模拟实验先行教学法在《计算机组网技术》中的实践探索
2013-12-29姚丽娜
摘 要：《计算机组网技术》是职业学校计算机网络专业的一门核心课程，该课程理论性较强，实验又比较多，教师和学生在教和学中比较吃力。本文分析了现实教学中存在的问题及其成因，结合自身教学实践，对模拟实验先行教学法在《计算机组网技术》课堂教学中的应用作以下探讨。
关键词：计算机组网技术 模拟实验先行教学法 信息化 VLAN
中图分类号：G642 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2013）05（a）-0192-02
1 创新教学模式，提升理论与实践的结合力
《计算机组网技术》是职业学校计算机网络专业的一门专业课，也是一门专业理论与实践操作密切结合的核心课程。
该课程主要内容有计算机网络基础知识、对等网组建、网络命令的应用、Windows环境下TCP/IP参数的配置、交换机基本操作、无线局域网的组建、Windows Server 2003的安装与基本操作、计算机网络的安全防护等知识与技能。该课程强调学生的动手实践，目的是培养学生的操作技能水平。
内容组织上，该课程能够将网络组建方面的知识融入到实践操作中，但同时，也对实施教学提出了更高的要求；教师在课堂教学中，既要传授理论知识，又要指导学生实际技能操作。以往的课堂经验说明，教师很难把握理论学习的“度”与技能操作的“会”之间的平衡。即，理论知识教多了，学生听得枯燥，失去兴趣，没有效果；理论知识教少了，学生动手实践又不会做。
仔细研究课程内容后觉得理论部分较为抽象，学生学习较为吃力，在讲授这部分知识时，整个课堂自然成了教师一个人的独角戏。实验部分又因为一些客观条件影响，如机房的环境要求、学生理论知识准备等的不足，课堂纪律难以掌控，因此教学效果达不到预期目标。面对这种局面，促使教师在课堂教学中实施改革，改变教学的方式方法，或借助信息化手段等，探索出适合学生、适合环境的新的教学模式。
本文的模拟实验先行教学法正是为解决上述矛盾而提出的一种着力于提高课堂效率、激发学生的学习兴趣或主动性的教学方式方法的实践探索。
通过几个学期的实践探索以及实践后教研组全体教师参与的商讨与交流，使方法在实际使用中，不断完善，并取得了较好的效果。下面以Z0941班的一堂公开课—— 《VLAN划分与配置》为例阐述模拟实验先行教学法的具体应用。
2 教学案例呈现，提出实际问题，搭建模拟环境《VLAN划分与配置》
2.1 设计需求
（1）我们系学生管理部门由教务科、学生科、行政科三个部门组成，每个部门大约有10台主机需要上网，并且该单位有两个办公地点，分别在一栋楼的1楼和2楼。
（2）两个办公地点都能提供教务科、学生科、行政科三个部门的用户上网服务，每个部门在一个办公地点各有5台主机需要上网。
（3）这三个部门分别申请了三个合法的网段，网络地址分别为192.168.1.0/24、192.168.2.0/24、192.168.3.0/24。
（4）该单位要实现相同部门之间的主机通信，通过二层交换机；不同部门之间的主机也实现通信，通过路由器完成。
2.2 需求分析
（1）该单位由三个部门组成，申请了三个网段，考虑用VLAN技术在交换机上来实现各部门间的隔离，因此，把三个部门分别划分在不同的VLAN中。
（2）由于该部门1楼和2楼都有三个部门的用户，所以，可以采用基于端口的VLAN技术，在1楼、2楼分别放置一个二层交换机。1楼和2楼交换机之间，直接用双绞线（交叉线）相连，这样同一部门的用户可以只经过二层交换机快速通信，而部门间通信需要路由设备。而从经济方面考虑，采用路由器来实现VLAN间的信息的快速转发。
2.3 方案设计
方案的设计结构图如图1所示，该方案共采用了2台CISCO2950-24交换机，1台1841路由器。
PC0、PC1、PC2分别代表在一楼办公地点的三个部门。
PC3、PC4、PC5分别代表在二楼办公地点的三个部门。
在本次实验中，我向学生提出了一个实际问题，要求为系部三个独立的部门搭建一个局域网。该实验并不是教材上的现成实验，这个实验融合了IP地址的分配、VLAN的划分、二层交换机的连接方式、拓扑结构的绘制及拓扑的物理连接、路由器的使用方法等知识点。
如果所有内容在教室讲，显然达不到教学效果。但是全部通过真实设备搭建实验环境，学校也并不具备实验条件，因此，我采用了“模拟实验先行教学法”，要求学生在Packet Tracer模拟软件中模拟出来，最后测试实验结果。
3 学生实际操作，借助模拟实验激发学生学习兴趣
3.1 在模拟器中画出拓扑图
此部分由学生在模拟软件中自行完成。
3.2 技术提醒
（1）交换机上的接口模式为trunk模式。
（2）一组接口需要添加到VLAN的端口中。
Swtich（config）#interface range F0/1-8
（3）使用单臂路由实现VLAN间的通信。
3.3 按照下面步骤完成实验
（1）计算机设置（表1）。
（2）Sw0设置。
①创建VLAN 2、F0/1-F0/8在VLAN 2中
