《虚拟仿真技术在计算机网络类课程中的应用与实践》-工学论文，计算机论文-论文范文参考-科学狗论文网

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虚拟仿真技术在计算机网络类课程中的应用与实践

范文

贾利娟

摘要：实践性、应用性强是计算机网络类课程的主要特征，但由于学校实验、实训环境有限，很多实验无法开展。因此在高职院校计算机网络类课程教学中，引入虚拟仿真技术，有效地缓解了学校网路实验室的建设压力，同时增强了学生的学习积极性，并保证了课程的教学质量。该文介绍了常用的几种仿真技术，并通过使用仿真软件Packet Tracer完成局域网课程中的一个实训案例，讲述了仿真软件的模拟过程并分析了仿真运行结果。

关键词：计算机网络；网络仿真；Packet Tracer

中图分类号：TP393 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2016）21-0121-03

1 概述

计算机网络是通信技术和计算机技术相结合而产生的一门交叉学科，近些年随着通信技术与网络技术的蓬勃发展，计算机网络、局域网管理、网络规划与设计、网络系统管理与维护等课程已经成为计算机专业和通信专业的专业核心课程，在以上这些计算机网络类课程中常常涉及大量抽象的网络协议理论知识和复杂的网络硬件设备，学生理解和掌握起来非常困难。计算机网络类课程具有很强的应用性和实践性，通过部署真实网络环境的实验及实践教学可以很好地解决上述问题，但是由于迅速发展的网络技术、飞快更新的网络设备、昂贵的实验室建设成本、综合性较强的网络实验内容，这些问题导致网络实验室建设完成后资源难于共享和重新配置，因此很多院校很难建成满足课程需要的复杂实验环境，而这直接影响了课程的教学效果和质量。为了解决以上问题，我们在网络课程的教学中引入了虚拟仿真技术，这样不但节约了实验室建设成本，同时还有效地克服了课程难以理解、枯燥抽象的问题，进而使学生加深了对各种协议和原理的认识与理解，同时激发了学生对课程的学习兴趣和积极性，更保证了课程的教学质量。

2 网络仿真技术及常用工具

2.1 网络仿真的概念

网络仿真也叫网络模型，它是指通过模拟软件在计算机上建立网络设备、协议和链路的模型，并通过模型的仿真运行得到网络的相关性能数据的技术。网络仿真技术它是一种科学的手段，主要用来预测和反映网络性能。通过仿真软件所得到的仿真运行结果，为网络设计和网络规划的各种不同方案间的验证与比较提供了可靠的数据，同时为网络的优化设计提供了最真实的定量数据，为决策的制定提供了最有效的手段。

2.2 网络仿真工具简介

在计算机网络课程教学中常用的网络仿真工具有：NS、QualNet、OPNet、GloMosim、OMNet++、BosonNetsim、PacketTracer等。本节对NS-2、OPNet、BosonNetsim、PacketTracer四种仿真工具进行简要介绍。

①NS-2：NS-2是一款开放源代码并且完全免费的网络模拟软件，主要面向网络协议研究。它是面向对象的网络模拟器，由C++和Otcl语言编写而成，NS-2的体系结构是开放的，并且在NS-2中有许多支持协议库，特别适合于TCP/IP网络的模拟。同时在NS-2中还包括基础设备、协议模型、链路、无线移动模型等大量丰富的构件库，它们具有强大的网络模拟仿真功能。除此以外NS-2仿真软件还包括了NS、Otel、Tcl/Tk、Tclcl等组件，这些组件构成了NS-2的软件包。

②OPNet：OPNet是由MIT的几位教师在1986年创建的，并由MIL3公司开发的仿真软件包，它可以对无线网、核心网、卫星网、接入网以及各种混合型的通信网络系统进行仿真。在OPNet中采用三层建模机制对网络进行建模，分别是Network层、Node层、 Process层，其中Network层（网络层）模型在图形用户界面的Project Editor工具中建立、Node层（结点层）模型在图形用户界面的Node Editor工具中建立，Process层（进程层）模型在图形用户界面的Process Editor工具中建立。OPNet使用面向对象的建模方式，这使得它的模型具有很好的继承性和可重用性。在OPNet中有标准模型库和特殊模型库两类仿真模型库，同时在Modeler中存在源代码完全公开的各种协议，用户在使用过程中只需根据自己的需要添加、修改已有的源代码，使用非常方便。

③BosonNetsim：BosonNetsim是BoSon公司推出了一款Cisco路由器、交换机的模拟软件，它为准备参加CCNA、CCNP考试的人员提供了实践练习的有利环境。Boson NetSim由两部分组成：分别为网络拓扑图设计工具（BoSon Network Designer）和模拟Cisco设备配置环境软件（Boson NetSim for CCNP）。网络拓扑图设计工具主要用来绘制实训中所用到的网络拓扑图，同时Boson NetSim软件在安装后会自带一些已定制好的网络拓扑结构图，扩展名为.top文件存放在所安装程序的主目录下，用户可以从File菜单中的Open命令打开已存在的网络拓扑结构图进行使用。模拟Cisco设备配置环境软件部分主要用于Cisco路由器的模拟、交换机实验环境的模拟，同时在这里用户可以进行路由器的配置、交换机设备的配置、实验结果的观察、运行协议的诊断工作。

