淺談PacketTracer仿真軟件在中職計算機網絡實訓教學中的應用探析

涂世昌

關鍵詞：Packet Tracer；計算機網絡；實訓教學；仿真

中圖分類號：G642 文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2023）08-0065-03

0 引言

隨著互聯網技術的飛速發展，計算機網絡人才的需求量不斷增加，為了順應時代的需求，很多中高職、本科院校紛紛開設了計算機網絡實訓課程來培養網絡人才，且不少院校都建立了以網絡設備為主的網絡實訓室來培養學生的實踐能力，然而實際的教學效果并不理想，中職學校的教學效果則更不理想。

1 計算機網絡實訓教學存在的問題

中職計算機網絡實訓教學主要包含網絡綜合布線、常用網絡設備配置與管理、網絡安全、服務器配置與管理等核心專業課程的教學，在這些課程的教與學中理論和實踐緊密結合，學生必須在掌握原理的情況下，才能在實踐中舉一反三。但在實訓教學中，不管在中職還是在高校，都存在各種問題。

1） 設備識別的教學備課不便，教學效果不好。在進行網絡設備的識別教學時，老師備課時需要花大精力搜集各種網絡設備的實物圖、微視頻及相關文字資料，若進行實物展示，大部分學生是無法看清設備細節，設備種類少，教學效果不盡如人意。

2） 設備數量少，限制學生實訓的全面性和熟練度[1]。網絡設備實訓室建設時為了方便管理，通常將整個課程所需的一整套網絡設備集成到一個機柜中，每個機柜供一組學生共同使用，因此無法實現每個人擁有一套設備進行獨立實訓；雖然老師們采用分組實訓教學，看似學生們分工合作后都有設備用，也能很好地完成實訓，但每個學生只是掌握了自己分工的那部分知識，很少有學生能全部掌握、甚至熟練掌握完整的實訓任務。

3） 設備數量和型號有限，限制模擬工程實例。網絡設備實訓室建設時，出于各種網絡設備的昂貴、或實訓室占地面積有限等原因，每組配套的網絡設備中同類設備數量不多、設備型號也不多，一般2～3臺，因此無法讓學生模擬各種工程實例，如校園網絡、中小型園區網等。

4） 實物設備實訓準備耗時，限制新知識實訓時間[2]。實物設備實訓時，每次新實訓前，學生必須先根據拓撲圖連接設備，對設備進行基本配置，才能進入新知識實訓，實訓結束后為了便于后續實訓又需要花時間對設備的連線和配置進行還原操作，每次新實訓前后浪費了太多時間，大大縮短了新實訓時間，影響了學生對新實訓的完成度和熟練度。

5） 實物設備更新迭代困難，限制實訓教學穩定開展。實訓室建成后，設備老舊損壞在所難免，老舊損壞后的更換比較困難，導致設備越來越少，老師在備課時要根據設備的可用量動態調整教學計劃，在授課中還要面臨設備突發故障的各種困境，大大影響了實訓教學的穩定開展。

6） 實物設備實訓，限制學生課外實訓強化。對于依賴于實物設備教學的課程，學生在課外只能通過硬背配置命令，進行實物設備實訓時，就顯得生澀不靈活。雖然有些學校可以讓學生遠程登錄實訓設備進行課外實訓，解決上述問題，但這些網絡設備需要長期開機，對設備的損耗和管理壓力較大，而且只能對既定的網絡拓撲圖進行實訓，不夠靈活。

7） 實物設備實訓考核難，限制實訓考核的靈活性和便捷性。使用實物設備考核時，若以小組考核，則無法真實了解每個學生的掌握情況；若每人一套設備逐一考核，因設備不足，則考核周期很長，既不利于考題的保密，又不便于未進行考試的人員管理[3]。

基于上述問題，在計算機網絡實訓教學中如何降低實訓成本，提高實訓效率，從硬件限制中走出來，調動學生積極性，提高學生的理解能力、實踐能力和分析能力，是一個值得深入研究的課題。越來越多的學校也意識到這些問題，于是引入各種模擬器來替代實物設備，經過多年教學實踐及各種模擬器的對比分析，Cisco開發的基于CCNA層次學習的Packet Tracer模擬器從界面操作的便捷性及功能設計而言，是一款比較適合中職生進行計算機網絡實訓的模擬仿真軟件。

2 Packet Tracer 軟件概述

Packet Tracer是思科公司為學習思科網絡課程的初學者開發的一個免費的模擬仿真軟件，初學者可以輕松地實現在Packet Tracer的網絡模擬環境中進行網絡設計、配置和排除網絡故障，完成CCNA層次的學習。Packet Tracer模擬器具有以下特點：

1） 圖形界面操作直觀、簡單[4]。用戶在軟件的圖形界面上直接使用拖曳方法建立拓撲圖，直接單擊即可進入設備的圖形化配置界面或命令行對設備進行配置管理。

2） 支持大量的仿真設備模型[4]。具有集線器、交換機、路由器、無線設備、連接電纜（配置線、直通線、交叉線、光纖、串口線等）、終端設備（臺式PC、筆記本、電話等）等設備模型，還支持各種仿真模塊，如串口和銅纜以太網卡、光纖以太網卡、無線網卡等。

