計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)虛擬仿真技術(shù)應(yīng)用

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［摘要］虛擬仿真技術(shù)與計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程的結(jié)合，可建立一種虛擬化的數(shù)據(jù)空間，通過(guò)將計(jì)算機(jī)設(shè)備的各類(lèi)操控信息同步映射到虛擬環(huán)境中，以提高教學(xué)的實(shí)踐性?；诖耍恼聦?duì)虛擬仿真技術(shù)及相關(guān)軟件進(jìn)行概述，指出計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程教學(xué)存在的弊端，虛擬仿真技術(shù)在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程教學(xué)中的應(yīng)用以及教學(xué)實(shí)踐進(jìn)行研究。

［關(guān)鍵詞］虛擬仿真技術(shù)；計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程；實(shí)踐教學(xué)

引言

信息技術(shù)、通信技術(shù)的發(fā)展下，社會(huì)行業(yè)對(duì)計(jì)算機(jī)類(lèi)人才提出更高的需求。對(duì)于承接人才培養(yǎng)的教育院校來(lái)講，則應(yīng)在課程教育改革基礎(chǔ)之上，深度挖掘計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程的理論價(jià)值與實(shí)踐價(jià)值，加大教學(xué)資源的投入力度，并應(yīng)課程教學(xué)與社會(huì)實(shí)踐相對(duì)接，防止造成教育上的“產(chǎn)能過(guò)?！?。虛擬仿真技術(shù)的應(yīng)用，則可將計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程體系同步映射到虛擬化教學(xué)環(huán)境中，為學(xué)生提供多元化的教學(xué)場(chǎng)景，將理論與實(shí)踐有效的結(jié)合到一起，進(jìn)而培養(yǎng)出學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。本文則是針對(duì)虛擬仿真技術(shù)在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程教學(xué)中的相關(guān)應(yīng)用進(jìn)行探討，僅供參考。

一、虛擬仿真技術(shù)及軟件概述

虛擬仿真技術(shù)是指通過(guò)計(jì)算機(jī)設(shè)備來(lái)建立相應(yīng)的數(shù)據(jù)模型，此類(lèi)數(shù)據(jù)我想可精準(zhǔn)的運(yùn)行數(shù)據(jù)質(zhì)量，并同比例的呈現(xiàn)出數(shù)據(jù)在相關(guān)網(wǎng)絡(luò)中的協(xié)議。通過(guò)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，聯(lián)絡(luò)層之間的數(shù)據(jù)參數(shù)匹配，其數(shù)據(jù)模型仿真形式可完整的表現(xiàn)出定性化的數(shù)據(jù)結(jié)果。將虛擬仿真技術(shù)應(yīng)用到計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程教學(xué)中，可有效將整體課程同步映射到模擬程序中，然后以及相關(guān)質(zhì)量參數(shù)的設(shè)定，保證教學(xué)工作與仿真平臺(tái)的運(yùn)行可同步進(jìn)行。目前計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程的信息技術(shù)實(shí)現(xiàn)主要可包含模型建設(shè)與實(shí)驗(yàn)的兩種，通過(guò)課程理論與實(shí)踐的結(jié)合和為學(xué)生建構(gòu)立體化的教學(xué)環(huán)境，保證學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中的問(wèn)題及時(shí)得到解決。目前市場(chǎng)上虛擬仿真軟件可分為三類(lèi)。第一，NS2。此類(lèi)軟件屬于免費(fèi)開(kāi)放式的一種其中間對(duì)象是網(wǎng)絡(luò)虛擬服務(wù)器，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)用c語(yǔ)言來(lái)編程，同時(shí)NS2可支持多協(xié)議，保證與虛擬終端銷(xiāo)量，按照這種模型網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)互動(dòng)實(shí)現(xiàn)有效的資源整合，進(jìn)而為整體模擬的環(huán)境的建設(shè)提供基礎(chǔ)保障。第二，OPNET。此類(lèi)軟件建模是采用三種機(jī)制對(duì)不同網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)分化式建模，然后通過(guò)總線型的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)來(lái)向用戶(hù)界面與網(wǎng)絡(luò)模擬環(huán)境中的節(jié)點(diǎn)層、進(jìn)程層等進(jìn)行有效連接，進(jìn)而利用模型對(duì)網(wǎng)絡(luò)的多元化運(yùn)行具有良好的技術(shù)性。用戶(hù)在具體使用過(guò)程中，可通過(guò)對(duì)軟件程序的修訂來(lái)建立多模式的虛擬運(yùn)營(yíng)環(huán)境，以此來(lái)滿(mǎn)足不同運(yùn)行需求。第三，BN。此類(lèi)軟件是以網(wǎng)絡(luò)拓行圖為核心，來(lái)將各類(lèi)網(wǎng)絡(luò)資源進(jìn)行結(jié)構(gòu)契合，然后通過(guò)將繪制好的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖進(jìn)行拓展名設(shè)定，將其安裝在目錄程序之下。當(dāng)系統(tǒng)軟件開(kāi)啟時(shí)，則程序菜單中的執(zhí)行質(zhì)量將自動(dòng)打開(kāi)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，以此來(lái)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)模擬交換。

