自主开发网络技术虚拟试验软件的实践研究

张悦

一、研究背景

《技术课程标准》要求有条件的高中在开设《网络技术应用》课程时，应开设网络组建等相关网络实验。然而，在南京市乃至江苏省，绝大部分学校并不开网络技术实验课，原因是学校没有条件建设网络实验室。

虚拟实验，一般认为是指借助于计算机通信技术、多媒体技术、虚拟现实技术等，在计算机上营造可辅助、部分替代甚至全部替代传统实验各操作环节的相关软硬件操作环境。不少高校目前都在使用虚拟实验，比如EWB（虚拟电子工程台）、Edison（虚拟电路）等等。不过，目前几乎没有学校购买这些商用软件，主要原因是没有经费。

经过调研，我发现，作为高中信息技术教师，我们完全有能力自己开发制作交互软件，开发出简单实用、符合学情、校情的虚拟实验软件。本人于2012年就此问题，作为南京市个人课题进行了实践研究。

二、网络技术虚拟实验软件的开发制作研究

1. 使用FLASH作为开发平台，交互性好。

2. 实验数目和内容。

根据课标要求、试验可行性、学习意义等进行综合比较，最终确定三个实验：

（1）双机互联（不接因特网）（硬件设备的认识与应用）；（2）双机互联（接因特网）（如何接入因特网）；（3）根据客户需要，为一家公司设计计算机网络（公司业务一部、二部、经理室可接入因特网，财务室电脑不允许接入因特网）。这是开放性实验，没有标准答案，意在全面检验学生的实践能力。

3. 软件成品展示：最终软件实验界面如图示例。

实验方法：（1）学生用鼠标拖动界面上部的虚拟设备，在右侧设计区域组合成拓扑结构。（2）在左侧文本区填写相应数据。（3）截屏输出实验报告。

三、用测量法进行虚拟软件的实践教学研究

为检验虚拟实验小软件在实际教学中的效果、我采用了个案研究法、测量法进行比较。在某届高二年级网络技术模块教学中，我负责2个班级的教学，在网络实验部分，以班级A班作为对照组（学生使用虚拟实验软件完成3个虚拟实验），B班不做实验。完成教学后，对两组学生从理论知识、实践能力二个维度进行检测。

测量过程一：试卷测试。在试卷中，通过选择、填空的形式，考察了A、B二个班的学生对相关网络技术知识的综合理解能力。

测量结果如下：

A班45人，平均分86，最高100，最低75，80以上（良好）39人。

B班41人，平均分72，最高85，最低40，80以上19人。

测量过程二：实际动手能力测试。某家庭有父母、孩子和祖父母，三室一厅。父母要求电脑性能好，娱乐工作能上网；祖父母要求能上网浏览网页；孩子的电脑只能进行学习，上网能否要由父母控制。请你为全家进行网络设计，并给出理由。

测量结果如下：

1. A班学生的设计有效性100% 。90%的学生有效地使用了交换机、路由器、笔记本、台式电脑设备，并且将路由器安在父母房间，使家长能有效控制孩子的上网时间。80%的学生采用了无线路由，10%的学生给父母使用服务器，并设置为网关。

2. B班学生的设计有效性45%左右。主要问题在于：25%左右的学生不能正确认知路由器、服务器的功能、区别；40%的学生不能正确区分路由器，交换机的作用。

从以上两次测量中得出结论如下：

结论1：A班学生理论测试80分（良好）以上比率，比B班高出40%左右，虚拟实验有效提升了学生理论知识学习效果。

结论2：A班学生实际动手设计网络的有效性，比B班高出55%，虚拟实验有效提高了学生的动手实践能力。

四、研究小结

1. 高中教师自主开发网络技术虚拟实验的益处。

（1）虚拟实验的使用有效提高了学生的理论学习效果和动手实践能力。

（2）在虚拟实验可以暂时替代或部分替代真实实验的情况下，可以暂缓建设真实实验室，节省教育资金。

（3）自主开发虚拟实验软件的过程，既需要网络技术知识的深入理解，也需要过硬的程序开发技能，从各方面提升了教师本身的专业水准，

2. 不足与展望。（1）学生缺少真实实验效果的兴奋感。（2）自主开发难度较高，在实际教学工作中比较难大面积推广，作者自己开发的虚拟实验软件也只是一个具有基本功能的初步成果，仍待进一步开发。