羅昌鍔

[摘 ? ? ? ? ? 要] ?計算機網(wǎng)絡(luò)屬于交叉學科，它所涉獵的學科種類多、知識內(nèi)容廣，但整體知識點表現(xiàn)相對抽象，所以在理論課程教學與實驗課程教學中也存在較大的實施難度。在當前新技術(shù)的應(yīng)用與影響下，計算機網(wǎng)絡(luò)教學需要進行改革優(yōu)化，專門引入模擬仿真技術(shù)并探討其在職業(yè)院校計算機網(wǎng)絡(luò)教學中的理論與實踐應(yīng)用過程，結(jié)合案例展開科學分析。

[關(guān) ? ?鍵 ? 詞] ?計算機網(wǎng)絡(luò);模擬仿真技術(shù);應(yīng)用;現(xiàn)實意義;NS2仿真技術(shù)

[中圖分類號] ?G712 ? ? ? ? ? ? ?[文獻標志碼] ?A ? ? ? ? ? ?[文章編號] ?2096-0603（2019）17-0104-02

職業(yè)院校計算機網(wǎng)絡(luò)課程教學同時兼顧較強的理論性與實踐性，且教學內(nèi)容應(yīng)用范圍相當之廣，為了有效激發(fā)學生學習興趣，提高學生課程學習效率，可在教學中采用仿真教學法，結(jié)合職業(yè)院校計算機網(wǎng)絡(luò)課程已有教學資源構(gòu)建，優(yōu)化仿真教學環(huán)境，滿足計算機網(wǎng)絡(luò)教學應(yīng)用中的所有現(xiàn)實需要。

一、關(guān)于模擬仿真技術(shù)

（一）基本內(nèi)涵

在國外，模擬仿真技術(shù)已經(jīng)擁有10余年的研究應(yīng)用歷史，它目前主要被應(yīng)用于網(wǎng)絡(luò)協(xié)議與網(wǎng)絡(luò)設(shè)備開發(fā)、應(yīng)用過程中。而現(xiàn)如今，模擬仿真技術(shù)也被廣泛應(yīng)用于教育研究領(lǐng)域，例如像圍繞模擬仿真技術(shù)所提出的控制理論、系統(tǒng)理論以及相似原理信息技術(shù)理論等都具有一定先進性，他們強調(diào)圍繞計算機網(wǎng)絡(luò)展開仿真設(shè)備與工具設(shè)計、應(yīng)用，圍繞研究者、學習者的實際設(shè)想展開動態(tài)化實驗過程，處處體現(xiàn)模擬仿真技術(shù)應(yīng)用的優(yōu)越性。一般情況下，模擬仿真技術(shù)可被劃分為兩種：建立模擬仿真模型以及實施模擬仿真實驗。

（二）模擬仿真技術(shù)在計算機網(wǎng)絡(luò)教學中的作用

模擬仿真技術(shù)目前已經(jīng)被應(yīng)用于某些職業(yè)院校的計算機網(wǎng)絡(luò)課程中，它可豐富課堂教學內(nèi)容，提高學生學習興趣，特別是能夠幫助學生解決一些難度相對較大的教學問題。所以職業(yè)院校專業(yè)教師一般都會嘗試利用模擬仿真技術(shù)設(shè)置課堂教學內(nèi)容，有效推進教學進程，提高教學質(zhì)量。

具體到教學內(nèi)容方面，模擬仿真技術(shù)主要通過虛擬化技術(shù)將模擬軟件完整建立于計算機網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)設(shè)備與所有鏈接模式之上，且它具有相對獨立、特色鮮明的邏輯性內(nèi)涵，可在模擬仿真技術(shù)運行過程中獲得大量物理數(shù)據(jù)內(nèi)容。就目前職業(yè)院校中已有的計算機網(wǎng)絡(luò)教學模擬仿真技術(shù)應(yīng)用方式中，它已經(jīng)包含了上文所提到的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)模型與網(wǎng)絡(luò)模擬仿真技術(shù)實驗。

