基于Packet Tracer 的计算机网络实践教学优化研究

董心雨

（郑州铁路职业技术学院，河南 郑州 451460）

0 引言

《计算机网络》 是电子信息相关专业的一门非常重要的计算机基础课，该门课的目标是使学生具有较为系统的网络知识和网络应用技能，加强学生通过网络获取有用信息的能力， 使学生具备一定的网络管理、维护与开发的能力[1]。 然而在教学过程中会发现：学生在学这门课的时候无法很好地理解MAC 地址、IP 地址、拓扑结构、数据包等抽象的概念，只是盲目通过死记硬背去记忆，不仅没有太多收获，反而会降低自身的学习兴趣，因此《计算机网络》这门课的教学需要做到理论与实践相结合。学生需要通过切实地操作来加深对概念的理解，然而昂贵的通信设备使得《计算机网络》 课程的实验门槛较高，Cisco Packet Tracer则可以很好地解决这个问题。

Cisco Packet Tracer 是由Cisco 公司发布的一个可以进行网络设计、 仿真和建模的辅助学习工具，它允许用户在网络、 网络安全和物联网等方面进行开发。 用户可以通过Packet Tracer 建模复杂的系统，而不需要专门的网络通信设备，极大程度节约了成本。

它是一种创新的网络仿真和可视化工具，可以帮助学生通过电脑或移动设备练习网络配置，掌握故障排除技能。 本文将通过基于Cisco Packet Tracer 的网络拓扑搭建实验来研究如何优化《计算机网络》课程的实践教学。

1 基于Cisco Packet Tracer 的网络拓扑搭建

1.1 Packet Tracer 界面介绍

课程开始前， 教师提前将Cisco Packet Tracer 安装包及安装指导提供给学生让学生自主安装并了解该软件的界面，如图1 所示[2]。

图中①是菜单栏，实现文件的打开、保存、帮助等基本命令，②是命令的快捷方式。 界面中⑦是该软件的设备类型库，包含交换机，路由器，无线设备，HUB，连线，终端设备等不同类型的设备。 学生可以通过常用工具栏③将这些设备的添加在工作区⑤中，也可以实现设备的选择、移动、查看、备注、删除和添加简单/复杂数据包等功能。实时与模拟之间的转换可以通过按钮④来实现，在特定设备库⑧中包含不同设备类型中不同型号的设备。 学生搭建完网络拓扑，添加完数据包后，可以从用户数据包窗口⑨中管理添加的数据包，并查看数据通信状态。

1.2 基于Paket Tracer 网络拓扑的搭建

课程中让学生搭建一个简单的局域网。首先在设备类型库中选择“2960”交换机，并将该设备添加到工作区中，选择“End Deices”库，用同样的方式添加4 台主机。添加完交换机后选择合适的线型将交换机和主机连接起来，如图2 所示。通过双击主机，在弹窗中双击“Desktop”菜单下的“IP Configuration”选项可以为每一台主机配置IP 地址，然后点击“Subnet Mask”对话框可以自动补齐相应数值完成主机配置。

接着，点击常用工具栏中的“Add Simple PDU”，分别点击任意两台主机，相当于模拟了数据包从一台主机发送到另一台主机中的过程，学生可以在“用户数据包窗口”查看数据包是否发送成功。

在Packet Tracer 平台上，可以完成的《计算机网络》实践教学有[3]：VLAN 组建与配置、广域网模拟、交换机的基本配置、 交换机的Telnet 远程登录配置、单臂路由配置、RIP 路由配置、BGP 路由配置、OSPF 路由配置、网络地址转换（静态/动态）配置、IP 访问控制列表配置、网络端口地址转换NAPT 配置、快速生成树配置等。

学生可以通过Packet Tracer 进行反复实验，在实验过程中如果用户操作有误，系统会提示用户错误信息， 学生可以通过提示进行更正。 教师也可以通过Packet Tracer 对学生进行测试，在测试时，系统不会再对学生进行提示， 而是记录下测试的过程信息，在测试后给学生打分，并且列出所有错误条目。

2 实践教学优化分析及教学质量评价

采用Packet Tracer 后《计算机网络》实践教学得到明显优化，教学质量得以明显提高，主要体现在以下两个方面。

2.1 学习兴趣及参与度明显提升

由于受硬件设备限制，很多院校的《计算机网络》课程教学主要还是以理论教学为主，晦涩难懂的计算机网络知识让学生对课程的学习丧失信心甚至产生抵触情绪。脱离实践的讲授让学生对学习知识的目的及用途产生怀疑。 一些贴近生活的实践内容如：计算机网络的搭建、计算机网络的典型应用、数据采集、数据通信等实验很少涉及。我校虽然采购了相关实验设备，但是数量有限，无法做到让每一名学生都充分利用实验设备，学生在操作过程中会在设备连接及基本配置上花费过多的时间， 而忽略了实验的核心内容，实验效率低下，效果也不理想。

采用Packet Tracer 后，每一位学生都可以独立进行实验，充分利用整堂课的学习时间。 动画形式的数据传输过程让学生更加直观地理解知识，学习兴趣和参与度都得以明显提升。

2.2 知识掌握更加扎实

学生是学习的主体，教学质量的好坏应该由学生的学习行为及知识掌握情况来进行分析。 为了能客观分析Packet Tracer 是否对学生的学习有所帮助，笔者对郑州铁路职业技术学院电子信息专业19A1 班54名同学 的学习情况进行了跟踪调研。笔者将计算机网络“IP 地址配置”这一堂课的知识点整理成A、B 两份测试卷，且B 卷难度略高于A 卷。 将54 名同学分为9组，先以理论讲授的方式讲解该堂课并用A 卷进行测验，后采用Packet Tracer 软件进行实践教学并用B 卷进行测试，每组学生成绩对比调研结果如图3。

可以看出采用Packet Tracer 的教学方式，即使在测试题目难度提升的情况下， 学生成绩仍然有所提升，说明该方法是有效可靠的，对巩固理论知识有着一定的帮助。

3 结论

针对《计算机网络》课程中网络模型及概念抽象难懂，硬件设备价格昂贵且数量有限，学生无法深入理解该门课程的现象， 在实践教学中采用Packet Tracer 软件进行仿真实验，不仅调动了学生的学习积极性，提高了学生的实践参与度，而且很好地提升了学生的知识掌握水平及自主学习的能力。