【摘要】針對高中信息技術(shù)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)和物聯(lián)網(wǎng)教學(xué)中存在的各類典型問題，本文分析了使用Packet Tracer模擬器深化學(xué)生對網(wǎng)絡(luò)知識(shí)的了解和提升學(xué)生實(shí)踐動(dòng)手能力的方法，以全面提高信息技術(shù)的課堂教學(xué)效果。

【關(guān)鍵詞】Packet Tracer；網(wǎng)絡(luò)模擬器；網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)；物聯(lián)網(wǎng)

個(gè)人簡介：羊冰（1977—），男，江蘇省南京市南京大學(xué)附屬中學(xué)。

《普通高中信息技術(shù)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版2020年修訂）》在“網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)”模塊的“教學(xué)提示”指出：“在本模塊教學(xué)中，教師可創(chuàng)設(shè)網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)環(huán)境，引導(dǎo)學(xué)生在實(shí)際操作中掌握網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的技能，理解操作背后的技術(shù)原理，體驗(yàn)物聯(lián)網(wǎng)給人們生活帶來的便利?！保?］教師在開展信息技術(shù)教學(xué)時(shí)，應(yīng)遵循該課程標(biāo)準(zhǔn)，鼓勵(lì)學(xué)生動(dòng)手完成實(shí)驗(yàn)，將所學(xué)知識(shí)靈活運(yùn)用到實(shí)際生活中。

一、高中信息技術(shù)教學(xué)的現(xiàn)實(shí)狀況

（一）網(wǎng)絡(luò)硬件設(shè)備跟不上要求

目前多數(shù)高中的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)課和物聯(lián)網(wǎng)課程還是在普通機(jī)房開展的，而非專用的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)或物聯(lián)網(wǎng)實(shí)驗(yàn)室，因?yàn)榻ㄔO(shè)專用教室的資金投入較大，學(xué)校不僅需要購買大量的交換機(jī)、路由器、無線AP等設(shè)備，還需要采購物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)需要的各類傳感器，這對于許多普通的高中來說是不容易實(shí)現(xiàn)的。

（二）教師過于注重理論講解

為確保學(xué)生掌握相關(guān)理論知識(shí)，順利通過考試，一些教師在教授網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)和物聯(lián)網(wǎng)時(shí)，更注重理論講解，不注重讓學(xué)生動(dòng)手操作，這樣的課堂很難調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性，也不利于學(xué)生把抽象難懂的網(wǎng)絡(luò)知識(shí)成體系地內(nèi)化，師生的互動(dòng)形式比較單一，教學(xué)效果一般。通過實(shí)踐操作，“學(xué)生本位”的教學(xué)要求才能達(dá)成，學(xué)以致用的教學(xué)目標(biāo)才能實(shí)現(xiàn)。

（三）教學(xué)評價(jià)未能及時(shí)反饋

實(shí)踐表明，及時(shí)的課堂反饋，有利于教師調(diào)整教學(xué)策略，為學(xué)生答疑解惑，從而提高學(xué)生的操作能力，加深學(xué)生對知識(shí)點(diǎn)的理解。但就實(shí)際情況而言，學(xué)生完成實(shí)驗(yàn)需要大量時(shí)間，教師時(shí)常得不到及時(shí)的評價(jià)與反饋，這也是網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)和物聯(lián)網(wǎng)課程難以取得預(yù)設(shè)教學(xué)效果的原因之一。

二、在高中信息技術(shù)教學(xué)中運(yùn)用Packet Tracer模擬器的可行性分析

網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)教學(xué)是加深學(xué)生對網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)和物聯(lián)網(wǎng)知識(shí)的認(rèn)識(shí)與理解的重要手段與方法。由于條件限制，大部分高中學(xué)校無法使用真實(shí)的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境給學(xué)生做網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)和物聯(lián)網(wǎng)實(shí)驗(yàn)，所以網(wǎng)絡(luò)模擬器就成了網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的首選方案。其中，使用人數(shù)最多的便是Packet Tracer模擬器。

