網絡工程的仿真實訓教學論文
1仿真實訓教學方案
傳統的網絡工程實訓課教學一般采用“以項目為導向、以自主設計為主導、以答辯為驗證手段”的項目管理思想,結合目前已有的實驗條件和學生動手能力發布一定數量的項目選題,由學生根據選題要求完成“需求分析”“邏輯設計”和“測試與驗證”等實訓任務,最后提交實訓報告[5-6]。新的仿真實訓教學方案增加了“仿真設計分析”和“優化與調整”兩個關鍵步驟,如圖1所示,引導學生在實訓過程中對仿真結果進行分析和比較,對邏輯設計結果進行反復改進和提高,直到實現優化的網絡設計方案,重視了工程思維能力訓練。圖1基于項目仿真的實訓教學流程1)任務發布。實訓課程開始前,教師將選題資料發布給學生。選題資料包括項目需求描述、初次仿真包、設計思考題和項目報告書模板等[7]。每3位學生分為一組,每組選題都不一樣,學生需要在1周實訓時間內完成需求分析、邏輯設計、仿真設計分析、測試與驗證等項目。仿真實驗完成配置和測試任務后,組內開展仿真結果分析,完成思考題。最后,每位學生提交一份符合基本標書規范的實訓報告,特別優秀的學生還被要求答辯,將學習經驗介紹給其他學生,答辯順利可以獲得小禮品。2)需求分析。需求分析工作留給學生自行完成,時間為一天,上午搜集資料,下午整理資料,填寫需求采集表。3)邏輯設計。在邏輯設計階段,學生要使用Visio2003繪制出詳細的網絡結構圖,使用PacketTracer等仿真軟件畫出實驗拓撲結構圖,或在教師提供的初次設計圖上加以修改。4)仿真設計分析。有些仿真實訓任務難度較小,要求所有學生必須完成;有些難度較大,屬于選做型,通常挑選少數優秀學生完成,并給予一定平時成績獎勵。選做題目一旦順利完成,必須參與答辯。(1)初次仿真包設計:為了降低學生完成仿真任務的難度,同時也讓學生對項目的邏輯設計結果有一個初步認識,我們為學生提供了能夠直接測試和運行的初次仿真包。學生在動手實驗前先觀察初次仿真包的運行情況,對一些指標作出合理分析。(2)二次仿真設計:二次仿真設計是指學生在教師提供的實驗任務和初次仿真包的基礎上,根據實驗任務要求進行獨立思考,完成最終的仿真設計任務。這一步任務的成功與否取決于學生的主動性和實驗思考題的引導。例如,“多層交換設計”項目中,VLAN路由的問題復雜性有3個層次:單交換機不同VLAN如何路由、多交換機同一VLAN如何路由、多交換機不同VLAN如何路由,通過思考題逐步引導學生完成這3個層次的仿真設計。再例如“WLAN網絡互聯設計”中,CiscoAP和LinksysWRT300N配置方法大同小異,但AP通常用作集中器和橋接器用,而WRT300N則是一個寬帶路由器,通過思考題也可以引導學生深入理解這兩類無線設備的用途差別。5)測試與驗證。測試與驗證針對不同仿真任務有所不同,有些任務需要進行連通性測試,有些任務需要對路由協議性能進行測試,有些任務則需要對時延、吞吐量、丟包率等進行QoS測試。6)優化與調整。學生完成仿真任務測試后,如果發現問題或有新的想法,可以在指導教師的幫助下進行新的'設計。優化與調整是通過精心設計的思考題來激發的,是鍛煉學生思維能力的關鍵步驟。
2實訓效果分析
筆者嘗試仿真實訓教學方法5年有余,近年來通過總結和整理,將主要教學內容編寫成教材并出版,得到國內同仁廣泛支持。實際教學效果也比較大,往屆學生中有2人在畢業3年內通過CCIE認證,有5人通過CCNP認證。2012年取得H3C網絡大賽湖北省賽區本科組第5名(三等獎),Cisco網絡大省級一等獎2人。以2013年教學情況為例,我們對42人的�？瓢嗉壗y計了前6個任務的完成情況,對一個27人的本科班級統計了后6個任務的完成情況,實訓教學效果分析如表1所示。其中一般難度任務的實訓項目完成情況較好,基本上所有學生都能順利完成實驗任務;而較難級別任務選題學生數不多,且完成率低于選題學生的50%;最后一個“無線網絡仿真與分析”項目始終無人選擇。
3結語
網絡工程實驗教學的關鍵是通過不同層次的實驗內容設計幫助學生掌握系統化的網絡工程項目設計方法。本文結合項目驅動式教學思想,通過在傳統實訓教學方案的基礎上增加“仿真設計分析”和“優化與調整”兩個環節,構建了切實可行的教學方案,培養了學生的工程化思維能力,在學生高層次就業和專業競賽中取得較好成績。未來的工作還將進一步研究仿真項目的規模化和難易搭配的合理性問題,使實驗計劃的編排更合理。
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