“互聯網+”背景下虛擬仿真技術在計算機網絡課程教學中的應用
來源:用戶上傳
作者:楊麗娜
關鍵詞：互聯網；虛擬仿真技術；計算機網絡課程；教學
1引言
隨著“互聯網+”在各領域中的持續滲透，教育行業亦因此而獲得前所未有的發展。不僅如此，信息技術和通信技術在各個領域中同樣發揮出至關重要的作用，社會對計算機人才提出了更高的要求。學校在開展計算機教學時，要積極對課程教學進行改革與創新，充分挖掘計算機網絡課程的價值。教師除了要對學生進行理論教學外，還要組織學生參與實踐訓練，提高學生的實踐能力。教師要善于利用有效的教學資源，豐富教學內容和教學手段。比如，采用虛擬仿真技術開展教學，將計算機網絡課程同步映射至虛擬化教學環境中，為學生締造完善的教學場景，使學生在實踐期間能夠靈活應用所學知識解決問題，并在潛移默化中具備扎實的計算機操作能力，從而對計算機領域充滿濃厚的探索欲望。
2虛擬仿真技術概述
為有效發揮虛擬仿真技術的作用，技術人員要采用計算機設備構建專門的數據模型，進一步提高數據的精準度，并以同比例的方式呈現數據在網絡中的協議。通過這一網絡協議可保證聯絡層之間的數據參數得到有效匹配，再通過仿真方式對定型化數據的結果予以完整呈現。在計算機網絡課程教學中應用虛擬仿真技術，不僅可以將所有課程以同步映射的方式呈現在模擬程序中，教師還能對技術參數進行設置，確保教學順利進行，有效發揮出虛擬仿真技術的作用。目前，在計算機網絡課程中，教師可利用信息技術進行模型構建，并組織學生參與實驗，將理論與實踐相結合，為學生創設虛擬化教學情境，使學生能夠在這一情景中充分應用所學知識解決問題，鍛煉自身能力。
目前，在市場中涌現出許多虛擬仿真軟件，常見的軟件類型有三種。（1） NS2。該軟件具有免費開放式的特點，其中間對象是網絡虛擬服務器；編程時，主要使用的語言是C語言：同時，這一軟件對多協議予以支持。利用這一軟件可確保各項數據得到有效整合，為模擬環境的建設奠定基礎。（2） OPNET。這類軟件在建模時，主要利用三種機制，以達到分化建模的目的。然后利用總線型網絡結構將用戶界面、網絡模擬環境中的各個層次進行連接。用戶在使用期間，可采用軟件程序的修訂模式，構建所需的虛擬環境。（3）BN。該類軟件主要將網絡拓行圖作為工作的主要核心，并對各項資源進行有效整合，繪制網絡結構圖，繪制完畢后，對其拓展名進行設定，將其安裝在相應的目錄下。當軟件正式啟動后，網絡拓撲結構會被自動打開，從而實現網絡虛擬交換。
3虛擬仿真技術在計算機網絡課程教學中應用的必要性
3.1有效打破設備局限
使用虛擬仿真技術后，傳統設備無法隨時更換的問題將得到有效解決。近年來，由于互聯網發展速度越來越快，因此，學校要保證計算機網絡課程教學與時俱進，但如果硬件環境不夠完善，就無法滿足學生的學習需求。比如，在教學中，若要滿足每一名學生的需求，一味設置路由器并不現實，只有將虛擬仿真技術與教學相結合，才能為學生締造虛擬實驗環境，使學生在虛擬環境下進行實驗，順利完成實驗任務，從而無需額外購置設備，降低對設備的投入力度，還能對學生的操作能力進行培養。
3.2減少教育投入
計算機網絡教學涉及大量設備，學校要投入許多資金購置設備，才能更好地滿足學生的學習需求。為進一步降低成本，可采用虛擬仿真技術進行教學，從而減少對設備的購置。比如，學生往往不能保證電路順序正確，導致實驗無法成功，若重新進行實驗，不僅會耗費更多資源，還會增加采購成本。因此，可采用虛擬仿真技術進行教學，即使實驗失敗，也不必耗費其他設備和資源，重新進行實驗即可，非常方便，而且還能減少經費投入。
3.3培養學生的學習興趣
在進行計算機網絡教學日寸，教師采用虛擬仿真技術，可為學生直觀展示操作方法和步驟，還能使學生了解到在操作中容易出現的問題，以及出現問題時帶來的后果，激發學生動手操作的積極性，從而提高學習效果[1]。
4計算機網絡課程教學存在的問題
4.1理論與實踐彼此脫節
計算機網絡的實踐性較強，包含的理論知識較多，且大部分知識較為抽象，學生在學習日寸會面臨較多的問題，很難真正理解和掌握相應的知識。在這種情況下，若教師無法對知識進行深層次分析和解釋，則無法滿足學生的學習需求。除了理論教學外，實踐教學也是關鍵的一環，教師要通過實踐課程對學生進行針對性訓練，使學生對知識有更進一步的了解。然而，許多教師依然將重點放在理論知識的傳授上，不重視實踐教學。部分學校的設備較少，無法有效滿足學生的實踐需求。教師往往只針對某一知識點進行講解，通過親自操作和演示的方式為學生展示操作步驟和要點，學生卻并不能親自進行操作，這就導致學生的知識體系無法得到進一步完善。
4.2教學形式比較單一
教師在講解知識點時，主要以課本內容為主，輔以PPT、板書等方式，為學生展現各種知識點，學生則嚴格按照教師的講解記錄筆記。久而久之，學生的思維會呈現出定向化特征，學習方式比較被動，學生的創造力無法獲得激發。這種教學模式不利于學生能力的培養，還會降低教學質量，更會造成教育與社會需求脫節[2]。