二、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程教學(xué)存在的弊端

（一）理論與實(shí)踐不對(duì)稱(chēng)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)作為一門(mén)綜合性實(shí)踐性較強(qiáng)的學(xué)科，其理論知識(shí)具有一定的抽象性，同時(shí)受網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化更新效率的影響，整個(gè)數(shù)據(jù)傳輸形式以及各類(lèi)模塊之間的工作機(jī)制也存在較大的冗余性問(wèn)題。整個(gè)網(wǎng)絡(luò)體系在實(shí)際運(yùn)行中，其涉及面與學(xué)生知識(shí)體系來(lái)講，有很大一部分知識(shí)是超出學(xué)生的認(rèn)知，這也將造成網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)螺旋效果，無(wú)法更好地與學(xué)生學(xué)習(xí)需求相結(jié)合，學(xué)生在理解相關(guān)知識(shí)點(diǎn)時(shí)無(wú)法做到深層次解析。此外計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程的實(shí)踐性，是要求教師必須對(duì)課程知識(shí)進(jìn)行實(shí)操講解，令學(xué)生真正理解到理論知識(shí)在實(shí)踐中的應(yīng)用點(diǎn)，然而在目前大多數(shù)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程教學(xué)中，教師仍以理論知識(shí)為主，受到實(shí)驗(yàn)設(shè)備不足的影響，往往只是教師針對(duì)某一類(lèi)知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行自身操作講解，而并不能使學(xué)生真正落實(shí)到實(shí)踐中，這也就導(dǎo)致學(xué)生自身的知識(shí)體系無(wú)法與再有實(shí)踐性的知識(shí)內(nèi)容形成精準(zhǔn)對(duì)接。

（二）教學(xué)形式單一教學(xué)形式的單一，主要是教師在課堂教學(xué)中單一化的以某類(lèi)課本內(nèi)容為宣講主體，例如，在課堂上通常以書(shū)、課件等為主要教學(xué)載體，這樣就造成長(zhǎng)時(shí)間的教學(xué)下，學(xué)生本身形成一種定向化思維，造成傳授知識(shí)為固定導(dǎo)向，約束自身的思維創(chuàng)造性。此類(lèi)單獨(dú)的以書(shū)籍為教學(xué)主體，并不符合當(dāng)前計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展態(tài)勢(shì)，不利于培養(yǎng)出學(xué)生的創(chuàng)造能力，進(jìn)而造成學(xué)校教育與社會(huì)教育相脫節(jié)的嚴(yán)重現(xiàn)象，無(wú)法為人才的對(duì)接提供有效保障。

三、虛擬仿真技術(shù)在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程教學(xué)中的應(yīng)用

