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摘要：分析计算机网络一体化教学存在的一些问题，提出利用PacketTracer(简写为PT)完善网络一体化教学的方法。实践证明，利用PT进行辅助网络一体化教学，易用性高、效果显著。
关键词：PT 一体化教学 虚拟软件 网络
中图分类号：G64 文献标识码：A 文章编号：1007-3973(2011)002-183-02
2009年广东省人力资源和社会保障工作盘点关于广东技工教育体系建设中明确指出：广东技工教育以就业为导向、以技能为本位，注重一体化教学。一体化教学模式打破了传统的理论与实践教学的界限，将它们有机的融为一体，成为培养新型技能型人才有效的教学模式。
1 网络教学的现状及存在的问题
一体化教学要满足理论教学与实践教学的统一，要有适合的一体化教室，即实验室要有仿真的实训环境，良好的演示条件，良好的学生状态反馈条件；要有一体化教师，即授课教师既是专业理论教学的能手，又是具备熟练操作技能和丰富实践经验的行家；要有一体化教学资源，即理论与实训相结合的教材、教案、教学项目等。
1.1 计算机网络一体化教学的现状
近几年，随着职业技能教育的大力发展，很多技工院校都投入一定的资金和人力进行学校资源建设，其中包括建设专业的网络实验室：此外，各个技工院校也在推行一体化教学模式，计算机网络课程也得到较大的发展。随着教学的不断深入，有一些问题显现出来：
(1)实验成本高。首先，各个学校网络实验室不能满足一体化教学的要求。网络设备具有种类多，价格贵、更新快的特点，建设一个网络实验室要顾及到设备的全面性和技术的先进性，资金需求高。其次，学生在实验过程中，不能完全对实验设备的特征、性质、配置、操作做出总体把握，他们冒然动手，误操作极多，严重影响实训教学的开展，很多误操作直接导致设备的永久性损坏。
(2)一体化师资不足。网络课程的一体化教师和传统课程有一定的区别：传统计算机科目的课程基本上都是使用普通计算机和软件完成教学；网络课程则需要使用多种类、多台数的网络设各共同完成教学，这就要求教师是理论和实践的双面能手。由于学校建设相应实验室都是滞后于市场，没有实验环境，导致教师相关的经验不足，能够将网络一体化教学深入贯彻的教师数量不足。
(3)网络一体化教学资源缺乏。教利是学生学习的主要依据和信息来源，没有好的一体化教材就很难取得良好的一体化教学效果。目前市面上很难找到适合网络一体化教学需要的教材。
(4)网络课程考核方式过时。传统的考核方式有两种：笔试和实践考核。一体化教学是理论和实践的统一，传统的考核方式已经不适用。技工教育的根本是为经济社会发展提供技能人才，因此，以技术为主体的考核方式才能适合一体化教学。
1.2 虚拟网络环境软件现状
虚拟网络环境软件是指安装在普通PC机上，对真实的路由器、交换机等网络设备的工作环境进行模拟的软件，利用它可以进行网络设备配置、管理、规划等工作。市场上的网络模拟软件基本上都以Cisco网络实验环境和设备为标准。模拟软件从其实现原理上大致可分为两类：一是以Dynamips为代表的硬件模拟器，其原理是模拟网络设备的硬件环境。它可以模拟出路由器的真实环境，功能强大。但是它也有很严重的缺点：占用系统资源大，可支持的交换命令少，在网络的教学中不适用。另一类是以PT为代表行为模拟器，其原理是模拟网络设备的lOS命令行。这类模拟器简单易用，设各种类全面，占用系统资源较少。目前绝大多数使用的都是行为模拟器。
1.3 PacketTracer的特点
PT是由Cisco公司发布的一个辅助学习工具软件，为学习思科网络课程的初学者去设计、配置、排除网络故障提供了网络模拟环境。目前版本是PT 5.3，该软件的特点如下：
(1)设备全面、易于扩展。PT提供了大量的网络仿真设备，如路由器、交换机、无线网络设备、服务器、各种连接电缆和终端等，这些设备在真实实验室中几乎是无法配置齐全的。各个设备采用图形化和命令行两种配置方法，面板都以图形化的形式展示，可以自由添加、移除网络模块。
(2)支持多种网络协议。支持常用的网络仂设有HTFP、DNS、TFTP、Telnet,TCP、UDP、Single Area OSPF、DTP、VTP和STP，同時也支持IP、Ethemet、ARP、Wireless、CDP，Frame Relay、PPP、HDLC和ICMP等协议模型。
