高職計算機網絡課程應用虛擬技術教學探析

【摘 要】探索在高職計算機網絡專業課程中應用虛擬技術，通過問卷調查、教學日志、訪談學生等手段收集數據，進行統計和分析，研究表明：應用虛擬技術教學不僅可以提高學生的學習興趣、專業技能和學習成績，而且教師的教學觀念得到更新，專業能力得到迅速提升。

【關鍵詞】高職 計算機網絡課程

虛擬技術 網絡技術

【中圖分類號】G【文獻標識碼】A

【文章編號】0450-9889（2013）05C-

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受場地、環境、時效性等因素的影響，高職計算機網絡課程應用虛擬技術勢在必行。為使應用虛擬技術進行教學改革中出現的問題得到及時、直接和有效的解決，教師有必要以研究者、參與者和當事人的身份，對如何應用虛擬技術全面提高實踐教學、技能訓練的效率和效果展開研究。

一、高職計算機網絡專業課程中存在的問題

（一）教學所需的高性能實驗環境保障不夠

計算機網絡專業是一個實踐性很強的專業，很多實驗都需要高性能的硬件支持。目前，部分高職院校由于資金短缺，實踐教學所需服務器、路由器、防火墻、入侵防御系統等教學設備在類別、性能和數量等方面略顯不足，部分課程內容的實踐教學無法展開。

（二）實訓環境不易搭建、不能重復利用

計算機網絡專業很多課程的實驗環境需要做繁雜的準備工作，需沿用一個階段、一個學期甚至幾個學期，有些實驗需從一門課程沿用到另一門課程。如安裝配置網絡操作系統、安裝配置服務器、連接與配置PC機和網絡設備等。像這樣為每一個實驗搭建起相應的實驗環境不僅費時而且費力。有時好不容易把實驗環境搭建起來，學生卻沒有足夠的時間在規定的課時內完成實踐，但為了不影響實驗室下一節課的使用，不得不把一切恢復原狀。這樣，學生下次課要再繼續做此實踐項目，則只能重新搭建實驗環境，而且由于學生能力水平參差不齊，由學生自己重新搭建實驗環境或還原配置時進度不一，無法保證實踐項目進度，影響了實踐教學的順利開展。

二、解決方案

為了從根本上解決問題，提高教學效果，應制訂一套行之有效的解決方案。解決的思路是研究和引入虛擬技術，搭建教學所需的虛擬實驗環境、虛擬實驗室，對教學內容、實驗環境進行改革，制作教學實驗場景快照以解決重復搭建繁雜實驗環境的問題，虛擬實驗室與真實網絡實驗室結合使用，提高實驗教學效果。

（一）引入虛擬技術

1.虛擬多種平臺的服務器和PC機。在網絡安全防護、Windows系統服務、Linux系統服務、數據庫管理等課程的實踐教學過程中，經常需要同時啟動多個不同平臺的服務器和PC機，現實往往提供不了這樣的環境。利用VMware虛擬技術則可在一臺真機中構造出多種平臺的服務器和PC機，此環境與真實系統并無區別，并且不會對真實系統造成損害。

2.虛擬網絡設備。網絡安全防護、網絡設備安裝與調試等課程中，路由器、交換機等網絡設備是不可或缺的。而真實設備往往具有操作耗時、更新淘汰快、設備費用昂貴、數量有限等特點。GNS3則能在一臺真機上虛擬出多臺網絡設備，并且操作界面及命令與真實設備沒有任何區別，從而滿足教師備課、學生實踐等需要。

3.聯合多種虛擬軟件，構建虛擬網絡實驗室。在網絡安全防護、項目實踐等綜合性較強的課程中，會涉及以上提到的服務器、PC機及網絡設備，綜合運用VMware、GNS3等虛擬軟件，能構建綜合的網絡環境、實施大型項目。

（二）改革教學內容

網絡專業的教學主要采用項目導向、任務驅動教學法。引入虛擬技術之前，由于受到設備和場地的限制，進行任務和項目設計時只能就著現有的條件來設計對應某個知識模塊或某個學科領域的任務和項目，而不能充分考慮設計基于工作過程的項目和學習情景。引入虛擬化技術后，聯合應用多種虛擬化技術建立虛擬網絡實驗室，意味著每個學生都可以擁有自己的虛擬網絡實驗室，有條件去模擬經歷網絡行業各個崗位的整個工作過程。鑒于此，我們按照基于工作過程的理念，設計出課程的學習情景。

以“網絡安全防護”為例，通過行業調研和工作分析會對典型工作任務進行分析，我們設計了三個學習情境，具體任務選取如表1所示。

（三）制作實驗場景集

不同于真實的網絡環境，在虛擬網絡實驗室中搭建學習情境的實驗教學環境時，可以利用虛擬技術的快照、保存功能，把每一個易出錯、難理解等關鍵步驟場景制作快照保存下來，重復利用。或利用虛擬機的錄像功能把整個實驗過程錄制成視頻文件。用此方法，為每一個學習情境中的任務搭建實驗環境，形成課程配套的實驗場景集。有了實驗教學場景集，需要對某個步驟或環節進行講解時，教師只需要快速回到相應場景快照便可進行教學，學生也可以根據自身情況靈活選擇實驗進度，這將會大大提高課堂效率和實驗教學效果。

