高职计算机网络课程应用虚拟技术教学探析

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【摘 要】探索在高职计算机网络专业课程中应用虚拟技术，通过问卷调查、教学日志、访谈学生等手段收集数据，进行统计和分析，研究表明：应用虚拟技术教学不仅可以提高学生的学习兴趣、专业技能和学习成绩，而且教师的教学观念得到更新，专业能力得到迅速提升。

【关键词】高职 计算机网络课程

虚拟技术 网络技术

【中图分类号】G【文献标识码】A

【文章编号】0450-9889（2013）05C-

0062-02

受场地、环境、时效性等因素的影响，高职计算机网络课程应用虚拟技术势在必行。为使应用虚拟技术进行教学改革中出现的问题得到及时、直接和有效的解决，教师有必要以研究者、参与者和当事人的身份，对如何应用虚拟技术全面提高实践教学、技能训练的效率和效果展开研究。

一、高职计算机网络专业课程中存在的问题

（一）教学所需的高性能实验环境保障不够

计算机网络专业是一个实践性很强的专业，很多实验都需要高性能的硬件支持。目前，部分高职院校由于资金短缺，实践教学所需服务器、路由器、防火墙、入侵防御系统等教学设备在类别、性能和数量等方面略显不足，部分课程内容的实践教学无法展开。

（二）实训环境不易搭建、不能重复利用

计算机网络专业很多课程的实验环境需要做繁杂的准备工作，需沿用一个阶段、一个学期甚至几个学期，有些实验需从一门课程沿用到另一门课程。如安装配置网络操作系统、安装配置服务器、连接与配置PC机和网络设备等。像这样为每一个实验搭建起相应的实验环境不仅费时而且费力。有时好不容易把实验环境搭建起来，学生却没有足够的时间在规定的课时内完成实践，但为了不影响实验室下一节课的使用，不得不把一切恢复原状。这样，学生下次课要再继续做此实践项目，则只能重新搭建实验环境，而且由于学生能力水平参差不齐，由学生自己重新搭建实验环境或还原配置时进度不一，无法保证实践项目进度，影响了实践教学的顺利开展。

二、解决方案

为了从根本上解决问题，提高教学效果，应制订一套行之有效的解决方案。解决的思路是研究和引入虚拟技术，搭建教学所需的虚拟实验环境、虚拟实验室，对教学内容、实验环境进行改革，制作教学实验场景快照以解决重复搭建繁杂实验环境的问题，虚拟实验室与真实网络实验室结合使用，提高实验教学效果。

（一）引入虚拟技术

1.虚拟多种平台的服务器和PC机。在网络安全防护、Windows系统服务、Linux系统服务、数据库管理等课程的实践教学过程中，经常需要同时启动多个不同平台的服务器和PC机，现实往往提供不了这样的环境。利用VMware虚拟技术则可在一台真机中构造出多种平台的服务器和PC机，此环境与真实系统并无区别，并且不会对真实系统造成损害。

2.虚拟网络设备。网络安全防护、网络设备安装与调试等课程中，路由器、交换机等网络设备是不可或缺的。而真实设备往往具有操作耗时、更新淘汰快、设备费用昂贵、数量有限等特点。GNS3则能在一台真机上虚拟出多台网络设备，并且操作界面及命令与真实设备没有任何区别，从而满足教师备课、学生实践等需要。

3.联合多种虚拟软件，构建虚拟网络实验室。在网络安全防护、项目实践等综合性较强的课程中，会涉及以上提到的服务器、PC机及网络设备，综合运用VMware、GNS3等虚拟软件，能构建综合的网络环境、实施大型项目。

（二）改革教学内容

网络专业的教学主要采用项目导向、任务驱动教学法。引入虚拟技术之前，由于受到设备和场地的限制，进行任务和项目设计时只能就着现有的条件来设计对应某个知识模块或某个学科领域的任务和项目，而不能充分考虑设计基于工作过程的项目和学习情景。引入虚拟化技术后，联合应用多种虚拟化技术建立虚拟网络实验室，意味着每个学生都可以拥有自己的虚拟网络实验室，有条件去模拟经历网络行业各个岗位的整个工作过程。鉴于此，我们按照基于工作过程的理念，设计出课程的学习情景。

以“网络安全防护”为例，通过行业调研和工作分析会对典型工作任务进行分析，我们设计了三个学习情境，具体任务选取如表1所示。

（三）制作实验场景集

不同于真实的网络环境，在虚拟网络实验室中搭建学习情境的实验教学环境时，可以利用虚拟技术的快照、保存功能，把每一个易出错、难理解等关键步骤场景制作快照保存下来，重复利用。或利用虚拟机的录像功能把整个实验过程录制成视频文件。用此方法，为每一个学习情境中的任务搭建实验环境，形成课程配套的实验场景集。有了实验教学场景集，需要对某个步骤或环节进行讲解时，教师只需要快速回到相应场景快照便可进行教学，学生也可以根据自身情况灵活选择实验进度，这将会大大提高课堂效率和实验教学效果。