（一）建立虛擬化知識(shí)架構(gòu)平臺(tái)，提高學(xué)生的主觀能動(dòng)性計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課上在開(kāi)展前需進(jìn)行理論知識(shí)的教導(dǎo)，令學(xué)生對(duì)整個(gè)知識(shí)框架進(jìn)行初步了解，并可充分認(rèn)識(shí)到各個(gè)知識(shí)點(diǎn)與實(shí)踐過(guò)程的契合性，這樣便可建立一種給予抽象性思維的知識(shí)框架。虛擬仿真技術(shù)的應(yīng)用則是將此類(lèi)知識(shí)點(diǎn)同步建立起相應(yīng)的教學(xué)實(shí)踐場(chǎng)景，令整體教學(xué)知識(shí)點(diǎn)精準(zhǔn)的應(yīng)付到網(wǎng)絡(luò)模型之中，當(dāng)學(xué)生對(duì)理論知識(shí)進(jìn)行初步解讀時(shí)，我通過(guò)模擬化階段的實(shí)操，充分將所學(xué)知識(shí)的進(jìn)一步的實(shí)驗(yàn)與認(rèn)證。虛擬仿真所建設(shè)的教學(xué)環(huán)境，可令整個(gè)系統(tǒng)程序精準(zhǔn)的執(zhí)行的某一類(lèi)操控指令，且此類(lèi)操控程序與預(yù)算及設(shè)備屬于兩個(gè)獨(dú)立的系統(tǒng)，即學(xué)生在虛擬環(huán)境中的任何操作可體現(xiàn)出計(jì)算機(jī)設(shè)備的運(yùn)行形式，又不會(huì)對(duì)計(jì)算機(jī)設(shè)備造成任何損害。學(xué)生在課堂上操作時(shí)，可將自身對(duì)知識(shí)的理解同步應(yīng)用到實(shí)踐操作中，其極大減輕傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)實(shí)踐教學(xué)中設(shè)備的運(yùn)行負(fù)擔(dān)，同時(shí)可以有效激發(fā)出學(xué)生自身的主觀能動(dòng)性，令學(xué)生的思維能力得到更好的拓展，進(jìn)而令課程教學(xué)本身與學(xué)生的理論實(shí)現(xiàn)知識(shí)提供對(duì)接平臺(tái)。

（二）鏈接互聯(lián)網(wǎng)設(shè)備，增強(qiáng)教學(xué)糾錯(cuò)能力目前，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)中，由于專(zhuān)業(yè)中學(xué)生基數(shù)較大，其對(duì)實(shí)驗(yàn)器材的需求度較高，間接加大教學(xué)經(jīng)濟(jì)成本的消耗力度，甚至部分學(xué)校在引進(jìn)教學(xué)設(shè)備時(shí)，由于教育資金的匱乏，無(wú)法實(shí)現(xiàn)學(xué)生與設(shè)備之間的一對(duì)一，這也就造成在實(shí)踐教學(xué)開(kāi)展中，往往以小組的形式開(kāi)展實(shí)踐活動(dòng)。此外，教學(xué)資源的分配不均，將加大教學(xué)負(fù)擔(dān)，對(duì)于教師與學(xué)生來(lái)講，都將成為一種嚴(yán)重的教育缺失。在虛擬仿真技術(shù)的應(yīng)用下，通過(guò)軟件來(lái)建構(gòu)出一個(gè)具有模擬性的教學(xué)環(huán)境，例如NS2、OPNET教學(xué)仿真軟件等，其可精準(zhǔn)的模擬出各類(lèi)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行環(huán)境，將通信設(shè)備、信息交換設(shè)備等進(jìn)行資源整合，然后通過(guò)設(shè)定相對(duì)接的關(guān)聯(lián)參數(shù)，對(duì)學(xué)生的各項(xiàng)操作行為進(jìn)行基于數(shù)字化、信息化的監(jiān)控，當(dāng)學(xué)生在實(shí)際操作時(shí)，如某一項(xiàng)操作行為出現(xiàn)錯(cuò)誤的話，則虛擬仿真環(huán)境內(nèi)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)以及分析系統(tǒng)，將自動(dòng)對(duì)此類(lèi)參數(shù)存在的異常行為進(jìn)行分析，并實(shí)時(shí)傳輸?shù)教摂M交互界面中，令學(xué)生清楚的認(rèn)知到自身在實(shí)際操作中所面臨的問(wèn)題。學(xué)生在此類(lèi)教學(xué)的有效規(guī)范下，可進(jìn)一步加強(qiáng)理論知識(shí)與實(shí)踐知識(shí)的契合度，深度解析出理論知識(shí)點(diǎn)與實(shí)踐操作中存在的偏差性，進(jìn)而提高學(xué)生獨(dú)立解決問(wèn)題的能力。此外，通過(guò)虛擬仿真技術(shù)與計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的互聯(lián)，可有效擺脫傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)課程理實(shí)一體化教學(xué)中存在的局限性，且此類(lèi)模擬平臺(tái)的建設(shè)與應(yīng)用也將打破時(shí)間、空間的壁壘，只需要計(jì)算機(jī)設(shè)備安裝相應(yīng)的教學(xué)軟件，便可建構(gòu)一個(gè)虛擬場(chǎng)景，以此來(lái)為學(xué)生提供實(shí)際操作的空間，為學(xué)生規(guī)范化知識(shí)體系的養(yǎng)成奠定基礎(chǔ)。

