模擬實驗先行教學法在《計算機組網技術》中的實踐探索

摘 要：《計算機組網技術》是職業學校計算機網絡專業的一門核心課程，該課程理論性較強，實驗又比較多，教師和學生在教和學中比較吃力。本文分析了現實教學中存在的問題及其成因，結合自身教學實踐，對模擬實驗先行教學法在《計算機組網技術》課堂教學中的應用作以下探討。

關鍵詞：計算機組網技術 模擬實驗先行教學法 信息化 VLAN

中圖分類號：G642 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2013）05（a）-0192-02

1 創新教學模式，提升理論與實踐的結合力

《計算機組網技術》是職業學校計算機網絡專業的一門專業課，也是一門專業理論與實踐操作密切結合的核心課程。

該課程主要內容有計算機網絡基礎知識、對等網組建、網絡命令的應用、Windows環境下TCP/IP參數的配置、交換機基本操作、無線局域網的組建、Windows Server 2003的安裝與基本操作、計算機網絡的安全防護等知識與技能。該課程強調學生的動手實踐，目的是培養學生的操作技能水平。

內容組織上，該課程能夠將網絡組建方面的知識融入到實踐操作中，但同時，也對實施教學提出了更高的要求；教師在課堂教學中，既要傳授理論知識，又要指導學生實際技能操作。以往的課堂經驗說明，教師很難把握理論學習的“度”與技能操作的“會”之間的平衡。即，理論知識教多了，學生聽得枯燥，失去興趣，沒有效果；理論知識教少了，學生動手實踐又不會做。

仔細研究課程內容后覺得理論部分較為抽象，學生學習較為吃力，在講授這部分知識時，整個課堂自然成了教師一個人的獨角戲。實驗部分又因為一些客觀條件影響，如機房的環境要求、學生理論知識準備等的不足，課堂紀律難以掌控，因此教學效果達不到預期目標。面對這種局面，促使教師在課堂教學中實施改革，改變教學的方式方法，或借助信息化手段等，探索出適合學生、適合環境的新的教學模式。

本文的模擬實驗先行教學法正是為解決上述矛盾而提出的一種著力于提高課堂效率、激發學生的學習興趣或主動性的教學方式方法的實踐探索。

通過幾個學期的實踐探索以及實踐后教研組全體教師參與的商討與交流，使方法在實際使用中，不斷完善，并取得了較好的效果。下面以Z0941班的一堂公開課—— 《VLAN劃分與配置》為例闡述模擬實驗先行教學法的具體應用。

2 教學案例呈現，提出實際問題，搭建模擬環境《VLAN劃分與配置》

2.1 設計需求

（1）我們系學生管理部門由教務科、學生科、行政科三個部門組成，每個部門大約有10臺主機需要上網，并且該單位有兩個辦公地點，分別在一棟樓的1樓和2樓。

（2）兩個辦公地點都能提供教務科、學生科、行政科三個部門的用戶上網服務，每個部門在一個辦公地點各有5臺主機需要上網。

（3）這三個部門分別申請了三個合法的網段，網絡地址分別為192.168.1.0/24、192.168.2.0/24、192.168.3.0/24。

（4）該單位要實現相同部門之間的主機通信，通過二層交換機；不同部門之間的主機也實現通信，通過路由器完成。

2.2 需求分析

（1）該單位由三個部門組成，申請了三個網段，考慮用VLAN技術在交換機上來實現各部門間的隔離，因此，把三個部門分別劃分在不同的VLAN中。

（2）由于該部門1樓和2樓都有三個部門的用戶，所以，可以采用基于端口的VLAN技術，在1樓、2樓分別放置一個二層交換機。1樓和2樓交換機之間，直接用雙絞線（交叉線）相連，這樣同一部門的用戶可以只經過二層交換機快速通信，而部門間通信需要路由設備。而從經濟方面考慮，采用路由器來實現VLAN間的信息的快速轉發。

2.3 方案設計

方案的設計結構圖如圖1所示，該方案共采用了2臺CISCO2950-24交換機，1臺1841路由器。

PC0、PC1、PC2分別代表在一樓辦公地點的三個部門。

PC3、PC4、PC5分別代表在二樓辦公地點的三個部門。

在本次實驗中，我向學生提出了一個實際問題，要求為系部三個獨立的部門搭建一個局域網。該實驗并不是教材上的現成實驗，這個實驗融合了IP地址的分配、VLAN的劃分、二層交換機的連接方式、拓撲結構的繪制及拓撲的物理連接、路由器的使用方法等知識點。

如果所有內容在教室講，顯然達不到教學效果。但是全部通過真實設備搭建實驗環境，學校也并不具備實驗條件，因此，我采用了“模擬實驗先行教學法”，要求學生在Packet Tracer模擬軟件中模擬出來，最后測試實驗結果。

