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标题 基于模拟器的网络组建课程项目教学资源库建设研究
范文 尹建璋

摘要：高职网络组建课程实践性很强，而组建网络的设备（如路由器、交换机等）价格都比较昂贵，在虚拟环境中完成网络组建教学，然后再到具备硬件设备条件的单位进行短期实践是行之有效的办法之一。本文从虚拟环境出发，分析了网络组建课程主要教学目标、内容，分析了实现这些教学目标可采用的模拟器。在此基础上，分析了该课程项目化教学资源库的建设内容，并进一步探讨了基于模拟器的项目教学资源库建设方案，为实现网络组建课程资源库共建共享提供了一个有效的解决方案。
关键词：模拟器；网络组建；项目化教学；开放性资源库；共建共享
中图分类号：TP399 文献标志码：B 文章编号：1673-8454（2012）23-0039-03
本文从虚拟环境出发，对网络组建目前常用的几种模拟器进行分析，在此基础上探讨项目化教学模式的网络组建课程项目教学资源库建设问题，实现教学资源库共享。
一、网络组建课程主要教学目标分析
一门课程的教学目标是与该课程所在专业相关的，专业人才培养方案确定了人才培养目标，而课程的设置是为实现这个人才培养目标服务的。所以，同一门课程在不同的专业中的教学目标会有所不同。本文主要针对高等职业教育中的计算机网络技术专业网络组建课程进行分析。高等职业教育，培养的是高端技能型应用人才，强调的是动手能力，而理论知识以“够用”为度。因此，课程的教学目标侧重在动手能力的培养上。具体对网络组建课程来说，主要教学目标应包括以下一些内容：
1.简单网络的连接、配置与测试
这里所说的简单网络是指节点大约在十个以内的小网络，这种网络在个人、家庭及小型单位最常见。比如一个家庭有两到三台电脑，将它们通过一台无线路由器连接起来，共用一个帐号连接到互联网。通过这种简单网络的连接、配置与测试，学生可实现的知识目标有：理解网络、通信协议（特别是TCP/IP协议）等概念，了解IP地址分类、子网掩码等。学生可实现的技能目标有：双绞线的制作、网络的物理连接方法、TPC/IP属性配置方法、网络连通性检测方法、架设Web服务、DHCP服务、FTP服务等。
2.交换机的连接、基本配置与测试
交换机是局域网组建的重要设备。利用交换机构建网络，常采用树形结构。而为了增强网络的安全性、壮健性，通常又会考虑划分VLAN及交换的冗余连接。这里，学生要实现的知识目标有：交换机的工作原理、交换机数据转发方式、交换机端口安全、路由交换原理、最小生成树概念、网关冗余和负载平衡等。学生要实现的技能目标有：交换机的基本配置方法、交换机IOS恢复、密码恢复、VLAN配置、TRUNK配置、VTP配置、EtherChannel配置、STP配置、VLAN间路由配置等。
3.路由器的连接、基本配置与测试
路由器能起到隔离广播域的作用，还能在不同网络间转发数据包。它应用于各种骨干网内部连接、骨干网间互联和骨干网与互联网互联互通。对于高职学生来说，这部分要实现的知识目标主要有：理解路由器基本结构及工作原理、路由器IOS、静态路由、动态路由、RIP、OSPF、ACL、DHCP、NAT、VRRP等。要实现的技能目标主要有：IOS基本命令的使用方法、密码恢复和IOS的恢复、静态及动态路由配置方法、ACL、DHCP、NAT、VRRP等配置方法。
二、实现主要教学目标可采用的模拟器分析
要实现以上教学目标，最重要的教学环节是实践。如果能有真实的路由交换设备组成实验网络当然是最理想的，但这不是本文研究的内容，本文研究的是采用模拟器实现相关实验。
1.实现简单网络教学目标可采用的模拟器分析
简单网络教学目标最关键的是要在每台计算机上配置TCP/IP属性，配置Web、DHCP、FTP等常用的服务。尽管是简单网络，每个实验组至少需要两台计算机。若要一个教学班级每位同学独立实验，计算机数量更要翻倍。如何做到不增加硬件设备而每位同学都能独立完成实验呢？虚拟机技术提供了较好的解决方案。现在比较流行的虚拟机软件有VMware公司的VMwareWorkstation和微软的VrtualPC。VMWareWorkstation是一个“虚拟PC”软件，它可以使你在一台机器上同时运行两个或更多Windows、DOS、LINUX系统，在这些虚拟机上配置所需服务如同在真实计算机上配置一样。微软在win7下已经内置了WindowsXPMode，使用起来比较方便。另外还有VirtualBox（虚拟机），它是德国一家软件公司InnoTek所开发的虚拟系统软件。采用哪款软件，还得根据各自单位目前的硬件及软件条件来决定。