二、模擬仿真技術(shù)應(yīng)用于計算機網(wǎng)絡(luò)教學的現(xiàn)實意義

（一）計算機網(wǎng)絡(luò)教學的現(xiàn)存問題

嚴格來講，當前職業(yè)院校的計算機網(wǎng)絡(luò)課程教學是存在諸多問題的，由于學科本身具有極強的交叉性，所蘊含知識內(nèi)容相當豐富（包括計算機科學、電子技術(shù)、通信技術(shù)、人工智能、密碼學等），所以它所呈現(xiàn)出的教學知識點是相對抽象且涉獵范圍較廣的，教師較難在有效時間內(nèi)將大量知識內(nèi)容清晰地呈現(xiàn)給學生，更沒有時間結(jié)合理論實際展開教學。因此在如此條件下所展開的計算機網(wǎng)絡(luò)教學往往內(nèi)容空洞且教學過程枯燥乏味，導致學生學習被動，甚至容易產(chǎn)生逆反心理。

教師無法實現(xiàn)理論與實踐教學的相互協(xié)調(diào)，無法幫助學生提高學科的思考及創(chuàng)新能力，這就導致學生對理論學習內(nèi)容與實驗實踐內(nèi)容的學習理解不夠深刻，對知識點的記憶也不夠清晰。例如在計算機網(wǎng)絡(luò)教學中，對某一個網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的產(chǎn)生背景或狀態(tài)流程具體實現(xiàn)過程理解不透徹，存在過耳就忘的問題。同時在進行網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的相關(guān)實驗過程中，有些學生也會因為理論與實踐能力結(jié)合不強而無所適從，這源于他們對某些知識點的理解模糊，極度缺乏創(chuàng)新意識，無法在學習過程中有效提高自身的創(chuàng)新能力。

（二）計算機網(wǎng)絡(luò)教學引入模擬仿真技術(shù)應(yīng)用的現(xiàn)實意義

職業(yè)院校由于實驗設(shè)備及其他軟硬件設(shè)施相對欠缺，所以目前就引入了模擬仿真技術(shù)，它可有效模擬創(chuàng)造計算機網(wǎng)絡(luò)課程的實訓平臺及場地環(huán)境，也可實現(xiàn)對職業(yè)院校已有教育教學資源的有效整合，降低校內(nèi)教學設(shè)備資源的閑置率。在引領(lǐng)學生學習方面，模擬仿真技術(shù)也發(fā)揮了巨大的應(yīng)用作用，以下簡單談兩點。

1.設(shè)計模擬仿真教學模型

目前的計算機網(wǎng)絡(luò)教學在理論與實際操作結(jié)合方面表現(xiàn)相對薄弱，所以教師需要結(jié)合教學實際，為學生設(shè)計構(gòu)建模擬仿真教學模型，并在模型教學中融入全新的認知觀點與創(chuàng)新思想，從理論整體上幫助學生把握課程中的各個知識要點內(nèi)容，深度培養(yǎng)學生的創(chuàng)造意識與創(chuàng)新能力。以模擬仿真教學模型作為基本平臺，將計算機網(wǎng)絡(luò)課程教學的知識點全面整合起來，為學生設(shè)定學習主線與輔線。在實際教學中主要沿著“主線”展開理論教學，規(guī)整計算機網(wǎng)絡(luò)教學中的零散知識內(nèi)容，而在“輔線”中展開實驗實踐教學，在實踐中幫助學生厘清學習思路，同時處處體現(xiàn)模擬仿真教學模型的教學功能優(yōu)越性。

2.合理應(yīng)用模擬仿真技術(shù)

模擬仿真模型的構(gòu)建可凸顯對模擬仿真技術(shù)的立體化應(yīng)用，它強調(diào)對學生動手實踐操作能力的培養(yǎng)。在計算機網(wǎng)絡(luò)課程教學中，教師會靈活運用各種模擬仿真技術(shù)，將教學過程置于相對真實的習題練習環(huán)境中，不斷提高學生的動手實踐能力，積累操作經(jīng)驗，最終培養(yǎng)職業(yè)院校的計算機網(wǎng)絡(luò)技能型人才。在模擬仿真技術(shù)應(yīng)用中是存在諸多抽象知識內(nèi)容的，它就通過這些抽象知識引導學生學習計算機網(wǎng)絡(luò)中的某些真實技能，突破原有傳統(tǒng)教學限制，例如可幫助學生真正了解某些計算機網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的內(nèi)部構(gòu)造與深度操作技巧，模擬仿真操作環(huán)境，深入了解計算機網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部，而這些教學技術(shù)內(nèi)容恰好是傳統(tǒng)教學模式所不具備的[1]。

