虛擬仿真技術(shù)在物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)課程實驗教學(xué)中的應(yīng)用與實踐

摘 要：物聯(lián)網(wǎng)工程是一個專業(yè)實驗課程多、實踐性和專業(yè)性較強的專業(yè)。技術(shù)發(fā)展導(dǎo)致真實設(shè)備更新周期較短，且設(shè)備價格較高，而學(xué)校采購周期又較長，這就導(dǎo)致教學(xué)真實設(shè)備不能及時更新。虛擬仿真實驗教學(xué)是通過虛擬仿真實驗軟件來模擬真實的實驗環(huán)境，學(xué)生通過該平臺可以對所學(xué)知識點進行實驗驗證，提高自身實踐能力。

關(guān)鍵詞：虛擬仿真技術(shù)；課程實驗教學(xué)；應(yīng)用型本科；物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)

中圖分類號：TP391.44；G434 文獻標識碼：A 文章編號：2096-4706（2018）11-0067-03

Application and Practice of Virtual Simulation Technology in Experimental Teaching of Internet of Things Engineering Specialty

REN Bin，LI Zhixin，CHEN Yang，KONG Degang

（School of Computer Technology and Engineering，Changchun Institute of Technology，Changchun 130012，China）

Abstract：The internet of things project is a professional，experimental course with many practical and professional expertise. The development of technology leads to the shorter renewal cycle of real equipment，the higher price of equipment，and the longer purchasing cycle of schools，which leads to the failure of real teaching equipment to be updated in time. Virtual simulation experiment teaching is to simulate the experimental environment by virtual simulation experiment software. Students can verify the knowledge they have learned through the platform and improve their practical ability.

Keywords：virtual simulation technology；experiment teaching；applied undergraduate course；internet of things engineering major

0 引 言

長春工程學(xué)院物聯(lián)網(wǎng)工程屬于應(yīng)用型本科的轉(zhuǎn)型專業(yè)，因此，人才培養(yǎng)模式和課程體系的構(gòu)建必須以產(chǎn)業(yè)的人才需求為導(dǎo)向、以學(xué)生的能力素質(zhì)培養(yǎng)為目標[1]。而實現(xiàn)上述目標的關(guān)鍵在于課程教學(xué)，必須打破固有的教學(xué)模式，構(gòu)建新的教學(xué)模式與平臺，比如在教學(xué)過程中采用云課堂、虛擬仿真實驗平臺、翻轉(zhuǎn)課堂及慕課等等。

虛擬仿真技術(shù)是在多媒體技術(shù)、仿真技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)等信息技術(shù)的基礎(chǔ)上，將仿真技術(shù)與虛擬現(xiàn)實技術(shù)相結(jié)合，是一種高級的仿真技術(shù)。通過虛擬仿真，構(gòu)建一個完整的虛擬環(huán)境，滿足相關(guān)要求。虛擬仿真實驗教學(xué)[2]通過虛擬仿真實驗軟件來模擬真實的實驗環(huán)境，學(xué)生通過該平臺可以對所學(xué)知識點進行實驗驗證，提高自身實踐能力。

1 虛擬仿真教學(xué)方法研究與實踐

虛擬仿真教學(xué)方法的設(shè)計步驟主要包括三個方面[3]：一是需求分析，二是教學(xué)任務(wù)設(shè)計，三是虛擬仿真平臺開發(fā)或者應(yīng)用實踐。

下面以“路由交換技術(shù)”中的綜合實驗為例，說明虛擬仿真教學(xué)過程。

1.1 需求分析

“路由交換技術(shù)”課程是物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)的一門專業(yè)必修課。通過本門課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生必須掌握交換機、路由器在網(wǎng)絡(luò)搭建中的作用以及使學(xué)生具備數(shù)通網(wǎng)絡(luò)的組網(wǎng)配置、日常維護管理、連接故障處理和配置問題解決的能力。而新華三的HCL是一款圖形化全真網(wǎng)絡(luò)設(shè)備仿真軟件，學(xué)生可以通過該軟件實現(xiàn)新華三公司多種型號設(shè)備的虛擬組網(wǎng)、配置、調(diào)試。

1.2 教學(xué)任務(wù)設(shè)計

綜合實驗主要培養(yǎng)學(xué)生完成中小型局域網(wǎng)的設(shè)備配置能力，具體知識點為：在路由器、交換機中正確配置IP地址；在交換機中正確配置VLAN、VLAN間路由、靜態(tài)路由；在路由器中正確配置靜態(tài)路由、網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換、訪問控制列表。

1.3 虛擬仿真平臺應(yīng)用實踐

虛擬仿真平臺中的具體組網(wǎng)圖如圖1所示。

上述設(shè)備中，核心交換機和路由器的配置命令、最終的驗證效果如下：

核心交換機配置命令