與解封裝、協(xié)議分析工具的使用、鏈路層協(xié)議分析、ARP協(xié)議分析、ICMP協(xié)議分析、IP選路協(xié)議分析、TCP及應用協(xié)議分析、UDP及應用協(xié)議分析等。

④網(wǎng)絡服務部署涉及到的實訓內(nèi)容主要包括Web服務器的部署、DNS服務器的部署、FTP服務器的部署、郵件服務器的部署及DHCP服務器的部署等。

⑤網(wǎng)絡安全管理涉及到的實訓內(nèi)容主要包括交換機端口安全的配置、訪問控制列表的配置、ASA防火墻的配置與使用及VPN接入等。

⑥網(wǎng)絡工程實踐涉及到的實訓內(nèi)容主要包括企業(yè)網(wǎng)和校園網(wǎng)的拓撲設計、IP地址與VLAN規(guī)劃以及網(wǎng)絡設備與協(xié)議配置等。

2.3實訓項目設計

通過分析專業(yè)課程的實訓教學內(nèi)容，結(jié)合PT仿真平臺提供的仿真模塊[7]，對實訓內(nèi)容進行了定制化設計。如表1所示，共包括14個驗證式實訓項目、21個任務驅(qū)動式實訓項目以及5個項目導向式實訓項目。

在實訓項目的設計過程中，充分利用PT網(wǎng)絡仿真平臺提供的活動向?qū)Чδ?，緊緊圍繞4種設計要素完成了實訓項目的程序化，如圖2所示。

①實訓案例：將實訓任務情境化并融入實訓目標，呈現(xiàn)在PT仿真平臺中；

②網(wǎng)絡拓撲：根據(jù)網(wǎng)絡情境選擇網(wǎng)絡設備，在PT仿真平臺中繪制網(wǎng)絡拓撲結(jié)構(gòu)；

③答案網(wǎng)絡：正確配置網(wǎng)絡設備，將配置后的網(wǎng)絡拓撲設置為答案網(wǎng)絡[8]；

④評估參數(shù)：根據(jù)答案網(wǎng)絡設置實訓項目的考核要點和分值。

2.4實訓項目實施

實訓項目設計完成后，PT仿真平臺會生成一個后綴名為pka的文件，授課教師將該文件分發(fā)給學生，學生根據(jù)PT仿真平臺呈現(xiàn)的網(wǎng)絡場景，完成實訓任務。同時，PT仿真平臺依據(jù)活動向?qū)е性O置的考核要點和分值[9]，實時將學生的完成情況以百分比的形式呈現(xiàn)出來，如圖3所示。

3實驗及結(jié)果

該實訓教學體系構(gòu)建以后，從2015-2016年第二學期開始應用于本校計算機網(wǎng)絡技術(shù)專業(yè)所有班級的相關(guān)課程。為了對該體系的應用效果進行實證分析，統(tǒng)計了自2014-2015年第一學期以來各個學期本校計算機網(wǎng)絡技術(shù)專業(yè)學生綜合實訓考試通過率和技能認證考試通過率2項指標。

綜合實訓和技能認證考試通過率變化曲線圖如圖4所示，虛線左側(cè)為應用前的數(shù)據(jù)，虛線右側(cè)為應用后的數(shù)據(jù)，通過對比應用前和應用后的這2項指標，可以發(fā)現(xiàn)應用基于PT的課程實訓教學體系有效提高了學生綜合實訓考試的通過率和技能認證考試的通過率，對于提升學生的專業(yè)素養(yǎng)和實訓技能起到了很好的支撐作用。

4結(jié)束語

本文通過分析專業(yè)核心課程和實訓能力梯級，在PT網(wǎng)絡仿真平臺構(gòu)建了計算機網(wǎng)絡實訓教學體系并應用到專業(yè)教學實踐中，明顯提升了實訓教學效果。后期將在該體系下繼續(xù)加大實訓課程的教學應用，通過反復迭代，不斷完善和豐富計算機網(wǎng)絡實訓教學體系，進一步提升專業(yè)人才培養(yǎng)的質(zhì)量。

參考文獻

[1]彭錦強.職業(yè)院校計算機網(wǎng)絡技術(shù)專業(yè)課程的建設[J].教育信息技術(shù)，2018，（Z1）：140-142.

[2]喬焰，馬慧敏.基于Packet Tracer的智能家居組網(wǎng)教學設計[J].電腦知識與技術(shù)，2018，14（6）：150-153.

[3]劉軍，范敏.基于Cisco Packet Tracer的小型局域網(wǎng)絡設計與仿真研究[J].電子設計工程，2018，26（10）：88-91.

[4]余愛民，康玉忠.創(chuàng)新“異步教學組織形式”實現(xiàn)產(chǎn)教融合[N].中國教育報，2018-04-18（010）.

[5]鄭智釗，張雪.應用型計算機網(wǎng)絡專業(yè)課程設置及教學改革的具體措施[J].黑龍江教育學院學報， 2016， 35（4）： 50-51.

[6]劉后勝，胡章云，陶健林，等.基于網(wǎng)絡設備互聯(lián)技術(shù)實驗指導書資源建設[J].遼寧科技學院學報，2017，19（5）： 37-38.

[7]楊禮，劉靜.基于Packet Tracer的三層網(wǎng)絡架構(gòu)仿真實驗設計[J].伊犁師范學院學報（自然科學版），2017，11（4）： 89-93.

[8]鐘文基，董英.利用Packet Tracer制作自動評分系統(tǒng)[J].電腦知識與技術(shù)，2017，13（13）： 81-82.

[9]陸中武，劉瀚，劉俊.Cisco Packet Tracer軟件在計算機組網(wǎng)實驗教學中的應用[J].計算機工程與科學，2016，38（S1）： 163-166.