包凌琰

【摘 要】在高中網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)教學(xué)過(guò)程中，由于經(jīng)費(fèi)、課時(shí)等多種因素限制，導(dǎo)致教學(xué)效果不理想。Packet Tracer軟件可以通過(guò)一系列的模擬實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生在實(shí)踐中理解網(wǎng)絡(luò)相關(guān)知識(shí)，并轉(zhuǎn)化為自身技能。

【關(guān)鍵詞】Packet Tracer;網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ);模擬實(shí)驗(yàn)

【中圖分類(lèi)號(hào)】G434 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】B

【論文編號(hào)】1671-7384（2021）06-080-03

《普通高中信息技術(shù)課程標(biāo)準(zhǔn)》中明確指出：學(xué)生應(yīng)了解網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的功能，能通過(guò)網(wǎng)絡(luò)命令查詢網(wǎng)絡(luò)及設(shè)備的工作狀態(tài)、發(fā)現(xiàn)聯(lián)網(wǎng)故障。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)課程的理論性與實(shí)踐性極強(qiáng)，既注重網(wǎng)絡(luò)原理、體系結(jié)構(gòu)的知識(shí)，又強(qiáng)調(diào)網(wǎng)絡(luò)組建及維護(hù)等應(yīng)用能力的培養(yǎng)[1]。近年來(lái)，隨著教學(xué)條件的不斷改善，不少高中在網(wǎng)絡(luò)硬件方面加大了資金投入，然而硬件條件的提升卻沒(méi)有從根本上改變網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)的教學(xué)現(xiàn)狀，對(duì)于普通高中來(lái)說(shuō)，還沒(méi)有充足的實(shí)驗(yàn)設(shè)備和足夠的時(shí)間供學(xué)生親自操作。學(xué)生對(duì)網(wǎng)絡(luò)相關(guān)知識(shí)的學(xué)習(xí)只流于表面，往往通過(guò)強(qiáng)記來(lái)處理相關(guān)知識(shí)，掌握的知識(shí)往往是零散的、不成體系的，更不能利用所學(xué)來(lái)解決實(shí)際的網(wǎng)絡(luò)問(wèn)題。

Packet Tracer簡(jiǎn)介

Packet Tracer是由Cisco公司發(fā)布的一個(gè)輔助學(xué)習(xí)工具，為學(xué)習(xí)網(wǎng)絡(luò)課程的初學(xué)者設(shè)計(jì)網(wǎng)絡(luò)、配置網(wǎng)絡(luò)、排除網(wǎng)絡(luò)故障提供了網(wǎng)絡(luò)模擬環(huán)境。該軟件采用了圖形化的操作界面，可以通過(guò)拖拽創(chuàng)建網(wǎng)絡(luò)模型，并且提供了數(shù)據(jù)包在網(wǎng)絡(luò)中行進(jìn)的詳細(xì)處理過(guò)程[2]。

利用Packet Tracer進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)教學(xué)的可行性分析

Packet Tracer作為一款模擬軟件，應(yīng)用于高中網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)教學(xué)有以下優(yōu)勢(shì)。

簡(jiǎn)單易用。軟件使用圖形界面，操作簡(jiǎn)單易懂，無(wú)需掌握復(fù)雜的專(zhuān)業(yè)知識(shí)，只需簡(jiǎn)單的圖標(biāo)拖曳即可迅速搭建網(wǎng)絡(luò)。

成本低廉。網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)涉及的硬件極多，包括計(jì)算機(jī)、交換機(jī)、集線器、路由器等大量設(shè)備。這些設(shè)備往往價(jià)格昂貴，并且需要占用大量場(chǎng)地，經(jīng)常進(jìn)行維護(hù)、升級(jí)、更換。而Packet Tracer屬于免費(fèi)軟件，相對(duì)而言成本幾乎可以忽略不計(jì)。

安全性高。硬件設(shè)備操作有一定技術(shù)要求，誤操作可能會(huì)損壞硬件，也有用電安全隱患。利用Packet Tracer模擬軟件進(jìn)行教學(xué)可以完美地回避上述問(wèn)題。

模擬程度高。舉例來(lái)說(shuō)，想在Packet Tracer中為計(jì)算機(jī)添加一個(gè)網(wǎng)卡必須先將計(jì)算機(jī)斷電才能操作。Packet Tracer極大程度地模擬了真實(shí)的軟硬件，可以讓學(xué)生仿佛在操作真實(shí)的硬件。其逼真的模擬環(huán)境可以讓學(xué)生更加深刻地理解所學(xué)知識(shí)，將知識(shí)轉(zhuǎn)化為相關(guān)技能。