④PacketTracer：PacketTracer是由思科公司开发的一款网络仿真软件，是用于思科网络技术学院的学员学习CCNA时使用，在这款网络仿真软件中提供了思科的各种型号的路由器、交换机及多种添加模块，同时为了做好网络实验在Packet Trace的设备库中还有PC机、服务器、无线AP、各种各样的线缆、IP电话、帧中继交换机、智能卡等设备。在Packet Trace中使用者可以通过虚拟网络设备来进行网络设计，并绘制网络的拓扑结构图，同时使用者可以在CLI中的IOS Command Line Interface窗口进行命令配置。

4 我国计算机教育MOOC发展探索

4.1 深入MOOC建设探讨

深入的探讨MOOC体系的构建，重视对当下数据、信息资源的收集，营造一个良好的环境进行教学工作质量的提升，满足未来教学工作的开展，实现教学工作的效率提高需求。深入的探讨MOOC模式体系构建，主要就是为了实现对软件工作的进一步开发，将教学的内容不再局限于传统的教学模式当中，充实和丰富传统的学习内容，整合数据信息资源，保证具体工作的开展呈现出良好的服务模式，保证学生对于自己需求课程内容的学习。MOOC模式的构建也是为了完成混合教学的方法，在传统教学的基础上进行革新的转变，丰富教学内容的同时增强学生的学习能力，为我国培养全面性人才奠定良好的教学基础[6]。

4.2 深入MOOC使用探讨

深入的探讨关于MOOC体系和模式的使用，主要是为了实现对教学理念的革新和教学体系的完善需求。重视对MOOC体系的运作，主要的为了将传统的学习模式进行改革，在实际的教学工作当中开展切实有效的教学工作流程设计和安排。针对MOOC模式的要求，将实际的课程学习内容进行科学的设计，由学校进行课程的设计和安排，经过教师的切实指导实现对教学工作内容的丰富，满足不同学生群体对于学习内容和学习氛围的设定。MOOC模式在应用的过程中始终遵循一定的原则，就是保证大规模的开放式教学，但是不缺失个性化的教学内容与模式。针对我国高校的计算机教学工作进行科学设计和理顺，从实际的课堂内容中调节互联网络授课的需求。

4.3 深入MOOC发展机制探讨

深入对MOOC体系发展的机制进行探讨，主要是为了创建灵活的学习环境和氛围，实现对相关教育工作内容的完善。采取科学化的模式进行相关工作的梳理和安排，主要是为了确保具体教学工作的开展具有时效性和质量保障。通过学习西方的先进互联网教学理念，在我国实际的教学工作中开展相关的教学模式和课程，采取MOOC标准的认证和审核，通过切实有效的评价实现对教学资源的整合，满足我国教学工作的需要，保证提升我国社会的高校教学质量，进而提升教学工作的综合能力和国际社会竞争力。让学生们在现代化的体系当中进行相关知识内容的学习，以此满足学生的能力培养需求[7]。

5 结论

综上所述，本次研究主要针对目前我国开展的MOOC进行分析和讨论，关注到西方先进国家实际的工作开展具有一定的前瞻性，以我国实际的国情出发进行MOOC模式和平台是设计与构建，能够满足未来我国教学事业发展的众多需求。伴随世界一体化进程加速，全面的互联网络时代带来，重视新课改制度下的教学工作转型与发展是当下以及未来教育工作的重点，也是形势变化下必将呈现出的发展趋势要求。MOOC的模式支持大量数据在互联网络的平台中拓展，能够实现学生对教学资源的收集，也能够实现及时更新知识结构和知识点的需求。通过MOOC提升我国教学工作的效率和质量，可以实现对我国计算机教学综合能力提升需求，保证实际的工作开展呈现出具有国家和地域特色的要求，也能够为我国社会培养全面性的人才基础，为我国提升综合国力助力。

参考文献：

[1] 袁莉，StephenPowell，马红亮，吴永和.MOOC对高等教育的影响：破坏性创新理论视角[J].现代远程教育研究，2014（2）：3-9.

[2] 高地.MOOC在西方高校德育课程中的应用及其对我国高校思想政治理论课建设的启示[J].现代远距离教育，2014（2）：21-27.

[3] 袁松鹤，刘选.中国大学MOOC实践现状及共有问题——来自中国大学MOOC实践报告[J].现代远程教育研究，2014（4）：3-12+22.

[4] 王颖，张金磊，张宝辉.大规模网络开放课程（MOOC）典型项目特征分析及启示[J].远程教育杂志，2013（4）：67-75.

[5] 徐晓飞，傅育熙，李廉，等.关于我国计算机教育MOOC发展的思考[J].中国大学教学，2015（11）：6-10+30.

[6] 郝丹.MOOC：颠覆与创新？——第4次“中国远程教育青年学者论坛”综述[J].中国远程教育，2013（11）：5-17.

[7] 高地.MOOC热的冷思考——国际上对MOOCs课程教学六大问题的审思[J].远程教育杂志，2014（2）：39-47.

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