Packet Tracer模擬器在高中信息技術教學中的應用與效果評估

摘 要：當前信息化教學正面臨數字化時代背景下的轉型升級挑戰，本研究對Packet Tracer模擬器在高中信息技術教學中的實際運用效果進行了評估，并結合定性訪談與定量問卷，對學生學習成果進行了分析。實驗結果發現，在理論知識與網絡實戰技能兩個方面都有明顯增強。學生的反饋也顯示模擬器所構建的學習環境對網絡概念的理解起到了正面的促進作用。基于此，本研究提出向高中信息技術教學中引入仿真工具并針對不同情景加以運用的建議。

關鍵詞：Packet Tracer；信息技術教育；仿真教學方法；教學質量評價

一、模擬器的介紹

在現代信息技術教學框架中，實踐操作與理論知識的整合被提升到一個非常重要的位置。Packet Tracer模擬器作為一種教學工具，創造了一個模擬的網絡環境，為學生提供了不用物理設備即可操作網絡組件和協議的途徑。這種環境不但容許學生在沒有硬件支持的情況下去進行網絡配置，同時推動了他們對網絡理論的深刻領會，提高了實踐能力。本研究旨在剖析Packet Tracer如何有效地提高學生對網絡理論的認知并在實踐中掌握這些內容[1]。

二、模擬器與教學過程的融合

在信息化教學中，選擇合適的案例，結合課程內容和學生思維發展水平，從學生已有的知識體系出發，可以保證在學生的思維體系中融入教學內容。以講解網絡拓撲為例，模擬器幫助學生深入了解網絡拓撲結構，模擬不同的網絡拓撲，進行生動形象的演示和直觀識別。

教師以項目學習為基礎，設計相應的學習方案，并將學習方案分解成操作性較強的子課題，可以讓學生在分析具體子課題過程中，形成解決問題的能力。將模擬器與教學過程相融合，使教學資源得到了有效的擴充，也使學生的學習機會更加豐富。學生不僅對數字社會有了更多的了解，也為迎接未來科技社會的挑戰做好了準備。

三、模擬器在教學中的應用

Packet Tracer模擬器通過提供一個交互式的學習平臺，使學生能夠在沒有物理設備的情況下，深入探索網絡技術的各個方面。

（一）網絡環境的搭建

作為教學工具的Packet Tracer模擬器為網絡通信原理的授課提供了豐富的虛擬實踐平臺，使學生可以對網絡數據包的流動過程進行精確的模擬，從而能夠對數據包在網絡協議下的封裝傳輸和解包等細節有深入的了解。這種交互式的學習方式，不僅可以使學生更加深入地理解作為核心網絡通信原理的TCP/IP協議，而且可以使學生掌握網絡配置的實踐技能[2]。

借助模擬器平臺構建的虛擬網絡環境，使學生得以鍛煉在網絡規劃、設計及故障診斷方面的能力。具體而言，學生有機會掌握如何運用模擬器內置工具對網絡設備實施配置，以及利用其分析功能識別并解決網絡故障。譬如，在以家庭網絡構建為背景的案例中，學生在Packet Tracer軟件中實踐了構建家庭無線局域網絡的全過程，這一過程涵蓋了DHCP服務的配置方法、SSID與密碼的設定技巧，以及IP地址段的合理分配。此類實踐性活動不僅增強了學生對于無線網絡架構原理的認知，還顯著提升了他們的實際操作技能水平。

（二）物聯網的模擬與實踐

物聯網作為信息科技的一個重要分支，在發展過程中，Packet Tracer模擬軟件起到了關鍵性的作用，它給學生提供了一個高度仿真的實踐平臺[3]。

當今是信息技術發展日新月異的時代，學生在模擬實驗中能夠深入了解物聯網的工作原理，運用Packet Tracer模擬器進行模擬實驗，以智能家居網絡為學習項目，在智能家居網絡中實現物聯網應用功能，如智能照明、溫度控制以及家居安防等，這種跨學科的模擬學習對學生綜合運用所學知識解決更復雜的實際問題有促進作用，并有助于學生將不同的感應器通過網絡協議連接起來，提高分析、解決實際問題的能力[4]。

物聯網的飛速發展給教育提供了更多的學習模式，讓學生有機會在模擬“回家模式”“離家模式”等情景下，運用識別技術控制智能門鎖和照明系統或遠程監控關閉電源，以加深對智能家居網絡的理解，鍛煉實際運用能力，學生通過這些練習，既對智能家居網絡有了進一步的認識，又鍛煉了實際的應用能力。

