基于模擬器的網絡組建課程項目教學資源庫建設研究*

尹建璋

（浙江長征職業技術學院 計算機與信息技術系，浙江 杭州310023）

本文從虛擬環境出發，對網絡組建目前常用的幾種模擬器進行分析，在此基礎上探討項目化教學模式的網絡組建課程項目教學資源庫建設問題，實現教學資源庫共享。

一、網絡組建課程主要教學目標分析

一門課程的教學目標是與該課程所在專業相關的，專業人才培養方案確定了人才培養目標，而課程的設置是為實現這個人才培養目標服務的。所以，同一門課程在不同的專業中的教學目標會有所不同。本文主要針對高等職業教育中的計算機網絡技術專業網絡組建課程進行分析。高等職業教育，培養的是高端技能型應用人才，強調的是動手能力，而理論知識以“夠用”為度。因此，課程的教學目標側重在動手能力的培養上。具體對網絡組建課程來說，主要教學目標應包括以下一些內容：

1.簡單網絡的連接、配置與測試

這里所說的簡單網絡是指節點大約在十個以內的小網絡，這種網絡在個人、家庭及小型單位最常見。比如一個家庭有兩到三臺電腦，將它們通過一臺無線路由器連接起來，共用一個帳號連接到互聯網。通過這種簡單網絡的連接、配置與測試，學生可實現的知識目標有：理解網絡、通信協議（特別是TCP/IP協議）等概念，了解IP地址分類、子網掩碼等。學生可實現的技能目標有：雙絞線的制作、網絡的物理連接方法、TPC/IP屬性配置方法、網絡連通性檢測方法、架設Web服務、DHCP服務、FTP服務等。

2.交換機的連接、基本配置與測試

交換機是局域網組建的重要設備。利用交換機構建網絡，常采用樹形結構。而為了增強網絡的安全性、壯健性，通常又會考慮劃分VLAN及交換的冗余連接。這里，學生要實現的知識目標有：交換機的工作原理、交換機數據轉發方式、交換機端口安全、路由交換原理、最小生成樹概念、網關冗余和負載平衡等。學生要實現的技能目標有：交換機的基本配置方法、交換機IOS恢復、密碼恢復、VLAN配置、TRUNK配置、VTP配置、EtherChannel配置、STP配置、VLAN間路由配置等。

3.路由器的連接、基本配置與測試

路由器能起到隔離廣播域的作用，還能在不同網絡間轉發數據包。它應用于各種骨干網內部連接、骨干網間互聯和骨干網與互聯網互聯互通。對于高職學生來說，這部分要實現的知識目標主要有：理解路由器基本結構及工作原理、路由器IOS、靜態路由、動態路由、RIP、OSPF、ACL、DHCP、NAT、VRRP 等。要實現的技能目標主要有：IOS基本命令的使用方法、密碼恢復和 IOS的恢復、靜態及動態路由配置方法、ACL、DHCP、NAT、VRRP等配置方法。

二、實現主要教學目標可采用的模擬器分析

要實現以上教學目標，最重要的教學環節是實踐。如果能有真實的路由交換設備組成實驗網絡當然是最理想的，但這不是本文研究的內容，本文研究的是采用模擬器實現相關實驗。

1.實現簡單網絡教學目標可采用的模擬器分析

簡單網絡教學目標最關鍵的是要在每臺計算機上配置TCP/IP屬性，配置Web、DHCP、FTP等常用的服務。盡管是簡單網絡，每個實驗組至少需要兩臺計算機。若要一個教學班級每位同學獨立實驗，計算機數量更要翻倍。如何做到不增加硬件設備而每位同學都能獨立完成實驗呢？虛擬機技術提供了較好的解決方案。現在比較流行的虛擬機軟件有VMware公司的VMware Workstation和微軟的Vrtual PC。VMWare Workstation是一個“虛擬PC”軟件，它可以使你在一臺機器上同時運行兩個或更多Windows、DOS、LINUX系統，在這些虛擬機上配置所需服務如同在真實計算機上配置一樣。微軟在win7下已經內置了Windows XP Mode，使用起來比較方便。另外還有VirtualBox(虛擬機)，它是德國一家軟件公司InnoTek所開發的虛擬系統軟件。采用哪款軟件，還得根據各自單位目前的硬件及軟件條件來決定。

