基于虚拟仿真技术的中职计算机网络实训环境构建难点与策略

周岸辉

（广西机电工业学校，南宁 530021）

0 引言

中职学校教学与普通学校教学具有明显差别，在中职学校教学当中，教师更倾向于对学生进行职业技能的培训，意图通过教学，帮助学生实现全面成长，为其后续工作能力打下坚实基础。在计算机网络课程当中，要求学生自身拥有较强的工程实践能力，但在实训时，许多学生因设备、项目、时间、技术等复杂原因，无法有效基于教师的教学基础进行有效学习。因此，教师必须根据其现有的教学模式，对学生进行全面加强。目前，我国中职计算机教学资源对网络实训环境建设具有一定的认知，但是在实际运行过程当中依然有亟待改进的问题。如何有效改进这些问题，对中职学生进行有效教学，是本文探讨的重点问题。

1 我国中职计算机网络教学现状分析

1.1 教师未能产生有效的教学方案

随着计算机整体教学技术水准的不断提高，教师在中职教学当中，为了保证学生能够在最短的时间内实现知识点的全面吸收，在教学中存在了一定的“强制渗透”［1］。这种不良渗透将导致学生对知识点的学习产生了一定的“吃不透”现象。计算机网络教学是一门非常庞大且分支众多的科目，而不同的分支则可细化为“二级分支”“三级分支”。教师必须通过合理有效的方式，将其划分为”小单元”，以“小单元”的形式对学生进行渗透教学，保障整体的教学效果。但很多教师在教学过程当中，结构松散、目的不明确、系统性较差。这种明显具有缺陷性的教育理念无法为人才的培养提供驱动力。此外，现有的教学模式更倾向于验证性实验，对网络技术的渗透过于抽象，导致学生无法有效掌握。长此以往，造成恶性循环，严重降低了学生的学习兴趣。

在教学过程当中，教师并没有基于学生自身的特点，进行学习资源的渗透。在教学内容以及教育方法当中，其整体模式依然停留在早期计算机网络技术当中，使全新理论与实践方法无法有效进行研究［2］。

此外，在建设过程当中，教师必须基于专业化的计算机网络实训系统进行建设，但建设过程需要大量的资源，例如，硬件设备（交换机、路由器等）是提高虚拟建设的重要依据。而学校自身对相应硬件系统的支持度较低，且随着网络时代的发展，硬件设备整体更新速度极快，学校的财务压力较大。

1.2 计算机整体实操课程呈现“架空性”

对传统的网络实训课进行有效分析，可以得知其受硬件因素以及课程安排等制约，在教学大纲内无法有效就实训内容进行专项渗透。此外，在实训模式下，学生的学习时间有限，只能利用实训室的设备进行操作，在课后缺乏必要的支持，无法有效地进行练习巩固［3］。因此，学生整体的学习知识点存在严重的“遗忘性”。这种教学现状对教师而言产生了较多的阻碍，也对其后续巩固教学提出了较大的难题。此外，学生网络实践能力极差，教师的整体教学模式“架空”，无法贴合学生的实际需求。除教学理念“架空”外，学校自身的建设进度以及应用性也呈现了严重的“架空”。对我国计算机网络实训室的建设所需资金进行规划，仅包含设备、场地、软件等环节的总和，便至少需要投入2 000 000 元资金才可保证60 人同时使用。这种昂贵的费用令不少技工院校无法有效建设。加之教师的教学方案落后，导致其整体“投入大”“回报小”。对于偏远地区的技工学校，网络实训的存在概念严重不足，在教学当中难以开展。教师只能以文字的形式对学生进行渗透，导致学生对相关知识点的认知过于抽象［4］。

2 虚拟仿真技术概述

2.1 虚拟仿真技术概述

虚拟仿真技术（Virtual Reality，VR），又被称为虚拟现实技术。作为一种新型技术，虚拟仿真技术在世界各地得到广泛应用。其有效的“融合性”更是为教育、医疗、工作等领域提供了便捷性基础［5］。在Windows 10 的更新当中，便针对此类虚拟仿真技术，推出了“虚拟现实门户”，通过内置的方式，嵌入在系统当中。由此可见，虚拟仿真技术的广泛性。虚拟仿真技术可以借助计算机生成一定的模拟环境，通过专用的设备，帮助用户实现“沉浸式”体验。为用户以及该情景模拟提供一定的使用模式，且这种使用模式具有交互性的特征。