(3)支持逻辑空间和物理空间的设计模式。逻辑空间模式用于进行逻辑拓扑结构的实现：物理空间模式支持构建城市、楼宇、办公室、配线间等虚拟环境。
(4)数据报传输采用实时模式和仿真模式。实时模式与实际传输过程一样，用户可以像使用真实设备一样使用仿真设备；仿真模式通过可视化形式显示数据报的传输和处理过程，使用户能形象理解抽象数据的传送原理。此外，仿真模式还具有报文分析功能，用户可以查看PDU信息、OSI模型控制信息等。
(5)具有可视化的数据报表示工具。PT中配置有一个全局网络控测器，可以显示和控制仿真数据报的流动和传送。2虚拟软件对网络一体化教学的积极作用
为解决在网络一体化教学中存在的一些问题，近年来在很多学校的网络的教学中，都引入了虚拟软件来辅助教学，其中以PT最为适用，虚拟软件的引入弥补了网络一体化教学中的很多不足：
(1)节约实验成本。学生使用虚拟软件就可以满足实验中的所有设备要求；学生可以先在虚拟软件上对整个实验过程进行仿真训练，再在真实设备上进行训练，降低对设备的损耗。
(2)解决传统的网络课程流于形式的问题。传统的网络教学主要是以原理和概念居多，这些抽象的理论对于学生来讲难于理解，虚拟软件可以采用可视化的形式将枯燥的网络原理具体化。
(3)有助于提高学生的学习兴趣。虚拟软件给学生提供了一个随时想学就能学的环境，学生学习时不必纸上谈兵，对提高学习兴趣有很大帮助。
(4)有助于网络一体化师资的建设。在很多数技工院校，网络实验室不是设备缺乏就是落后陈旧。这些因素直接导致“教师想教没法教，学生想学没法学”的状态。虚拟软件从根本上解决了这个问题，有助于教师的教学经验的积累。
(5)有助于教学资源的整合。PT可以方便的将整个实验过程完整保存下来。将实验命令添加理论整理成册，就成为了一体化教材；将实验图和命令进行提纲式总结成幻灯片，就成为了教学课件；将实验过程录制下来，就是一个教学视频。
(6)有助于改进网络的考核方式。传统的笔试不足反映学生的真实水平，实验考试又不易量化考核。PT具有测试反馈平台，教师可预先在该软件上设置实验要求，学生根据要求进行实验配置，软件在测试完成后根据配置情况进行评分，实现量化考核。学生也可以在测试后了解实验的具体配置和自己 所做的配置。
3 利用PT完善网络一体化教学
计算机网络是计算机专业的核心课程之一，基于技工院校学生以后的岗位群、职业群所要求的能力对该课程的内容进行精心设置，主要包括网络基础知识、网络设备互联两大部分。网络基础知识以理论为主、实验为辅，实验是为了验证理论；网络设备互联是以实验为主、理论为辅，理论为实验提供技术支持。
3.1 PT辅助网络理论教学
网络基础知识中有许多知识比较抽象，如数据通信理论、网络体系结构、网络协议、路由原理等，学生不易理解和掌握。利用PT軟件设计出一些相应的实验，可以使一些枯燥的理论变的形象化。如讲解子网掩码的作用，理论为将子网掩码和主机IP进行And运算，就得出网络地址。下面用一个简单的实验来验证，如图1。配置PC0、PCI的IP分别为192，168，1，1和192.168.1.2，配置PC2、PC3的IP为192.168.2.1和192.168.2.2，子网掩码均为：255.255.255.0。根据理论，将各主机的IP分别与其掩码进行And运算，可得出：PC0和PCI的网络地址为：192.168.1.0，PC2和PC3的网络地址为：192.168.2.0。它们之间通过二层交换机连接，所以PC0和PCI连通：PC2和PC3连通；两个网络之间通，用实验讲解了理论。因此，在网络理论教学中，穿插Packet Tracer设计出的实验来对理论进行验证，可以增强理论教学的实效性。
3.2 PT应用于网络实践教学
在网络实践课程当中采用PT软件，可以真正使“教学做”合为一体。学生能从实践课程中获得大量的、自由的组装和配置训练，动手能力大大提高，PT贯穿了整个实践教学。例如设计简单静态路由的实验，在PT中选择相应设备构建网络，如图2。在连两台路由器命令行下配置静态路由命令：Router(config)#ip route【目的网络】【掩码】【下一跳IP地址】，测试PCO和PCI连通。还可在Simulation模式下查看详细OSI模型、Outbound PDU信息等。这也是在传统课件和真实环境中无法提供的高级功能，使学生能加深对网络原理的理解。4结束语
