計算機網(wǎng)絡技術課程仿真教學
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高職院校的辦學宗旨是培養(yǎng)生產(chǎn)建設一線的高技能型人才。除掌握必要的理論知識外，更重要的是通過大量的課程實訓掌握實際操作技能。計算機網(wǎng)絡技術作為計算機網(wǎng)絡專業(yè)核心主干課程，是一門實踐性非常強的課程，需要培訓學生實際動手能力。因此必須加強實踐環(huán)節(jié)的教學。在課程教學中，最基本的實踐環(huán)節(jié)是對常用聯(lián)網(wǎng)設備進行拓撲設計、配置和管理，組建滿足實際需求的網(wǎng)絡。計算機實驗實訓室的建設頗為重要。除部分有實力的高職院校實訓條件優(yōu)越，能充分滿足學生實訓要求外，當前仍有相當數(shù)量的高職院校實訓條件不理想。因此，探索應用計算機虛擬仿真、云計算等新技術，構建虛擬實訓室，改進計算機網(wǎng)絡技術課程的教學，具有重要現(xiàn)實意見。
1當前計算機網(wǎng)絡課程教學中存的問題
1.1構建網(wǎng)絡實訓室成本高
常規(guī)網(wǎng)絡實驗室需要配備路由器、交換機等設備。所使用的網(wǎng)絡設備一般會選用市場占有率較高的廠商，如思科、華三、銳捷等。路由器、交換機、防火墻、IDS、IPS、SAN網(wǎng)絡存儲等這些網(wǎng)絡設備廠商由于競爭壓力以及技術的飛速發(fā)展，網(wǎng)絡設備的更新非?？?。實訓室需要每隔3-4年更新網(wǎng)絡設備?？陀^上造成網(wǎng)絡實訓室建設成本過高。
1.2網(wǎng)絡實訓室利用率不高
一般網(wǎng)絡實訓室都僅僅是采購幾臺樣機，學生以分組實驗的方式進行實踐使用。實訓室并不能保證每個學生人手一臺設備，學生的實訓實踐效果會打一個大大的折扣，實際教學效果不理想。學生在日常的實訓操作過程中，頻繁對設備進行通電、插拔等操作，也會加速設備的損耗。設備一旦損壞，將嚴重影響教學。再加上網(wǎng)絡實訓室只能為計算機網(wǎng)絡專業(yè)所使用，綜合利用率非常低。綜上所述，為了減低網(wǎng)絡實訓室建設成本，充分提高實訓室的利用率，提升實踐教學的效果，可以考慮引入網(wǎng)絡模擬器等虛擬仿真技術構建虛擬網(wǎng)絡實驗室，改進網(wǎng)絡實驗教學。
2虛擬仿真技術
2.1虛擬仿真技術概念
IBM對虛擬化作出了定義，“虛擬化是資源的邏輯表示，可以是各種硬件資源，也可以是各種軟件環(huán)境，如網(wǎng)絡虛擬化、桌面虛擬化”。仿真技術主要是應用于網(wǎng)絡協(xié)議的構建，計算機是仿真技術主要的工具和載體。綜合運用虛擬化和仿真技術，可以稱為虛擬仿真技術，是用計算機創(chuàng)建一個可視化實驗操作環(huán)境，通過操作這些虛擬實驗儀器或設備，即可進行各種實驗，達到與真實實驗相一致的教學目的和要求。
2.2虛擬仿真軟件
（1）網(wǎng)絡仿真軟件比較常用的網(wǎng)絡仿真軟件有BosonNetSim、PacketTracer、RouterSim等。RouterSim是完全按照CCNA的實驗設計的，非常適合學習CCNA的實驗內(nèi)容。最大的不足是RouterSim僅局限于實驗，不能自定義網(wǎng)絡拓撲結構。PacketTracer是Cisco公司設計的產(chǎn)品，對Cisco公司自身的交換機、路由器等設備兼容性最好。BosonNetSim由網(wǎng)絡拓撲設計器和網(wǎng)絡仿真模擬組成。BosonNetSim可以模擬交換機、路由器等設備，并可自定義網(wǎng)絡拓撲結構，可以模擬局域網(wǎng)環(huán)境以及廣域網(wǎng)環(huán)境。BosonNetSim軟件對PC運行環(huán)境要求不高，實驗環(huán)境的配置較為簡單，適合要求不高的實驗場合。