四、模擬器應用教學實驗

此次調研采取問卷調查的方式，將使用心得和學習成果向200名學生進行了反饋。收集學生學習成果數據后，進行相應的描述性統計分析。研究結果表明，在網絡理論知識和實際操作技能方面，使用Packet Tracer方法得到了提高。

（一）實驗方案設計

研究目標是分析Packet Tracer模擬工具運用在網絡知識理解方面的效果。設計一組對照實驗，以達到目的。實驗分兩組進行等量測試：實驗組用Packet Tracer模擬工具作為教學輔助；對照組采用傳統教學模式。實驗以建構主義理論為基礎，在教學中融入Packet Tracer仿真工具，使學生在仿真學習環境中對網絡概念知識有更深刻的理解。

（二）實驗自變量和因變量

自變量方面主要考慮教學方法的差異，即教學中使用Packet Tracer模擬工具作為輔助，與傳統教學方法的比較。被測量的因變量是學生對網絡概念的掌握程度，通過實施標準化測試對其進行定量分析。

（三）實驗假設

使用Packet Tracer的學生在網絡概念理解測試中的表現將優于使用傳統教學方法的學生。

（四）實驗過程

該實驗在傳統的教育場景下實施，跨度為2個月。在此期間，兩組受試學生每周均參與到一致的教學活動中，但實驗組額外配備了Packet Tracer工具進行網絡技術的模擬操作訓練。

（五）實驗數據收集

搜集的數據涵蓋學生的初步與最終測試成績、他們在課堂上的活躍程度及反饋調查表。測試分數是通過實施標準化評估獲得的，而調查問卷則旨在測評學生對于教學方式的滿意程度。

（六）數據分析方法

選用SPSS軟件對實驗數據進行分析處理，定量分析層面，采取了獨立樣本t檢驗，對比實驗前后的學生成績。定性分析層面，采用描述性統計方法對調查問卷數據進行處理。

（七）結果展示

實驗前，兩組學生的平均水平分別為平均值M=70.5，標準差SD=10.2（實驗組）和M=71.2，標準差SD=9.8（對照組）。通過獨立樣本t檢驗（t（78）=0.67），p=0.50表明在成績層次，兩組學生差異不顯著。實驗后，兩組的平均水平分別為M=82.1， SD=8.9（實驗組）和M=72.6， SD=10.1（對照組），t（78）=4.21， p<0.05，差異顯著。

實驗組分數分布相對分散，從標準差10.2分析可得；對照組的標準差為9.8，這一數值反映了對照組學生分數分布的相對集中性，即大部分學生的成績較為接近平均水平。t（78）表示t檢驗的結果，其中78是自由度（df），通常等于樣本大小減去1。t統計量的值0.67表示實驗組和對照組在平均成績上差異的大小程度。

在使用Packet Tracer模擬器進行實驗教學的過程中，我們觀察到了顯著的變化，這些變化不僅表現在學生的學習成果上，在學習態度和技能方面也有明顯的變化。這些變化將在下列具體案例中詳細描述。

1.提高學生的學習興趣

模擬器這種互動性強、實用性強的學習方式，使學生的學習興趣得到了很大的提高。例如，在一項實驗中，學生利用 Packet Tracer 構建了一個簡單的企業網絡環境，并對 TCP/IP 協議的工作原理進行了深入的了解，從而對數據包的傳輸和路由過程進行了模擬。這種親手搭建、配置網絡環境的體驗，讓學生激動不已，他們紛紛表示對網絡科技產生了濃厚的興趣。

2.加深對知識點的理解

學生可以通過模擬實驗，進一步加深對知識點的理解，從而達到融會貫通的目的，如對網絡協議的原理、機理等有更深入的了解。比如，我們在OSI七層模型的講授中，用Packet Tracer對數據在不同層次間的拆解和封裝過程進行了模擬。這種直觀的學習方法，使學生對互聯網紛繁復雜的知識掌握和了解更加得心應手。

3.提升實踐操作能力

模擬器可以為學生提供一個真實的網絡環境仿真平臺，學生在沒有實際硬件設備的情況下，可以進行網絡配置和故障排除，使動手操作能力得到提高。在沒有實際硬件設備的情況下，以某次網絡故障排除實驗為例，學生通過這種實用的學習方式，通過Packet Tracer模擬故障網絡環境，利用分析數據包和配置信息，對問題進行定位和解決，從而快速掌握網絡故障排除的實用方法和技巧，大大提高了實際操作水平。

此項研究依據收集的數據有效地適用我們的假定：Packet Tracer模擬軟件在提升高中生對網絡概念的理解方面發揮了重要作用。這類積極的效果是因為此軟件提供的互動學習感受，容許學生通過切身體驗增強對網絡理論的認知，從而推動對知識的把握。

