思科Packet Tracer 在中职物联网课程实验教学中的应用

2019-07-02罗佳令卢宁

课程教育研究 2019年19期

关键词：物联网实验教学

罗佳令卢宁

【摘要】本文介绍了思科公司Packet Tracer软件中的物联网组件的使用方法，在中职物联网课程中合理运用该组件不仅弥补了教学设备的不足，同时培养了学生的实际动手能力和解决问题的能力，提高了物联网课程的教学效果。

【关键词】物联网 Packet Tracer 模拟软件实验教学

【基金项目】本文系2015年度广东省教育教学改革项目“融入技能竞赛与职业认证的实践教学体系探索与研究”的阶段性研究成果之一，项目编号：GDJG2015073。

【中图分类号】G42 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2019）19-0224-02

1.引言

物联网，一个基于互联网、传统电信网等信息承载体，让所有能够独立寻址的普通物理对象实现互联互通的网络，被称为继计算机、互联网与移动通信网之后的世界信息产业第三次浪潮。

2.中职物联网课程教学现状

近年来，越来越多的中职开设《物联网》课程。中职开设《物联网》课程，主要使学生了解物联网支撑网络的相关知识与技术、物联网相关技术，熟悉构建物联网系统的方法，为今后从事物联网组建、管理和维护奠定基础。由于这门课程理论性强，抽象程度高，学生反映学习中有一定难度。在物联网实验方面，国内院校大多采用物联网综合实训装置、编程实验箱等，有些只能让学生进行简单操作配置及观看演示效果。此外，组建物联网实验室，投入资金较多，也是一般中职院校无法承受的。针对以上问题，本文将思科公司的Packet Tracer模拟软件引入物联网教学实验中，将理论和实操相结合，不仅锻炼了学生实践能力，而且降低了实验室的投资成本，提高了实验效率。

3.Packet Tracer的物联网功能

Packet Tracer 是思科公司发布的一个辅助学习工具，为学习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。Packet Tracer 7 引入物联网功能，它包含一个标记为“组件”的新组图标，如图1所示。

该组包含三个用于物联网的小组图标。第一小组图标标记为物联网板，其中包含Arduino样微控制器单元（MCU）和类似于Raspberry Pi的单板计算机（SBC），此外用户还可以根据需求创建自定义的微控制器;第二小组图标标记为致动器，且该小组中包含一些物联网事物，主要有报警器、制冷设备、LED、加热设备等;第三小组图标标记为传感器，主要包括弯曲传感器、烟雾传感器、温度传感器和金属传感器等。

每个物联网设备都有相应的使用说明，图2为LED的使用说明。物联网设备还增加了程序设计选项卡，可以使用Python、Javascript等程序设计语言对其进行编程。

4.Packet Tracer在《物联网》课程教学中的应用

下面通过构建一个“基于太阳能的互联电源”案例说明如何在《物联网》课程中使用Packet Tracer。在此案例中，太阳能电池板吸收阳光并将其转化成电能，然后将电能传输到电池中，进行存储和配送。电池给LED供电。在太阳能电池板和电池之间连接的功率计会读取和显示太阳能电池板所吸收和传输的能量。所有设备通过互联网连接，并在服务器进行注册，用户可以通过PC的web浏览器监控整个系统。其拓扑结构如图3所示：

（1）将 LED、 PC、交换机、服务器、电池、太阳能电池板和功率计添加到Packet Tracer 的工作空间，按照拓扑进行连接：使用“物联网自定义电缆”将太阳能电池板、功率计和电池按照拓扑图所示接口进行连接;用以太网直通电缆，将太阳能电池板、电池和功率计、PC和服务器连接到交换机。

（2）按照表1所示为每个设备分配IP地址。

（3）将太阳能电池板、功率计和电池注册到服务器，方法如下：点击太阳能电池板，导航至配置选项卡 >> 设置，然后在物联网服务器下选择远程服务器。根据图4，输入以如下服务器信息，点击连接。功率计和电池的设置重复该流程。

（4）对LED的isr函数按如下程序进行修改，确保电池给LED供电。

function isr（） {

input = analogRead（0）;

if （input > 0）

input = 1023;

value = map（input， 0， 1023， 0， 1）;

setComponentOpacity（“black”， 1-value）;

setDeviceProperty（getName（）， “level”，input）;

}