2.2 虚拟仿真技术具有明显的“沉浸感”与“交互性”

虚拟仿真技术可以帮助使用者以“自然”的姿态投入到计算机模拟好的情境当中，通过专用的设备（如VR 眼镜），帮助使用者身临其境地感受到此情景所提供的场景，提升使用者的参与能力，将其角色由被动转化为主动［1］。

此外，由于虚拟仿真环境基于计算机网络，因此其自身具有高度的交互性。在虚拟仿真环境当中，使用者可以基于环境当中的任何“点”进行互动，激发使用者自身的本能意识，以其自然反应为基础，进行高效的渗透吸收。例如，在虚拟仿真建设当中，以“树木保护”环节为例，使用者通过虚拟仿真技术，置身在森林当中。针对计算机模拟出的不同树木进行交互，了解该树木的习性以及其生存现状，激发使用者的环境保护认知。经实验证明，应用虚拟仿真技术，在吸收性方面可提升35%［3］。

3 在中职计算机教学中运用虚拟仿真技术的价值意义

3.1 帮助教师构建更为有效的情景模式

在计算机网络教学当中，运用虚拟仿真技术，可以方便教师基于计算机自身的功能，设立不同的环境［6］。并以设计出的环境为基础，模拟出真实的沉浸感与良好的交互性。促使学生进行学习，以弥补学生在日常教学过程当中出现的交流性不足问题。教师运用虚拟仿真技术，也可以实现与学生的高效沟通。在以往的教学模式当中，教师虽然也可以为学生提供课后指导，但多数学生受课堂时间或自身害羞等因素影响，很少有学生就课后问题与教师展开沟通，这就导致教师对学生整体的学习计划未能产生足够认知。但运用虚拟仿真技术，学生可以在网络当中，自然地向教师提出问题，方便教师了解学生的整体学习模式，调整其教学方案，有效保证高效教学。

3.2 帮助教师有效改善现有教学环境

在现有的教学环境当中，学校开展实训教学的最大难题之一，便是教师与学生受时间的限制，无法有效开展学习。在传统教学模式当中，学生在实训室受到的教育在实训室结束后无法进行有效复习。受设备等影响，学生对知识点的巩固出现了一定的“模糊性”。而运用虚拟仿真技术，则可以有效保证学生在课后也可实现高效复习，提供理想的虚拟操作环境。同时，教师也可以基于虚拟仿真技术，在课堂当中对学生进行全面渗透，调整自由的教学模式以及教学方案，实现全面渗透、高效吸收。

例如，以计算机网络专业“综合布线”中的光纤熔接为例，需要学生理解光纤的结构和各层的功能，在此基础上多练习光纤熔接的“剥、切、放、熔”各个环节，留意其中的操作要点，所熔接的光纤最后通过检测则为成功。在这样的过程中，光纤直径与头发丝相似，非常细小，学生不能直观地观察和理解其结构功能。实操环节中有不少设备，比如，“光纤熔接机”内部熔接的过程等也是无法用肉眼去观察理解。如果要多次反复练习，对工位数量和耗材数量等实训条件也具有一定要求，实训室无法全部满足。

但运用虚拟仿真技术，使用动画技术、虚拟现实技术等信息化技术手段来帮助学生理解理论知识和抽象的实训要点，以学校自身的网络教学资源平台为载体，在教学中探索不同类型的混合式教学模式，找出或形成适用于中职计算机网络实训类教学的模式与方法，将有效改善学生的学习环境。

3.3 改善学校自身的资金投入压力

运用虚拟仿真技术，可以通过计算机软件模拟出实训室的场景，其自身具有灵活、多样性的特点，可以保证整体的实操训练结果有效。此外，计算机技术可以对相应的材料模拟出真实的触感，学生在操作时，真实材料消耗几乎为零，降低了教学成本，同时，也节省了学校的教学资金，使学校可以将教学资金投入到其他方面。此外，用虚拟仿真技术模拟不同模式的工作模式，在后续的操作过程中，可有效规避此类相关的风险。切实保证学生实现“无危险性”学习、“无风险性”实践，完成教学模式的有效融合。

