可自动评测的Cisco模拟器在网络综合实训教学中的应用

◆曾兰星

1 引言

在中职学校，网络综合实训课程是计算机网络专业的核心课程，主要涉及交换机和路由器的配置，要求学生有较强的实际动手能力。开设该课程的学校一般都配有网络实训室，但在实际教学过程中，很多教师还是感觉到采用实物网络设备做实验存在两方面的不足。

一方面由于价格和实训场地的原因，实训室的网络设备数量有限，导致学生要排队轮流使用网络设备。学生也只能在课堂或者是实训场地里才能学习，缺少在课下学习的条件，不能充分调动学习积极性和自主性，这就使得实训课程的教学效率下降。

另一方面由于该课程实训项目多，加上学生所有实训操作都在实物网络设备上进行，教师在实训室组织教学难度很大。对于学生所做的实训操作结果，教师很难在课堂上进行及时的检测和评分，从而导致学生的学习积极性不高，教师也难以驾驭和控制课堂。

经过长时间的摸索，在教学过程中采用Cisco模拟器（Cisco Packet Tracer）和实物网络设备相结合的方式，取得不错的教学效果。使用Cisco模拟器软件后，不受时间、场所和资源的限制，在普通PC机上就能完成大多数网络实验。利用Cisco模拟器提供的活动向导功能可以实现实训结果的自动评分，快速将结果反馈给学生，从而激发学生的学习积极性，提高课堂效率和教学质量，也缓解了教师辅导的压力。

2 CISCO模拟器介绍

Packet Tracer（以下简称PT）是由Cisco公司发布的一个辅助学习工具，该软件对网络设备的模拟很真实，在图形用户界面上通过拖曳的方法建立网络拓扑，与现实中操作真实设备几乎一样。PT支持大多数的网络设备仿真模型，包括交换机、路由器、终端设备、连接线缆、服务器、无线网络设备等，这些设备还能配置各种模块，具有很好的直观效果。在仿真模式下还能观察到数据包在网络上的传输过程，并能查看到每个数据包的结构和内容。

在实训教学中，让学生先在模拟软件上练习各种操作，这样可以极大地减小教师组织实践教学的难度，而且能让每个学生得到充分的练习时间。等学生操作熟练以后，再使用真实网络设备进行操作，强化实践认知，可以收到良好的教学效果。

PT软件的“活动向导”是一个实时评测工具，该工具可以自动检测学生的操作情况，并给出反馈，在教学中能起到辅助引导学生交互实验。教师只要根据实验要求在PT中提前完成实训内容，并根据实训内容写出相关配置步骤，设置得分关键点，学生只要按照要求逐步实现实验内容。该工具能激发学生学习的自主性，是辅助教学的优秀工具。

3 教学设计

网络综合实训这门课程主要是提高学生网络组建与管理、网络配置与维护、网络综合布线等方面的实际操作技能，加强学生网络技术训练，提高学生网络专业水平。本文将以“校园网的搭建”为实训项目，介绍PT软件在“网络综合实训”实训教学中的应用。

1）实训目的和内容。校园网搭建项目是网络综合实训课程的核心项目，该项目的实验目的是：①连通校园网内部所有计算机，并通过共享公网IP地址的方式实现对互联网的单向访问；②配置校园网内部的FTP和Web服务器；③学会使用路由器对各部分网络进行路由控制；④掌握NAT和访问控制列表的配置。

该项目实训内容主要有：①在PT模拟器软件中按照图1创建实训拓扑图，并且设置好路由器、交换机、防火墙和各PC的端口参数及配置；②配置三层交换机及各端口的VLAN信息和端口安全；③配置路由器的路由协议、NAT和访问控制列表；④在各PC上测试其与互联网和内网的连通性。

图1 校园网网络拓扑图

2）设计实训拓扑图。根据校园网的基本功能来设计实训网络拓扑图。首先，要求能充分展示校园网搭建的过程，并实现各种网络功能；其次，拓扑图不要太复杂，让学生能在2～4节课的时间内完成实验所设计的网络拓扑并将相关网络设备配置好。拓扑图如图1所示。

