多平台构建虚实结合的计算机网络实验教学体系研究

张振平

（河南应用技术职业学院，河南 郑州 450042）

多平台构建虚实结合的计算机网络实验教学体系研究

张振平

（河南应用技术职业学院，河南 郑州 450042）

针对目前高职计算机网络实验教学过程中存在的问题，作者提出了利用多种虚拟机技术与真实设备相结合，构建虚实结合的计算机网络专业实验教学体系。通过教学反馈，该实验教学体系对全面提高计算机网络实验教学水平，有效促进高技能应用型人才的培养具有一定的意义。

虚拟机；VMware Workstation；Cisco Packet Tracer；eNSP

1 计算机网络课程教学需求分析

适应社会信息化的发展，高职计算机网络专业在培养高端技术技能型网络人才上发挥着越来越重要的作用。从近年来学院招生情况可见，社会对计算机网络专业的认可程度越来越明显，为此学院也顺势加强了计算机网络实训条件的改善。2015年底投资近百万与华为公司共建了新的网络实验室，可完成交换路由、无线、安全等方面的实验，但是昂贵的设备在教学中的使用还存在一定的不安全因素，经过多方调研和分析，采用虚拟技术与真实设备相结合搭建科学的实验教学体系是一种行之有效的方法。因此根据该专业教学体系的特点，将网络实验分为初级实验、中级实验和综合实验，对学生分阶段、阶梯型完成本专业教学。

2 如何构建多平台虚实结合的实验体系

采用多种虚拟仿真软件，对不同的教学对象和课程分阶段、阶梯型实现教学，初级阶段主要利用简单易用的软件进行虚拟教学，待学生有了设备的感性认识后再介入到实际设备的初步使用，中级阶段利用与设备更加相仿的虚拟软件实现中小型项目的实验，在课程设计和毕业设计阶段，学生基本可以自主搭建复杂网络，甚至可以完成创新型实验。使用的主要软件有VMware Workstation，Cisco Packet Tracer，eNSP等。

2.1 VMware Workstation软件

VMware Workstation是一款功能强大的虚拟计算机软件，提供用户在单一的桌面上同时运行不同的操作系统和进行开发、测试、部署新的应用程序。其可以在一台PC上模拟完整的网络环境，灵活性与先进性十分突出，对于IT开发人员和系统管理员而言，VMware Workstation在虚拟网路、实时快照、拖曳共享文件夹、支持 PXE 等方面的特点使其成为必不可少的工具，目前采用的是VMware Workstation10.0.1版本。

2.2 Cisco Packet Tracer软件

Cisco Packet Tracer 是由Cisco公司开发的学习思科网络课程初级软件，可以为设计、配置、排除网络故障提供了网络模拟环境。用户可以在软件的图形用户界面上直接使用拖拽方法建立网络拓扑，并可提供数据包在网络中行进的详细处理过程，观察网络实时运行情况。在实际教学中发现，由于Cisco Packet Tracer对计算机硬件配置的要求较低、模拟设备的品种较为齐全且型号多、软件运行平稳，对于初级用户初步认识计算机网络十分有效。

2.3 eNSP软件介绍

eNSP是华为公司为学员提供的一款专门针对考证练习的网络仿真平台，主要对企业网路由器、交换机进行软件仿真，完美呈现真实设备实景，支持大型网络模拟，让用户在没有真实设备的情况下进行模拟演练、学习网络技术，该款软件主要针对已经基本掌握计算机网络的运行模式的教学对象。

3 计算机网络专业课程实验教学体系构建

计算机网络技术是我院开设的传统专业，目前已经形成一套完整的教学课程体系，并根据就业市场不断地补充和完善。

3.1 计算机网络实验室建设

新的网络实验室采用分组形式，5人1组，共8组，可同时满足40人的教学班实验需求。实验室采用华为公司的系列产品，包括交换路由组、无线实验组、安全实验组和教师管理组等方面的新型设备。配套实验室文化、电子教材及课件、实验模拟软件、网络机柜、服务器机柜、实验台、学生椅、配线架、理线架、教师桌椅、投影机、幕布、音响设备、多媒体操作台、PC机、空调、布线材料等，共计投资近百万元，可以搭建交换路由、无线网络及网络安全的实验条件，满足初级、中级和高级的计算机网络实验教学。

