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計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)教學(xué)現(xiàn)代教育技術(shù)應(yīng)用

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計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)教學(xué)現(xiàn)代教育技術(shù)應(yīng)用

摘要:本文分析了當(dāng)前高校計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)專業(yè)在實(shí)驗(yàn)科目教學(xué)中存在的問題和不足,提出了針對(duì)計(jì)算機(jī)類實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)模式的改進(jìn)方法:通過將多媒體技術(shù)和計(jì)算機(jī)虛擬化技術(shù)引入到實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中,切實(shí)加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)之前的準(zhǔn)備工作,從而達(dá)到提高實(shí)驗(yàn)授課效果,豐富教學(xué)形式,激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣,提高動(dòng)手能力的目的。

關(guān)鍵詞:現(xiàn)代教育技術(shù);多媒體技術(shù);虛擬化技術(shù)

實(shí)驗(yàn)教學(xué)是高等教育的重要環(huán)節(jié),是培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新精神,發(fā)現(xiàn)問題并解決問題,提高創(chuàng)新能力,進(jìn)行傳統(tǒng)教學(xué)模式改革的重要途徑。伴隨著全國(guó)信息化建設(shè)大潮,數(shù)字校園建設(shè)也得以穩(wěn)步推進(jìn):以計(jì)算機(jī)、多媒體、人工智能、虛擬現(xiàn)實(shí)、模擬仿真技術(shù)為主基調(diào)的現(xiàn)代教育模式得以提速并實(shí)現(xiàn)跨越式發(fā)展,如何將這種現(xiàn)代教育模式完全融入實(shí)驗(yàn)教學(xué)之中成為促進(jìn)素質(zhì)教育深入發(fā)展的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)專業(yè)中有關(guān)交換機(jī)和路由器的實(shí)驗(yàn)是配合《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)》、《數(shù)據(jù)通信與計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)》、《交換與路由技術(shù)》等課程教學(xué)而專門開設(shè)的實(shí)驗(yàn)課程,實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的選取是現(xiàn)在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域比較有代表性的專題科目,實(shí)驗(yàn)的目的就是更好地理解教材中“網(wǎng)絡(luò)組件”、“數(shù)據(jù)包在各層的流動(dòng)”,“路由”、“交換”等網(wǎng)絡(luò)經(jīng)典概念的含義。我校計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)工程、物聯(lián)網(wǎng)工程、電子信息工程等專業(yè)都開設(shè)了這幾門專業(yè)核心課程。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程的教學(xué)任務(wù)通俗講就是使得學(xué)生擁有計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中IP地址整體規(guī)劃能力,熟練掌握交換機(jī)、路由器的配置方法,針對(duì)用戶的各種需求整合配置相關(guān)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。學(xué)生通過計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程的學(xué)習(xí)可以進(jìn)一步認(rèn)識(shí)和理解計(jì)算機(jī)相關(guān)體系結(jié)構(gòu),并針對(duì)華為、思科等國(guó)內(nèi)外大型網(wǎng)絡(luò)設(shè)備商的產(chǎn)品應(yīng)用案例進(jìn)行學(xué)習(xí),提高學(xué)生在網(wǎng)絡(luò)從業(yè)范疇的動(dòng)手能力,促進(jìn)就業(yè)率的提升。