（一）操作方便，學(xué)生容易上手

Packet Tracer模擬器是由Cisco公司發(fā)布的一個(gè)輔助學(xué)習(xí)的網(wǎng)絡(luò)工具，該模擬器操作方便，具有可視化環(huán)境，運(yùn)用該模擬器完成高中信息技術(shù)教材要求的搭建基本網(wǎng)絡(luò)和簡單物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)相對簡單，學(xué)生無須提前掌握復(fù)雜的專業(yè)知識(shí)，就可以通過它練習(xí)使用路由器、交換機(jī)和其他相關(guān)信息設(shè)備以及構(gòu)建簡單或復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)［2］。許多學(xué)生在學(xué)會(huì)物聯(lián)網(wǎng)的基本搭建后，希望進(jìn)行自主學(xué)習(xí)和探究，根據(jù)自己的想法擴(kuò)充物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)，添加更多的傳感器進(jìn)行交互，Packet Tracer模擬器也可以滿足學(xué)生的學(xué)習(xí)需求。

（二）真實(shí)感強(qiáng)，便于學(xué)生理解

Packet Tracer模擬器的真實(shí)感很強(qiáng)，功能豐富，教師可以利用該模擬器的多種功能進(jìn)行講解、組織實(shí)驗(yàn)、布置課堂作業(yè)和組織考試，以形象的方式展示網(wǎng)絡(luò)的工作方式，讓學(xué)生查看仿真模式下各種數(shù)據(jù)包在網(wǎng)絡(luò)中傳輸?shù)脑敿?xì)過程，觀測網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行的狀況，這對學(xué)生理解網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)及工作原理都有極大的幫助。

（三）適合以項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)為主的教學(xué)方式

Packet Tracer模擬器可以把多個(gè)網(wǎng)絡(luò)或系統(tǒng)組合在一起，教師可以把所有知識(shí)點(diǎn)集中在一個(gè)綜合項(xiàng)目中，讓學(xué)生由淺入深地進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)。

（四）支持多種終端，學(xué)生可以靈活使用

Packet Tracer模擬器不僅可在電腦上運(yùn)行，還可在各類移動(dòng)終端上運(yùn)行，能為日常教學(xué)提供更多的便利和保障。近幾年，學(xué)生時(shí)常需要居家學(xué)習(xí)，這給信息技術(shù)教學(xué)帶來諸多不便。而Packet Tracer模擬器可在手機(jī)、平板上運(yùn)行，學(xué)生在家也可以完成學(xué)習(xí)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)課程的任務(wù)。

三、Packet Tracer模擬器在高中信息技術(shù)教學(xué)中的實(shí)踐運(yùn)用

（一）利用Packet Tracer模擬器實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)教學(xué)

網(wǎng)絡(luò)服務(wù)是比較難理解的知識(shí)點(diǎn)。學(xué)生往往只知道網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的概念與作用，但是網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的運(yùn)行原理卻不大清楚。運(yùn)用Packet Tracer模擬器，教師可以搭建常見的服務(wù)器系統(tǒng)，從而形象生動(dòng)地展示網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的運(yùn)行原理。

【教學(xué)案例】網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)教學(xué)

1.引導(dǎo)學(xué)生按照拓?fù)鋱D（如圖1）搭建網(wǎng)絡(luò)，將3臺(tái)服務(wù)器和PC連接到交換機(jī)2860上。

2.出示服務(wù)器相關(guān)數(shù)據(jù)（如表1），讓學(xué)生分別設(shè)置3個(gè)服務(wù)器的IP地址和DNS。

3.引導(dǎo)學(xué)生設(shè)置DHCP服務(wù)器：提示學(xué)生，首先開啟DHCP服務(wù)，修改地址池名稱；其次填寫默認(rèn)網(wǎng)關(guān)和DNS服務(wù)器的IP地址，設(shè)置DHCP服務(wù)器的起始IP地址、子網(wǎng)掩碼和最大用戶數(shù)；最后點(diǎn)擊“添加”按鈕。