四、教學(xué)實(shí)踐

虛擬仿真技術(shù)在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程中的應(yīng)用，可有效解決教育資源不足、理論與實(shí)踐不匹配的現(xiàn)象。例如，在Python代碼書(shū)寫(xiě)的教學(xué)過(guò)程中，由于此類(lèi)Python規(guī)則具有一定的空間存儲(chǔ)、效率運(yùn)行等方面的優(yōu)勢(shì)，可有效提高系統(tǒng)運(yùn)行性能，但在實(shí)際書(shū)寫(xiě)過(guò)程中，由于本身序列性較強(qiáng)，長(zhǎng)數(shù)組的模式將加大學(xué)習(xí)繁瑣度。通過(guò)虛擬教學(xué)場(chǎng)景的建設(shè)，可令學(xué)生所處的虛擬環(huán)境精準(zhǔn)的映射出與計(jì)算機(jī)設(shè)備運(yùn)行的各類(lèi)相關(guān)程序，這樣一來(lái)，在代碼編寫(xiě)過(guò)程中，既可通過(guò)仿真環(huán)境，將學(xué)生所編寫(xiě)的各類(lèi)程序指令同步顯示到數(shù)據(jù)模型中，同時(shí)可將程序中的數(shù)據(jù)序列進(jìn)行有序排列，分離出不同的數(shù)據(jù)種類(lèi)，學(xué)生可通過(guò)代碼的實(shí)時(shí)羅列效果，來(lái)分析出不同代碼之間的組合變量，以此來(lái)更好的通過(guò)仿真模式，來(lái)深度了解專(zhuān)業(yè)內(nèi)容。在NAT資源配置教學(xué)時(shí)，此類(lèi)教學(xué)內(nèi)容主要是對(duì)網(wǎng)絡(luò)地址的空間轉(zhuǎn)換方法，內(nèi)容本身具有一定的抽象性，其必須令學(xué)生進(jìn)行實(shí)際操作，只有這樣才可深度了解到每一類(lèi)理論知識(shí)的應(yīng)用點(diǎn)。通過(guò)虛擬仿真環(huán)境的建設(shè)，可在既定的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)下設(shè)定一個(gè)關(guān)聯(lián)程序，并將其網(wǎng)絡(luò)協(xié)議地址進(jìn)行私有化更改，以虛擬環(huán)境為映射點(diǎn)，將具有靜態(tài)性的NAT實(shí)現(xiàn)內(nèi)外網(wǎng)之間的轉(zhuǎn)換，這樣就可建立起一個(gè)內(nèi)網(wǎng)與外網(wǎng)相結(jié)合的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，而不會(huì)對(duì)計(jì)算機(jī)設(shè)備造成影響，同時(shí)，學(xué)生在實(shí)際操作中，可對(duì)虛擬環(huán)境中的參數(shù)進(jìn)行指令更改，然后依據(jù)參數(shù)修改后網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的改變形式，充分了解到指令參數(shù)在不同狀態(tài)下的結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)，進(jìn)而令學(xué)生對(duì)知識(shí)進(jìn)行深度了解。結(jié)語(yǔ)綜上所述，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程中虛擬仿真技術(shù)的實(shí)現(xiàn)，可將計(jì)算機(jī)設(shè)備的各類(lèi)運(yùn)行行為同步映射到數(shù)據(jù)模型中，學(xué)生在此過(guò)程中，則可通過(guò)對(duì)虛擬環(huán)境中的操作，來(lái)對(duì)自身的理論知識(shí)進(jìn)行認(rèn)證，其對(duì)于實(shí)踐性較強(qiáng)的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程來(lái)講，可有效為學(xué)生理論知識(shí)點(diǎn)與實(shí)踐搭載一個(gè)實(shí)現(xiàn)平臺(tái)，提高學(xué)生的實(shí)踐能力。

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作者：吳凱 單位：南京信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院