基于虛擬仿真技術的中職計算機網絡實訓環境構建難點與策略

周岸輝

（廣西機電工業學校，南寧 530021）

0 引言

中職學校教學與普通學校教學具有明顯差別，在中職學校教學當中，教師更傾向于對學生進行職業技能的培訓，意圖通過教學，幫助學生實現全面成長，為其后續工作能力打下堅實基礎。在計算機網絡課程當中，要求學生自身擁有較強的工程實踐能力，但在實訓時，許多學生因設備、項目、時間、技術等復雜原因，無法有效基于教師的教學基礎進行有效學習。因此，教師必須根據其現有的教學模式，對學生進行全面加強。目前，我國中職計算機教學資源對網絡實訓環境建設具有一定的認知，但是在實際運行過程當中依然有亟待改進的問題。如何有效改進這些問題，對中職學生進行有效教學，是本文探討的重點問題。

1 我國中職計算機網絡教學現狀分析

1.1 教師未能產生有效的教學方案

隨著計算機整體教學技術水準的不斷提高，教師在中職教學當中，為了保證學生能夠在最短的時間內實現知識點的全面吸收，在教學中存在了一定的“強制滲透”［1］。這種不良滲透將導致學生對知識點的學習產生了一定的“吃不透”現象。計算機網絡教學是一門非常龐大且分支眾多的科目，而不同的分支則可細化為“二級分支”“三級分支”。教師必須通過合理有效的方式，將其劃分為”小單元”，以“小單元”的形式對學生進行滲透教學，保障整體的教學效果。但很多教師在教學過程當中，結構松散、目的不明確、系統性較差。這種明顯具有缺陷性的教育理念無法為人才的培養提供驅動力。此外，現有的教學模式更傾向于驗證性實驗，對網絡技術的滲透過于抽象，導致學生無法有效掌握。長此以往，造成惡性循環，嚴重降低了學生的學習興趣。

在教學過程當中，教師并沒有基于學生自身的特點，進行學習資源的滲透。在教學內容以及教育方法當中，其整體模式依然停留在早期計算機網絡技術當中，使全新理論與實踐方法無法有效進行研究［2］。

此外，在建設過程當中，教師必須基于專業化的計算機網絡實訓系統進行建設，但建設過程需要大量的資源，例如，硬件設備（交換機、路由器等）是提高虛擬建設的重要依據。而學校自身對相應硬件系統的支持度較低，且隨著網絡時代的發展，硬件設備整體更新速度極快，學校的財務壓力較大。

1.2 計算機整體實操課程呈現“架空性”

對傳統的網絡實訓課進行有效分析，可以得知其受硬件因素以及課程安排等制約，在教學大綱內無法有效就實訓內容進行專項滲透。此外，在實訓模式下，學生的學習時間有限，只能利用實訓室的設備進行操作，在課后缺乏必要的支持，無法有效地進行練習鞏固［3］。因此，學生整體的學習知識點存在嚴重的“遺忘性”。這種教學現狀對教師而言產生了較多的阻礙，也對其后續鞏固教學提出了較大的難題。此外，學生網絡實踐能力極差，教師的整體教學模式“架空”，無法貼合學生的實際需求。除教學理念“架空”外，學校自身的建設進度以及應用性也呈現了嚴重的“架空”。對我國計算機網絡實訓室的建設所需資金進行規劃，僅包含設備、場地、軟件等環節的總和，便至少需要投入2 000 000 元資金才可保證60 人同時使用。這種昂貴的費用令不少技工院校無法有效建設。加之教師的教學方案落后，導致其整體“投入大”“回報小”。對于偏遠地區的技工學校，網絡實訓的存在概念嚴重不足，在教學當中難以開展。教師只能以文字的形式對學生進行滲透，導致學生對相關知識點的認知過于抽象［4］。

2 虛擬仿真技術概述

2.1 虛擬仿真技術概述

虛擬仿真技術（Virtual Reality，VR），又被稱為虛擬現實技術。作為一種新型技術，虛擬仿真技術在世界各地得到廣泛應用。其有效的“融合性”更是為教育、醫療、工作等領域提供了便捷性基礎［5］。在Windows 10 的更新當中，便針對此類虛擬仿真技術，推出了“虛擬現實門戶”，通過內置的方式，嵌入在系統當中。由此可見，虛擬仿真技術的廣泛性。虛擬仿真技術可以借助計算機生成一定的模擬環境，通過專用的設備，幫助用戶實現“沉浸式”體驗。為用戶以及該情景模擬提供一定的使用模式，且這種使用模式具有交互性的特征。