（四）实验环境虚实结合

引入虚拟技术后，学生可以自己为每一个学习情景设计方案，并在虚拟实验室中实施该方案。待学生都熟悉方案的实施过程后，再组织学生到真实网络实验室分组进行实验，这样既培养了学生的团队协作能力，又避免了因学生不熟悉或操作不当而损坏相关设备，更重要的是让学生真正体会到了现实网络方案的实施过程，实现了与社会的“零距离”接触。在实践教学中，虚、实实验环境相结合使用，更全面地培养了学生的综合能力。

三、对方案的反思

经过一个学期的行动研究，此次在网络安全与防护课程教学中引入虚拟技术进行实践教学，取得了良好的效果，同时也发现了一些不足。为了全面了解实践教学效果，在学院课堂教学调查问卷的基础上制作了一份本研究需要的问卷，对计算机网络专业3个班的100名学生进行了问卷调查与访谈。调查显示95%的学生认为运用虚拟技术上课效果好，教学质量监控办的评教数据显示该专业的教师得分均在90分以上，较前两年有较大提高。从调查和访谈结果来看，在教学中引入虚拟技术对教学产生的影响，主要表现在以下几个方面：

（一）对学生的影响

1.对学生知识学习的影响。在虚拟环境下，学生可以看到教师实际的操作过程，加深了对知识点的理解。调查显示，引入虚拟技术后，96%的学生掌握了本课程的知识；学习进度快的学生还完成了拓展实践项目。

2.对学生技能形成的影响。在虚拟实验环境下的实验过程中，学生可根据自己的学习进度灵活地选择实验场景进行实验，遇到困难时可以参考老师在场景快照中给出的步骤。另外，可将课堂教学有效延伸到课外，学生课后的实验不再受到网络设备和实验场所的限制，只要有电脑就可以自己建立虚拟网络实验室，进行网络组建或网络安全部署与防护实验。学生的差异问题得到了有效的解决，大大提高学生的技能。调查结果显示，90%学生掌握了网络安全防护技能，95%学生认为虚拟技术帮助自己提高了操作能力。学生在各级各类网络技能大赛中获得较好的成绩。

3.对学生学习策略的影响。虚拟技术对于学生来说是一种学习的手段，在学习过程中遇到问题时可以自己设计一个实验并进行验证从而获取知识同时提高分析、解决问题的能力。调查结果显示，85%的学生会选择虚拟实验对自己的实验设计进行验证，90%的学生认为虚拟实验可以为探索计算机网络世界提供便利条件。在课后对学生访谈中，得知学生意识到了虚拟技术是一种新的学习手段，以后会继续利用它来探索计算机网络知识。

（二）对教师的影响

1.对教学观念的影响。通过对虚拟技术研究和应用的深入，教师认识到不应受教材条条框框的限制，而应结合企业需求，运用基于工作过程的“项目导向、任务驱动”教学理念指导项目的设计与任务的划分，使工学结合一体化、学教做一体化。

2.对教学设计策略的影响。虚拟技术拓展了教师的视野，很多企业项目原来无法实现，在虚拟技术的支持下，让环境的搭建与项目的实施变得不再有困难，老师因此能设计出更多、更好、更有针对性的项目与任务。

3.对专业能力的影响。计算机网络技术发展迅速，有了虚拟技术的支持，教师的研究与实践不再是纸上谈兵，专业能力得到迅速的提升。

4.对教学技能和教学心理的影响。虚拟技术的应用，使得教师授课不再是光说不练，教学技能得到提高，教学心理趋于成熟。

在计算机网络课程实践教学应用虚拟技术的研究发现，学生对计算机网络的学习兴趣变浓厚了，学生的技能和学习成绩有了明显提高，学生的学习策略也有所改变，教师的教学观念得到了更新，专业能力得到迅速的提升，授课方法新颖生动，课堂气氛也活跃了，运用现代化教育技术的能力得到了锻炼，增进了对课程、教学问题的认识，进一步明确了课程改革的思路与方向。

【参考文献】

[1]石中英，王卫东，王妙函.行动研究[M].北京：教育科学出版社，2003，6

[2]黄波.论“网络攻防技术”课程虚拟化实践教学环境的创新[J].教育与职业，2011（3）

[3]秦.运用虚拟化技术模拟黑客入侵与防御[J].电脑知识与技术，2011（8）

【基金项目】广西教育科学“十二五”规划2011年度立项课题（2011C0230）

【作者简介】劳翠金（1972- ），女，柳州城市职业学院讲师，硕士。

（责编 卢 雯）