5虛擬仿真技術在計算機網絡課程教學中的應用
5.1構建虛擬化知識架構平臺
計算機網絡教學涉及知識眾多，教師首先要對學生進行理論知識的傳授，保證學生了解初步的知識框架，找到各知識點之間的聯系，從而逐漸做到學以致用。當學生對知識有更進一步的了解后，學生的思維能力也可獲得進一步培B。在這一過程中，教師要合理應用虛擬仿真技術構建與知識相關的教學情景，將知識點精準呈現在情景中。學生能夠通過這一虛擬情景對知識有更加形象、直觀的認知，不會感到學習知識枯燥乏味，并通過模擬化實踐操作的方式進一步驗證所學知識。采用虛擬仿真技術構建教學環境時，教師要了解這一技術的應用原理和作用。系統會對某一操作指令進行精準執行，并且該操控程序與設備屬于兩個不同的系統，學生在虛擬環境下進行操作時，既能展示出計算機設備的運行情況，又不會對設備造成不利影響。學生只需通過虛擬操作就能將課堂中所學知識與實踐相結合，其能夠有效激發學生的主觀能動性，提高學生的思維能力，使學生能夠更好地將理論與實踐相結合[3]。
5.2與互聯網設備進行連接
在計算機網絡實驗課程中，通常要耗費大量的實驗器材，以滿足學生的學習需求。在傳統的教學模式中，學生并不能保證操作一次性成功，一旦操作失敗，就要重復操作，這就會耗費更多資源，從而增加教學成本。部分學校在引進教學設備時，由于資金不足，并不能購置數量充足的設備，因此無法滿足學生的學習與操作需求。為了更好地滿足學生的需求，教師經常會將學生劃分成學習小組，要求學生以小組的形式進行實踐訓練。此外，由于教學資源有限，因此，教師會面臨更加沉重的教學負擔，學生也得不到充分的鍛煉，無法提高自身實踐能力。引進虛擬仿真技術后，只需構建專門的虛擬仿真教學環境，就能對各類運行環境進行模擬，然后與其他設備進行連接，可實現對資源的整合與利用。常見的仿真軟件有NS2，OPNET，通過這些軟件可對不同的網絡運行環境進行精準模擬，然后將通信設備、信息交換設備進行整合，并設置專門的對接參數，就能對學生的操作進行有效的監督與控制。一旦學生在操作期間出現失誤，利用虛擬化數據采集系統與分析系統即可對這一類參數進行分析，找到問題所在，然后系統會將問題傳輸到虛擬交互界面中，以供學生觀看，使其了解自身存在的問題，并加以改進。通過這種方式，不僅可以對學生的行為進行有效規范，還能促進學生對理論知識有更加深刻的理解，使其了解在實踐過程中遇到的問題，并逐漸養成獨立思考和解決問題的好習慣。此外，教師可將虛擬仿真技術與計算機網絡設備相結合，實現理實一體化教學，使教學不再面臨時間和空間的限制，只需在設備中安裝專門的教學軟件，就可為學生構建專門的虛擬操作環境，使學生能夠隨時隨地進行操作和練習[4]。
5.3搭建虛擬網絡實驗平臺
在計算機網絡教學中，教師可利用專門的虛擬現實實驗仿真系統對學生進行實踐訓練。首先，應明確課程性質和教學內容，將知識與實際應用相結合，根據網絡原理，設計不同規模與不同環境的網絡平臺。其次，對網絡進行針對性管理。比如，對網絡進行監控和測試，科學配置網絡資源，對資源進行合理評估與控制，對軟件和硬件進行優化，嚴格保障網絡安全?？傊?，構建虛擬化網絡實驗平臺，不僅可以滿足學生的實踐訓練需求，還能使學生在虛擬的環境中將知識與應用相結合，達到理論與實踐相結合的目的[5]。
6教學實踐
在計算機網絡課程教學中，教師可利用虛擬仿真技術對資源進行有效整合，從而充分滿足學生的學習與訓練需求。比如，進行Python代碼編寫教學時，要考慮到Python等具備的優勢，以及其對系統運行性能所帶來的正面影響。但在實際編寫Python代碼的過程中，由于其本身存在很強的序列性，加之長數組模式會給學生的學習帶來更多困難，因此，若采用傳統的教學方式，學生并不一定完全能理解和掌握相關知識。在這種情況下，教師可采用虛擬仿真技術構建虛擬教學場景，準確為學生映射與計算機設備相關的各類程序，使學生在虛擬環境下進行代碼編寫，然后將學生編寫的代碼同步到數據模型中，此時，程序中的數據序列將獲得有秩序的展示，并以此將不同的數據類型予以區分。基于此，學生就能對代碼之間的組合變量作出進一步分析。
進行NAT資源配置教學時，要考慮到這一課程內容的抽象性，并要求學生親自進行操作，才能逐漸掌握相應的知識點。應用虛擬仿真技術，可為學生構建較為完善的仿真操作環境，將內網與外網相結合，構建完善的拓撲結構，避免對設備造成影響。學生可隨時對虛擬參數及可能性進行更改，隨后網絡結構也會發生變化，學生可進一步了解不同狀態下指令結構的呈現方式[6]。
7結束語
為保證虛擬仿真技術在教學中能夠得到順利應用，教師要根據計算機網絡教學的特點，構建完善的虛擬仿真環境，以滿足學生的實踐操作需求，使W生逐漸理解和消化理論知識，并提高學生的實踐能力與計算機技能。
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