計算機網(wǎng)絡(luò)虛擬實驗教學平臺的設(shè)計與實現(xiàn)探索

王京 南京信息工程大學

引言：現(xiàn)階段的專業(yè)人才不只是要熟練掌握計算機的基本操作，并且還必須要具備網(wǎng)絡(luò)設(shè)備配置還有管理的技能。傳統(tǒng)的教學模式存在的問題在很大程度上限制了教學質(zhì)量的提高，這就需要深入改革傳統(tǒng)的教學方式。還有一點需要注意的是，現(xiàn)階段的學生學習到的知識必須要符合社會發(fā)展的需要，這就必須要加強鍛煉學生的實踐操作能力，通過不斷的實踐對學生的理論知識掌握情況充分了解，從而找到存在的問題及時進行處理。但是，實際在進行教學的過程中，還有很多問題對人才的培養(yǎng)有很大的影響，必須要從學生理論以及實踐的能力角度分析，所以說設(shè)計與實現(xiàn)計算機網(wǎng)絡(luò)虛擬的實驗教學平臺具有非常重要的意義。

1 現(xiàn)狀分析

隨著計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)對社會各領(lǐng)域的影響越來越大，也使社會的競爭環(huán)境越發(fā)的激烈，所有的行業(yè)都急需要專業(yè)的計算機網(wǎng)絡(luò)人才，所以學生在學習計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的過程中必須要重視自身全方面地發(fā)展，對網(wǎng)絡(luò)的基本操作必須要熟練掌握，并且對于網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的軟硬件管理也應(yīng)當有一定的了解，這樣才能更好地進行網(wǎng)絡(luò)管理。但是，傳統(tǒng)的課堂教育中的計算機教學方式已經(jīng)無法有效的滿足社會發(fā)展的需求，學生也沒有辦法利用計算機實驗來加強自身的問題解決的能力，并且很多學校建設(shè)的計算機網(wǎng)絡(luò)實驗環(huán)境也存在很多問題，主要有以下幾點：第一，學校為搭建的計算機網(wǎng)絡(luò)實驗硬件設(shè)備不完善以及質(zhì)量較差，在學校中參加計算機網(wǎng)絡(luò)實驗的過程中大部分都是很多人為一組共同進行實驗操作，這就致使學生的動手能力得不到強化。網(wǎng)絡(luò)實驗設(shè)備在不斷的實驗過程中也會有非常大的損耗，而且實驗室中的硬件資源較為松散，在實驗的過程中無法進行共享，所以學生的動手能力得不到提高。第二點，在傳統(tǒng)的實驗環(huán)境中，大部分學校的實驗室都無法給學生安排充足的實驗環(huán)境，學生就無法自主學習研究，致使計算機網(wǎng)絡(luò)實驗教學的效果沒有達到預(yù)期的目標。

2 計算機網(wǎng)絡(luò)虛擬實驗教學平臺的設(shè)計開發(fā)部署

2.1 對計算機網(wǎng)絡(luò)虛擬實驗教學平臺的需求分析

在進行計算機網(wǎng)絡(luò)虛擬實驗教學平臺設(shè)計以及開發(fā)的時候，一定要保證所使用的系統(tǒng)具有未來的成長性，為此在進行系統(tǒng)開發(fā)以及部署的時候一定要注意不要影響系統(tǒng)運行的效率以及實用性，為此首要進行的就是計算機網(wǎng)絡(luò)虛擬實驗教學平臺的需求分析。進行系統(tǒng)的需求分析最關(guān)鍵的步驟就是對網(wǎng)絡(luò)平臺進行軟件可行性分析以及精細化分析，在各個分析的基礎(chǔ)上，確定計算機網(wǎng)絡(luò)虛擬實驗教學平臺的設(shè)計基礎(chǔ)，確定各種類型的分析方法，將各個影響因素分配到影響計算機網(wǎng)絡(luò)虛擬實驗教學平臺的軟件之中，為系統(tǒng)的設(shè)計做出完整、清晰以及明確具體的目標。

2.2 對計算機網(wǎng)絡(luò)虛擬實驗教學平臺的功能分析

為了實現(xiàn)計算機網(wǎng)絡(luò)虛擬實驗教學平臺的虛擬仿真模擬實驗的教學效果，在進行實驗平臺設(shè)計的時候，一定要從用戶也就是學生的角度出發(fā)，對學生端的功能進行豐富以及管理，并且還要給予教師以及管理員更多的管理權(quán)限以及功能，使得管理人員以及學生在使用計算機網(wǎng)絡(luò)虛擬實驗教學平臺的時候有豐富的用戶體驗。