4.引導(dǎo)學(xué)生設(shè)置DNS服務(wù)器：開啟DNS服務(wù)，并在名稱文本框中輸入需要轉(zhuǎn)換的域名，類型選擇“A記錄”，再在地址文本框添加WEB服務(wù)器的IP地址，并點(diǎn)擊“添加”按鈕。

5.引導(dǎo)學(xué)生使用PC機(jī)測試：先在PC機(jī)“配置”頁面的“接口”菜單里查看是否獲取了IP地址，然后打開“桌面”頁面里的“WEB瀏覽器”，在地址欄分別輸入IP地址和域名看能否訪問自己的WEB服務(wù)器。

通過該實(shí)驗(yàn)，學(xué)生對DHCP和DNS服務(wù)器的工作原理會(huì)有相對直觀的認(rèn)識(shí)，對網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的運(yùn)行原理也會(huì)有更加直觀的感受。

（二）利用Packet Tracer模擬器的活動(dòng)向?qū)Чδ塬@取當(dāng)堂反饋

活動(dòng)向?qū)Вˋctivity Wizard）實(shí)際上就是一個(gè)評估工具［3］。教師可以利用Packet Tracer的活動(dòng)向?qū)Чδ芙鉀Q信息技術(shù)課堂教學(xué)反饋不夠及時(shí)的問題。

在應(yīng)用Packet Tracer模擬器的活動(dòng)向?qū)Чδ軙r(shí)，教師需要先為學(xué)生創(chuàng)建一個(gè)具體的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，隨后要求學(xué)生按照提示完成這個(gè)網(wǎng)絡(luò)的搭建和配置。在此之前，教師需要先將準(zhǔn)備考核的知識(shí)點(diǎn)在活動(dòng)向?qū)е性O(shè)置好，并給每個(gè)考點(diǎn)設(shè)置不同的分值。當(dāng)學(xué)生按照提示完成試題，活動(dòng)向?qū)?huì)根據(jù)學(xué)生回答的正誤自動(dòng)打分。當(dāng)然，活動(dòng)向?qū)У墓δ苡泻芏啵處熯€可以利用活動(dòng)向?qū)е械淖兞抗芾砥鞫x相應(yīng)的變量，在配置考查點(diǎn)時(shí)插入，處理考查項(xiàng)的動(dòng)態(tài)屬性。利用活動(dòng)向?qū)Чδ塬@取當(dāng)堂反饋的具體操作步驟如下。

【操作步驟】利用活動(dòng)向?qū)Чδ塬@取當(dāng)堂反饋

1.教師先進(jìn)行前期準(zhǔn)備，做好一個(gè)初始網(wǎng)絡(luò)（Initial Network）的pkt文件，也就是提供給學(xué)生的初始網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖，再做一個(gè)答案網(wǎng)絡(luò)（Answer Network）的pkt文件，也就是搭建、配置完畢的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。

2.教師打開Packet Tracer模擬器，運(yùn)行菜單欄中“擴(kuò)展（Extensions）”菜單中的活動(dòng)向?qū)?，打開活動(dòng)向?qū)е鹘缑妗?/p>

3.教師選擇“說明（Instructions）”頁面，這是活動(dòng)向?qū)У奈淖志庉嬈?，主要展示文字和圖片，教師可用于展示題目的題干信息。如果教師準(zhǔn)備出示的題目內(nèi)容比較復(fù)雜，需要大量的表格和圖片，且需要排版時(shí)，教師可以點(diǎn)擊下方“導(dǎo)入”按鈕導(dǎo)入前期做好的HTML頁面來進(jìn)行題目的設(shè)置。

4.教師可以選擇“答案網(wǎng)絡(luò)”頁面，創(chuàng)建答案網(wǎng)絡(luò)，或者點(diǎn)擊上方“導(dǎo)入文件到答案網(wǎng)絡(luò)”，把此前準(zhǔn)備好的答案網(wǎng)絡(luò)pkt文件導(dǎo)入活動(dòng)向?qū)?。教師還需要在Assessment tree中將答案網(wǎng)絡(luò)所使用的所有設(shè)備組成一個(gè)樹形結(jié)構(gòu)表，這個(gè)表應(yīng)包括網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的連接、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的端口、IP地址的設(shè)置、路由器的設(shè)置等。如果考核條目過多，教師可以在設(shè)置完后，在“Show Checked Only”復(fù)選框中打鉤，確保下方樹形結(jié)構(gòu)表中只顯示已設(shè)置的條目，這樣方便檢查要考核的知識(shí)點(diǎn)有無遺漏。

