浅谈PacketTracer仿真软件在中职计算机网络实训教学中的应用探析

涂世昌

关键词：Packet Tracer；计算机网络；实训教学；仿真

中图分类号：G642 文献标识码：A

文章编号：1009-3044（2023）08-0065-03

0 引言

随着互联网技术的飞速发展，计算机网络人才的需求量不断增加，为了顺应时代的需求，很多中高职、本科院校纷纷开设了计算机网络实训课程来培养网络人才，且不少院校都建立了以网络设备为主的网络实训室来培养学生的实践能力，然而实际的教学效果并不理想，中职学校的教学效果则更不理想。

1 计算机网络实训教学存在的问题

中职计算机网络实训教学主要包含网络综合布线、常用网络设备配置与管理、网络安全、服务器配置与管理等核心专业课程的教学，在这些课程的教与学中理论和实践紧密结合，学生必须在掌握原理的情况下，才能在实践中举一反三。但在实训教学中，不管在中职还是在高校，都存在各种问题。

1） 设备识别的教学备课不便，教学效果不好。在进行网络设备的识别教学时，老师备课时需要花大精力搜集各种网络设备的实物图、微视频及相关文字资料，若进行实物展示，大部分学生是无法看清设备细节，设备种类少，教学效果不尽如人意。

2） 设备数量少，限制学生实训的全面性和熟练度[1]。网络设备实训室建设时为了方便管理，通常将整个课程所需的一整套网络设备集成到一个机柜中，每个机柜供一组学生共同使用，因此无法实现每个人拥有一套设备进行独立实训；虽然老师们采用分组实训教学，看似学生们分工合作后都有设备用，也能很好地完成实训，但每个学生只是掌握了自己分工的那部分知识，很少有学生能全部掌握、甚至熟练掌握完整的实训任务。

3） 设备数量和型号有限，限制模拟工程实例。网络设备实训室建设时，出于各种网络设备的昂贵、或实训室占地面积有限等原因，每组配套的网络设备中同类设备数量不多、设备型号也不多，一般2～3台，因此无法让学生模拟各种工程实例，如校园网络、中小型园区网等。

4） 实物设备实训准备耗时，限制新知识实训时间[2]。实物设备实训时，每次新实训前，学生必须先根据拓扑图连接设备，对设备进行基本配置，才能进入新知识实训，实训结束后为了便于后续实训又需要花时间对设备的连线和配置进行还原操作，每次新实训前后浪费了太多时间，大大缩短了新实训时间，影响了学生对新实训的完成度和熟练度。

5） 实物设备更新迭代困难，限制实训教学稳定开展。实训室建成后，设备老旧损坏在所难免，老旧损坏后的更换比较困难，导致设备越来越少，老师在备课时要根据设备的可用量动态调整教学计划，在授课中还要面临设备突发故障的各种困境，大大影响了实训教学的稳定开展。

6） 实物设备实训，限制学生课外实训强化。对于依赖于实物设备教学的课程，学生在课外只能通过硬背配置命令，进行实物设备实训时，就显得生涩不灵活。虽然有些学校可以让学生远程登录实训设备进行课外实训，解决上述问题，但这些网络设备需要长期开机，对设备的损耗和管理压力较大，而且只能对既定的网络拓扑图进行实训，不够灵活。

7） 实物设备实训考核难，限制实训考核的灵活性和便捷性。使用实物设备考核时，若以小组考核，则无法真实了解每个学生的掌握情况；若每人一套设备逐一考核，因设备不足，则考核周期很长，既不利于考题的保密，又不便于未进行考试的人员管理[3]。

基于上述问题，在计算机网络实训教学中如何降低实训成本，提高实训效率，从硬件限制中走出来，调动学生积极性，提高学生的理解能力、实践能力和分析能力，是一个值得深入研究的课题。越来越多的学校也意识到这些问题，于是引入各种模拟器来替代实物设备，经过多年教学实践及各种模拟器的对比分析，Cisco开发的基于CCNA层次学习的Packet Tracer模拟器从界面操作的便捷性及功能设计而言，是一款比较适合中职生进行计算机网络实训的模拟仿真软件。

2 Packet Tracer 软件概述

Packet Tracer是思科公司为学习思科网络课程的初学者开发的一个免费的模拟仿真软件，初学者可以轻松地实现在Packet Tracer的网络模拟环境中进行网络设计、配置和排除网络故障，完成CCNA层次的学习。Packet Tracer模拟器具有以下特点：

1） 图形界面操作直观、简单[4]。用户在软件的图形界面上直接使用拖曳方法建立拓扑图，直接单击即可进入设备的图形化配置界面或命令行对设备进行配置管理。

2） 支持大量的仿真设备模型[4]。具有集线器、交换机、路由器、无线设备、连接电缆（配置线、直通线、交叉线、光纤、串口线等）、终端设备（台式PC、笔记本、电话等）等设备模型，还支持各种仿真模块，如串口和铜缆以太网卡、光纤以太网卡、无线网卡等。