一、高校計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)現(xiàn)狀

近年來,隨著我國(guó)教育事業(yè)迅速提升,各高校的招生規(guī)模不斷擴(kuò)大,大學(xué)里面學(xué)生的保有量日趨增大,院校緩慢充實(shí)的硬件資源與快速擴(kuò)招的生源相形成強(qiáng)烈的反差和不對(duì)等,而硬件資源中最明顯的短板就是高校實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié):僧多粥少是最典型的寫照,幾個(gè)人才分得一臺(tái)機(jī)子做實(shí)驗(yàn)。即使是這樣的情況,還存在設(shè)備型號(hào)老化、軟硬件方面的配置不夠合理等現(xiàn)象存在,從而嚴(yán)重阻礙學(xué)生動(dòng)手能力的提升,對(duì)教材中理論觀點(diǎn)的認(rèn)知程度也因?yàn)閷W(xué)生無法“親自上手”驗(yàn)證觀點(diǎn)而大打折扣,無法滿足教學(xué)所需,具體存在的問題如下:1.出于使用安全和方便維護(hù),很多學(xué)校實(shí)驗(yàn)PC的BIOS都設(shè)置了密碼,硬盤也有相對(duì)應(yīng)的保護(hù)卡,操作系統(tǒng)屏蔽了控制面板等系統(tǒng)組件,學(xué)生在實(shí)驗(yàn)課上根本無法進(jìn)行BIOS的設(shè)置以及對(duì)OS系統(tǒng)組件和應(yīng)用軟件的安裝調(diào)試。2.由于上機(jī)課會(huì)經(jīng)常做一些比如磁盤分區(qū)、邏輯格式化、安裝操作系統(tǒng)等類型的試驗(yàn),理論上來講,會(huì)在一定程度上對(duì)硬件設(shè)備折舊或損耗。因此,很多授課教師為了規(guī)避這種狀況,類似實(shí)驗(yàn)課基本上都采用“純口述”方式的課堂教學(xué)。3.高校當(dāng)前機(jī)房建設(shè)規(guī)劃及試驗(yàn)設(shè)備采購(gòu)步伐相比生源的“爆炸增長(zhǎng)”嚴(yán)重脫節(jié),無法滿足學(xué)生實(shí)驗(yàn)課時(shí)的實(shí)際所需,不能進(jìn)行相應(yīng)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)。4.實(shí)驗(yàn)環(huán)境相關(guān)物理?xiàng)l件欠缺,導(dǎo)致很多系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)(各種類型操作系統(tǒng)的安裝)和網(wǎng)絡(luò)安全實(shí)驗(yàn)(網(wǎng)絡(luò)設(shè)備攻防安全策略及數(shù)據(jù)抓包分析)無法正常演練,這樣一來學(xué)生只能在課堂上獲取干癟的理論知識(shí),或者是僅僅嘗試一些入門操作,網(wǎng)絡(luò)知識(shí)學(xué)習(xí)效果大打折扣,動(dòng)手能力就更不必說。針對(duì)以上存在的這些問題、參照當(dāng)前IT發(fā)展的形勢(shì),完全可以將多媒體技術(shù)和計(jì)算機(jī)虛擬化技術(shù)應(yīng)用在實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中,在實(shí)際硬件資源嚴(yán)重不足的情況下確保實(shí)驗(yàn)教學(xué)工作保質(zhì)(實(shí)驗(yàn)效果)保量(實(shí)驗(yàn)課時(shí))正常開展。

二、利用多媒體課件專業(yè)制作平臺(tái)豐富和增強(qiáng)教

材實(shí)驗(yàn)科目實(shí)操階段的教學(xué)手段依據(jù)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程設(shè)計(jì),主講教師將當(dāng)堂實(shí)驗(yàn)課制作成課件后提前加載到“超星學(xué)習(xí)通”應(yīng)用平臺(tái)中,這樣隸屬于該教師平臺(tái)賬號(hào)下的學(xué)生用戶在正式實(shí)驗(yàn)課之前即可以通過課件觀摩相關(guān)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容:包含音視頻素材的課件可“聲圖并茂”地呈現(xiàn)出實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?shí)驗(yàn)儀器的全方位功效及使用介紹,同時(shí)還提供儀器各細(xì)節(jié)的高清圖片,接著短視頻講解各個(gè)實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)的操作步驟。各步驟間會(huì)留有長(zhǎng)短不一的時(shí)間間隔,便于學(xué)生理解吃透課件中傳遞出的理論要點(diǎn)。當(dāng)然了,根據(jù)實(shí)際情況,我們亦可邊看多媒體課件邊“同步上手”,真實(shí)操作。課件不僅動(dòng)(視頻)靜(圖片)結(jié)合,更有授課老師娓娓道來的旁白,可謂生動(dòng)形象地展示了各實(shí)驗(yàn)操作步驟要領(lǐng)。在實(shí)驗(yàn)課正式講授過程中,為統(tǒng)一學(xué)生實(shí)驗(yàn)進(jìn)度,可要求學(xué)生在實(shí)驗(yàn)之前依據(jù)老師加載在“超星學(xué)習(xí)通”中的課件為參照標(biāo)準(zhǔn),提前熟練掌握課件中的實(shí)驗(yàn)步驟,切實(shí)領(lǐng)會(huì)各步驟要驗(yàn)證的試驗(yàn)觀點(diǎn)。當(dāng)學(xué)生在真正的“物理實(shí)驗(yàn)”過程中遇到的問題上報(bào)后,授課老師可以借助平臺(tái)工具,通過分析抽取學(xué)生共性問題進(jìn)行有針對(duì)性集中講解,避免實(shí)驗(yàn)過程中因個(gè)人操作不當(dāng)?shù)确菍?shí)驗(yàn)故障因素而拖累整個(gè)實(shí)驗(yàn)課進(jìn)度的情況出現(xiàn)。

