局域网组建与维护 [Cisco,Packet,Tracer在《局域网组建与维护》实训教学改革中的应用研究]

　　摘要：网络实验（实训）是计算机网络专业教学中的一个重要组成部分，但由于中职学校路由器、交换机等高端设备有限，设备更新换代也较快，学生实际操作机会少，这就使得学生在学习理论知识时感觉抽象难懂。如何改善网络实训环境？如何培养出合格的高级技能型人才？该文以思科公司开发的仿真网络实训平台Packet Tracer为基础，介绍了它的特点，并结合教学中的实例，阐述其在局域网组建与维护实践课程中的应用与改革情况。
　　关键词：局域网组建设与维护；Packet Tracer；仿真网络实训平台；实训教学
　　中图分类号：TP393文献标识码：A文章编号：1009-3044(2012)17-4152-04
　　Cisco Packet Tracer in the Local Area Network Formation and Maintenance of the Application of Research in the Reform of the Teaching Experiment
　　FENG Jing-yi
　　(Guangzhou Information Engineering Vocational School, Guangzhou 510425,China)
　　Abstract: Network Experiment (training) is an important component in the computer network of professional teaching, but because of the limited vocational schools routers, switches and other high-end equipment, equipment replacement faster, less students practical opportunities, which makesstudents in the learning of theoretical knowledge to feel abstract and difficult. How to improve network training environment? How to cultivate a high-level skills of qualified personnel? In this paper simulation network training platform developed by Cisco Packet Tracer, introduced its characteristics, combined with the instance of the teaching on practical courses in the local area network for mation and maintenance of application and reform.
　　Key words: LAN group construction and maintenance;packet tracer; simulation network training platform; training,
　　近几年，笔者所在学校的学生在参加广州市计算机学生职业技能竞赛时，有不少参加的选手获得了较好的名次，但是在企业网设计与应用和网络综合布线技术技能专业比赛方面却未能取得好成绩，这对于一所示范性学校来说，颇有些隐忧。，反思下来，原因是多方面的，其中的主要原因仍然是实训设备不足，现代化教学手段缺乏等问题。计算机局域网方面等课程，特别强调学生动手能力，而职业教育尤其如此，这就要求我们在计算机实训过程中需要配备大量的设备。例如，在计算机网络设备课《交换机路由器及其设备配置》的学习过程中，所有实训都是学生必须通过路由器进行了解、掌握的，但是我们的实训设备却极其有限。普通机房是不可能用来做网络设备配置实训的，短时间内又无法建立网络实验室。针对这个问题，我认为，可以利用网络仿真软件来替代昂贵的网络产品，让学生完成实验。
