基于Cisco Packet Tracer的计算机网络实验教学模式构建

王玉龙

摘要：本文从教育技术学专业“计算机网络”课程实践教学中存在的问题出发，依据协作学习和混合学习的核心理念，构建了基于Cisco Packet Tracer的计算机网络实验教学模式，详细分析了各环节的活动流程设计，并对其应用效果进行了分析，以期能够为计算机网络实验教学提供有意义的借鉴。

关键词：Cisco Packet Tracer；虚拟实验；教学模式

中图分类号：G434 文献标识码：A 论文编号：1674-2117（2015）24-0114-03

Cisco Packet Tracer概述

Cisco Packet Tracer是由Cisco公司发布的一款计算机网络虚拟实验仿真软件。[1]学习者既可以在该软件的图形用户界面上直接使用拖拽功能建立网络拓扑，也可以在与真实设备几乎完全一致的配置界面中配置设备参数，测试网络联通性，并通过软件模拟，使用户观察到数据包在网络中的详细处理过程及网络实时运行情况。同时，该软件可以通过“活动向导”创建网络方案，对学习者进行网络技能考核。该软件不仅可以提供多种型号的网络互连设备、线材，支持多种网络协议的模拟、演示，而且能够逼真再现多种物理布线环境，进而完成计算机网络课程教学中的多个实验项目，为教学提供有效的支持。

计算机网络课程在实验教学中存在的问题

1.课时有限

计算机网络课程是教育技术学专业的基础课，具有很强的实践性和应用性。该课程不仅注重培养学生的网络规划、组建、维护能力及提高学生的问题意识、动手能力，而且要求学生能够有效地迁移所学知识，解决实践中的问题。然而，由于近年来不断压缩课内学时，计算机网络课程的实验课课时逐渐减少，导致实验教学难以有效开展。

2.实验环境封闭

在计算机网络实验课中，学生需要按照自己的规划选择网络设备、传输媒体、连接端口，自由组网、自主配置网络参数、自行测试并优化调整。因此，一个相对自由、灵活、开放的实验环境是教学的必要条件。然而，当前的实验室在建设方面封闭、固化；在管理方面规范、严格。这就很难满足计算机网络实验教学的开放性需求，从而导致很多实验项目只能通过教师讲解和演示等理论化的教学方式开展。

3.实验完成率较低

首先，教育技术学属于交叉性学科，该专业学生的计算机基础相对于理工科的学生来说较薄弱，又由于选修的课程不足，部分学生很难完成复杂的综合性、设计性网络实验项目。其次，由于缺乏有效的自主学习工具和渠道，学生很难在课前充分地为实验做准备。再次，受课时限制，大部分学生很难在课上充分地理解并掌握实验理论内容。因此，从实际教学来看，有一定比例的学生无法在课堂的有限时间内完成实验。

4.应用环境难以构建

计算机网络的实践性和应用性较强，但在现有固化、静态的实验条件下，教师很难构建计算机网络错综复杂的各类实际应用环境，以及呈现常见的网络问题情境。因此，学生只能在理想化、标准化的应用情境下开展实验，而这种教学环境不利于培养学生的实践能力、动手能力及解决问题的能力。

5.实验能力难以评价

实验教学是计算机网络教学的重要环节，而对实验能力的有效评价一直是难以解决的问题。目前的评价手段一般有三种：一是评阅实验报告，二是考查学生当堂实验的完成情况，三是将二者综合起来进行考查。这三种评价手段实施效率较低，且对实验能力评价是否有效还有待商榷。

基于Cisco Packet Tracer的计算机网络实验教学模式构建

针对上述问题，笔者借鉴协作学习及混合学习的核心学习策略，对计算机网络课程的实验教学手段、工具平台、活动设计和操作模式进行了深入探索，提炼出基于Cisco Packet Tracer的实验教学模式，如下图所示。

该模式将社交工具和网络平台作为协作学习的学习环境，并运用Cisco Packet Tracer搭建仿真实验平台，以微课为资源载体，开展线上、线下，课内、课外相结合的混合式协作学习。[2]该模式共有九个教学活动流程，延伸至课前、课中和课后三个阶段，涵盖实验辅导、实验操作、实验评价等实验教学的完整环节。同时，每个活动流程都有相应的工具、平台和媒体提供教学支持。

课前，教师梳理实验任务、要求及各类材料，并将其统一放至学校的BB（Black Board）教学平台，学生可自行下载，并明确实验任务及要求。同时，教师将实验的基本原理和关键操作步骤制作成微课，学生可以随时、随地登录BB平台自主学习。在自主学习的过程中，教师通过QQ群和微信群引导学生的协作学习过程，对典型、共性问题进行分析解答，并将常见问题进行整理提炼，作为后续的学习资源发布至BB教学平台。此外，各学习小组也可以借助QQ群和微信群开展组内和组间的协作学习，分享学习经验和技巧，就相关问题互动交流。