（2）虛擬主機及云桌面VMware和VirtualPC是當前使用率非常高的兩款虛擬主機軟件，能在真實的物理主機上運行多個虛擬主機，并安裝Windows/Linux等多種類型的操作系統(tǒng)?；谠朴嬎慵夹g的桌面虛擬化，將計算機終端系統(tǒng)（也稱作桌面）進行虛擬化，可以通過任何設備，在任何地點，任何時間通過網(wǎng)絡訪問桌面系統(tǒng)。
3應用虛擬仿真技術改進網(wǎng)絡實驗教學
3.1構建虛擬網(wǎng)絡實訓室
使用普通機房就可以構建網(wǎng)絡實訓室，并不需要專門的網(wǎng)絡實訓室。普通機房中每臺學生機都安裝網(wǎng)絡仿真軟件（如BosonNetSim）及虛擬化軟件（如VMware）。通過BosonNetSim的模擬能力，能仿真模擬教學中所用到的常見的網(wǎng)絡交換設備，如路由器、防火墻、交換機等。利用BosonNetSim靈活搭建各種網(wǎng)絡結構，并模擬網(wǎng)絡故障，可進行便捷快速部署，節(jié)省人力及硬件環(huán)境，為網(wǎng)絡實驗教學節(jié)省額外的環(huán)境部署時間。在學生物理機上安裝虛擬主機軟件（如VMware），虛擬多個主機并安裝所需的操作系統(tǒng)。這樣可以大大節(jié)省物理主機的數(shù)量，而且可以快速激活實訓所需的操作系統(tǒng)，進行網(wǎng)絡實驗，提高網(wǎng)絡實踐的效果。
3.2設計實訓任務，開展實訓教學
教師可以設置眾多工作任務，每個工作任務都是基于實際問題而設立，把學生置身于真實場景中，學生需要獨立解決工作任務。在任務教學中，學生需要了解真實場景的需求，在網(wǎng)絡仿真軟件中繪制相應的網(wǎng)絡拓補結構圖，部署相應的防火墻、路由器、交換機、主機等網(wǎng)絡設備，配置各網(wǎng)絡設備的IP、鏈路、路由、網(wǎng)絡協(xié)議等，搭建模擬實驗環(huán)境。通過對網(wǎng)絡的反復配置、試驗和分析，學生在實踐中掌握網(wǎng)絡技術，鞏固知識和提高水平。學生每完成一個任務，教師可以引導學生進入下一個遞進的任務，實施分層教學，充分調(diào)動各個層次學生的積極性。同時，教師可根據(jù)學生的基礎，利用BosonNetSim或RouterSim開展CCNA、CCNP認證考試訓練。這些試驗包內(nèi)置了進行CCNA、CCNP所需的進階實驗，教師通過軟件的實驗導航器可以有計劃、循序漸進地進行實驗練習，為學生將來進行思科認證考試提供一個平臺。作為一個網(wǎng)絡管理員，要使網(wǎng)絡保持平穩(wěn)運行，還必須及時排除故障，這需要非常豐富的經(jīng)驗。這就要求日常教學中，學生不能僅僅照著葫蘆畫瓢，還應能排除網(wǎng)絡故障。教師在模擬器的幫助下，可以設置一些網(wǎng)絡故障點并以記錄配置形式保存后打包發(fā)給學生，讓學生分析，邊做邊學，積累排除故障的經(jīng)驗。
3.3應用虛擬桌面實現(xiàn)隨時隨地進行網(wǎng)絡實訓
當前越來越多的高校建設新一代、基于云計算技術的虛擬機房。在虛擬機房中，學生機不再是物理機，而僅僅是一個終端。各個終端通過網(wǎng)絡連接至中心主機，對應中心主機內(nèi)的各個主機實例。學生可在普通PC端，甚至移動端，安裝客戶端，實現(xiàn)連接至中心主機的虛擬桌面，可以像操作本地物理機一樣操作云端主機。云端主機裝有網(wǎng)絡實驗所需的所有仿真軟件及環(huán)境，可實現(xiàn)在任何時間、任何地點進行網(wǎng)絡實驗操作，打破傳統(tǒng)網(wǎng)絡實驗室的時空和人力限制，更好地提升實訓教學效果。
4結束語
本文分析了當前計算機網(wǎng)絡課程實訓教學中存在的問題，針對這些問題，探索應用計算機虛擬仿真、云計算等新技術，構建虛擬實訓室，改進計算機網(wǎng)絡技術課程的教學。采用虛擬技術構建的網(wǎng)絡實驗室，解決了傳統(tǒng)硬件實驗室經(jīng)費投入大、管理與維護困難等方面的問題，提高了教學質(zhì)量。但是虛擬仿真實驗不能完全代替真實的物理實驗，還需要在真實的環(huán)境中進行實戰(zhàn)。
作者：關曉穎 謝盛嘉 單位：廣東食品藥品職業(yè)學院 廣東女子職業(yè)技術學院