2.2 虛擬仿真技術具有明顯的“沉浸感”與“交互性”

虛擬仿真技術可以幫助使用者以“自然”的姿態投入到計算機模擬好的情境當中，通過專用的設備（如VR 眼鏡），幫助使用者身臨其境地感受到此情景所提供的場景，提升使用者的參與能力，將其角色由被動轉化為主動［1］。

此外，由于虛擬仿真環境基于計算機網絡，因此其自身具有高度的交互性。在虛擬仿真環境當中，使用者可以基于環境當中的任何“點”進行互動，激發使用者自身的本能意識，以其自然反應為基礎，進行高效的滲透吸收。例如，在虛擬仿真建設當中，以“樹木保護”環節為例，使用者通過虛擬仿真技術，置身在森林當中。針對計算機模擬出的不同樹木進行交互，了解該樹木的習性以及其生存現狀，激發使用者的環境保護認知。經實驗證明，應用虛擬仿真技術，在吸收性方面可提升35%［3］。

3 在中職計算機教學中運用虛擬仿真技術的價值意義

3.1 幫助教師構建更為有效的情景模式

在計算機網絡教學當中，運用虛擬仿真技術，可以方便教師基于計算機自身的功能，設立不同的環境［6］。并以設計出的環境為基礎，模擬出真實的沉浸感與良好的交互性。促使學生進行學習，以彌補學生在日常教學過程當中出現的交流性不足問題。教師運用虛擬仿真技術，也可以實現與學生的高效溝通。在以往的教學模式當中，教師雖然也可以為學生提供課后指導，但多數學生受課堂時間或自身害羞等因素影響，很少有學生就課后問題與教師展開溝通，這就導致教師對學生整體的學習計劃未能產生足夠認知。但運用虛擬仿真技術，學生可以在網絡當中，自然地向教師提出問題，方便教師了解學生的整體學習模式，調整其教學方案，有效保證高效教學。

3.2 幫助教師有效改善現有教學環境

在現有的教學環境當中，學校開展實訓教學的最大難題之一，便是教師與學生受時間的限制，無法有效開展學習。在傳統教學模式當中，學生在實訓室受到的教育在實訓室結束后無法進行有效復習。受設備等影響，學生對知識點的鞏固出現了一定的“模糊性”。而運用虛擬仿真技術，則可以有效保證學生在課后也可實現高效復習，提供理想的虛擬操作環境。同時，教師也可以基于虛擬仿真技術，在課堂當中對學生進行全面滲透，調整自由的教學模式以及教學方案，實現全面滲透、高效吸收。

例如，以計算機網絡專業“綜合布線”中的光纖熔接為例，需要學生理解光纖的結構和各層的功能，在此基礎上多練習光纖熔接的“剝、切、放、熔”各個環節，留意其中的操作要點，所熔接的光纖最后通過檢測則為成功。在這樣的過程中，光纖直徑與頭發絲相似，非常細小，學生不能直觀地觀察和理解其結構功能。實操環節中有不少設備，比如，“光纖熔接機”內部熔接的過程等也是無法用肉眼去觀察理解。如果要多次反復練習，對工位數量和耗材數量等實訓條件也具有一定要求，實訓室無法全部滿足。

但運用虛擬仿真技術，使用動畫技術、虛擬現實技術等信息化技術手段來幫助學生理解理論知識和抽象的實訓要點，以學校自身的網絡教學資源平臺為載體，在教學中探索不同類型的混合式教學模式，找出或形成適用于中職計算機網絡實訓類教學的模式與方法，將有效改善學生的學習環境。

3.3 改善學校自身的資金投入壓力

運用虛擬仿真技術，可以通過計算機軟件模擬出實訓室的場景，其自身具有靈活、多樣性的特點，可以保證整體的實操訓練結果有效。此外，計算機技術可以對相應的材料模擬出真實的觸感，學生在操作時，真實材料消耗幾乎為零，降低了教學成本，同時，也節省了學校的教學資金，使學校可以將教學資金投入到其他方面。此外，用虛擬仿真技術模擬不同模式的工作模式，在后續的操作過程中，可有效規避此類相關的風險。切實保證學生實現“無危險性”學習、“無風險性”實踐，完成教學模式的有效融合。