首先，在對計算機網(wǎng)絡(luò)虛擬實驗教學平臺的管理人員進行功能分析的時候，要將管理人員當做網(wǎng)絡(luò)平臺的最高使用權(quán)限的用戶，其可以對整個網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)平臺進行模塊管理，具體的功能有：用戶管理的功能，管理人員可以對計算機網(wǎng)絡(luò)虛擬實驗教學平臺中的用戶實現(xiàn)添加、刪除、密碼修改以及權(quán)限設(shè)置，以此來掌握全部的用戶使用情況；課程管理的功能，管理人員要可以對需要開展的實驗課程進行時間安排以及學生安排，確保所有的課程開展在一個合理的規(guī)劃之下進行；成績管理，管理人員對于所有學生用戶的實驗效果進行成績的錄入、修改以及查詢，確保教師對于學生的實驗結(jié)果有全局性的了解。

其次，對于計算機網(wǎng)絡(luò)虛擬實驗教學平臺的教師功能的需求分析，教師作為計算機網(wǎng)絡(luò)虛擬實驗教學平臺的主要使用者，通過計算機網(wǎng)絡(luò)虛擬實驗教學平臺實現(xiàn)與學生更近距離的溝通，并且了解到學生的學習情況，為此，教師在使用計算機網(wǎng)絡(luò)虛擬實驗教學平臺的時候需要實現(xiàn)用戶管理的功能，通過這一功能，教師對于參與實驗的學生的信息有了廣泛的了解途徑，還要具有課程管理的功能，教師根據(jù)所教學生的實際需求以及實際的掌握情況合理的安排學生的上課時間，并且對于之后課程的進展以及相關(guān)的課程信息有全局性的了解.為了強化學生與教師之間的溝通交流，要在計算機網(wǎng)絡(luò)虛擬實驗教學平臺內(nèi)開辟一個留言管理的功能，這樣為學生開辟了一個向教師問問題的方式，教師也可以定期的查詢學生在學習過程中遇到的問題，在留言的區(qū)域內(nèi)回復(fù)學生解決學生的學習問題.不僅如此，教師通過計算機網(wǎng)絡(luò)虛擬實驗教學平臺還要實現(xiàn)成績管理以及實驗管理的功能，成績管理的模塊可以幫助教師將學生的學習成績上傳到系統(tǒng)上，方便學生第一時間了解自己的學習成果，而實驗管理模塊幫助教師在第一時間內(nèi)將實驗的任務(wù)以及相關(guān)的知識點上傳到學生的作業(yè)平臺上，使得學生在進行實驗之前可以充分的了解所需要掌握的知識以及需要注意的實驗步驟。

最后，計算機網(wǎng)絡(luò)虛擬實驗教學平臺的學生功能需求的分析，通過這一網(wǎng)絡(luò)學習平臺，學生首要的需求就是了解實驗課程的詳細信息，包括了課程的時間、地點以及相關(guān)的知識以及實驗的方案，并且學生通過這一平臺可以了解到教師對于自己的教導(dǎo)，并在留言的功能幫助下向教師資訊相關(guān)的問題，增強了教師與學生之間的交流途徑以及交流的效率。

3 計算機網(wǎng)絡(luò)虛擬實驗教學平臺的設(shè)計以及系統(tǒng)實現(xiàn)

計算機網(wǎng)絡(luò)虛擬實驗教學平臺主要有三層系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，包括了引擎層、仿真框架層以及實現(xiàn)仿真實現(xiàn)層的結(jié)構(gòu)，其中，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中的引擎層是計算機網(wǎng)絡(luò)虛擬實驗教學平臺的底層繪制工作，在網(wǎng)絡(luò)平臺的繪制基礎(chǔ)上，可以實對系統(tǒng)運行所需要的信息進行采集，對所搜集的信息進行搜集處理，之后使用信息處理函數(shù)對使用的函數(shù)進行借調(diào)，實現(xiàn)計算機網(wǎng)絡(luò)虛擬實驗教學平臺的整體數(shù)據(jù)的初始化以及多余數(shù)據(jù)的銷毀.而系統(tǒng)的仿真框架層為系統(tǒng)提供了一個專門針對仿真系統(tǒng)的通用框架，仿真框架層是在引擎層的基礎(chǔ)上實現(xiàn)的，在仿真框架層的基礎(chǔ)上，對實驗?zāi)M流程進行數(shù)據(jù)模擬以及流轉(zhuǎn)，以此來實現(xiàn)引擎層的功能調(diào)用，在仿真實現(xiàn)層的框架基礎(chǔ)上，計算機網(wǎng)絡(luò)的仿真系統(tǒng)的各項功能都能得到很好的實現(xiàn)，包括了網(wǎng)絡(luò)拓補、網(wǎng)絡(luò)協(xié)議以及各種類型的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。