4 以“Cisco Packet Trace”为例研究如何在中职网络实训室中结合“混合教学”有效应用

4.1 混合教学的优势

“混合式教学”，即将在线教学和传统教学的优势结合起来的一种“线上”＋“线下”的教学［7］。通过两种教学组织形式的有机结合，可以把学习者的学习由浅度学习引向深度学习。开展混合教学的最终目的并不是去使用在线平台，也不是去建设数字化的教学资源，更不是去开展花样翻新的教学活动，而是基于虚拟仿真实训室的建设目标，有效提升绝大部分学生学习的深度。教师在教学过程中，学生整体的学习心理非常重要，其甚至可以已经成为一门学科。教师自身必须清晰认知到学习方面有“路径”可走，具有相对稳定的规律。教师自身需要擦亮双眼，不要被“学科不同”“教无定法”等表面现象所迷惑。在学习心理学上，对学习内容的分类具有明显的“规律”。教师针对这些类型内容的教学，发掘其自有规律，避免出现常规教学中“教无定法”的现象。“教无定法”只是表面形式上的问题，而各种教学法在基本的逻辑上是非常确定，也具有明显探讨措施的。教师必须根据实际情况进行最优化的处理，保证在后续的教学模式中具备开展最佳教学前提条件。教师应该努力依据学习和教学的规律，通过切实可行的方法，并与之结合，实现加大学生学习深度的目标。

4.2 Cisco Packet Trace 概述

Cisco Packet Trace 是一款针对网络初学者开发设计的虚拟仿真软件，在教学当中得到了显著应用。Cisco Packet Trace软件提供了“网络拓扑结构”“配置路由器”“交换机”等，可以保证学生在仿真环境当中进行学习。同时，根据其不同协议，制定相应的辅助工具。Cisco Packet Trace 的优势是支持多样性的网络协议，除了支持比较常见的HTTP、TCP、UDP、DNS、STP 等协议外，Cisco Packet Trace 也支持ARRP、HDLC 等罕见协议。

4.3 Cisco Packet Trace 在混合教学中的应用

4.3.1 设置必要的需求分析

在使用“Cisco Packet Trace”时，必须实现一定的需求分析［8］。例如，学校局域网必须实现自动化，可以根据数据库、打印机等设备实现共享。此外，教师搭建必要的通信服务，对广域网进行安全访问，以确保正常教学信息的收取。同时，基于其自有的模式，实现保密。对于教学信息而言，其教学资源中包含了一部分的敏感内容，因此，局域网必须对其教学资源进行独立加密，储存在其服务器当中。根据要求，赋予专门人员的访问权限，保证其通过合理的方式共享内部数据。

4.3.2 主要教学技术分析

根据混合教学“多样性”的教学特点，以“构建小型金融企业局域网”为课题。

在构建过程当中，学生需要得知，财务部门属于信息比较敏感的部门。因此，在设计过程当中，局域网必须对财务部进行独立。在此方面，教师可以利用“VLAN 技术”将其独立隔开。此外，财务部当中，共用在服务器中的信息必须单独配置路由器。需要注意的是，在配置过程当中，有可能会导致信息泄露。因此，为了规避相应的风险，教师必须运用“VLAN 技术”“静动态路由技术”“单臂路由技术”。

4.4 进行必要的配置

其一，设置拓扑结构。将路由器与交换机的端口实现有效的处理，保证二者处于启用状态。

其二，配置好相应的IP 地址。并由教师对默认网关进行处理，保证二者的基本设置。

其三，划分网段。并在划分网段后，选择必要的路由协议，配置路由器，设置共享密码。

4.5 设置网络拓扑结构

为了保证整体的建设效果，必须构建局域网。就目前配置情况分析，其需要的设备包含路由器（3 台）、交换机（3 台）、服务器（1 台）、打印机（1 台）、电脑（6 台）、直通线以及“DTE”不限量（如图1 所示）。

图1 设置网络拓扑

4.6 网络配置以及运行

在运行过程当中，需要将路由器（A）设置为“静态路由”、路由器（B）设置为“单臂路由”，路由器“C”设置为“静态路由”。同时将端口与VLAN（50）进行隔离。

测试完毕后，便可以对网络进行测试，通过必要的时间列表，可以查看设备以及数据包的详细信息。在遇到问题时，学生依照教师的指令对系统进行修改，保证整个网络有效搭建。

5 结语

综上所述，在传统的网络计算机教学模式当中，搭建小型局域网的操作项目，具有一定的难度，对学生自身的操作模式以及学校的硬件要求较高。但运用虚拟操作技术，以Cisco Packet Trace 软件为主导，教师便无须担心学生的后续操作，同时，可基于Cisco Packet Trace 自身的便捷性，保证学生身临其境地进行实操训练，加深其对网络知识的理解，实现教学目标。