三、計算機網(wǎng)絡(luò)教學中的模擬仿真技術(shù)應(yīng)用

計算機網(wǎng)絡(luò)教學中引入模擬仿真技術(shù)可實現(xiàn)諸多類型的教學應(yīng)用，豐富整個教學過程，對激發(fā)學生學習興趣、引導學生正確學習專業(yè)知識都有一定幫助。下文簡單介紹了幾點計算機網(wǎng)絡(luò)教學中模擬仿真技術(shù)的具體應(yīng)用。

（一）網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)課程教學中的應(yīng)用

模擬仿真技術(shù)的應(yīng)用就是幫助學生直觀地感受計算機網(wǎng)絡(luò)知識內(nèi)容，并對網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)與相關(guān)協(xié)議擁有相對深刻的理解，對學生提高動手操作能力，強化創(chuàng)新意識也有一定幫助。在計算機網(wǎng)絡(luò)課程網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)一課教學中，教師就專門利用模擬仿真技術(shù)為學生建立一個節(jié)點模型，并在進程模型中添加協(xié)議狀態(tài)及計算機網(wǎng)絡(luò)，同時為協(xié)議狀態(tài)添加實現(xiàn)代碼等。這一教學設(shè)計可幫助學生從全盤整體到局部細節(jié)深度理解、把握專業(yè)知識內(nèi)容，即分層次理解網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)相關(guān)知識點，并且掌握協(xié)議內(nèi)部的相關(guān)細節(jié)內(nèi)涵。在教學過程中，教師會沿著某一個主體知識線展開講解，并適時利用模擬仿真技術(shù)對分支知識內(nèi)容進行模擬操作，幫助學生把握并講解知識細節(jié)內(nèi)容，這樣能夠?qū)崿F(xiàn)課堂教學中對知識的有效規(guī)整。

（二）計算機網(wǎng)絡(luò)設(shè)備配置教學中的應(yīng)用

在計算機網(wǎng)絡(luò)課程教學中就有“計算機網(wǎng)絡(luò)設(shè)備配置”這一關(guān)鍵教學內(nèi)容，該部分教學內(nèi)容的實踐性是全課程體系中最強的，也是最能激發(fā)學生學習興趣的一部分，因為較為直觀的實物實踐實驗教學能夠直接將學生代入教學情境中，對促進學生的專業(yè)動手實踐能力也有巨大幫助。但實物實踐教學是存在較大缺點的，它的實驗教學成本耗費較高，且無法保證每一名學生擁有均等的動手操作機會，因此在教學中教師需要為學生設(shè)計某些模擬仿真技術(shù)內(nèi)容及軟硬件，在確保不消耗任何實物材料的情況下還能讓每一名學生都參與到教學實踐與實驗活動當中，同時它也能為學生減少大量的操作麻煩。就目前來看，可應(yīng)用于職業(yè)院校計算機網(wǎng)絡(luò)課程中的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備模擬軟件選擇較多，例如由思科網(wǎng)絡(luò)技術(shù)學院中的師生所共同開發(fā)的Packet Tracer，該軟件就能直接制作成計算機網(wǎng)絡(luò)設(shè)備模擬仿真模型，它在設(shè)置步驟與功能應(yīng)用實現(xiàn)方面與真實設(shè)備毫無二致，可為學生創(chuàng)設(shè)良好的模擬仿真學習練習環(huán)境，簡化實驗教學過程，提高教學效率[2]。