盡管此項研究肯定了Packet Tracer在教育領域的正面影響，但鑒于目前研究樣本的限定，一般建議將來研究擴張樣本數量，擴大學生人群，進一步探索和驗證各種教學環境下Packet Tracer的學習效果。

五、模擬器使用教學反思

在信息技術教育領域的持續發展下，Packet Tracer模擬軟件在教育場景中的融入激起了對教育模式與學習成效的深刻省思。本研究致力于探究模擬工具教學的應用價值，并探討如何精細化調整教學策略，旨在實現知識傳授與技能訓練的最優化效果。

（一）教學模式的創新

教學中運用Packet Tracer等模擬工具，使學生能夠通過親自體驗虛擬網絡環境，對網絡架構有更深一層的認識感受。為了發揮Packet Tracer模擬軟件教育價值，可通過理論和實踐的融合，對教育教學進行不斷的優化改進。可結合案例研究設計智能家居網絡，進行角色扮演，分析討論信息社會的發展，或進行團隊協作，培養學生協作能力等。這樣，學生的綜合素養和技能都能得到更好的培養。

（二）學生參與的提升

使用Packet Tracer模擬器進行教學工作正在逐步改變學生的學習體驗，提高學生學習的興趣和學習熱情，被證明是有效的教學策略之一，因為模擬環境下激發了學生的學習動機，使學生能夠主動參加學習過程。所以在教學實踐中，為了進一步提高學生學習的積極性和熱情，需要對現有的教學策略進行進一步的摸索與實施。具體來講，就是結合有意義的學習課題來激發學生的學習興趣，并促使學生進行主動的探索與發現，從而發展創造性的思維能力。另外，還能將不同的學習資源進行有效的融合與組織，給學生提供不同的學習支持與支架，進行不同層次的學習。

（三）技能應用的轉變

學生利用Packet Tracer模擬工具進行網絡構建與故障測試等操作練習，在虛擬的網絡環境內獲得身臨其境的學習經歷，使自己的實際操作技能得到很好的提高，對課程目標有深刻的認識和體會，從而從單一的技能向綜合素養的全面提高發展。在教學上重視對學生創新意識的鍛煉和訓練，使學生在綜合運用已學知識的基礎上，在虛擬的模擬環境中進行富有創造性的實踐操作，進一步提高解決復雜實際問題的能力。因此，在教育教學中要突出對學生綜合能力的培養，在虛擬的模擬實驗中培養學生動手創造的本領，使之在提高實踐技能的同時，也具有較高的綜合素養。

（四）教育資源的研發

用Packet Tracer模擬工具輔助教學，對學生網絡學習可以起到促進作用。此外，還可以不斷擴充教育資源，建立資源庫，對學生的動手操作、理論知識等方面都會有促進作用。以局域網絡組建單元為例，教師在組建小辦公室局域網絡時，可以設計具有挑戰性的案例，引導學生主動參與。

（五）反饋評價的實時

教學中反饋評價是否及時，關系到教學方法的調整，影響學習成果的呈現。利用Packet Tracer工具的數據分析功能，教師能對學生的學習過程進行實時的跟蹤，根據學生在學習中遇到的困難及時給予幫助和指導。例如，在網絡故障排除環境中，教師可利用Packet Tracer工具的日志功能對學生的操作進行觀察，并通過對日志的分析來把握學生的思維模式，發現網絡故障排除過程中存在的不足，并有針對性地給予幫助和指導。

結束語

教育實踐活動既是一個不斷探索的過程，也是一個自我反思的過程，教學工具也要隨著信息技術的發展而不斷迭代、更新。作為一種教學工具，Packet Tracer模擬器在為學生提供良好學習體驗的同時，也為調整和優化適應不同學習情境的教師提出了相應的要求。比如，從學生的認知程度出發，對各種教學資源進行整合，對個性化的學習路徑進行設計，打造適合學生的學習環境，從而使模擬器的使用與學生的實際需求更加契合。面向未來，我們還應關注適應時代發展的新工具。

參考文獻

[1]甘衛民，李檢輝.Packet Tracer中無線網絡的設計與實現[J].電腦知識與技術，2019，15（34）：41-42，52.

[2]劉濤.Cisco Packet Tracer在交換機路由器配置實踐中的應用[J].阜陽職業技術學院學報，2013，24（2）：44-47.

[3]羅佳令，盧寧.思科Packet Tracer在中職物聯網課程實驗教學中的應用[J].課程教育研究，2019（19）：224-225.

[4]姚厚融.思科packet tracer軟件在中職網絡技術課程教學中的應用探索[J].課程教育研究，2013（16）：164-165.