2.實現交換機、路由器相關教學目標可采用的模擬器分析

由于交換機、路由器設備的費用較高，如果要滿足一個教學班同時進行實驗，就得購置多組相同的設備，這樣，硬件的投入就更高了。所以，很多資金不太充足的學校常采用相關的模擬器進行實踐教學。較常用的交換機、路由器模擬器有：Cisco Packet Tracer，它是由Cisco公司發布的一個輔助學習工具，主要面向CCNA課程，學生可在圖形用戶界面上直接使用拖曳方法建立網絡拓撲，并允許學生配置設備，觀察網絡實時運行情況。GNS3是可以運行在多平臺（包括Windows，Linux和MacOS等）的網絡虛擬軟件，主要面向CCNA、CCNP、CCIE等Cisco認證課程，學生可以通過它來完成相關的實驗模擬操作，也可以用于虛擬體驗Cisco網際操作系統IOS或者是檢驗將要在真實的路由器上部署實施的相關配置。相比Cisco Packet Tracer，GNS3需要更多的計算機資源（內存、磁盤空間等）。H3C路由器交換機模擬器，是針對華為設備的模擬器。此外還有Dynamips模擬器等，版本及主要面向的對象各不相同。根據筆者的實踐教學經驗，課程目標是CCNA時，可采用Cisco Packet Tracer；課程目標是 CCNP、CCIE 時，需要采用GNS3；而針對華為設備的學習，最好采用H3C。

三、網絡組建課程項目化教學資源庫內容分析

要建設資源庫，首先要對資源庫所要承載的內容有充分的了解。根據《教育資源建設技術規范》（征求意見稿），常見的資源類型有：①媒體素材：文本素材、圖形（圖像）素材、音頻素材、視頻素材、動畫素材；②試題庫；③試卷；④案例；⑤課件與網絡課件；⑥常見問題解答；⑦資源目錄索引；⑧網絡課程。對于高職高專的學生，較適合的是項目化教學方式，而這些項目的設計，要充分體現課程教學目標要求。

根據以上分析，網絡組建課程的項目可分為三大塊進行設計：第一塊是基礎網絡連接與配置，這塊內容可采用基于VMware Workstation的項目設計；第二塊是面向CCNA素質要求的項目，可采用基于Cisco Packet Tracer的項目設計；第三塊是面向CCNP、CCIE素質要求的項目，可采用基于GNS3的項目設計。每一塊中的具體項目，可以根據課程教學目標要求及網絡技術的發展，及時補充和更新內容。有了項目，再來探討適合表現這些項目資源的類型。將所有項目匯總在一起，就形成了網絡組建課程的資源庫主體——項目任務資源。如何完成這些項目，就需要對項目的操作過程做必要的講解和演示，這種講解和演示可制作成網絡課件。項目操作過程及項目中所涉及的知識要點也可以制作成指導書、視頻、動畫等表現形式，即媒體素材。將項目所涉及到的知識要點和技能要點以試題的形式表現出來，并按題型分類（如：選擇題、判斷題、填空題、簡答題、論述題、操作題等）形成試題庫。再根據試題庫，按要求隨機抽取各種類型的試題組合成試卷。所以，網絡組建課程項目化教學資源庫的內容結構可由下圖表示。

四、基于模擬器的項目教學資源庫建設方案探討

根據以上分析，網絡組建課程項目教學資源庫建設與其它資源庫的不同在于：其一，該門課程的項目資源，分層次采用不同的模擬器。其二，這些模擬器都是單機版本。根據以上特點，筆者對網絡組建課程項目教學資源庫的建設方案進行如下探討：

1.資源庫展示技術的選擇

由于課程的項目資源采用了不同的模擬器，而且這些模擬器目前都是單機版本，因此所設計出來的項目資源只能在本地機上運行，且本地機上要安裝相應的模擬器。這樣，資源庫提供的資源應是在相應模擬器上運行通過的資源，并提供在相應模擬器上制作的素材。這些資源的表現形式是文本或圖片，用戶將根據文本或圖片的說明，在本地機上完成相應的實驗。所以，Web技術是最佳選擇。Web 2.0是互聯網上的下一代應用程序，其特點是：用戶貢獻 （網站的內容和價值來源于用戶的貢獻）、網絡效應（發揮每個用戶之間的關聯）、長尾效應（成千上萬的普通參與者所帶來的效應）、共同創作（成果的形成不是一個人的智慧，而是多人修改完善的結果）、去中心化（用戶擁有多種多樣的、分布在網絡的各個角落的網絡服務）。它是以Blog、Tag、RSS、SNS、Wiki等應用為核心， 依據六度分割、AJAX、XML等新理論和新技術實現的互聯網新一代模式。