3）教师制作可自动评测的实训题。依据差异教学和有效教学理论，在教学过程中如果能及时了解学生的学习效果，使教师有针对性地调控教学过程，增强教学机智，可以显著提高课堂教学的有效性。本文借助PT软件的“活动向导”功能，可以完成实训结果的自动评分，让学生在课堂上得到及时的反馈和评价，激发学生的学习兴趣。在PT中制作可自动评测的实训题可以采取“三步走”的原则：第一步，教师根据实验拓扑在PT模拟器中完成相应功能；第二步，通过“活动向导”生成学生练习文件，在这一步可以设置各关键得分点、时间控制和进度安排；第三步，制作实训步骤和说明。这样制作的扩展名为pka的练习文件，可以让学生在练习的过程中获得实时的评价和反馈，系统也会给出相应的提示，学生相当于获得一个一对一的辅导教师，能够激发学生的主动学习能力。

4 教学过程

配置拓扑图 拓扑图的配置是PT软件的基本功能，要求学生将拓扑图中涉及的设备添加到工作区中，并将各个设备的连接线配置好即可。有一点特别要说明的是：外网的服务器连接路由器时，需要用交叉线连接，否则服务器设备就不能连通。

划分VLAN及配置端口模式 VLAN（虚拟局域网）技术是一种将局域网设备从逻辑上划分成多个独立的网段，从而实现虚拟工作组的新兴数据交换技术。在本实训项目中，要求将二层交换机连接PC的端口设置为访问（Access）模式，并划分到相应的VLAN；交换机与交换机之间的端口全部设置为主干（Trunk）模式，目的是允许所有VLAN的数据通过；两个三层交换机之间的端口需要组合成聚合端口，目的是增加线路带宽和增强网络的健壮性。

路由器的OSPF、ACL和NAT配置 本实训拓扑图中引入内外网两台路器，目的是为了模拟校园内网和外部互联网之间的互联，要求学生掌握OSPF路由相关命令。为了过滤外网数据包，要求学生在内网路由器上创建相应的访问控制列表（ACL）。为了实现校园网内部计算机通过一个公网IP地址共享上网，要求学生在内网路由器上创建相应网络地址转换（NAT）列表。

网络连通性检测 为实现本实训项目的教学目标，要求学生完成所有配置后，可使不同网段、不同VLAN内的各个PC之间均能通过路由器实现通信；所有PC可以访问内网的Web和FTP服务器；所有PC可以通过域名和IP地址两种方式访问外网的Web服务器上的网站。

5 教学效果

本文通过在实训过程中采用Cisco模拟器和实物网络设备相结合的方式进行教学，经过一年的教学实践，得到学生的一致好评，通过对学生和教师进行问卷调查，分析结果显示如下。

学生方面 学生对模拟器和实物相结合的教学方式普遍比较认可，主要体现在实训设备充足，实验环境搭建方便简单，排错容易，PT软件的自动测评功能更是让学生可以得到及时的教学反馈，激发了学生的内在学习动力和学习网络知识的自主性。

教师方面 很多教师以前都是使用实物网络设备进行实训教学，就像前面所述，这种方式要么实训设备不够，要么实训环境准备繁琐，在一定程度上影响到上课质量和教学效率。通过使用模拟器和实物相结合的方式后，大多数教师觉得这在很大程度上缓解了实训设备不足、学生课下无学习环境的状况，尤其是PT软件的自动测评功能，可以让教师及时收集学生的实训情况，并及时调整实训进度，既增强了教学效果，也缓解了教师辅导的压力。

6 结束语

本文通过采用Cisco模拟器和实物网络设备相结合的教学实践研究，在一定程度上解决了计算机网络实训室设备不足、实训环境搭建繁琐的问题。通过PT软件中“活动向导”功能在教学中的应用，可使学生在实训过程中实时得到反馈，初步验证对学生学习主动性有一定的促进作用，一定程度上改善了课堂教学效果；教师也可以及时了解学生对知识点的掌握情况，提高了教学效率。

[1]何克抗.教学系统设计[M].北京:北京师范大学出版社,2006:103.

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