教學(xué)效率高。對(duì)于一些復(fù)雜的知識(shí)點(diǎn)或?qū)嶒?yàn)，教師可以通過(guò)軟件搭建的模型來(lái)進(jìn)行教學(xué);對(duì)于一些簡(jiǎn)單的知識(shí)點(diǎn)或?qū)嶒?yàn)，學(xué)生可以通過(guò)軟件來(lái)鞏固知識(shí)。

利用Packet Tracer進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)

1.雙機(jī)互聯(lián)

實(shí)驗(yàn)?zāi)康模候?yàn)證IP地址與子網(wǎng)掩碼之間的關(guān)系。

實(shí)驗(yàn)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)：本實(shí)驗(yàn)由一臺(tái)PC機(jī)和一臺(tái)服務(wù)器構(gòu)成，通過(guò)交叉線進(jìn)行連接。具體操作如下。

（1）單擊左下角計(jì)算機(jī)圖標(biāo)（圖1），在右側(cè)彈出的界面中選擇PC和Server拖動(dòng)至操作界面。（2）單擊左下角網(wǎng)線圖標(biāo)，選擇交叉線連接計(jì)算機(jī)。（3）單擊PC-PT機(jī)，在彈出的窗口中單擊“Desktop”選項(xiàng)卡，打開(kāi)“IP Configuration”，將IP設(shè)置為192.168.0.101，子網(wǎng)掩碼設(shè)置為255.255.255.0。對(duì)Server-PT進(jìn)行同樣的操作，但I(xiàn)P設(shè)置為192.168.0.100。（4）單擊PC-PT機(jī)，在彈出的窗口中單擊“Command Prompt”，輸入ping 192.168.0.100，顯示如圖2所示，通訊成功。（5）Server-PT的IP設(shè)置為192.168.1.100，然后繼續(xù)在PC-PT上ping服務(wù)器，顯示如圖3所示，通訊不成功。

通過(guò)該實(shí)驗(yàn)，學(xué)生對(duì)IP地址與子網(wǎng)掩碼的工作原理有了更加直觀的了解：IP地址與子網(wǎng)掩碼可以確定計(jì)算機(jī)所在的網(wǎng)絡(luò)，兩臺(tái)計(jì)算機(jī)只有處于同一網(wǎng)絡(luò)，才能夠直接互相通訊。另外，可以點(diǎn)擊PC-PT，在彈出窗口中選擇“Web Browser”，在瀏覽器中輸入http：//192.168.0.100后按“回車(chē)”鍵?？梢酝ㄟ^(guò)打開(kāi)網(wǎng)頁(yè)的方式讓學(xué)生有更加直觀的感受。

2.多機(jī)互聯(lián)

實(shí)驗(yàn)?zāi)康模候?yàn)證集線器與交換機(jī)的工作原理及兩者差異。

實(shí)驗(yàn)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)：本實(shí)驗(yàn)由兩臺(tái)PC、一臺(tái)服務(wù)器、一個(gè)集線器和一個(gè)交換機(jī)構(gòu)成。具體操作如下。

（1）與雙機(jī)互聯(lián)類(lèi)似，拖動(dòng)三臺(tái)計(jì)算機(jī)到工作區(qū)。將服務(wù)器IP地址設(shè)置為192.168.0.100，子網(wǎng)掩碼為255.255.255.0。將另外兩臺(tái)計(jì)算機(jī)IP地址設(shè)置為192.168.0.101和192.168.0.102，子網(wǎng)掩碼均為255.255.255.0。（2）單擊圖1中的交換機(jī)等網(wǎng)絡(luò)設(shè)備圖標(biāo)，拖動(dòng)一個(gè)集線器HUB-PT和一個(gè)交換機(jī)2950-24備用。（3）用直通線將三臺(tái)計(jì)算機(jī)連接到集線器上。參照“雙機(jī)互聯(lián)”實(shí)驗(yàn)中的步驟（4）和（5），利用ping命令測(cè)試三臺(tái)計(jì)算機(jī)間是否連通。（4）用直通線將三臺(tái)計(jì)算機(jī)連接到交換機(jī)上，等待網(wǎng)線與路由器的連接點(diǎn)處的指示燈由紅變橙，最終變?yōu)榫G色。參照“雙機(jī)互聯(lián)”實(shí)驗(yàn)中的步驟（4）和（5），利用ping命令測(cè)試三臺(tái)計(jì)算機(jī)間是否連通。

通過(guò)實(shí)驗(yàn)學(xué)生可以深刻體會(huì)到無(wú)論是交換機(jī)還是集線器，它們都能將多臺(tái)計(jì)算機(jī)連接起來(lái)，從而構(gòu)成一個(gè)小的局域網(wǎng)，但兩者之間的工作特性有著明顯差異。最直觀的感受是集線器網(wǎng)線連接后即可直接工作，而交換機(jī)需要等待一段時(shí)間。教師此時(shí)在軟件右下方的“Simulation”模塊中，通過(guò)實(shí)時(shí)監(jiān)控將交換機(jī)和集線器的數(shù)據(jù)包發(fā)送流程展示給學(xué)生。將學(xué)生觀測(cè)到的現(xiàn)象本質(zhì)一一展示在學(xué)生面前，即集線器采用的傳輸技術(shù)是廣播式，因而通電直接工作;交換機(jī)工作前需要做大量準(zhǔn)備工作，以確保數(shù)據(jù)傳送的高效，因而通電后需要等待一段時(shí)間。