2.資源庫的開放性

教學資源庫建設的主要目的是實現優質教學資源共建共享。要共建共享，資源庫就需具備一定的開放性。什么是開放性？其內涵是具有開放性質的措施和形式。它是相對于封閉性來說的。我們說教學資源庫具有開放性，意思就是對用戶來說是允許他們介入的，通過用戶的介入，更深刻地理解和闡釋甚至新增資源庫內容，在給定條件下形成信息源，通過用戶的不斷介入，達到向外輻射出信息的目的。資源庫開放性的具體體現是：（1）用戶貢獻。也就是資源庫網站只是提供一個框架，具體內容由用戶提供。比如，簡單網絡的連接、配置與測試項目，網站初建時可提供幾個典型的實例，讀者可對這些實例進行評價并提出修改意見，逐步達到完善該項目的目的。再進一步，由用戶提交更好的能實現教學目標的項目到資源庫，以充實資源庫內容。（2）共同創作。當一個用戶提交了一個教學項目后，由另一個用戶對它進行完善，多人的參與最終使這個項目達到最佳效果。

3.資源庫功能模塊設計

根據以上分析研究，基于模擬器的網絡組建課程項目教學資源庫應包括：項目資源管理模塊、搜索引擎、資源庫系統管理模塊、用戶管理模塊等。

（1）項目資源管理模塊。項目資源管理模塊對資源庫的所有項目資源進行有效的管理，保證資源的安全性、可靠性、可用性。在這個模塊中，系統管理員具有較大的權限，他可以通過應用軟件實現資源的批量上傳與下載；對用戶上傳的項目資源進行審核以確定是否發布該資源；對不符合要求的資源以及過時的資源實施刪除操作等，確保資源庫資源的可用性、可靠性。在這個模塊中，用戶可通過互聯網絡在瀏覽器中下載資源庫中的資源，也能對資源庫中的資源提出建議和修改意見，系統管理員對這些建議和意見審核后作出相應的處理。

（2）搜索引擎。采用適當的技術，使搜索引擎及時搜索到已發布的資源。搜索引擎分為站內搜索與站外搜索。站外搜索可借用現有的搜索引擎，如百度、谷歌等；站內搜索可采用基于Lucene自行設計適合于個性教學資源庫的搜索引擎。

（3）資源庫系統管理模塊。該模塊負責資源庫系統的維護工作，確保系統穩定、可靠運行，并具備可擴展性。在資源庫初始化后，對系統資源的各種屬性進行設置，控制系統用戶同時訪問的數量，監測系統運行情況并及時發現異常情況，及時處理異常現象。可采用防火墻、入侵檢測系統等手段防止系統受到攻擊，安裝防病毒軟件以保證系統不受病毒侵蝕。

（4）用戶管理模塊。網絡組建課程項目教學資源庫有其特定的用戶群，不同的用戶對同一資源應具有不同的權限。系統管理員對資源庫具有完全的控制權，對不同的用戶賦予相應的權限。如對于教師或某方面的專家，賦予審核某個子模塊內容的權限；對于普通用戶，賦予對某類項目發表看法、提出修改意見的權限等。而對所有用戶，都默認賦予最小權限，僅可以瀏覽、查詢和上傳資源。

對于基于模擬器的網絡組建課程項目教學資源庫，具體項目內容應包括：基礎網絡連接與配置項目模塊、面向CCNA素質要求的項目模塊以及面向CCNP、CCIE素質要求的項目模塊。

4.資源庫建設步驟

基于模擬器的網絡組建課程項目教學資源庫建設，應以系統理論為指導，遵循國家頒布的相關技術標準和規范，其具體建設步驟如下：

（1）到相關企業進行調研。通過調研，明確企業對網絡組建的知識和技能要求，并收集網絡組建的實際案例，為資源庫的建立提供最原始的源于生產工作實際的素材。

（2）根據到企業調研的情況，結合網絡組建課程教學大綱，確定資源庫建設的具體內容模塊。

（3）根據教育部現代遠程教育辦公室頒布的《現代遠程教育資源建設規范》確定網絡組建課程項目教學資源庫建設標準。

（4）制定資源的評價指標，以此作為后期資源評價、審查、分類的依據，以確保資源庫中資源的質量及可用性。

（5）組織課程組成員，對內容模塊分工，按要求設計項目任務。設計內容包括：教學項目設計、完成項目的過程指導書、檢測項目是否達到設計要求的方法、制作項目教學視頻、制作項目操作演示動畫等。

（6）組織專家對設計出來的項目內容進行評價。

（7）根據以上分析及各成員提供的資源庫內容，利用Web技術設計、創建資源網站。

（8）運行維護教學資源庫網站，及時更新、完善資源庫內容。

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