三、將虛擬化技術(shù)應(yīng)用在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)中

由于計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)有時(shí)規(guī)模較大,搭建實(shí)驗(yàn)環(huán)境需要用到的設(shè)備較多,如PC及相應(yīng)單機(jī)操作系統(tǒng)、服務(wù)器及相應(yīng)服務(wù)器操作系統(tǒng)、單片機(jī)、交換機(jī)、路由器、防火墻等,相應(yīng)地就需要匹配面積較大的實(shí)驗(yàn)室,高校實(shí)際的機(jī)房實(shí)驗(yàn)環(huán)境以及硬件設(shè)施都很難滿足網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)課要求,大大降低了學(xué)習(xí)效率,即使勉強(qiáng)做通網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn),效果也不會(huì)太好。而虛擬化技術(shù)則可以有效解決實(shí)驗(yàn)室硬件條件不達(dá)標(biāo)的難題,將為數(shù)不多的物理實(shí)驗(yàn)設(shè)備進(jìn)行多次完整克隆,滿足多人同時(shí)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作。在搭建的虛擬環(huán)境中,學(xué)生可以通過一臺(tái)電腦的虛擬系統(tǒng),身臨其境地完成多個(gè)不同的網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)任務(wù),不僅為學(xué)生完成多個(gè)實(shí)驗(yàn)增加了上手操作的機(jī)會(huì),培養(yǎng)了學(xué)生的動(dòng)手能力,對(duì)高校管理部門而言,也有效提高了有限硬件設(shè)備的綜合利用率,大大緩解校方教育硬件設(shè)施嚴(yán)重不足的窘迫局面,達(dá)到學(xué)生和學(xué)校雙贏的目的。另外,在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中涉及交換機(jī)、路由器、防火墻的調(diào)試配置問題,可引入一些實(shí)用性和針對(duì)性較強(qiáng)的模擬軟件,最典型的就是思科的PacketTracer、GNS3,華為的eNSP,尤其是GNS3這款應(yīng)用軟件,甚至可以灌入網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的IOS來逼真模擬網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的配置過程,學(xué)生在GNS3環(huán)境下得到的使用體驗(yàn)完全可以媲美真實(shí)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。不但能夠?yàn)閷W(xué)校節(jié)約大量的建設(shè)網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)室的成本,還能夠提高學(xué)生的學(xué)習(xí)能力和動(dòng)手能力,可謂一舉多得。比如,“計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)”實(shí)驗(yàn)教學(xué)的過程中,VLAN劃分、跨VLAN間通訊及相關(guān)交換機(jī)配置的實(shí)驗(yàn)時(shí),因?yàn)樵搶?shí)驗(yàn)不但要有二層交換機(jī),還需要三層交換機(jī)或路由器等三層設(shè)備的支持才能展開實(shí)驗(yàn),所以學(xué)生參與實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)的整體成本十分昂貴,出于資金壓力,高校也無法為學(xué)生配置人手一套的實(shí)驗(yàn)設(shè)備硬件。此種情形,通過虛擬化技術(shù),在各虛擬主機(jī)中運(yùn)行網(wǎng)絡(luò)設(shè)備模擬軟件,搭建相應(yīng)網(wǎng)絡(luò)案例拓?fù)洳⑦M(jìn)行各組件的相關(guān)命令配置,從而完成交換機(jī)仿真配置實(shí)驗(yàn)順利展開。除此之外,學(xué)生動(dòng)手能力層次不齊,有的不能在課上按時(shí)完成實(shí)驗(yàn)任務(wù),有的是實(shí)驗(yàn)沒有達(dá)到預(yù)期目標(biāo),這種情況在實(shí)際的物理實(shí)驗(yàn)條件下很難進(jìn)行處理,因?yàn)閷?shí)驗(yàn)室無法給你保留實(shí)驗(yàn)進(jìn)度或配置現(xiàn)場(chǎng),但在虛擬環(huán)境中這種情況根本不是問題,因?yàn)樘摂M系統(tǒng)只是主系統(tǒng)中的一個(gè)文件,每個(gè)人都有屬于自己的文件,根據(jù)自己的意愿隨意使用和管理,相互之間不會(huì)造成任何干擾,上次實(shí)驗(yàn)結(jié)果在下次上課的時(shí)候會(huì)完整保存下來,學(xué)生完全可以繼續(xù)實(shí)驗(yàn),無需重頭再來。這樣一來,學(xué)生實(shí)驗(yàn)課程進(jìn)度不一的問題就可以迎刃而解了。對(duì)于虛擬環(huán)境中實(shí)施的一系列操作,其實(shí)和現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)是一樣的,包括命令執(zhí)行后的系統(tǒng)的回饋、命令輸入錯(cuò)誤提示、實(shí)驗(yàn)案例的最終運(yùn)行效果等。對(duì)于實(shí)驗(yàn)室硬件設(shè)施這方面,高校無需投入過多的資金,便可以對(duì)原有的網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)室設(shè)備進(jìn)行更新和改進(jìn),為學(xué)生打造一個(gè)良好、實(shí)用的實(shí)驗(yàn)環(huán)境,避免由于網(wǎng)絡(luò)設(shè)備短缺或?qū)嶒?yàn)室面積不足而對(duì)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)效果造成不良影響,也不會(huì)額外增加設(shè)備的養(yǎng)護(hù)和維修費(fèi)用。同時(shí)虛擬化技術(shù)的合理使用,可以讓學(xué)生在一臺(tái)物理電腦上進(jìn)行多項(xiàng)網(wǎng)絡(luò)安全實(shí)驗(yàn),在安裝調(diào)試這些應(yīng)用平臺(tái)的過程中,學(xué)生可以充分掌握不同工具的不同使用方法,將理論知識(shí)更好的應(yīng)用到實(shí)踐當(dāng)中,激發(fā)學(xué)習(xí)熱情的同時(shí)保證了較高的學(xué)習(xí)效率。