4 以“Cisco Packet Trace”為例研究如何在中職網絡實訓室中結合“混合教學”有效應用

4.1 混合教學的優勢

“混合式教學”，即將在線教學和傳統教學的優勢結合起來的一種“線上”＋“線下”的教學［7］。通過兩種教學組織形式的有機結合，可以把學習者的學習由淺度學習引向深度學習。開展混合教學的最終目的并不是去使用在線平臺，也不是去建設數字化的教學資源，更不是去開展花樣翻新的教學活動，而是基于虛擬仿真實訓室的建設目標，有效提升絕大部分學生學習的深度。教師在教學過程中，學生整體的學習心理非常重要，其甚至可以已經成為一門學科。教師自身必須清晰認知到學習方面有“路徑”可走，具有相對穩定的規律。教師自身需要擦亮雙眼，不要被“學科不同”“教無定法”等表面現象所迷惑。在學習心理學上，對學習內容的分類具有明顯的“規律”。教師針對這些類型內容的教學，發掘其自有規律，避免出現常規教學中“教無定法”的現象。“教無定法”只是表面形式上的問題，而各種教學法在基本的邏輯上是非常確定，也具有明顯探討措施的。教師必須根據實際情況進行最優化的處理，保證在后續的教學模式中具備開展最佳教學前提條件。教師應該努力依據學習和教學的規律，通過切實可行的方法，并與之結合，實現加大學生學習深度的目標。

4.2 Cisco Packet Trace 概述

Cisco Packet Trace 是一款針對網絡初學者開發設計的虛擬仿真軟件，在教學當中得到了顯著應用。Cisco Packet Trace軟件提供了“網絡拓撲結構”“配置路由器”“交換機”等，可以保證學生在仿真環境當中進行學習。同時，根據其不同協議，制定相應的輔助工具。Cisco Packet Trace 的優勢是支持多樣性的網絡協議，除了支持比較常見的HTTP、TCP、UDP、DNS、STP 等協議外，Cisco Packet Trace 也支持ARRP、HDLC 等罕見協議。

4.3 Cisco Packet Trace 在混合教學中的應用

4.3.1 設置必要的需求分析

在使用“Cisco Packet Trace”時，必須實現一定的需求分析［8］。例如，學校局域網必須實現自動化，可以根據數據庫、打印機等設備實現共享。此外，教師搭建必要的通信服務，對廣域網進行安全訪問，以確保正常教學信息的收取。同時，基于其自有的模式，實現保密。對于教學信息而言，其教學資源中包含了一部分的敏感內容，因此，局域網必須對其教學資源進行獨立加密，儲存在其服務器當中。根據要求，賦予專門人員的訪問權限，保證其通過合理的方式共享內部數據。

4.3.2 主要教學技術分析

根據混合教學“多樣性”的教學特點，以“構建小型金融企業局域網”為課題。

在構建過程當中，學生需要得知，財務部門屬于信息比較敏感的部門。因此，在設計過程當中，局域網必須對財務部進行獨立。在此方面，教師可以利用“VLAN 技術”將其獨立隔開。此外，財務部當中，共用在服務器中的信息必須單獨配置路由器。需要注意的是，在配置過程當中，有可能會導致信息泄露。因此，為了規避相應的風險，教師必須運用“VLAN 技術”“靜動態路由技術”“單臂路由技術”。

4.4 進行必要的配置

其一，設置拓撲結構。將路由器與交換機的端口實現有效的處理，保證二者處于啟用狀態。

其二，配置好相應的IP 地址。并由教師對默認網關進行處理，保證二者的基本設置。

其三，劃分網段。并在劃分網段后，選擇必要的路由協議，配置路由器，設置共享密碼。

4.5 設置網絡拓撲結構

為了保證整體的建設效果，必須構建局域網。就目前配置情況分析，其需要的設備包含路由器（3 臺）、交換機（3 臺）、服務器（1 臺）、打印機（1 臺）、電腦（6 臺）、直通線以及“DTE”不限量（如圖1 所示）。

圖1 設置網絡拓撲

4.6 網絡配置以及運行

在運行過程當中，需要將路由器（A）設置為“靜態路由”、路由器（B）設置為“單臂路由”，路由器“C”設置為“靜態路由”。同時將端口與VLAN（50）進行隔離。

測試完畢后，便可以對網絡進行測試，通過必要的時間列表，可以查看設備以及數據包的詳細信息。在遇到問題時，學生依照教師的指令對系統進行修改，保證整個網絡有效搭建。

5 結語

綜上所述，在傳統的網絡計算機教學模式當中，搭建小型局域網的操作項目，具有一定的難度，對學生自身的操作模式以及學校的硬件要求較高。但運用虛擬操作技術，以Cisco Packet Trace 軟件為主導，教師便無須擔心學生的后續操作，同時，可基于Cisco Packet Trace 自身的便捷性，保證學生身臨其境地進行實操訓練，加深其對網絡知識的理解，實現教學目標。