為了實現(xiàn)計算機網(wǎng)絡(luò)虛擬實驗教學平臺的運轉(zhuǎn)，計算機網(wǎng)絡(luò)虛擬實驗教學平臺采用的是B/S架構(gòu)，虛擬的實驗平臺是在Java 2D的基礎(chǔ)上實現(xiàn)的，并將其作為底層的繪制技術(shù)，使用Applet插件實現(xiàn)整個系統(tǒng)的開發(fā)，并將插件嵌入到瀏覽器之中，使得計算機網(wǎng)絡(luò)虛擬實驗教學平臺能夠在Linux和Windows系統(tǒng)下都可以高效率的運行以及使用.在進行計算機網(wǎng)絡(luò)虛擬實驗教學平臺設(shè)計的時候主要使用的是MVC機制，這項機制能夠?qū)崿F(xiàn)對數(shù)據(jù)、視圖以及控制器的把握，確保三者之間有足夠的耦合機制將其聯(lián)系在一起，其中，數(shù)據(jù)一項主要是用來記錄計算機網(wǎng)絡(luò)虛擬實驗教學平臺內(nèi)的數(shù)據(jù)的記錄以及多功能函數(shù)的控制，確保數(shù)據(jù)操作的接口以及未來的算法能夠在系統(tǒng)的處理器以及控制器的輔助下實現(xiàn)信息數(shù)據(jù)的完整的處理；其中的視圖主要是完成系統(tǒng)內(nèi)的繪制的工作，這項工作能夠?qū)崿F(xiàn)計算機網(wǎng)絡(luò)虛擬實驗教學平臺的用戶繪制接口的處理，并對網(wǎng)絡(luò)平臺的外觀進行完善；而控制器實現(xiàn)的功能主要是負責將鼠標以及鍵盤錄入的信息進行數(shù)據(jù)統(tǒng)計以及調(diào)用，借此來實現(xiàn)接口數(shù)據(jù)的進一步修改完善，并使用這些信息進行下一步的數(shù)據(jù)信息的繪制。

在進行計算機網(wǎng)絡(luò)虛擬實驗教學平臺的技術(shù)繪制的時候，采用的是Java 2D技術(shù)的，這一技術(shù)能夠使用雙緩沖機制技術(shù)將所有的后臺信息備份好以便繪制的使用，之后在再將后臺的數(shù)據(jù)傳遞到前臺實現(xiàn)數(shù)據(jù)的顯示以及使用，這樣可以有效的減少系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)平臺出現(xiàn)屏幕閃爍的問題，與此同時，還可以借助紋理技術(shù)來提高計算機網(wǎng)絡(luò)虛擬實驗教學平臺的繪制速度以及運行的效率，由于計算機網(wǎng)絡(luò)虛擬實驗教學平臺采用了B/S的網(wǎng)絡(luò)管理結(jié)構(gòu)，在使用信息組件實現(xiàn)用戶信息管理、實驗管理以及成績管理等等模塊功能的時候，并不會缺乏仿真系統(tǒng)的邏輯運算關(guān)系的混亂，反而是為仿真平臺的構(gòu)建創(chuàng)造一個鞥更好的條件以及重點，為之后的系統(tǒng)運轉(zhuǎn)奠定了良好的基礎(chǔ)以及可能，提高了計算機網(wǎng)絡(luò)虛擬實驗教學平臺的開發(fā)效率以及仿真組件的質(zhì)量。