（三）計算機網(wǎng)絡(luò)協(xié)議分析教學中的應(yīng)用

在計算機網(wǎng)絡(luò)協(xié)議分析教學中也會大量應(yīng)用模擬仿真技術(shù)內(nèi)容，它對提高學生的動手能力與工程實踐能力都有較大幫助。就傳統(tǒng)的計算機網(wǎng)絡(luò)課程而言，它會教授學生相對簡單基礎(chǔ)的網(wǎng)絡(luò)配置技術(shù)內(nèi)容，幫助學生理解網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部的基本運行機制，所以在教學過程中會運用到大量的協(xié)議分析工具作為技術(shù)支持。不過目前可應(yīng)用的協(xié)議分析工具類型非常之多，例如比較常見的就有Ethereal、Sniffer等。它們主要在局域網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中抓取數(shù)據(jù)包，結(jié)合軟件內(nèi)部分析機制對數(shù)據(jù)包進行分類解析處理，最后將數(shù)據(jù)包每一層的數(shù)據(jù)都羅列出來，形成一套可見的協(xié)議棧內(nèi)容。教師要結(jié)合這些內(nèi)容引導學生對數(shù)據(jù)流實施統(tǒng)計分析，最終將整個協(xié)議的交互過程整理并呈現(xiàn)出來，實現(xiàn)針對協(xié)議的模擬仿真。不過嚴格來講由于協(xié)議的實現(xiàn)過程相當復雜，需要考量的實際情況較多，所以如果讓學生自己嘗試編程可能存在較大難度。此時教師就應(yīng)該再次利用模擬仿真軟件，例如像NS2軟件中就封裝了大量的標準網(wǎng)絡(luò)協(xié)議內(nèi)容，它可為計算機網(wǎng)絡(luò)協(xié)議搭建大量的模擬仿真節(jié)點模型與網(wǎng)絡(luò)模型。例如在所仿真模擬構(gòu)建的節(jié)點模型中就可構(gòu)建完整的節(jié)點協(xié)議棧，在協(xié)議棧的每一層次上都建立狀態(tài)機模型，保證協(xié)議中的每個狀態(tài)模型都能被完整呈現(xiàn)出來，加深學生對網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的認識與理解。

舉個例子，教師可利用NS2模擬仿真軟件演示計算機網(wǎng)絡(luò)中的絕大部分數(shù)據(jù)協(xié)議。以TCP和UDP數(shù)據(jù)流傳輸為例，教師首先在NS2模擬仿真軟件中建設(shè)4個節(jié)點，其中設(shè)置節(jié)點2為中間節(jié)點，其他節(jié)點為端節(jié)點。同時在節(jié)點0與節(jié)點3二者之間再設(shè)立TCP連接，保證二者能夠?qū)崿F(xiàn)相互的FTP數(shù)據(jù)流傳輸。另外還要在節(jié)點0和節(jié)點2之間設(shè)置2M以上帶寬，保證時延為10ms，數(shù)據(jù)發(fā)包速度為1Mbps，構(gòu)建完整的計算機網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧模擬仿真環(huán)境。

最后通過NS2軟件模擬仿真可得到兩種結(jié)果數(shù)據(jù)，將兩種結(jié)果數(shù)據(jù)輸出到tr文件與nam軟件中，其中前者用于觀察數(shù)據(jù)傳輸?shù)恼麄€過程，而后者則為協(xié)議棧提供工具顯示動態(tài)效果[3]。

結(jié)合計算機網(wǎng)絡(luò)課程教學特點，教師應(yīng)該將模擬仿真技術(shù)合理應(yīng)用于教學節(jié)點中，合理構(gòu)建模擬仿真技術(shù)模型，有效應(yīng)用模擬仿真技術(shù)內(nèi)容，保證學生能夠?qū)λ鶎W習網(wǎng)絡(luò)知識擁有一個清晰且直觀的認識，實現(xiàn)對網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)協(xié)議的深刻理解，有效吸收消化知識內(nèi)容，提高學習實踐能力。

參考文獻：

[1]趙冉，朱西方.仿真技術(shù)在高職計算機網(wǎng)絡(luò)教學中的應(yīng)用探討[J].河南科技，2014（1）：282.

[2]李磊.淺談模擬仿真技術(shù)在高職計算機網(wǎng)絡(luò)教學中的應(yīng)用[J].現(xiàn)代信息科技，2019，3（1）：137-138.

[3]董付國，原達.NS2仿真技術(shù)在計算機網(wǎng)絡(luò)實驗教學中的應(yīng)用與研究[J].計算機教育，2005（10）：51-53.

編輯 張 慧