虛擬仿真技術在計算機網絡課程教學中的應用

朱娜

(哈爾濱職業技術學院，黑龍江哈爾濱 150081)

計算機網絡課程教學的理論性和實踐性都是不可替代的。在當今培養實用型人才的大背景下，必須通過行之有效的教學技巧和方法來引導學生對學習的積極性和有效性。在計算機網絡課程教學中利用好現有教學資源，適時將“虛擬仿真技術”導入，從根本上提升學生的綜合學習能力。

1 虛擬仿真技術及虛擬仿真工具簡介

1.1 虛擬仿真技術

“虛擬仿真技術”也可以稱之為“網絡仿真技術”或者“網絡模型技術”。通過使用虛擬化技術將模擬軟件建立在計算機網絡設備和鏈接模式上，具有相對獨立的邏輯性，在仿真運行中能夠得到相關物理數據。虛擬仿真技術是科學手段的一種，可以測量網絡性能。通過虛擬仿真技術能夠輕松構建計算機網絡課程教學平臺，為網絡課程教學設計和網絡課程教學規劃提供確鑿數據并制訂翔實方案。同時還能夠為優化網絡設計，執行教學決策提供參考。

“虛擬仿真技術”在美、日、德等科技發達的國家已經有了二十多年的歷史，主要在網絡設備和網絡協議開放方面得到應用。“虛擬仿真技術”主要以數字控制論、模擬系統論和信息交換技術為主，對實際數字和信息系統進行動態管理。當下應用于計算機網絡課程教學的“虛擬仿真技術”主要有兩種，一種是建立網絡模型技術，另一種是進行網絡仿真技術實驗。在計算機網絡課程教學中適時引入“虛擬仿真技術”有助于提高學生的學習興趣，解決教學中遇到的疑點、難點，有助于提升教師的教學質量和學生的學習質量。

1.2 虛擬仿真技術工具簡介

在計算機網絡課程教育教學的專業領域中，虛擬仿真技術的實用工具有OMNe++、BosonNetsim、OPNet、NS等等。本文僅對BosonNetsim、PacketTracer做簡要性能介紹。

(1)BosonNetsim：BosonNetsim是一款集路由器、交換機于一體的模擬軟件，它為參加“思科認證體系”的“網絡工程師”和“資深網絡工程師”考試學員提供了實際操作和練習的有益環境。BosonNetsim由網絡拓撲圖設計工具和設備配置環境軟件組成。前者用于繪制實際操作過程中所用到的網絡拓撲圖，BosonNetsim軟件在安裝完畢后會自動帶一些已經定制完整的網絡拓撲圖，然后拓展為國際通用的網絡域名文件存放于安裝程序的目錄中，用戶可以從文件檔案菜單中的啟動命令打開來，對已存儲的網絡拓撲圖進行觀摩使用。模擬的交換機堆疊模塊設備軟件部分主要應用于路由器和交換機設備的合理配置、數據實驗結果的觀察和軟件運行協議的診斷。

(2)PacketTracer：PacketTracer是全球領先的網絡解決方案供應商——思科公司開發研制的一款虛擬仿真軟件。應用于思科認證體系學員網絡工程師學習、考試時使用，這款虛擬仿真軟件中為學員提供了該司各個時期、各個型號的路由器、交換機和多種模塊。為了做好網絡課程教學中的實驗，在虛擬仿真設備庫中還存放有大量的個人計算機、服務器、各式電纜、智能卡、無線熱點、寬帶電話和網絡電話等設備。在虛擬仿真設備學習模擬器中，學生自行設計并繪制網絡拓撲圖，同時，學生在命令行界面中的蘋果移動系統窗口對其進行命令指示配置。

2 虛擬仿真技術在計算機網絡課程教學中的應用

計算機網絡是計算機技術和網絡通信技術交叉產生的一門自然學科。隨著網絡通信技術和計算機技術的持續發展，計算機網絡管理、通信局域網管理、網絡發展的設計與規劃、全系統的維護維修等計算機專業的核心課程業已成為計算機網絡課程教學的重要內容。這些計算機網絡課程教學內容涉及到海量的、抽象的計算機理論知識基礎和相對復雜的網絡硬件、硬盤設施，使學生在學習的過程中難于理解和接受，掌握和吸收。計算機網絡課程教學具有極強的應用意義和實踐意義，通過虛擬仿真實驗及實踐教學可以高質量地解決這些問題，不但節約了師資成本還引導學生對計算機網絡課程教學內容的有效掌握和理解，激發和提高學生對計算機網絡課程教學的學習興趣和學習主觀能動性，可以肯定地保證課程的教學質量和學習質量。