3.跨網(wǎng)段互聯(lián)

實(shí)驗(yàn)?zāi)康模候?yàn)證網(wǎng)關(guān)的作用，感受網(wǎng)關(guān)的工作流程。

實(shí)驗(yàn)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)：本實(shí)驗(yàn)由三個(gè)2950T-24交換機(jī)和一個(gè)1841路由器以及若干臺(tái)計(jì)算機(jī)構(gòu)成。具體操作如下。

用兩個(gè)交換機(jī)和若干臺(tái)計(jì)算機(jī)構(gòu)建兩個(gè)不同的網(wǎng)段局域網(wǎng)。具體設(shè)置如表1所示。

（1）用直通線將交換機(jī)Switch0和Switch2分別連接到交換機(jī)Switch1上，等待所有指示燈變綠，然后用ping命令測(cè)試不同網(wǎng)絡(luò)間的計(jì)算機(jī)是否連通。（2）將第三臺(tái)交換機(jī)刪除，換成1841路由器連接兩個(gè)局域網(wǎng)。（3）單擊1841路由器，在彈出的窗口中點(diǎn)擊“Config”選項(xiàng)卡，然后點(diǎn)擊“FastEthernet0/0”（連接Switch0的接口），在右側(cè)詳細(xì)列表中將“Port Status”復(fù)選框勾選，對(duì)IP進(jìn)行配置，將IP設(shè)置為192.168.0.1，子網(wǎng)掩碼為255.255.255.0。對(duì)“FastEthernet0/1”（連接Switch2）進(jìn)行類(lèi)似配置，IP改為192.168.1.1。（4）打開(kāi)每一臺(tái)計(jì)算機(jī)的“IP Configuration”，在“Default Gateway”中填入本網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)關(guān)地址。打開(kāi)方式參見(jiàn)“雙機(jī)互聯(lián)”步驟（3），網(wǎng)關(guān)地址具體為：連接Switch0的計(jì)算機(jī)填入192.168.0.1，連接Switch2的計(jì)算機(jī)填入192.168.1.1。（5）用ping命令測(cè)試各計(jì)算機(jī)是否連通。

通過(guò)實(shí)驗(yàn)，學(xué)生可以了解計(jì)算機(jī)跨網(wǎng)段通訊的詳細(xì)流程：假設(shè)計(jì)算機(jī)A向計(jì)算機(jī)B發(fā)送數(shù)據(jù)，A先將數(shù)據(jù)包發(fā)送給網(wǎng)關(guān)，由網(wǎng)關(guān)轉(zhuǎn)發(fā)到對(duì)應(yīng)的端口，最終計(jì)算機(jī)B收到數(shù)據(jù)包。而計(jì)算機(jī)B返回?cái)?shù)據(jù)包依然要經(jīng)過(guò)網(wǎng)關(guān)，流程和A發(fā)送至B類(lèi)似。任何一個(gè)環(huán)節(jié)出錯(cuò)，計(jì)算機(jī)通訊都將出現(xiàn)問(wèn)題。

利用Packet Tracer模擬平臺(tái)進(jìn)行教學(xué)，降低了學(xué)校的資金投入，打破了學(xué)生學(xué)習(xí)時(shí)間和空間上的限制，其效果直觀，學(xué)生印象深刻，對(duì)學(xué)生了解IP的作用、IP的分類(lèi)、子網(wǎng)掩碼的工作原理、網(wǎng)關(guān)的作用及工作原理都有極大的幫助。不僅如此，教師可以在深度與廣度上進(jìn)一步拓展，如繼續(xù)添加DNS服務(wù)器、DHCP服務(wù)器、無(wú)線AP等設(shè)備，讓網(wǎng)絡(luò)更加完善。而且整個(gè)教學(xué)流程適合做成項(xiàng)目，該項(xiàng)目由若干個(gè)子項(xiàng)目構(gòu)成，學(xué)生在教師的協(xié)助下，通過(guò)自主學(xué)習(xí)與協(xié)作學(xué)習(xí)，不斷完成一項(xiàng)又一項(xiàng)的挑戰(zhàn)，激發(fā)了學(xué)習(xí)興趣，不僅掌握了知識(shí)，更提升了將知識(shí)轉(zhuǎn)化為解決實(shí)際問(wèn)題的能力。