Packet Tracer模拟器在高中信息技术教学中的应用与效果评估

摘 要：当前信息化教学正面临数字化时代背景下的转型升级挑战，本研究对Packet Tracer模拟器在高中信息技术教学中的实际运用效果进行了评估，并结合定性访谈与定量问卷，对学生学习成果进行了分析。实验结果发现，在理论知识与网络实战技能两个方面都有明显增强。学生的反馈也显示模拟器所构建的学习环境对网络概念的理解起到了正面的促进作用。基于此，本研究提出向高中信息技术教学中引入仿真工具并针对不同情景加以运用的建议。

关键词：Packet Tracer；信息技术教育；仿真教学方法；教学质量评价

一、模拟器的介绍

在现代信息技术教学框架中，实践操作与理论知识的整合被提升到一个非常重要的位置。Packet Tracer模拟器作为一种教学工具，创造了一个模拟的网络环境，为学生提供了不用物理设备即可操作网络组件和协议的途径。这种环境不但容许学生在没有硬件支持的情况下去进行网络配置，同时推动了他们对网络理论的深刻领会，提高了实践能力。本研究旨在剖析Packet Tracer如何有效地提高学生对网络理论的认知并在实践中掌握这些内容[1]。

二、模拟器与教学过程的融合

在信息化教学中，选择合适的案例，结合课程内容和学生思维发展水平，从学生已有的知识体系出发，可以保证在学生的思维体系中融入教学内容。以讲解网络拓扑为例，模拟器帮助学生深入了解网络拓扑结构，模拟不同的网络拓扑，进行生动形象的演示和直观识别。

教师以项目学习为基础，设计相应的学习方案，并将学习方案分解成操作性较强的子课题，可以让学生在分析具体子课题过程中，形成解决问题的能力。将模拟器与教学过程相融合，使教学资源得到了有效的扩充，也使学生的学习机会更加丰富。学生不仅对数字社会有了更多的了解，也为迎接未来科技社会的挑战做好了准备。

三、模拟器在教学中的应用

Packet Tracer模拟器通过提供一个交互式的学习平台，使学生能够在没有物理设备的情况下，深入探索网络技术的各个方面。

（一）网络环境的搭建

作为教学工具的Packet Tracer模拟器为网络通信原理的授课提供了丰富的虚拟实践平台，使学生可以对网络数据包的流动过程进行精确的模拟，从而能够对数据包在网络协议下的封装传输和解包等细节有深入的了解。这种交互式的学习方式，不仅可以使学生更加深入地理解作为核心网络通信原理的TCP/IP协议，而且可以使学生掌握网络配置的实践技能[2]。

借助模拟器平台构建的虚拟网络环境，使学生得以锻炼在网络规划、设计及故障诊断方面的能力。具体而言，学生有机会掌握如何运用模拟器内置工具对网络设备实施配置，以及利用其分析功能识别并解决网络故障。譬如，在以家庭网络构建为背景的案例中，学生在Packet Tracer软件中实践了构建家庭无线局域网络的全过程，这一过程涵盖了DHCP服务的配置方法、SSID与密码的设定技巧，以及IP地址段的合理分配。此类实践性活动不仅增强了学生对于无线网络架构原理的认知，还显著提升了他们的实际操作技能水平。

（二）物联网的模拟与实践

物联网作为信息科技的一个重要分支，在发展过程中，Packet Tracer模拟软件起到了关键性的作用，它给学生提供了一个高度仿真的实践平台[3]。

当今是信息技术发展日新月异的时代，学生在模拟实验中能够深入了解物联网的工作原理，运用Packet Tracer模拟器进行模拟实验，以智能家居网络为学习项目，在智能家居网络中实现物联网应用功能，如智能照明、温度控制以及家居安防等，这种跨学科的模拟学习对学生综合运用所学知识解决更复杂的实际问题有促进作用，并有助于学生将不同的感应器通过网络协议连接起来，提高分析、解决实际问题的能力[4]。

物联网的飞速发展给教育提供了更多的学习模式，让学生有机会在模拟“回家模式”“离家模式”等情景下，运用识别技术控制智能门锁和照明系统或远程监控关闭电源，以加深对智能家居网络的理解，锻炼实际运用能力，学生通过这些练习，既对智能家居网络有了进一步的认识，又锻炼了实际的应用能力。