（四）實驗環境虛實結合

引入虛擬技術后，學生可以自己為每一個學習情景設計方案，并在虛擬實驗室中實施該方案。待學生都熟悉方案的實施過程后，再組織學生到真實網絡實驗室分組進行實驗，這樣既培養了學生的團隊協作能力，又避免了因學生不熟悉或操作不當而損壞相關設備，更重要的是讓學生真正體會到了現實網絡方案的實施過程，實現了與社會的“零距離”接觸。在實踐教學中，虛、實實驗環境相結合使用，更全面地培養了學生的綜合能力。

三、對方案的反思

經過一個學期的行動研究，此次在網絡安全與防護課程教學中引入虛擬技術進行實踐教學，取得了良好的效果，同時也發現了一些不足。為了全面了解實踐教學效果，在學院課堂教學調查問卷的基礎上制作了一份本研究需要的問卷，對計算機網絡專業3個班的100名學生進行了問卷調查與訪談。調查顯示95%的學生認為運用虛擬技術上課效果好，教學質量監控辦的評教數據顯示該專業的教師得分均在90分以上，較前兩年有較大提高。從調查和訪談結果來看，在教學中引入虛擬技術對教學產生的影響，主要表現在以下幾個方面：

（一）對學生的影響

1.對學生知識學習的影響。在虛擬環境下，學生可以看到教師實際的操作過程，加深了對知識點的理解。調查顯示，引入虛擬技術后，96%的學生掌握了本課程的知識；學習進度快的學生還完成了拓展實踐項目。

2.對學生技能形成的影響。在虛擬實驗環境下的實驗過程中，學生可根據自己的學習進度靈活地選擇實驗場景進行實驗，遇到困難時可以參考老師在場景快照中給出的步驟。另外，可將課堂教學有效延伸到課外，學生課后的實驗不再受到網絡設備和實驗場所的限制，只要有電腦就可以自己建立虛擬網絡實驗室，進行網絡組建或網絡安全部署與防護實驗。學生的差異問題得到了有效的解決，大大提高學生的技能。調查結果顯示，90%學生掌握了網絡安全防護技能，95%學生認為虛擬技術幫助自己提高了操作能力。學生在各級各類網絡技能大賽中獲得較好的成績。

3.對學生學習策略的影響。虛擬技術對于學生來說是一種學習的手段，在學習過程中遇到問題時可以自己設計一個實驗并進行驗證從而獲取知識同時提高分析、解決問題的能力。調查結果顯示，85%的學生會選擇虛擬實驗對自己的實驗設計進行驗證，90%的學生認為虛擬實驗可以為探索計算機網絡世界提供便利條件。在課后對學生訪談中，得知學生意識到了虛擬技術是一種新的學習手段，以后會繼續利用它來探索計算機網絡知識。

（二）對教師的影響

1.對教學觀念的影響。通過對虛擬技術研究和應用的深入，教師認識到不應受教材條條框框的限制，而應結合企業需求，運用基于工作過程的“項目導向、任務驅動”教學理念指導項目的設計與任務的劃分，使工學結合一體化、學教做一體化。

2.對教學設計策略的影響。虛擬技術拓展了教師的視野，很多企業項目原來無法實現，在虛擬技術的支持下，讓環境的搭建與項目的實施變得不再有困難，老師因此能設計出更多、更好、更有針對性的項目與任務。

3.對專業能力的影響。計算機網絡技術發展迅速，有了虛擬技術的支持，教師的研究與實踐不再是紙上談兵，專業能力得到迅速的提升。

4.對教學技能和教學心理的影響。虛擬技術的應用，使得教師授課不再是光說不練，教學技能得到提高，教學心理趨于成熟。

在計算機網絡課程實踐教學應用虛擬技術的研究發現，學生對計算機網絡的學習興趣變濃厚了，學生的技能和學習成績有了明顯提高，學生的學習策略也有所改變，教師的教學觀念得到了更新，專業能力得到迅速的提升，授課方法新穎生動，課堂氣氛也活躍了，運用現代化教育技術的能力得到了鍛煉，增進了對課程、教學問題的認識，進一步明確了課程改革的思路與方向。

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[3]秦燊.運用虛擬化技術模擬黑客入侵與防御[J].電腦知識與技術，2011（8）

【基金項目】廣西教育科學“十二五”規劃2011年度立項課題（2011C0230）

【作者簡介】勞翠金（1972- ），女，柳州城市職業學院講師，碩士。

（責編 盧 雯）