5.教師打開初始網(wǎng)絡(luò)頁面，點(diǎn)擊“導(dǎo)入文件到初始網(wǎng)絡(luò)”導(dǎo)入前期準(zhǔn)備的初始網(wǎng)絡(luò)pkt文件；教師也可以選擇“從答案網(wǎng)絡(luò)復(fù)制”，在答案網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上配置形成初始網(wǎng)絡(luò)；當(dāng)然，教師還可以自己從頭設(shè)計(jì)、輸入初始網(wǎng)絡(luò)。

6.教師點(diǎn)擊“密碼（Password）”頁面，設(shè)置密碼。如果不設(shè)置密碼，學(xué)生在做練習(xí)的時(shí)候可以直接看到答案網(wǎng)絡(luò)，設(shè)置密碼后，學(xué)生必須輸入正確的密碼才能查看答案網(wǎng)絡(luò)。

7.教師點(diǎn)擊“測試活動(dòng)（Test Activity）”頁面，進(jìn)入PT Activity窗口，查看、測試答題的環(huán)境。

8.最后，教師需要點(diǎn)擊“保存（Save）”按鈕，將編寫好的問題網(wǎng)絡(luò)保存成一個(gè)pka文件，學(xué)生就可以雙擊這個(gè)pka文件進(jìn)行答題了。學(xué)生做完以后上傳給教師，并點(diǎn)擊“檢查結(jié)果”按鈕，系統(tǒng)將自動(dòng)給予評分，學(xué)生可在“評價(jià)項(xiàng)目”中了解自己的答案是否正確。

不可否認(rèn)，在實(shí)際的使用過程中，Packet Tracer模擬器確實(shí)還存在有待改進(jìn)的地方，比如每個(gè)學(xué)生做完作業(yè)以后必須要上傳給教師，然后由教師打開，模擬器才能完成自動(dòng)評分，教師也才能知曉每個(gè)學(xué)生的成績。此項(xiàng)步驟相對煩瑣，如果增加學(xué)生端自動(dòng)上傳本試題的作答內(nèi)容，學(xué)生便可以一鍵了解成績和得分點(diǎn)，這樣課堂當(dāng)堂反饋的效率就會(huì)大大提高。

結(jié)語

目前，越來越多的學(xué)校開始利用Packet Tracer模擬器進(jìn)行高中網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)和物聯(lián)網(wǎng)常規(guī)教學(xué)。但在實(shí)際教學(xué)過程中，由于模擬器和真實(shí)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境有著一定的差別，當(dāng)學(xué)生在現(xiàn)實(shí)情況中遇到真實(shí)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備時(shí)，往往還會(huì)手足無措。所以在利用模擬器進(jìn)行教學(xué)時(shí)，教師還是應(yīng)該合理利用Packet Tracer等網(wǎng)絡(luò)模擬器，并適時(shí)讓學(xué)生接觸部分簡單的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，比如家用無線路由器等，從而更好地提升高中信息技術(shù)實(shí)踐教學(xué)課程的教學(xué)質(zhì)量。

【參考文獻(xiàn)】

［1］中華人民共和國教育部.普通高中信息技術(shù)課程標(biāo)準(zhǔn)：2017年版2020年修訂［M］.北京：人民教育出版社，2020.

［2］包凌琰.Packet Tracer在高中網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)教學(xué)中的應(yīng)用［J］.中小學(xué)信息技術(shù)教育，2021（06）：80-82.

［3］李任坤，張翼.網(wǎng)絡(luò)模擬器和真實(shí)設(shè)備在網(wǎng)絡(luò)實(shí)訓(xùn)課程中的應(yīng)用研究［J］.信息與電腦（理論版），2021，33（23）：231-233.