3 學生實際操作，借助模擬實驗激發學生學習興趣

3.1 在模擬器中畫出拓撲圖

此部分由學生在模擬軟件中自行完成。

3.2 技術提醒

（1）交換機上的接口模式為trunk模式。

（2）一組接口需要添加到VLAN的端口中。

Swtich（config）#interface range F0/1-8

（3）使用單臂路由實現VLAN間的通信。

3.3 按照下面步驟完成實驗

（1）計算機設置（表1）。

（2）Sw0設置。

①創建VLAN 2、F0/1-F0/8在VLAN 2中

VLAN 3、F0/9-F0/16在VLAN 3中

VLAN4、F0/17-F0/24在VLAN 4中

②F0/24建trunk（干道）、F0/3建trunk

trunk（干道）模式：可以在單個物理鏈路上承載多個VLAN流量

具體操作命令如下。

Switch>enable

Switch#config t

Switch（config）#vlan 2

Switch（config-vlan）#exit

同理創建vlan3、vlan4

Switch（config）#interface range f0/1-8

Switch（config-if-range）#switchport

mode access

Switch（config-if-range）#switchport

access vlan 2

Switch（config-if-range）# exit

同理把9-16端口加入VLAN 3、把17-24端口加入VLAN 4

Switch（config）#interface f0/24

Switch（config-if）#switchport mode trunk

Switch（config-if）#exit

同理把3號端口設置為trunk模式

（3）Sw1設置（同sw0）。

①創建VLAN 2、F0/1-F0/8在VLAN 2中，

VLAN 3、F0/9-F0/16在VLAN 3中

VLAN4、F0/17-F0/24在VLAN 4中

②F0/24建trunk

（4）路由器。

①激活主接口F0/0

②F0/0.1、F0/0.2、F0/0.3子接口進行數據封裝

F0/0.1 IP地址：192.168.1.1 子網掩碼；255.255.255.0

F0/0.2 IP地址：192.168.2.1 子網掩碼；255.255.255.0

F0/0.3 IP地址：192.168.3.1 子網掩碼；255.255.255.0

具體操作命令如下。

Router>enable

Router#config t

Router（config）#interface f0/0

Router（config-if）#no shut

Router（config-if）#interface f0/0.1

Router（config-subif）#encapsulation

dot1q 2

Router（config-subif）#ip address 192.168.1.1 255.255.255.0 作為不同VLAN的網關

Router（config-subif）#no shut

Router（config-subif）#exit

Router（config）#interface f0/0.2

Router（config-subif）#encapsulation dot1q 3

Router（config-subif）#ip address 192.168.2.1 255.255.255.0

Router（config-subif）#no shut

Router（config-subif）# exit

Router（config）#interface f0/0.3

Router（config-subif）#encapsulation dot1q 4

Router（config-subif）#ip address 192.168.3.1 255.255.255.0

Router（config-subif）#no shut

3.4 測試步驟

（1）測試同一VLAN中主機間的通信。

（2）測試不同VLAN中主機間的通信。

3.5 實驗心得

由學生記錄模擬實驗中遇到的問題及解決的方法與結果等情況。

3.6 課后思考

如果要實現不同VLAN之間某幾臺機器不可以互相訪問，又該如何設置呢？

4 模擬實驗先行教學法的教學效果

4.1 虛擬真實相結合，增強實驗效果

為了提高實驗教學的效果，提高實驗室網絡設備的使用效率，我采用虛擬真實相結合的實驗教學方法。在該課程開始的時候，就向學生介紹了網絡模擬軟件Packet Tracer的使用方法。

在課程進行的不同階段讓學生先在模擬軟件上熟悉路由器、交換機等網絡設備的配置方法和連網過程，最后才到實驗室在真實的路由器和交換機上進行配置實驗。這種虛擬實驗先行，虛擬真實相結合的實驗教學方法，學生可隨時隨地進行實驗，節約了實驗教學時間，大大提高了實驗室設備的使用效率。同時學生在通過軟件熟悉了網絡設備以后，在真實網絡設備上開展實驗的時候也能迅速進入狀態，使實驗的效率更高、感受更深。

4.2 典型案例分析，提高感性認識

課堂教學難以讓學生接觸到大量網絡設備及其使用方法。為此，在教學過程中的不同階段，我會以一些實際開發、施工過的項目作為案例進行技術分析，以便使學生加深對相關知識點的理解。例如：在講授無線網、VLAN原理等內容的時候，通過實際的案例的分析，一方面增加了加強學生對實際網絡工作過程的了解，開闊了視野；同時讓學生了解如何做網絡研究和開發工作的。學生們覺得計算機網絡課上講授的知識都非常實用，因此，學習計算機網絡課程的興趣也大大提高。