课中，学生根据实验任务及要求，利用Cisco Packet Tracer自主设计实验方案，进行实验操作。Cisco Packet Tracer模拟了与真实设备和真实环境几乎一致的配置界面及应用场景，学生根据自主设计的实验方案，通过鼠标点选、拖拽等简易操作在“实时模式”下自主选择实验设备，构建实验环境，配置网络参数，并可切换至“模拟模式”下实时观察数据包在网络中的详细处理过程及网络实时运行情况；同时，Cisco Packet Tracer还提供了网络技能的评估工具。[3]教师可通过“活动向导”功能，围绕实验的核心内容，设置考核点，并将其融入详细的网络方案中，发布给指定学生，对其进行网络技能考核。学生可按要求对给定方案进行配置操作，系统将对学生配置与教师设定的标准化方案进行自动比较，并评定相应分数。

课后，学生不仅可以调出在课堂上保存的网络拓扑图继续实验操作，撰写实验报告，而且可以利用Cisco Packet Tracer无限次再现或重构实验设计，对自己的课堂实验操作进行优化、总结和反思。部分当堂未完成实验的学生，也可以在课后继续尝试，完成相关实验内容，同时还可通过课程平台查询相关疑难解答，或借助QQ、微信获得教师或同学的帮助。

实验总评由学生的当堂实验表现和实验报告共同决定。其中，学生的当堂实验成绩由Cisco Packet Tracer的“活动向导”模块提供的考核评估功能自动评定。对实验报告的评价可采用学生组间互评、教师评价相结合的方式灵活处理，最大限度地凸显评价的客观性、公正性及有效性，进而激发学生学习积极性并促进其辨别、批判、总结、反思等自主学习能力的有效发展。

教学效果简析

1.有效拓展了实验教学时空

Cisco Packet Tracer无须网络支持，学生可以随时、随地进行实验。因而，基于Cisco Packet Tracer的教学模式突破了教学场地和时间等物理性的限制，拓展了计算机网络实验教学的时空，缓解了实验学时不足的现实难题，使实验教学开展得更为扎实、有效，最终使实验教学效率得到大幅度提高。

2.课堂实验完成率大幅提高，“学困生”渐进发展

课前，学生不仅可以确切地了解实验任务和要求，而且部分基础较为薄弱的学生还可以通过微课反复学习、查缺补漏，从而大大地提升了当堂实验的完成率。同时，Cisco Packet Tracer也为学生提供了更为充足的试误时间和空间，学生可以不断地尝试操作、调整、优化。因此，“学困生”的学习压力有所缓解，学习挫败感显著降低，并能够自主、自觉地投入到学习中，进入渐进发展的良性循环。

3.学生自主学习的能力和意识显著提升

教师通过BB平台，以微课形式为学生自主学习提供了有效的资源支持。学生在课前可通过微课进行释疑、解难，在课中可依据微课实时调整实验方案，在课后可借助微课进行总结、反思。同时，在课外环节，教师可以有意识地引导学生利用QQ群、微信和课程博客进行分享、答疑、交流与互动，并引导学生围绕实验设计与实验操作的具体问题开展更有目的性、聚焦性的协作学习。这种基于问题和需求的协作学习能够有效地激发学生学习的主动性，久而久之，学生的自主学习意识和能力就会得以形成和发展。

4.学生的问题解决能力得到有效提高

培养学生问题解决能力最为有效的方法就是将学生置于真实的问题情境之中，促使其感受、体验和尝试。Cisco Packet Tracer可以逼真地模拟多种复杂的网络应用环境，再现真实的网络应用和网络故障，并为学生提供无限次尝试的机会，使学生在不断的探索、尝试中寻找最佳的问题解决方案。同时，在此过程中学生能够及时获得反馈，观察到网络的实时运行状况。

5.实验评价更为高效、精准、多元

Cisco Packet Tracer通过“活动向导”提供了一种有效的网络技能评价手段。教师可以从繁重的实验报告评阅及低效的当堂实验观察中解脱出来，并将主要精力集中于考核方案设计及考核要点设置，而系统则可以根据教师设计的考核方案及考核要点实现自动评价。同时，教师可根据不同学生的能力基础，有针对性地设计多种考核方案，实现更为精准的多元化、差异化评价。

存在的问题与展望

1.Cisco Packet Tracer系统尚存在不足

Cisco Packet Tracer系统的服务对象主要还是面向初学者，虽然它能逼真地模拟大部分的网络设备及其配置与应用环境，并直观地演示网络工作过程，但对于几类常见的网络服务，如web、dns、ftp、dhcp等，目前还只能演示其基本工作原理，具体的配置界面、操作方式与真实环境还有较大差异。

2.虚拟实验如何与真实实验相融合尚待探索

虚拟实验虽然具有高效益、低损耗、易管理、可重复、直观性等显著优势，但还只是一个相对理想化、标准化的实验环境，只能判断其某些既定行为是否发生，却无法完全预设真实环境下的全部可能性，特别是对网络设备的物理故障及由自然因素造成的一系列实时性、突发性问题显得无能为力。因此，虚拟实验无法完全取代真实实验。如何充分发挥虚拟实验和真实实验各自的优势，实现二者的有效互补和融合，在不失客观性的情况下提高实验效益，还有待于进一步探索。

参考文献：

[1]cisco networking academy. cisco packet tracer[EB/OL].https：//www.netacad.com/web/about-us/cisco-packet-tracer.

[2]彭绍东.从面对面的协作学习、计算机支持的协作学习到混合式协作学习[J].电化教育研究，2010（8）：42-50.

[3]吴刚.Cisco Packet Tracer在网络教学中的特殊应用[J].计算机时代，2011（4）：50-55.