四、結(jié)束語(yǔ)

綜上所述,眼下諸多高校受限于資金壓力,計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)教學(xué)存在很多問題:有的是設(shè)備數(shù)量不足,有的是設(shè)備種類不全、還有的就是設(shè)備的配置參數(shù)已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于當(dāng)下的要求,凡此種種,嚴(yán)重影響了教學(xué)質(zhì)量。而將現(xiàn)代化教育技術(shù)(高清畫面結(jié)合音視頻一體的幻燈教案、虛擬化系統(tǒng)、專業(yè)模擬軟件平臺(tái))應(yīng)用到高校計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中,不僅可以有效解決實(shí)驗(yàn)設(shè)備不足、種類不全的問題,同時(shí)也能變向擴(kuò)大實(shí)驗(yàn)空間,豐富實(shí)驗(yàn)案例,線性控制實(shí)驗(yàn)進(jìn)度,從而打造良好的實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)境,保證學(xué)生實(shí)驗(yàn)課的數(shù)量和質(zhì)量,在提升學(xué)生計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)能力的同時(shí)增強(qiáng)其綜合素質(zhì),由此可見,現(xiàn)代化教育技術(shù)對(duì)于高校的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)教學(xué)來說極具推廣價(jià)值。

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作者:劉莉 單位:山東協(xié)和學(xué)院