3） 支持搭建庞大的网络拓扑。理论上支持添加不限量的仿真设备来搭建庞大的网络拓扑图。

4） 支持多种协议[4]。支持ARP、DHCP、DNS、FTP、HTTP、ICMP、OSPF、RIP、Telnet等中职计算机网络实训教学中常见的网络协议。

5） 支持数据报传输可视化[5]。在逻辑空间的模拟模式下可动态仿真数据报传输的过程，数据报传输可进可退，可逐步执行，可方便查看每步传输的PDU信息，便于分析网络OSI七层模型。在实时模式下，可直接显示数据报传输的起止及结果。

6） 支持网络项目配置考核评估功能[6]。PacketTracer的活动向导功能允许创建一个详细的网络建设方案去考核别人，被考核者根据已经设定好的答案和考核评估项目进行考核，考核结束后，活动向导可自动形成一份反馈各考核点结果的评估报告。

3 Packet Tracer 在中職计算机网络实训教学中的应用

应用一：丰富的仿真设备，为认识各种网络设备提供丰富的素材

在Packet Tracer中丰富的仿真设备如集线器、交换机、路由器、无线路由器等，设备的物理设备视图可直观地显示设备的不同的样式、接口类型、插槽和各种模块，不同模块配有不同的功能描述（见图1）。教师无须特意准备大量的插图和文字资料，更无须耗时耗资采购实物（有些模块配件也不一定能单独采购到），就可以很便捷地让学生认识各网络设备、接口及功能，大大提高备课和教学效率。

应用二：查看器工具，有助于通过设备的动态变化理

解实训原理通过Packet Tracer 工具栏中的查看器（见图2），我们可查看设备的路由表、ARP表、NAT表Qos队列和端口汇总表的动态变化情况，有助于在教学中根据这些信息的变化来理解相应的实训原理，如动态路由表是何时更新的、ARP地址是如何解析的、内外网IP是如何转换等。

应用三：节约实训成本，提高办学可行性和教学稳定性[7]

Packet Tracer作为一款免费的辅助学习的模拟仿真软件，将其投入计算机网络实训教学中，学校无须再考虑投入大量经费采购大量网络设备建设专门的网络设备实训室，只需要一台普通的计算机即可开展计算机网络实训教学，极大地降低了教学成本，保障了教学稳定性。计算机网络专业教学条件简化，学校不再担心场地、经费、排课问题，老师不再为设备不足、设备老化故障等问题影响教学，计算机网络专业的办学门槛不再那么高。

应用四：仿真实训，提高教学效率

Packet Tracer 中有大量的仿真设备，学生只要人手一台计算机，利用Packet Tracer就能独立进行完整的仿真实训，不用再担心设备不足、个人训练时间不足，教学实训过程中无须再担心设备老旧引起的各种故障，学生还可以在老师提供的基础拓扑图上进行新知识的实训，节省了连线、基础配置的时间，有利于学生重点进行新知识的实训。课外，学生不再因为没有实训设备而无法强化实训，学生只要有计算机或手机，安装了Packet Tracer的PC版或移动版，就可以随时随地进行网络实训。Packet Tracer 仿真的应用灵活地保障了课内、课外的网络实训教学，大大地提高了学习积极性和教学效率。

应用五：支持庞大的网络拓扑，便于模拟贴近生活的工程案例

Packet Tracer中既有大量的仿真设备，又能支持多种协议，可以支持庞大的网络拓扑，可以几乎不限量地添加设备搭建复杂庞大的网络拓扑结构。在中职的网络实训教学中，老师不再受设备类型和数量不足的限制，在教学中可以自由地模拟搭建各种类型的工程案例，如校园网、中小型企业园区网等，既方便进行网络通信原理的授课解析，又可以让学生模拟工程案例，还能发挥学生的创造力构建自己的网络搭建项目，对学生尽早融入职场极有好处。

应用六：PKA活动，让计算机网络实训考核与课后复习更灵便

利用Packet Tracer中的活动向导，教师和学生可以很方便地开展随堂考试和课后自测。Packet Tracer 的PKA活动文件可以添加有图文的考核题目（见图4），可以通过设置初始网络和问答网络对每个知识点进行自动评分（见图3），既让课堂的实训考核更便捷，又方便了课后学生自测复习。初始网络可以灵活地将不允许学生修改的参数进行锁定，如删除设备、重命名、重置活动、检查结果、查看评估项目等，还可对考核活动进行限时设置。PKA活动文件的评估项目若未锁定则便于学生课后复习时评估各知识点掌握情况，若锁定则便于随堂考试。

4 结束语

在计算机网络实训中，利用Packet Tracer进行仿真实训，大大地降低了实训成本，提高了实训教学效率，通过大量重复的实训让学生熟练掌握基础知识，有利于培养学生的创造力。但虚拟仿真并不能完全取代真实的设备，它们之间还是有很大的差别。在真实的环境中很容易出现错误、会有老化损耗等不确定因素。而在虚拟环境中，设备的连接变得容易，选好了合适的线缆和正确的接口，点点鼠标即可完成。而在真实的工程项目中，连接用的线缆需要学生自己动手制作，至少需要自己接线，一旦像这类小操作没有做好，或忘记做，都会直接影响工程的质量。因此，对于马上要进入社会岗位的学生而言，利用仿真软件掌握各项技能后，最好还要有真实设备进行实战练习，設备的类型和数量不用很多，这样能够更好地与职场岗位接轨，不至于只会纸上谈兵。