　　其次，随着网络技术的突飞猛进，网络设备需要升级、更新，目前，大多院校也愿意投资网络设备的建设。如果不加大网络信息化建设，也很有可能在不久将来又无法满足实际教学和社会发展的需要了。而虚拟实验室是利用计算机仿真软件来模拟实验环境及过程的，由虚拟实验台、虚拟器材库和开放式实验室管理系统组成。虚拟实验室为开设各种虚拟实验课程提供了全新的教学环境。让学生通过在计算机上独立完成实验，达到在让每个学生独立完成实验的目的。
　　1 Packet Tracer简介
　　目前流行的网络方面的仿真模拟软件也有很多选择,各有其自身特点，如Boson NetSim、Cisco的Packet Tracer等。笔者就以在教学中所使用的Packet Tracer为例进行介绍。
　　Cisco公司开发并发布了一款名叫Packet Tracer的辅助学习工具，它为网络初学者提供了一个网络模拟环境，令他们可以在其中进行设计、配置，并尝试排除网络故障。该软件操作简单、易懂，给很多网络初学者提供很好的模拟效果。
　　2 Packet Tracer模拟器在《局域网组建与维护》实验教学中的应用
　　在《局域网组建与维护》理论教学中，本课程是为计算机应用、网络专业而开设，也可作为非计算机专业的学生的选修课程。本课程主要介绍计算机局域网网络各种服务器的配置与管理，各种组网技术，以及网络互连技术、计算机网络工程技术、网络管理和网络安全等。在计算机网络越来越普及、人们越来越离不开网络的今天，能够了解并掌握计算机网络的基本构成和主要作用，典型的协议体系结构和网络的应用，了解和掌握常用的计算机组网方法和技术，对每一位学生将是有益的。
　　在实践中利用Packet Tracer设计一些相应的实验，可以把许多初学者感到枯燥乏味、抽象难懂的概念直观、形象地展现在学生面前，便于学生理解和接受。例如在讲到TCP/IP协议的时候，有关包和设备如何联网的过程的详细数据可以被查看。包括：DNS、HTTP、TFTP、DHCP、Telnet、TCP、UDP、ICMP和TCP/IP。在分析协议的知识点时，学生理解得并不是很透彻。但是，当笔者使用Packet Tracer模拟器设计相应的实验，通过不同实验向学生进行分析比较时，他们就能茅塞顿开了，抽象难懂的概念也能很快掌握。利用这些协议如何通过联网设备应用在创作和处理数据包过程中被显示，在Packet Tracer中使用OSI模型表示。
　　以下本人将通过2个案例，介绍如何利用Packet Tracer辅助计算机网络教学并进行活动向导技能考评。
　　2.1 Packet Tracer仿真PDU转发流程
　　在《局域网组建与维护》教学中，协议数据单元PDU的格式和转发流程很抽象，学生非常难理解，但是应用Packet Tracer的模拟模式来直观观察PDU的格式和转发流程，就可以起到事半功倍的教学效果。举例如下：
　　第一步：建立网络拓扑结构。
　　第二步：点右下切换到simulation mode（模拟模式），然后点Edit Filters过滤需要捕获并展示的PDU类型，单击Simulate mode会出现Event List对话框，该对话框显示当前捕获到的数据包的详细信息，包括持续时间、源设备、目的设备、协议类型和协议详细信息如图1所示。
　　
　　图1用PT模拟模式仿真PDU转发流程
　　第三步：点Add Complex PDU按键，再点击源主机192.168.4.2，添加PDU对话框。这里的应用是HTTP，源端口5000，捕获一次通信过程。
　　第四步：点击单步捕获Capture/Forward，展示PDU的转发过程。多次单击可以完成整个的通信过程。完成后，列表Event List中双击捕获的事件，在拓扑图中可以看到相应的转发PDU，如图2所示。这里交换机广播了数据包，而192.168.4.2并不是目的地址，所以PDU被丢弃。
　　
　　图2捕获到的转发PDU
　　第五步：在事件列表列表中，点击要查看的PDU项的信息块，可以查看到PDU的格式和字段值。这里点TCP握手过程中回到192.168.4.1的PDU，可以查看OSI模型，点击标签可查看PDU字段。
　　通过实验展示了三个层次的PDU：以太网卡展示了以太网帧格式，DATA字段的内容包含第三层的PDU，IP数据包的格式中可以看到源IP是192.168.4.254的数据包，IP数据包格式中的DATA字段包含第四层的PDU，即图中的第三部分TCP报文，从TCP报文格式中可以看到服务器的源端口是80而目的端口是5000，且SYN和ACK置位，表示是服务器对连接请求的响应。
　　2.2用Packet Tracer活动向导进行技能考评