在网络一体化教学中采用虚拟软件，是提高教学效果和保证教学质量的一种手段。虽然使用虚拟软件教学有诸多优点，但它毕竟不能完全取代真实的物理环境。因此，在具体的教学过程中，应当虚实结合、因材施教。
关键词：PT 一体化教学 虚拟软件 网络
中图分类号：G64 文献标识码：A 文章编号：1007-3973(2011)002-183-02
2009年广东省人力资源和社会保障工作盘点关于广东技工教育体系建设中明确指出：广东技工教育以就业为导向、以技能为本位，注重一体化教学。一体化教学模式打破了传统的理论与实践教学的界限，将它们有机的融为一体，成为培养新型技能型人才有效的教学模式。
1 网络教学的现状及存在的问题
一体化教学要满足理论教学与实践教学的统一，要有适合的一体化教室，即实验室要有仿真的实训环境，良好的演示条件，良好的学生状态反馈条件；要有一体化教师，即授课教师既是专业理论教学的能手，又是具备熟练操作技能和丰富实践经验的行家；要有一体化教学资源，即理论与实训相结合的教材、教案、教学项目等。
1.1 计算机网络一体化教学的现状
近几年，随着职业技能教育的大力发展，很多技工院校都投入一定的资金和人力进行学校资源建设，其中包括建设专业的网络实验室：此外，各个技工院校也在推行一体化教学模式，计算机网络课程也得到较大的发展。随着教学的不断深入，有一些问题显现出来：
(1)实验成本高。首先，各个学校网络实验室不能满足一体化教学的要求。网络设备具有种类多，价格贵、更新快的特点，建设一个网络实验室要顾及到设备的全面性和技术的先进性，资金需求高。其次，学生在实验过程中，不能完全对实验设备的特征、性质、配置、操作做出总体把握，他们冒然动手，误操作极多，严重影响实训教学的开展，很多误操作直接导致设备的永久性损坏。
(2)一体化师资不足。网络课程的一体化教师和传统课程有一定的区别：传统计算机科目的课程基本上都是使用普通计算机和软件完成教学；网络课程则需要使用多种类、多台数的网络设各共同完成教学，这就要求教师是理论和实践的双面能手。由于学校建设相应实验室都是滞后于市场，没有实验环境，导致教师相关的经验不足，能够将网络一体化教学深入贯彻的教师数量不足。
(3)网络一体化教学资源缺乏。教利是学生学习的主要依据和信息来源，没有好的一体化教材就很难取得良好的一体化教学效果。目前市面上很难找到适合网络一体化教学需要的教材。
(4)网络课程考核方式过时。传统的考核方式有两种：笔试和实践考核。一体化教学是理论和实践的统一，传统的考核方式已经不适用。技工教育的根本是为经济社会发展提供技能人才，因此，以技术为主体的考核方式才能适合一体化教学。
1.2 虚拟网络环境软件现状
虚拟网络环境软件是指安装在普通PC机上，对真实的路由器、交换机等网络设备的工作环境进行模拟的软件，利用它可以进行网络设备配置、管理、规划等工作。市场上的网络模拟软件基本上都以Cisco网络实验环境和设备为标准。模拟软件从其实现原理上大致可分为两类：一是以Dynamips为代表的硬件模拟器，其原理是模拟网络设备的硬件环境。它可以模拟出路由器的真实环境，功能强大。但是它也有很严重的缺点：占用系统资源大，可支持的交换命令少，在网络的教学中不适用。另一类是以PT为代表行为模拟器，其原理是模拟网络设备的lOS命令行。这类模拟器简单易用，设各种类全面，占用系统资源较少。目前绝大多数使用的都是行为模拟器。
1.3 PacketTracer的特点
PT是由Cisco公司发布的一个辅助学习工具软件，为学习思科网络课程的初学者去设计、配置、排除网络故障提供了网络模拟环境。目前版本是PT 5.3，该软件的特点如下：
(1)设备全面、易于扩展。PT提供了大量的网络仿真设备，如路由器、交换机、无线网络设备、服务器、各种连接电缆和终端等，这些设备在真实实验室中几乎是无法配置齐全的。各个设备采用图形化和命令行两种配置方法，面板都以图形化的形式展示，可以自由添加、移除网络模块。
(2)支持多种网络协议。支持常用的网络仂设有HTFP、DNS、TFTP、Telnet,TCP、UDP、Single Area OSPF、DTP、VTP和STP，同時也支持IP、Ethemet、ARP、Wireless、CDP，Frame Relay、PPP、HDLC和ICMP等协议模型。
(3)支持逻辑空间和物理空间的设计模式。逻辑空间模式用于进行逻辑拓扑结构的实现：物理空间模式支持构建城市、楼宇、办公室、配线间等虚拟环境。