四、模拟器应用教学实验

此次调研采取问卷调查的方式，将使用心得和学习成果向200名学生进行了反馈。收集学生学习成果数据后，进行相应的描述性统计分析。研究结果表明，在网络理论知识和实际操作技能方面，使用Packet Tracer方法得到了提高。

（一）实验方案设计

研究目标是分析Packet Tracer模拟工具运用在网络知识理解方面的效果。设计一组对照实验，以达到目的。实验分两组进行等量测试：实验组用Packet Tracer模拟工具作为教学辅助；对照组采用传统教学模式。实验以建构主义理论为基础，在教学中融入Packet Tracer仿真工具，使学生在仿真学习环境中对网络概念知识有更深刻的理解。

（二）实验自变量和因变量

自变量方面主要考虑教学方法的差异，即教学中使用Packet Tracer模拟工具作为辅助，与传统教学方法的比较。被测量的因变量是学生对网络概念的掌握程度，通过实施标准化测试对其进行定量分析。

（三）实验假设

使用Packet Tracer的学生在网络概念理解测试中的表现将优于使用传统教学方法的学生。

（四）实验过程

该实验在传统的教育场景下实施，跨度为2个月。在此期间，两组受试学生每周均参与到一致的教学活动中，但实验组额外配备了Packet Tracer工具进行网络技术的模拟操作训练。

（五）实验数据收集

搜集的数据涵盖学生的初步与最终测试成绩、他们在课堂上的活跃程度及反馈调查表。测试分数是通过实施标准化评估获得的，而调查问卷则旨在测评学生对于教学方式的满意程度。

（六）数据分析方法

选用SPSS软件对实验数据进行分析处理，定量分析层面，采取了独立样本t检验，对比实验前后的学生成绩。定性分析层面，采用描述性统计方法对调查问卷数据进行处理。

（七）结果展示

实验前，两组学生的平均水平分别为平均值M=70.5，标准差SD=10.2（实验组）和M=71.2，标准差SD=9.8（对照组）。通过独立样本t检验（t（78）=0.67），p=0.50表明在成绩层次，两组学生差异不显著。实验后，两组的平均水平分别为M=82.1， SD=8.9（实验组）和M=72.6， SD=10.1（对照组），t（78）=4.21， p<0.05，差异显著。

实验组分数分布相对分散，从标准差10.2分析可得；对照组的标准差为9.8，这一数值反映了对照组学生分数分布的相对集中性，即大部分学生的成绩较为接近平均水平。t（78）表示t检验的结果，其中78是自由度（df），通常等于样本大小减去1。t统计量的值0.67表示实验组和对照组在平均成绩上差异的大小程度。

在使用Packet Tracer模拟器进行实验教学的过程中，我们观察到了显著的变化，这些变化不仅表现在学生的学习成果上，在学习态度和技能方面也有明显的变化。这些变化将在下列具体案例中详细描述。

1.提高学生的学习兴趣

模拟器这种互动性强、实用性强的学习方式，使学生的学习兴趣得到了很大的提高。例如，在一项实验中，学生利用 Packet Tracer 构建了一个简单的企业网络环境，并对 TCP/IP 协议的工作原理进行了深入的了解，从而对数据包的传输和路由过程进行了模拟。这种亲手搭建、配置网络环境的体验，让学生激动不已，他们纷纷表示对网络科技产生了浓厚的兴趣。

2.加深对知识点的理解

学生可以通过模拟实验，进一步加深对知识点的理解，从而达到融会贯通的目的，如对网络协议的原理、机理等有更深入的了解。比如，我们在OSI七层模型的讲授中，用Packet Tracer对数据在不同层次间的拆解和封装过程进行了模拟。这种直观的学习方法，使学生对互联网纷繁复杂的知识掌握和了解更加得心应手。

3.提升实践操作能力

模拟器可以为学生提供一个真实的网络环境仿真平台，学生在没有实际硬件设备的情况下，可以进行网络配置和故障排除，使动手操作能力得到提高。在没有实际硬件设备的情况下，以某次网络故障排除实验为例，学生通过这种实用的学习方式，通过Packet Tracer模拟故障网络环境，利用分析数据包和配置信息，对问题进行定位和解决，从而快速掌握网络故障排除的实用方法和技巧，大大提高了实际操作水平。

此项研究依据收集的数据有效地适用我们的假定：Packet Tracer模拟软件在提升高中生对网络概念的理解方面发挥了重要作用。这类积极的效果是因为此软件提供的互动学习感受，容许学生通过切身体验增强对网络理论的认知，从而推动对知识的把握。

