多平臺構建虛實結合的計算機網絡實驗教學體系研究

張振平

（河南應用技術職業學院，河南 鄭州 450042）

多平臺構建虛實結合的計算機網絡實驗教學體系研究

張振平

（河南應用技術職業學院，河南 鄭州 450042）

針對目前高職計算機網絡實驗教學過程中存在的問題，作者提出了利用多種虛擬機技術與真實設備相結合，構建虛實結合的計算機網絡專業實驗教學體系。通過教學反饋，該實驗教學體系對全面提高計算機網絡實驗教學水平，有效促進高技能應用型人才的培養具有一定的意義。

虛擬機；VMware Workstation；Cisco Packet Tracer；eNSP

1 計算機網絡課程教學需求分析

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

2 如何構建多平臺虛實結合的實驗體系

采用多種虛擬仿真軟件，對不同的教學對象和課程分階段、階梯型實現教學，初級階段主要利用簡單易用的軟件進行虛擬教學，待學生有了設備的感性認識后再介入到實際設備的初步使用，中級階段利用與設備更加相仿的虛擬軟件實現中小型項目的實驗，在課程設計和畢業設計階段，學生基本可以自主搭建復雜網絡，甚至可以完成創新型實驗。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和進行開發、測試、部署新的應用程序。其可以在一臺PC上模擬完整的網絡環境，靈活性與先進性十分突出，對于IT開發人員和系統管理員而言，VMware Workstation在虛擬網路、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公司開發的學習思科網絡課程初級軟件，可以為設計、配置、排除網絡故障提供了網絡模擬環境。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絡拓撲，并可提供數據包在網絡中行進的詳細處理過程，觀察網絡實時運行情況。在實際教學中發現，由于Cisco Packet Tracer對計算機硬件配置的要求較低、模擬設備的品種較為齊全且型號多、軟件運行平穩，對于初級用戶初步認識計算機網絡十分有效。

2.3 eNSP軟件介紹

eNSP是華為公司為學員提供的一款專門針對考證練習的網絡仿真平臺，主要對企業網路由器、交換機進行軟件仿真，完美呈現真實設備實景，支持大型網絡模擬，讓用戶在沒有真實設備的情況下進行模擬演練、學習網絡技術，該款軟件主要針對已經基本掌握計算機網絡的運行模式的教學對象。

3 計算機網絡專業課程實驗教學體系構建

計算機網絡技術是我院開設的傳統專業，目前已經形成一套完整的教學課程體系，并根據就業市場不斷地補充和完善。

3.1 計算機網絡實驗室建設

新的網絡實驗室采用分組形式，5人1組，共8組，可同時滿足40人的教學班實驗需求。實驗室采用華為公司的系列產品，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備。配套實驗室文化、電子教材及課件、實驗模擬軟件、網絡機柜、服務器機柜、實驗臺、學生椅、配線架、理線架、教師桌椅、投影機、幕布、音響設備、多媒體操作臺、PC機、空調、布線材料等，共計投資近百萬元，可以搭建交換路由、無線網絡及網絡安全的實驗條件，滿足初級、中級和高級的計算機網絡實驗教學。

3.2 初級實驗

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

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

（2）網絡設備感性認識與線路連接：包括路由器、交換機、防火墻、無線接入等設備實物的認知，利用Cisco Packet Tracer軟件實現計算機與網絡設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生的學習情況，激發學生的學習興趣，把握學生的學習進度，便于及時給予必要的輔導。

3.3 中級實驗

中級實驗主要針對已經對網絡設備有了感性認識，能夠在保證安全的前提下使用設備的教學對象。主要完成交換機的VLAN設置、跨交換機VLAN設置、三層交換機的直連路由、靜態路由、默認路由和OSPF，RIP路由、IS-IS區域配置、PPP封裝（PAP封裝）、NAT轉換、VRRP虛擬路由冗余協議、區域間路由BGP、鏈路聚合等中級實驗。這部分實驗利用華為的eNSP軟件進行配置與調試，授課教師根據實際案例情況，進行網絡方案的講解，同時給出網絡拓撲，讓學生在虛擬的網絡實驗環境中完成整個網絡的實驗配置及測試，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計和畢業設計，教師以典型的中小型項目為背景提出網絡需求，并給出精簡的網絡拓撲圖，學生分組以團隊形式共同完成模擬實際項目工作過程，通過網絡工程招投標、網絡方案設計、IP地址規劃、網絡設備選型、交換機和路由器配置、服務器配置、Internet接入配置等，以培養學生的網絡知識綜合運用能力以及團隊合作精神。

4 結語

通過多平臺構建計算機網絡虛擬實驗教學體系的實際應用，其優勢已初見端倪：第一，學生可反復在安全的虛擬平臺上進行實驗操作，對計算機和網絡設備硬件上不會造成破壞，減少了機房的管理難度；第二，這種教學方式將被動學習方式轉變為積極的引導方式，發揮了學生的主動性和創造性；第三，網絡技術在不斷更新，教師在開發新的實驗中對硬件設備的依賴性降低，通過更新虛擬軟件或安裝新的虛擬軟件即可實現，大大降低了實驗室的建設成本；第四，通過對平臺虛實結合的計算機網絡實驗教學體系，可以更好地開展社會需求的課程內容，培養有可持續發展能力的高端技術技能型人才。

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

[2]龍艷軍，歐陽建權，俞佳曦.基于GNS3和VMware的虛擬網絡系統集成實驗室研究[J].實驗技術與管理，2013（2）：90-93.

[3]王春海.VMware虛擬化與云計算應用案例詳解[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

河南省教育技術裝備與實踐教育研究課題；項目名稱：計算機實驗教學效果的評估指標和評價方法的研究；項目編號：GZS062。河南應用技術職業學院計算機網絡專業綜合試點改革、計算機應用精品課程校級課題；項目名稱：現代信息技術與教學內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：計算機網絡技術。