(4)数据报传输采用实时模式和仿真模式。实时模式与实际传输过程一样，用户可以像使用真实设备一样使用仿真设备；仿真模式通过可视化形式显示数据报的传输和处理过程，使用户能形象理解抽象数据的传送原理。此外，仿真模式还具有报文分析功能，用户可以查看PDU信息、OSI模型控制信息等。
(5)具有可视化的数据报表示工具。PT中配置有一个全局网络控测器，可以显示和控制仿真数据报的流动和传送。2虚拟软件对网络一体化教学的积极作用
为解决在网络一体化教学中存在的一些问题，近年来在很多学校的网络的教学中，都引入了虚拟软件来辅助教学，其中以PT最为适用，虚拟软件的引入弥补了网络一体化教学中的很多不足：
(1)节约实验成本。学生使用虚拟软件就可以满足实验中的所有设备要求；学生可以先在虚拟软件上对整个实验过程进行仿真训练，再在真实设备上进行训练，降低对设备的损耗。
(2)解决传统的网络课程流于形式的问题。传统的网络教学主要是以原理和概念居多，这些抽象的理论对于学生来讲难于理解，虚拟软件可以采用可视化的形式将枯燥的网络原理具体化。
(3)有助于提高学生的学习兴趣。虚拟软件给学生提供了一个随时想学就能学的环境，学生学习时不必纸上谈兵，对提高学习兴趣有很大帮助。
(4)有助于网络一体化师资的建设。在很多数技工院校，网络实验室不是设备缺乏就是落后陈旧。这些因素直接导致“教师想教没法教，学生想学没法学”的状态。虚拟软件从根本上解决了这个问题，有助于教师的教学经验的积累。
(5)有助于教学资源的整合。PT可以方便的将整个实验过程完整保存下来。将实验命令添加理论整理成册，就成为了一体化教材；将实验图和命令进行提纲式总结成幻灯片，就成为了教学课件；将实验过程录制下来，就是一个教学视频。
(6)有助于改进网络的考核方式。传统的笔试不足反映学生的真实水平，实验考试又不易量化考核。PT具有测试反馈平台，教师可预先在该软件上设置实验要求，学生根据要求进行实验配置，软件在测试完成后根据配置情况进行评分，实现量化考核。学生也可以在测试后了解实验的具体配置和自己 所做的配置。
3 利用PT完善网络一体化教学
计算机网络是计算机专业的核心课程之一，基于技工院校学生以后的岗位群、职业群所要求的能力对该课程的内容进行精心设置，主要包括网络基础知识、网络设备互联两大部分。网络基础知识以理论为主、实验为辅，实验是为了验证理论；网络设备互联是以实验为主、理论为辅，理论为实验提供技术支持。
3.1 PT辅助网络理论教学
网络基础知识中有许多知识比较抽象，如数据通信理论、网络体系结构、网络协议、路由原理等，学生不易理解和掌握。利用PT軟件设计出一些相应的实验，可以使一些枯燥的理论变的形象化。如讲解子网掩码的作用，理论为将子网掩码和主机IP进行And运算，就得出网络地址。下面用一个简单的实验来验证，如图1。配置PC0、PCI的IP分别为192，168，1，1和192.168.1.2，配置PC2、PC3的IP为192.168.2.1和192.168.2.2，子网掩码均为：255.255.255.0。根据理论，将各主机的IP分别与其掩码进行And运算，可得出：PC0和PCI的网络地址为：192.168.1.0，PC2和PC3的网络地址为：192.168.2.0。它们之间通过二层交换机连接，所以PC0和PCI连通：PC2和PC3连通；两个网络之间通，用实验讲解了理论。因此，在网络理论教学中，穿插Packet Tracer设计出的实验来对理论进行验证，可以增强理论教学的实效性。
3.2 PT应用于网络实践教学
在网络实践课程当中采用PT软件，可以真正使“教学做”合为一体。学生能从实践课程中获得大量的、自由的组装和配置训练，动手能力大大提高，PT贯穿了整个实践教学。例如设计简单静态路由的实验，在PT中选择相应设备构建网络，如图2。在连两台路由器命令行下配置静态路由命令：Router(config)#ip route【目的网络】【掩码】【下一跳IP地址】，测试PCO和PCI连通。还可在Simulation模式下查看详细OSI模型、Outbound PDU信息等。这也是在传统课件和真实环境中无法提供的高级功能，使学生能加深对网络原理的理解。4结束语
在网络一体化教学中采用虚拟软件，是提高教学效果和保证教学质量的一种手段。虽然使用虚拟软件教学有诸多优点，但它毕竟不能完全取代真实的物理环境。因此，在具体的教学过程中，应当虚实结合、因材施教。