3.2 初级实验

针对一年级新生对设备一无所知的情况，为了使学生对硬件设备有感性认识，为后续实验做好准备，主要安排如下课程：

（1）系统安装：计算机的硬件组成和分区、Windows操作系统安装、Linux操作系统安装等，教师可在课堂上使用实际的硬件设备、VMWare虚拟机进行演示操作，使学生在使用VMware虚拟机进行实验时能够顺利进行。

（2）网络设备感性认识与线路连接：包括路由器、交换机、防火墙、无线接入等设备实物的认知，利用Cisco Packet Tracer软件实现计算机与网络设备的互连和远程登录等操作。课后，授课教师把实验操作过程录制成微课，学生可以通过观看教师的操作视频，达到每个知识点掌握，这种方式也有利于教师掌握学生的学习情况，激发学生的学习兴趣，把握学生的学习进度，便于及时给予必要的辅导。

3.3 中级实验

中级实验主要针对已经对网络设备有了感性认识，能够在保证安全的前提下使用设备的教学对象。主要完成交换机的VLAN设置、跨交换机VLAN设置、三层交换机的直连路由、静态路由、默认路由和OSPF，RIP路由、IS-IS区域配置、PPP封装（PAP封装）、NAT转换、VRRP虚拟路由冗余协议、区域间路由BGP、链路聚合等中级实验。这部分实验利用华为的eNSP软件进行配置与调试，授课教师根据实际案例情况，进行网络方案的讲解，同时给出网络拓扑，让学生在虚拟的网络实验环境中完成整个网络的实验配置及测试，写出完整案例的实验报告。

3.4 综合实验

综合主要针对课程设计和毕业设计，教师以典型的中小型项目为背景提出网络需求，并给出精简的网络拓扑图，学生分组以团队形式共同完成模拟实际项目工作过程，通过网络工程招投标、网络方案设计、IP地址规划、网络设备选型、交换机和路由器配置、服务器配置、Internet接入配置等，以培养学生的网络知识综合运用能力以及团队合作精神。

4 结语

通过多平台构建计算机网络虚拟实验教学体系的实际应用，其优势已初见端倪：第一，学生可反复在安全的虚拟平台上进行实验操作，对计算机和网络设备硬件上不会造成破坏，减少了机房的管理难度；第二，这种教学方式将被动学习方式转变为积极的引导方式，发挥了学生的主动性和创造性；第三，网络技术在不断更新，教师在开发新的实验中对硬件设备的依赖性降低，通过更新虚拟软件或安装新的虚拟软件即可实现，大大降低了实验室的建设成本；第四，通过对平台虚实结合的计算机网络实验教学体系，可以更好地开展社会需求的课程内容，培养有可持续发展能力的高端技术技能型人才。

[1]万念斌，黄九香.高校计算机教育教学方法的创新研究[J].电子制作，2014（6）：123-124.

[2]龙艳军，欧阳建权，俞佳曦.基于GNS3和VMware的虚拟网络系统集成实验室研究[J].实验技术与管理，2013（2）：90-93.

[3]王春海.VMware虚拟化与云计算应用案例详解[M].北京：中国铁道出版社，2013.

Research on of virtual and real combination computer network experimental teaching system constructed by multi platform

Zhang Zhenping
（Henan Vocational College of Applied Technology, Zhengzhou 450042, China）

Aiming at the problems in computer network experiment teaching process, the author puts forward computer network experimental teaching system combined with the virtual and actual situation by combination of a variety of virtual machine technology and real equipment. Through the feedback of teaching, the experimental teaching system is of certain significance in improving the teaching level of computer network experiment and effectively promoting the training of highly skilled talent.

virtual machine; VMware Workstation; Cisco Packet Tracer; eNSP

河南省教育技术装备与实践教育研究课题；项目名称：计算机实验教学效果的评估指标和评价方法的研究；项目编号：GZS062。河南应用技术职业学院计算机网络专业综合试点改革、计算机应用精品课程校级课题；项目名称：现代信息技术与教学内容深度融合问题研究；项目编号：ZJC16101。

张振平（1970— ），男，河南西平，副教授；研究方向：计算机网络技术。