2.实现交换机、路由器相关教学目标可采用的模拟器分析
由于交换机、路由器设备的费用较高，如果要满足一个教学班同时进行实验，就得购置多组相同的设备，这样，硬件的投入就更高了。所以，很多资金不太充足的学校常采用相关的模拟器进行实践教学。较常用的交换机、路由器模拟器有：CiscoPacketTracer，它是由Cisco公司发布的一个辅助学习工具，主要面向CCNA课程，学生可在图形用户界面上直接使用拖曳方法建立网络拓扑，并允许学生配置设备，观察网络实时运行情况。GNS3是可以运行在多平台（包括Windows，Linux和MacOS等）的网络虚拟软件，主要面向CCNA、CCNP、CCIE等Cisco认证课程，学生可以通过它来完成相关的实验模拟操作，也可以用于虚拟体验Cisco网际操作系统IOS或者是检验将要在真实的路由器上部署实施的相关配置。相比CiscoPacketTracer，GNS3需要更多的计算机资源（内存、磁盘空间等）。H3C路由器交换机模拟器，是针对华为设备的模拟器。此外还有Dynamips模拟器等，版本及主要面向的对象各不相同。根据笔者的实践教学经验，课程目标是CCNA时，可采用CiscoPacketTracer；课程目标是CCNP、CCIE时，需要采用GNS3；而针对华为设备的学习，最好采用H3C。
三、网络组建课程项目化教学资源库内容分析
要建设资源库，首先要对资源库所要承载的内容有充分的了解。根据《教育资源建设技术规范》（征求意见稿），常见的资源类型有：①媒体素材：文本素材、图形（图像）素材、音频素材、视频素材、动画素材；②试题库；③试卷；④案例；⑤课件与网络课件；⑥常见问题解答；⑦资源目录索引；⑧网络课程。对于高职高专的学生，较适合的是项目化教学方式，而这些项目的设计，要充分体现课程教学目标要求。
根据以上分析，网络组建课程的项目可分为三大块进行设计：第一块是基础网络连接与配置，这块内容可采用基于VMwareWorkstation的项目设计；第二块是面向CCNA素质要求的项目，可采用基于CiscoPacketTracer的项目设计；第三块是面向CCNP、CCIE素质要求的项目，可采用基于GNS3的项目设计。每一块中的具体项目，可以根据课程教学目标要求及网络技术的发展，及时补充和更新内容。有了项目，再来探讨适合表现这些项目资源的类型。将所有项目汇总在一起，就形成了网络组建课程的资源库主体——项目任务资源。如何完成这些项目，就需要对项目的操作过程做必要的讲解和演示，这种讲解和演示可制作成网络课件。项目操作过程及项目中所涉及的知识要点也可以制作成指导书、视频、动画等表现形式，即媒体素材。将项目所涉及到的知识要点和技能要点以试题的形式表现出来，并按题型分类（如：选择题、判断题、填空题、简答题、论述题、操作题等）形成试题库。再根据试题库，按要求随机抽取各种类型的试题组合成试卷。所以，网络组建课程项目化教学资源库的内容结构可由下图表示。
四、基于模拟器的项目教学资源库建设方案探讨
根据以上分析，网络组建课程项目教学资源库建设与其它资源库的不同在于：其一，该门课程的项目资源，分层次采用不同的模拟器。其二，这些模拟器都是单机版本。根据以上特点，笔者对网络组建课程项目教学资源库的建设方案进行如下探讨：
1.资源库展示技术的选择
由于课程的项目资源采用了不同的模拟器，而且这些模拟器目前都是单机版本，因此所设计出来的项目资源只能在本地机上运行，且本地机上要安装相应的模拟器。这样，资源库提供的资源应是在相应模拟器上运行通过的资源，并提供在相应模拟器上制作的素材。这些资源的表现形式是文本或图片，用户将根据文本或图片的说明，在本地机上完成相应的实验。所以，Web技术是最佳选择。Web2.0是互联网上的下一代应用程序，其特点是：用户贡献（网站的内容和价值来源于用户的贡献）、网络效应（发挥每个用户之间的关联）、长尾效应（成千上万的普通参与者所带来的效应）、共同创作（成果的形成不是一个人的智慧，而是多人修改完善的结果）、去中心化（用户拥有多种多样的、分布在网络的各个角落的网络服务）。它是以Blog、Tag、RSS、SNS、Wiki等应用为核心，依据六度分割、AJAX、XML等新理论和新技术实现的互联网新一代模式。
2.资源库的开放性