3） 支持搭建龐大的網絡拓撲。理論上支持添加不限量的仿真設備來搭建龐大的網絡拓撲圖。

4） 支持多種協議[4]。支持ARP、DHCP、DNS、FTP、HTTP、ICMP、OSPF、RIP、Telnet等中職計算機網絡實訓教學中常見的網絡協議。

5） 支持數據報傳輸可視化[5]。在邏輯空間的模擬模式下可動態仿真數據報傳輸的過程，數據報傳輸可進可退，可逐步執行，可方便查看每步傳輸的PDU信息，便于分析網絡OSI七層模型。在實時模式下，可直接顯示數據報傳輸的起止及結果。

6） 支持網絡項目配置考核評估功能[6]。PacketTracer的活動向導功能允許創建一個詳細的網絡建設方案去考核別人，被考核者根據已經設定好的答案和考核評估項目進行考核，考核結束后，活動向導可自動形成一份反饋各考核點結果的評估報告。

3 Packet Tracer 在中職計算機網絡實訓教學中的應用

應用一：豐富的仿真設備，為認識各種網絡設備提供豐富的素材

在Packet Tracer中豐富的仿真設備如集線器、交換機、路由器、無線路由器等，設備的物理設備視圖可直觀地顯示設備的不同的樣式、接口類型、插槽和各種模塊，不同模塊配有不同的功能描述（見圖1）。教師無須特意準備大量的插圖和文字資料，更無須耗時耗資采購實物（有些模塊配件也不一定能單獨采購到），就可以很便捷地讓學生認識各網絡設備、接口及功能，大大提高備課和教學效率。

應用二：查看器工具，有助于通過設備的動態變化理

解實訓原理通過Packet Tracer 工具欄中的查看器（見圖2），我們可查看設備的路由表、ARP表、NAT表Qos隊列和端口匯總表的動態變化情況，有助于在教學中根據這些信息的變化來理解相應的實訓原理，如動態路由表是何時更新的、ARP地址是如何解析的、內外網IP是如何轉換等。

應用三：節約實訓成本，提高辦學可行性和教學穩定性[7]

Packet Tracer作為一款免費的輔助學習的模擬仿真軟件，將其投入計算機網絡實訓教學中，學校無須再考慮投入大量經費采購大量網絡設備建設專門的網絡設備實訓室，只需要一臺普通的計算機即可開展計算機網絡實訓教學，極大地降低了教學成本，保障了教學穩定性。計算機網絡專業教學條件簡化，學校不再擔心場地、經費、排課問題，老師不再為設備不足、設備老化故障等問題影響教學，計算機網絡專業的辦學門檻不再那么高。

應用四：仿真實訓，提高教學效率

Packet Tracer 中有大量的仿真設備，學生只要人手一臺計算機，利用Packet Tracer就能獨立進行完整的仿真實訓，不用再擔心設備不足、個人訓練時間不足，教學實訓過程中無須再擔心設備老舊引起的各種故障，學生還可以在老師提供的基礎拓撲圖上進行新知識的實訓，節省了連線、基礎配置的時間，有利于學生重點進行新知識的實訓。課外，學生不再因為沒有實訓設備而無法強化實訓，學生只要有計算機或手機，安裝了Packet Tracer的PC版或移動版，就可以隨時隨地進行網絡實訓。Packet Tracer 仿真的應用靈活地保障了課內、課外的網絡實訓教學，大大地提高了學習積極性和教學效率。

應用五：支持龐大的網絡拓撲，便于模擬貼近生活的工程案例

Packet Tracer中既有大量的仿真設備，又能支持多種協議，可以支持龐大的網絡拓撲，可以幾乎不限量地添加設備搭建復雜龐大的網絡拓撲結構。在中職的網絡實訓教學中，老師不再受設備類型和數量不足的限制，在教學中可以自由地模擬搭建各種類型的工程案例，如校園網、中小型企業園區網等，既方便進行網絡通信原理的授課解析，又可以讓學生模擬工程案例，還能發揮學生的創造力構建自己的網絡搭建項目，對學生盡早融入職場極有好處。

應用六：PKA活動，讓計算機網絡實訓考核與課后復習更靈便

利用Packet Tracer中的活動向導，教師和學生可以很方便地開展隨堂考試和課后自測。Packet Tracer 的PKA活動文件可以添加有圖文的考核題目（見圖4），可以通過設置初始網絡和問答網絡對每個知識點進行自動評分（見圖3），既讓課堂的實訓考核更便捷，又方便了課后學生自測復習。初始網絡可以靈活地將不允許學生修改的參數進行鎖定，如刪除設備、重命名、重置活動、檢查結果、查看評估項目等，還可對考核活動進行限時設置。PKA活動文件的評估項目若未鎖定則便于學生課后復習時評估各知識點掌握情況，若鎖定則便于隨堂考試。

4 結束語

在計算機網絡實訓中，利用Packet Tracer進行仿真實訓，大大地降低了實訓成本，提高了實訓教學效率，通過大量重復的實訓讓學生熟練掌握基礎知識，有利于培養學生的創造力。但虛擬仿真并不能完全取代真實的設備，它們之間還是有很大的差別。在真實的環境中很容易出現錯誤、會有老化損耗等不確定因素。而在虛擬環境中，設備的連接變得容易，選好了合適的線纜和正確的接口，點點鼠標即可完成。而在真實的工程項目中，連接用的線纜需要學生自己動手制作，至少需要自己接線，一旦像這類小操作沒有做好，或忘記做，都會直接影響工程的質量。因此，對于馬上要進入社會崗位的學生而言，利用仿真軟件掌握各項技能后，最好還要有真實設備進行實戰練習，設備的類型和數量不用很多，這樣能夠更好地與職場崗位接軌，不至于只會紙上談兵。