基于Packet Tracer 的計算機網(wǎng)絡(luò)實踐教學(xué)優(yōu)化研究

董心雨

（鄭州鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院，河南 鄭州 451460）

0 引言

《計算機網(wǎng)絡(luò)》 是電子信息相關(guān)專業(yè)的一門非常重要的計算機基礎(chǔ)課，該門課的目標(biāo)是使學(xué)生具有較為系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)知識和網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用技能，加強學(xué)生通過網(wǎng)絡(luò)獲取有用信息的能力， 使學(xué)生具備一定的網(wǎng)絡(luò)管理、維護與開發(fā)的能力[1]。 然而在教學(xué)過程中會發(fā)現(xiàn)：學(xué)生在學(xué)這門課的時候無法很好地理解MAC 地址、IP 地址、拓撲結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)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(xué)習(xí)興趣，因此《計算機網(wǎng)絡(luò)》這門課的教學(xué)需要做到理論與實踐相結(jié)合。學(xué)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(shè)備使得《計算機網(wǎng)絡(luò)》 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(fā)布的一個可以進行網(wǎng)絡(luò)設(shè)計、 仿真和建模的輔助學(xué)習(xí)工具，它允許用戶在網(wǎng)絡(luò)、 網(wǎng)絡(luò)安全和物聯(lián)網(wǎng)等方面進行開發(fā)。 用戶可以通過Packet Tracer 建模復(fù)雜的系統(tǒng)，而不需要專門的網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)備，極大程度節(jié)約了成本。

它是一種創(chuàng)新的網(wǎng)絡(luò)仿真和可視化工具，可以幫助學(xué)生通過電腦或移動設(shè)備練習(xí)網(wǎng)絡(luò)配置，掌握故障排除技能。 本文將通過基于Cisco Packet Tracer 的網(wǎng)絡(luò)拓撲搭建實驗來研究如何優(yōu)化《計算機網(wǎng)絡(luò)》課程的實踐教學(xué)。

1 基于Cisco Packet Tracer 的網(wǎng)絡(luò)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(dǎo)提供給學(xué)生讓學(xué)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(xiàn)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(shè)備類型庫，包含交換機，路由器，無線設(shè)備，HUB，連線，終端設(shè)備等不同類型的設(shè)備。 學(xué)生可以通過常用工具欄③將這些設(shè)備的添加在工作區(qū)⑤中，也可以實現(xiàn)設(shè)備的選擇、移動、查看、備注、刪除和添加簡單/復(fù)雜數(shù)據(jù)包等功能。實時與模擬之間的轉(zhuǎn)換可以通過按鈕④來實現(xiàn)，在特定設(shè)備庫⑧中包含不同設(shè)備類型中不同型號的設(shè)備。 學(xué)生搭建完網(wǎng)絡(luò)拓撲，添加完數(shù)據(jù)包后，可以從用戶數(shù)據(jù)包窗口⑨中管理添加的數(shù)據(jù)包，并查看數(shù)據(jù)通信狀態(tài)。

1.2 基于Paket Tracer 網(wǎng)絡(luò)拓撲的搭建

課程中讓學(xué)生搭建一個簡單的局域網(wǎng)。首先在設(shè)備類型庫中選擇“2960”交換機，并將該設(shè)備添加到工作區(qū)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(yīng)數(shù)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(dāng)于模擬了數(shù)據(jù)包從一臺主機發(fā)送到另一臺主機中的過程，學(xué)生可以在“用戶數(shù)據(jù)包窗口”查看數(shù)據(jù)包是否發(fā)送成功。

在Packet Tracer 平臺上，可以完成的《計算機網(wǎng)絡(luò)》實踐教學(xué)有[3]：VLAN 組建與配置、廣域網(wǎng)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(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換（靜態(tài)/動態(tài)）配置、IP 訪問控制列表配置、網(wǎng)絡(luò)端口地址轉(zhuǎn)換NAPT 配置、快速生成樹配置等。

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

2 實踐教學(xué)優(yōu)化分析及教學(xué)質(zhì)量評價

采用Packet Tracer 后《計算機網(wǎng)絡(luò)》實踐教學(xué)得到明顯優(yōu)化，教學(xué)質(zhì)量得以明顯提高，主要體現(xiàn)在以下兩個方面。

2.1 學(xué)習(xí)興趣及參與度明顯提升

由于受硬件設(shè)備限制，很多院校的《計算機網(wǎng)絡(luò)》課程教學(xué)主要還是以理論教學(xué)為主，晦澀難懂的計算機網(wǎng)絡(luò)知識讓學(xué)生對課程的學(xué)習(xí)喪失信心甚至產(chǎn)生抵觸情緒。脫離實踐的講授讓學(xué)生對學(xué)習(xí)知識的目的及用途產(chǎn)生懷疑。 一些貼近生活的實踐內(nèi)容如：計算機網(wǎng)絡(luò)的搭建、計算機網(wǎng)絡(luò)的典型應(yīng)用、數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)通信等實驗很少涉及。我校雖然采購了相關(guān)實驗設(shè)備，但是數(shù)量有限，無法做到讓每一名學(xué)生都充分利用實驗設(shè)備，學(xué)生在操作過程中會在設(shè)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(nèi)容，實驗效率低下，效果也不理想。

采用Packet Tracer 后，每一位學(xué)生都可以獨立進行實驗，充分利用整堂課的學(xué)習(xí)時間。 動畫形式的數(shù)據(jù)傳輸過程讓學(xué)生更加直觀地理解知識，學(xué)習(xí)興趣和參與度都得以明顯提升。

2.2 知識掌握更加扎實

學(xué)生是學(xué)習(xí)的主體，教學(xué)質(zhì)量的好壞應(yīng)該由學(xué)生的學(xué)習(xí)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(xué)生的學(xué)習(xí)有所幫助，筆者對鄭州鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院電子信息專業(yè)19A1 班54名同學(xué) 的學(xué)習(xí)情況進行了跟蹤調(diào)研。筆者將計算機網(wǎng)絡(luò)“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(xué)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(xué)并用B 卷進行測試，每組學(xué)生成績對比調(diào)研結(jié)果如圖3。

可以看出采用Packet Tracer 的教學(xué)方式，即使在測試題目難度提升的情況下， 學(xué)生成績?nèi)匀挥兴嵘?，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(jié)論

針對《計算機網(wǎng)絡(luò)》課程中網(wǎng)絡(luò)模型及概念抽象難懂，硬件設(shè)備價格昂貴且數(shù)量有限，學(xué)生無法深入理解該門課程的現(xiàn)象， 在實踐教學(xué)中采用Packet Tracer 軟件進行仿真實驗，不僅調(diào)動了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，提高了學(xué)生的實踐參與度，而且很好地提升了學(xué)生的知識掌握水平及自主學(xué)習(xí)的能力。