基于Packet Tracer 的計算機網絡實踐教學優化研究

董心雨

（鄭州鐵路職業技術學院，河南 鄭州 451460）

0 引言

《計算機網絡》 是電子信息相關專業的一門非常重要的計算機基礎課，該門課的目標是使學生具有較為系統的網絡知識和網絡應用技能，加強學生通過網絡獲取有用信息的能力， 使學生具備一定的網絡管理、維護與開發的能力[1]。 然而在教學過程中會發現：學生在學這門課的時候無法很好地理解MAC 地址、IP 地址、拓撲結構、數據包等抽象的概念，只是盲目通過死記硬背去記憶，不僅沒有太多收獲，反而會降低自身的學習興趣，因此《計算機網絡》這門課的教學需要做到理論與實踐相結合。學生需要通過切實地操作來加深對概念的理解，然而昂貴的通信設備使得《計算機網絡》 課程的實驗門檻較高，Cisco Packet Tracer則可以很好地解決這個問題。

Cisco Packet Tracer 是由Cisco 公司發布的一個可以進行網絡設計、 仿真和建模的輔助學習工具，它允許用戶在網絡、 網絡安全和物聯網等方面進行開發。 用戶可以通過Packet Tracer 建模復雜的系統，而不需要專門的網絡通信設備，極大程度節約了成本。

它是一種創新的網絡仿真和可視化工具，可以幫助學生通過電腦或移動設備練習網絡配置，掌握故障排除技能。 本文將通過基于Cisco Packet Tracer 的網絡拓撲搭建實驗來研究如何優化《計算機網絡》課程的實踐教學。

1 基于Cisco Packet Tracer 的網絡拓撲搭建

1.1 Packet Tracer 界面介紹

課程開始前， 教師提前將Cisco Packet Tracer 安裝包及安裝指導提供給學生讓學生自主安裝并了解該軟件的界面，如圖1 所示[2]。

圖中①是菜單欄，實現文件的打開、保存、幫助等基本命令，②是命令的快捷方式。 界面中⑦是該軟件的設備類型庫，包含交換機，路由器，無線設備，HUB，連線，終端設備等不同類型的設備。 學生可以通過常用工具欄③將這些設備的添加在工作區⑤中，也可以實現設備的選擇、移動、查看、備注、刪除和添加簡單/復雜數據包等功能。實時與模擬之間的轉換可以通過按鈕④來實現，在特定設備庫⑧中包含不同設備類型中不同型號的設備。 學生搭建完網絡拓撲，添加完數據包后，可以從用戶數據包窗口⑨中管理添加的數據包，并查看數據通信狀態。

1.2 基于Paket Tracer 網絡拓撲的搭建

課程中讓學生搭建一個簡單的局域網。首先在設備類型庫中選擇“2960”交換機，并將該設備添加到工作區中，選擇“End Deices”庫，用同樣的方式添加4 臺主機。添加完交換機后選擇合適的線型將交換機和主機連接起來，如圖2 所示。通過雙擊主機，在彈窗中雙擊“Desktop”菜單下的“IP Configuration”選項可以為每一臺主機配置IP 地址，然后點擊“Subnet Mask”對話框可以自動補齊相應數值完成主機配置。

接著，點擊常用工具欄中的“Add Simple PDU”，分別點擊任意兩臺主機，相當于模擬了數據包從一臺主機發送到另一臺主機中的過程，學生可以在“用戶數據包窗口”查看數據包是否發送成功。

在Packet Tracer 平臺上，可以完成的《計算機網絡》實踐教學有[3]：VLAN 組建與配置、廣域網模擬、交換機的基本配置、 交換機的Telnet 遠程登錄配置、單臂路由配置、RIP 路由配置、BGP 路由配置、OSPF 路由配置、網絡地址轉換（靜態/動態）配置、IP 訪問控制列表配置、網絡端口地址轉換NAPT 配置、快速生成樹配置等。

學生可以通過Packet Tracer 進行反復實驗，在實驗過程中如果用戶操作有誤，系統會提示用戶錯誤信息， 學生可以通過提示進行更正。 教師也可以通過Packet Tracer 對學生進行測試，在測試時，系統不會再對學生進行提示， 而是記錄下測試的過程信息，在測試后給學生打分，并且列出所有錯誤條目。

2 實踐教學優化分析及教學質量評價

采用Packet Tracer 后《計算機網絡》實踐教學得到明顯優化，教學質量得以明顯提高，主要體現在以下兩個方面。

2.1 學習興趣及參與度明顯提升

由于受硬件設備限制，很多院校的《計算機網絡》課程教學主要還是以理論教學為主，晦澀難懂的計算機網絡知識讓學生對課程的學習喪失信心甚至產生抵觸情緒。脫離實踐的講授讓學生對學習知識的目的及用途產生懷疑。 一些貼近生活的實踐內容如：計算機網絡的搭建、計算機網絡的典型應用、數據采集、數據通信等實驗很少涉及。我校雖然采購了相關實驗設備，但是數量有限，無法做到讓每一名學生都充分利用實驗設備，學生在操作過程中會在設備連接及基本配置上花費過多的時間， 而忽略了實驗的核心內容，實驗效率低下，效果也不理想。

采用Packet Tracer 后，每一位學生都可以獨立進行實驗，充分利用整堂課的學習時間。 動畫形式的數據傳輸過程讓學生更加直觀地理解知識，學習興趣和參與度都得以明顯提升。

2.2 知識掌握更加扎實

學生是學習的主體，教學質量的好壞應該由學生的學習行為及知識掌握情況來進行分析。 為了能客觀分析Packet Tracer 是否對學生的學習有所幫助，筆者對鄭州鐵路職業技術學院電子信息專業19A1 班54名同學 的學習情況進行了跟蹤調研。筆者將計算機網絡“IP 地址配置”這一堂課的知識點整理成A、B 兩份測試卷，且B 卷難度略高于A 卷。 將54 名同學分為9組，先以理論講授的方式講解該堂課并用A 卷進行測驗，后采用Packet Tracer 軟件進行實踐教學并用B 卷進行測試，每組學生成績對比調研結果如圖3。

可以看出采用Packet Tracer 的教學方式，即使在測試題目難度提升的情況下， 學生成績仍然有所提升，說明該方法是有效可靠的，對鞏固理論知識有著一定的幫助。

3 結論

針對《計算機網絡》課程中網絡模型及概念抽象難懂，硬件設備價格昂貴且數量有限，學生無法深入理解該門課程的現象， 在實踐教學中采用Packet Tracer 軟件進行仿真實驗，不僅調動了學生的學習積極性，提高了學生的實踐參與度，而且很好地提升了學生的知識掌握水平及自主學習的能力。