教学资源库建设的主要目的是实现优质教学资源共建共享。要共建共享，资源库就需具备一定的开放性。什么是开放性？其内涵是具有开放性质的措施和形式。它是相对于封闭性来说的。我们说教学资源库具有开放性，意思就是对用户来说是允许他们介入的，通过用户的介入，更深刻地理解和阐释甚至新增资源库内容，在给定条件下形成信息源，通过用户的不断介入，达到向外辐射出信息的目的。资源库开放性的具体体现是：（1）用户贡献。也就是资源库网站只是提供一个框架，具体内容由用户提供。比如，简单网络的连接、配置与测试项目，网站初建时可提供几个典型的实例，读者可对这些实例进行评价并提出修改意见，逐步达到完善该项目的目的。再进一步，由用户提交更好的能实现教学目标的项目到资源库，以充实资源库内容。（2）共同创作。当一个用户提交了一个教学项目后，由另一个用户对它进行完善，多人的参与最终使这个项目达到最佳效果。
3.资源库功能模块设计
根据以上分析研究，基于模拟器的网络组建课程项目教学资源库应包括：项目资源管理模块、搜索引擎、资源库系统管理模块、用户管理模块等。
（1）项目资源管理模块。项目资源管理模块对资源库的所有项目资源进行有效的管理，保证资源的安全性、可靠性、可用性。在这个模块中，系统管理员具有较大的权限，他可以通过应用软件实现资源的批量上传与下载；对用户上传的项目资源进行审核以确定是否发布该资源；对不符合要求的资源以及过时的资源实施删除操作等，确保资源库资源的可用性、可靠性。在这个模块中，用户可通过互联网络在浏览器中下载资源库中的资源，也能对资源库中的资源提出建议和修改意见，系统管理员对这些建议和意见审核后作出相应的处理。
（2）搜索引擎。采用适当的技术，使搜索引擎及时搜索到已发布的资源。搜索引擎分为站内搜索与站外搜索。站外搜索可借用现有的搜索引擎，如百度、谷歌等；站内搜索可采用基于Lucene自行设计适合于个性教学资源库的搜索引擎。
（3）资源库系统管理模块。该模块负责资源库系统的维护工作，确保系统稳定、可靠运行，并具备可扩展性。在资源库初始化后，对系统资源的各种属性进行设置，控制系统用户同时访问的数量，监测系统运行情况并及时发现异常情况，及时处理异常现象。可采用防火墙、入侵检测系统等手段防止系统受到攻击，安装防病毒软件以保证系统不受病毒侵蚀。
（4）用户管理模块。网络组建课程项目教学资源库有其特定的用户群，不同的用户对同一资源应具有不同的权限。系统管理员对资源库具有完全的控制权，对不同的用户赋予相应的权限。如对于教师或某方面的专家，赋予审核某个子模块内容的权限；对于普通用户，赋予对某类项目发表看法、提出修改意见的权限等。而对所有用户，都默认赋予最小权限，仅可以浏览、查询和上传资源。
对于基于模拟器的网络组建课程项目教学资源库，具体项目内容应包括：基础网络连接与配置项目模块、面向CCNA素质要求的项目模块以及面向CCNP、CCIE素质要求的项目模块。
4.资源库建设步骤
基于模拟器的网络组建课程项目教学资源库建设，应以系统理论为指导，遵循国家颁布的相关技术标准和规范，其具体建设步骤如下：
（1）到相关企业进行调研。通过调研，明确企业对网络组建的知识和技能要求，并收集网络组建的实际案例，为资源库的建立提供最原始的源于生产工作实际的素材。
（2）根据到企业调研的情况，结合网络组建课程教学大纲，确定资源库建设的具体内容模块。
（3）根据教育部现代远程教育办公室颁布的《现代远程教育资源建设规范》确定网络组建课程项目教学资源库建设标准。
（4）制定资源的评价指标，以此作为后期资源评价、审查、分类的依据，以确保资源库中资源的质量及可用性。
（5）组织课程组成员，对内容模块分工，按要求设计项目任务。设计内容包括：教学项目设计、完成项目的过程指导书、检测项目是否达到设计要求的方法、制作项目教学视频、制作项目操作演示动画等。
（6）组织专家对设计出来的项目内容进行评价。
（7）根据以上分析及各成员提供的资源库内容，利用Web技术设计、创建资源网站。
（8）运行维护教学资源库网站，及时更新、完善资源库内容。？筅
参考文献：
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[2]范彦彬，王庆荣.Web210视野下对高校网络教学资源库建设的思考[J].江南大学学报（教育科学版），2007（1）：82-85.
[3]刘刚.独立学院网络资源建设经验谈[J].中国教育信息化，2011（21）：48-90.
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[6]褚飞虹，赵强.课程建设环境下高校多媒体素材资源库建设的研究[J].中国教育信息化，2011（21）：44-47.
（编辑：李晓萍）
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更新时间：2024/12/23 2:58:05