　　Packet Tracer为了方便教学，为学生和教师添加了一个有用的工具，这个工具就是活动向导（Activity Wizard），其实该工具本身是一个评估工具，通过活动向导（Activity Wizard）可以使教师非常方便地为其他用户创建一个非常具体的网络环境，换句话说就是出一个考试题。然后让学生完成这个网络的搭建与配置。在这个过程中教师可以事先将需要考核的知识在活动向导（Activity Wiz? ard）中通过【网络答案】功能设置好，考几个知识点就设置几个位置，活动向导（Activity Wizard）会自动对该考题进行分数的设置，当学生按照教师的要求完成该试题后，活动向导（Activity Wizard）会根据知识点中的正误给学生一个最终的得分。
　　我们利用Packet Tracer平台的测试反馈功能，帮助教师对学生进行实践技能检测。对于《局域网组建与维护》的实践教学来说，考核学生并且记载他们的平时实操成绩是非常重要的，从而可以了解学生对本课程教学内容的掌握程度，但该课程上机实践不易进行量化考核，利用Packet Tracer这个软件就解决了这个问题。
　　Packet Tracer活动向导可以创建操作考试的配置文件。举例如下：
　　第一步：教师首先在工作区中创建待测试的网络，并保存文件，再按照实验要求配置好各种网络设备使实验完成，保存为另一个文件作为评分的答案网络。
　　第二步：选主菜单中的启动活动向导，在分支中设置测试项目名称。
　　第三步：录入考核内容及注意事项。
　　第四步：选择Answer Network设置答案网络。
　　第五步：选择Initial Network设置初始网络。
　　第六步：将设置的文件保存考试活动文件PKA文件。
　　第七步：操作考试。将第六步考试活动文件发布给考生，考生双击打开进入考试，如图3所示。考试过程中，可以查看具体的得分和失分项，如图4所示。考试完成后，考生用保存考试结果，并将其提交给监考人员。
　　
　　图3考核界面
　　
　　图4活动评分
　　2.3教学效果分析
　　教学效果评价是检验教学方法是否得当的标准，评价方法有多种，例如问卷调查和走访等。本人采用问卷调查的方法，对计算机专业的08-5班08-6班的100多名同学进行了问卷调查，问卷内容为：
　　问题1：你在中职期间受益最深的课程（含实验及课程设计）和教师？
　　问题2：Packet Tracer模拟软件对课堂教学内容学习是否有帮助？
　　问题3：你对本节课授课方式是否满意？
　　表1、填写学习期间受益最深的课程（含实验及课程设计）和教师，请在有特色的选项上打√。
　　表1其中选择本课程的学生统计表
　　
　　表2问题2问卷情况
　　
　　表3问题3问卷情况
　　
　　在网络教学过程中引入Packet Tracer实施模拟教学后，通过对学生进行调查结果如表1、2、3所示，大多数学生对本节课所讲授的内容均能掌握，Packet Tracer能够帮助学生理解理论知识，很多数学生在网络仿真课上的积极性提高了，也主动积极地参与课堂了。更有部分学生还喜欢了解各种网络设备高级应用、参与社会考证并等，取得了良好的成绩。学生表示，在模拟仿真的过程中加深了对概念的理解，效果很好，特别喜欢Packet Tracer软件。从观察课上的学习与课后考核来看，学习效果和以前相比有非常大的提高。
　　3加强校内外实训基地建设努力培养应用型网络技术人才
　　即使运用网络模拟软件Packet Tracer在改革《局域网组建与维护》课程的实训教学中起到了一定的作用，但只有在真实的网络环境下进行设备配置，学生才能获得真正的网络技能。所以学校应加强校内外实训基地建设，校内实训基地做到与企业合作，企业提供课题，为学生提供实训锻练机会，提高他们的专业水平和解决问题的综合能力，每年按计划开展学生的实训活动。这样不仅能使学生得到锻炼，而且还给企业带来效益，节约资金。
　　4结束语
　　总之，Packet Tracer不仅提供了网络配置的练习平台，而且是可以根据教学内容设计相应的案例，是网络教学中较好的辅助工具。该文主要从仿真PDU转发流程展示、活动向导进行技能考评这二个方面，举例论述了Packet Tracer在《局域网组建与维护》的应用，这些应用将抽象的理论变成了生动的实训案例，为提高教学质量提供了更好的选择。
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