4 計算機網(wǎng)絡(luò)虛擬實驗教學平臺的數(shù)據(jù)庫的設(shè)計

數(shù)據(jù)庫內(nèi)的存儲數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計對于提高計算機網(wǎng)絡(luò)虛擬實驗教學平臺的運行效率有非常重要的作用，因此在進行相關(guān)設(shè)計的時候一定要注意提高數(shù)據(jù)庫的存取效率，保障數(shù)據(jù)的完整性以及一致性都得到合理的認可，并且系統(tǒng)內(nèi)其它程序的設(shè)計也將會大大的提高.在確保數(shù)據(jù)庫的完整性的時候，對數(shù)據(jù)的處理要保證以下幾點特征：首先，數(shù)據(jù)庫內(nèi)的數(shù)據(jù)要具有準確無誤的數(shù)據(jù)類型劃分，數(shù)據(jù)的數(shù)值要在足夠的數(shù)值范圍內(nèi)才可以有效的利用，確保數(shù)據(jù)的范圍的時效性，不僅如此，單一的數(shù)據(jù)表格的數(shù)據(jù)之間應(yīng)當不存在沖突的問題，這樣才能在并行的數(shù)據(jù)表格之間實現(xiàn)不沖突，為此計算機網(wǎng)絡(luò)虛擬實驗教學平臺能夠?qū)崿F(xiàn)功能的完全實現(xiàn)，這樣才能直觀的接收相關(guān)參數(shù)以及返回相關(guān)的狀態(tài)，其次，在數(shù)據(jù)庫內(nèi)，還可以對數(shù)據(jù)表進行嵌套調(diào)用，以此來實現(xiàn)數(shù)據(jù)存儲的數(shù)據(jù)查詢以及數(shù)據(jù)庫事務(wù)的高效處理，這樣還可以與觸發(fā)器實現(xiàn)高效的配合，完成對于數(shù)據(jù)庫的保護，并在特殊的功能以及需求之下設(shè)計出具有特定功能性質(zhì)的存儲過程.在進行數(shù)據(jù)表結(jié)構(gòu)設(shè)計的時候，計算機網(wǎng)絡(luò)虛擬實驗教學平臺內(nèi)包含了學生信息表、教師信息表、課程信息表以及留言表以及測試系統(tǒng)表，這些數(shù)據(jù)表格在進行結(jié)構(gòu)設(shè)計的時候不僅要包含其中的基本信息，還要高效率的實現(xiàn)數(shù)據(jù)庫的圖像數(shù)字識別，并在配套的模板匹配以及數(shù)據(jù)驗證的過程中完成數(shù)據(jù)庫的存儲，監(jiān)理有關(guān)字符數(shù)據(jù)點的陣表字段的行數(shù)、行數(shù)據(jù)以及字符數(shù)據(jù)點陣表的存儲和利用，之后，數(shù)據(jù)庫在運行的時候，統(tǒng)計表內(nèi)的系統(tǒng)服務(wù)數(shù)據(jù)就能夠快速的提取結(jié)果文件，將所有的數(shù)據(jù)進行匯總，得到相應(yīng)的課程、教師以及學生的各方面的信息，與此同時，數(shù)據(jù)庫內(nèi)的各個程序段還能夠?qū)崿F(xiàn)安全、集中地控制管理，并對整個控制系統(tǒng)進行高效的安全維護，避免多個管理者出現(xiàn)分工不明確的弊端，并實現(xiàn)數(shù)據(jù)庫管理的安全以及高效。

結(jié)束語：隨著計算機時代的到來，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)已經(jīng)深入到人們的生活應(yīng)用之中，各行各業(yè)對于計算機人才的需求逐漸的擴大，高校內(nèi)對于完善計算機人才的培養(yǎng)模式也十分的重視，為了給學生創(chuàng)造一個完整的計算機網(wǎng)絡(luò)實驗的環(huán)境以及學習氛圍，計算機網(wǎng)絡(luò)虛擬實驗教學平臺的設(shè)計以及開發(fā)，根據(jù)實際的計算機網(wǎng)絡(luò)的實驗的教學需求，為計算機網(wǎng)絡(luò)虛擬實驗教學平臺選擇了合適的功能模塊，從網(wǎng)絡(luò)平臺的各類型用戶的角度出發(fā)，分析了其不同的需求以及對于網(wǎng)絡(luò)平臺的功能，模擬真實的實驗環(huán)境，在計算機網(wǎng)絡(luò)的虛擬平臺之上實現(xiàn)對于學生的教育以及管理，做到一對一的實驗?zāi)Ｊ剑岣邔W生的實踐以及動手操作的能力，克服傳統(tǒng)實驗教學中存在的時間以及空間的教學弊端，為學生真正的創(chuàng)造實驗環(huán)境，促進學生的創(chuàng)新意識以及創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，加強師生之間的溝通交流，將網(wǎng)絡(luò)的教育技術(shù)應(yīng)用到高校的運轉(zhuǎn)模式之中，打破傳統(tǒng)教育模式的弊端。