尽管此项研究肯定了Packet Tracer在教育领域的正面影响，但鉴于目前研究样本的限定，一般建议将来研究扩张样本数量，扩大学生人群，进一步探索和验证各种教学环境下Packet Tracer的学习效果。

五、模拟器使用教学反思

在信息技术教育领域的持续发展下，Packet Tracer模拟软件在教育场景中的融入激起了对教育模式与学习成效的深刻省思。本研究致力于探究模拟工具教学的应用价值，并探讨如何精细化调整教学策略，旨在实现知识传授与技能训练的最优化效果。

（一）教学模式的创新

教学中运用Packet Tracer等模拟工具，使学生能够通过亲自体验虚拟网络环境，对网络架构有更深一层的认识感受。为了发挥Packet Tracer模拟软件教育价值，可通过理论和实践的融合，对教育教学进行不断的优化改进。可结合案例研究设计智能家居网络，进行角色扮演，分析讨论信息社会的发展，或进行团队协作，培养学生协作能力等。这样，学生的综合素养和技能都能得到更好的培养。

（二）学生参与的提升

使用Packet Tracer模拟器进行教学工作正在逐步改变学生的学习体验，提高学生学习的兴趣和学习热情，被证明是有效的教学策略之一，因为模拟环境下激发了学生的学习动机，使学生能够主动参加学习过程。所以在教学实践中，为了进一步提高学生学习的积极性和热情，需要对现有的教学策略进行进一步的摸索与实施。具体来讲，就是结合有意义的学习课题来激发学生的学习兴趣，并促使学生进行主动的探索与发现，从而发展创造性的思维能力。另外，还能将不同的学习资源进行有效的融合与组织，给学生提供不同的学习支持与支架，进行不同层次的学习。

（三）技能应用的转变

学生利用Packet Tracer模拟工具进行网络构建与故障测试等操作练习，在虚拟的网络环境内获得身临其境的学习经历，使自己的实际操作技能得到很好的提高，对课程目标有深刻的认识和体会，从而从单一的技能向综合素养的全面提高发展。在教学上重视对学生创新意识的锻炼和训练，使学生在综合运用已学知识的基础上，在虚拟的模拟环境中进行富有创造性的实践操作，进一步提高解决复杂实际问题的能力。因此，在教育教学中要突出对学生综合能力的培养，在虚拟的模拟实验中培养学生动手创造的本领，使之在提高实践技能的同时，也具有较高的综合素养。

（四）教育资源的研发

用Packet Tracer模拟工具辅助教学，对学生网络学习可以起到促进作用。此外，还可以不断扩充教育资源，建立资源库，对学生的动手操作、理论知识等方面都会有促进作用。以局域网络组建单元为例，教师在组建小办公室局域网络时，可以设计具有挑战性的案例，引导学生主动参与。

（五）反馈评价的实时

教学中反馈评价是否及时，关系到教学方法的调整，影响学习成果的呈现。利用Packet Tracer工具的数据分析功能，教师能对学生的学习过程进行实时的跟踪，根据学生在学习中遇到的困难及时给予帮助和指导。例如，在网络故障排除环境中，教师可利用Packet Tracer工具的日志功能对学生的操作进行观察，并通过对日志的分析来把握学生的思维模式，发现网络故障排除过程中存在的不足，并有针对性地给予帮助和指导。

结束语

教育实践活动既是一个不断探索的过程，也是一个自我反思的过程，教学工具也要随着信息技术的发展而不断迭代、更新。作为一种教学工具，Packet Tracer模拟器在为学生提供良好学习体验的同时，也为调整和优化适应不同学习情境的教师提出了相应的要求。比如，从学生的认知程度出发，对各种教学资源进行整合，对个性化的学习路径进行设计，打造适合学生的学习环境，从而使模拟器的使用与学生的实际需求更加契合。面向未来，我们还应关注适应时代发展的新工具。

参考文献

[1]甘卫民，李检辉.Packet Tracer中无线网络的设计与实现[J].电脑知识与技术，2019，15（34）：41-42，52.

[2]刘涛.Cisco Packet Tracer在交换机路由器配置实践中的应用[J].阜阳职业技术学院学报，2013，24（2）：44-47.

[3]罗佳令，卢宁.思科Packet Tracer在中职物联网课程实验教学中的应用[J].课程教育研究，2019（19）：224-225.

[4]姚厚融.思科packet tracer软件在中职网络技术课程教学中的应用探索[J].课程教育研究，2013（16）：164-165.