VLAN 3、F0/9-F0/16在VLAN 3中
VLAN4、F0/17-F0/24在VLAN 4中
②F0/24建trunk（干道）、F0/3建trunk
trunk（干道）模式：可以在单个物理链路上承载多个VLAN流量
具体操作命令如下。
Switch>enable
Switch#config t
Switch（config）#vlan 2
Switch（config-vlan）#exit
同理创建vlan3、vlan4
Switch（config）#interface range f0/1-8
Switch（config-if-range）#switchport
mode access
Switch（config-if-range）#switchport
access vlan 2
Switch（config-if-range）# exit
同理把9-16端口加入VLAN 3、把17-24端口加入VLAN 4
Switch（config）#interface f0/24
Switch（config-if）#switchport mode trunk
Switch（config-if）#exit
同理把3号端口设置为trunk模式
（3）Sw1设置（同sw0）。
①创建VLAN 2、F0/1-F0/8在VLAN 2中，
VLAN 3、F0/9-F0/16在VLAN 3中
VLAN4、F0/17-F0/24在VLAN 4中
②F0/24建trunk
（4）路由器。
①激活主接口F0/0
②F0/0.1、F0/0.2、F0/0.3子接口进行数据封装
F0/0.1 IP地址：192.168.1.1 子网掩码；255.255.255.0
F0/0.2 IP地址：192.168.2.1 子网掩码；255.255.255.0
F0/0.3 IP地址：192.168.3.1 子网掩码；255.255.255.0
具体操作命令如下。
Router>enable
Router#config t
Router（config）#interface f0/0
Router（config-if）#no shut
Router（config-if）#interface f0/0.1
Router（config-subif）#encapsulation
dot1q 2
Router（config-subif）#ip address 192.168.1.1 255.255.255.0 作为不同VLAN的网关
Router（config-subif）#no shut
Router（config-subif）#exit
Router（config）#interface f0/0.2
Router（config-subif）#encapsulation dot1q 3
Router（config-subif）#ip address 192.168.2.1 255.255.255.0
Router（config-subif）#no shut
Router（config-subif）# exit
Router（config）#interface f0/0.3
Router（config-subif）#encapsulation dot1q 4
Router（config-subif）#ip address 192.168.3.1 255.255.255.0
Router（config-subif）#no shut
3.4 测试步骤
（1）测试同一VLAN中主机间的通信。
（2）测试不同VLAN中主机间的通信。
3.5 实验心得
由学生记录模拟实验中遇到的问题及解决的方法与结果等情况。
3.6 课后思考
如果要实现不同VLAN之间某几台机器不可以互相访问，又该如何设置呢？
4 模拟实验先行教学法的教学效果
4.1 虚拟真实相结合，增强实验效果
为了提高实验教学的效果，提高实验室网络设备的使用效率，我采用虚拟真实相结合的实验教学方法。在该课程开始的时候，就向学生介绍了网络模拟软件Packet Tracer的使用方法。
在课程进行的不同阶段让学生先在模拟软件上熟悉路由器、交换机等网络设备的配置方法和连网过程，最后才到实验室在真实的路由器和交换机上进行配置实验。这种虚拟实验先行，虚拟真实相结合的实验教学方法，学生可随时随地进行实验，节约了实验教学时间，大大提高了实验室设备的使用效率。同时学生在通过软件熟悉了网络设备以后，在真实网络设备上开展实验的时候也能迅速进入状态，使实验的效率更高、感受更深。
4.2 典型案例分析，提高感性认识
课堂教学难以让学生接触到大量网络设备及其使用方法。为此，在教学过程中的不同阶段，我会以一些实际开发、施工过的项目作为案例进行技术分析，以便使学生加深对相关知识点的理解。例如：在讲授无线网、VLAN原理等内容的时候，通过实际的案例的分析，一方面增加了加强学生对实际网络工作过程的了解，开阔了视野；同时让学生了解如何做网络研究和开发工作的。学生们觉得计算机网络课上讲授的知识都非常实用，因此，学习计算机网络课程的兴趣也大大提高。