毋庸置疑的是虛擬仿真技術與網絡課程教學間有不可忽視的斷鏈存在，這就要求計算機網絡課程教學教育工作者首先要對二者做出研究和分析，將虛擬仿真技術和計算機網絡課程教學進行無縫對接，讓之前抽象的概念、學生難以接受和理解的課程內容形象、生動地展示到大家面前，助力于學生的接收和接受。在課堂教學的實際操作中，教師可以適時適當地結合“問題導入法”教學，引導學生帶著思考進入到教學內容的實質和理解的學習中去；教師還可以讓學生進行理論知識的自評和互評，高效地促進學生對知識的激活和掌握；以應用實際為最終教學目的，啟迪并教導學生將所學課程知識應用到某一特定場景中，以便加深學生對知識的掌握，促進學生的扎實記憶和靈活應用。

案例教學法，有助于學生了解更多的理論知識，并能夠將理論知識應用于解決實際問題，加強學生對計算機網絡課程學習的知識的理解，變以往的“要我學”為“我要學”，引導學生成長為學習的主角，能夠主動、積極學習。網絡課程教學的設計不能夠過于簡單明了，要循序漸進，循序漸進，再循序漸進。劃分出來不同教學目的的實驗，且言明上一個實驗是下一個實驗的基礎。以便提高學生的動手實踐能力，讓學生扎實掌握基礎知識，在知識需要更新換代時，也能夠及時跟進，主動應用。在虛擬仿真技術實驗演練中，通過設置簡單實例，教授學生充分了解網絡模擬軟件的基礎知識和使用方法，然后在亦步亦趨地進行下一個實驗項目的攻關。在之前的計算機網絡課程教學過程中，由于對虛擬仿真技術的相關知識有了一定的認知，因此，在接下來的流程中，教師更要著重引導學生對虛擬仿真技術的應用和局域網的認知和劃分。在此條件下，盡可能讓知識學習簡單化、直觀化，學生也能夠在虛擬仿真技術的試驗教學中逐步完成教學任務，在得到老師的鼓勵和贊揚后，提升了學習的主觀能動性和對知識的根本掌握性。

3 虛擬仿真技術在計算機網絡課程教學中應用的意義

當下，在計算機網絡課程教學中利用虛擬仿真網絡技術為學生設計出虛擬仿真技術的實驗和實操場地和環境，能夠有效彌補學校師資方面的缺陷和不足。虛擬仿真技術的應用還能夠整合教育教學資源，降低了學校的教學設備閑置率，提高了教學設備的使用率。通過使用虛擬仿真技術，引領了學生在計算機網絡課程教學領域對專業知識的初步了解和進一步認知，無論是從學生的知識掌握程度，還是對知識的消化吸收和實際應用都具有重要的影響。對培養學生的獨立動手動腦行為和創新思維的養成都起著積極的影響。

在計算機網絡課程教學的實驗進程和實際操作中，教師可以結合教學實際，設計相應的虛擬仿真模型，在虛擬仿真模型中植入學生的認知觀點和創新意愿，這么做在培養學生整體把握理論課程的各個知識要點的基礎上，還能夠培養學生的創新能力和創造意識。在整個教學過程中，教師可以將計算機網絡課程教學的知識點整合處理。設訂“主線”和“輔線”，延“主線”進行教學，使學生感覺不到知識點的零散；延“輔線”進行教學，使學生的整體學習思路分外清晰。

將虛擬仿真技術在計算機網絡課程中應用，可以降低教學成本，提高教學效率。把某些虛擬仿真設備應用到特定的場地和場合進行實際使用，學生在這種方式下會對書本知識和實際操作流程加深印象，在起到理論聯系實際的應用效果的基礎上，能夠為日后更好地使用各種設備夯實理論基礎。

將虛擬仿真技術應用于計算機網絡課程教學，可以緩解學校師資力量的投入，同時，也能夠讓學生在計算機網絡課程教學中提升學習自覺性和知識掌握程度，為取得先進的教學效果打好基礎。綜上所述，將虛擬仿真技術應用于計算機網絡課程教育教學具有指導性和實踐性，非常值得推崇和推廣。

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