摘 要：當(dāng)前信息化教學(xué)正面臨數(shù)字化時(shí)代背景下的轉(zhuǎn)型升級(jí)挑戰(zhàn)，本研究對(duì)Packet Tracer模擬器在高中信息技術(shù)教學(xué)中的實(shí)際運(yùn)用效果進(jìn)行了評(píng)估，并結(jié)合定性訪(fǎng)談與定量問(wèn)卷，對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)成果進(jìn)行了分析。實(shí)驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在理論知識(shí)與網(wǎng)絡(luò)實(shí)戰(zhàn)技能兩個(gè)方面都有明顯增強(qiáng)。學(xué)生的反饋也顯示模擬器所構(gòu)建的學(xué)習(xí)環(huán)境對(duì)網(wǎng)絡(luò)概念的理解起到了正面的促進(jìn)作用?；诖?，本研究提出向高中信息技術(shù)教學(xué)中引入仿真工具并針對(duì)不同情景加以運(yùn)用的建議。

關(guān)鍵詞：Packet Tracer；信息技術(shù)教育；仿真教學(xué)方法；教學(xué)質(zhì)量評(píng)價(jià)

一、模擬器的介紹

在現(xiàn)代信息技術(shù)教學(xué)框架中，實(shí)踐操作與理論知識(shí)的整合被提升到一個(gè)非常重要的位置。Packet Tracer模擬器作為一種教學(xué)工具，創(chuàng)造了一個(gè)模擬的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，為學(xué)生提供了不用物理設(shè)備即可操作網(wǎng)絡(luò)組件和協(xié)議的途徑。這種環(huán)境不但容許學(xué)生在沒(méi)有硬件支持的情況下去進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)配置，同時(shí)推動(dòng)了他們對(duì)網(wǎng)絡(luò)理論的深刻領(lǐng)會(huì)，提高了實(shí)踐能力。本研究旨在剖析Packet Tracer如何有效地提高學(xué)生對(duì)網(wǎng)絡(luò)理論的認(rèn)知并在實(shí)踐中掌握這些內(nèi)容[1]。

二、模擬器與教學(xué)過(guò)程的融合

在信息化教學(xué)中，選擇合適的案例，結(jié)合課程內(nèi)容和學(xué)生思維發(fā)展水平，從學(xué)生已有的知識(shí)體系出發(fā)，可以保證在學(xué)生的思維體系中融入教學(xué)內(nèi)容。以講解網(wǎng)絡(luò)拓?fù)錇槔M器幫助學(xué)生深入了解網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，模擬不同的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洌M(jìn)行生動(dòng)形象的演示和直觀(guān)識(shí)別。

教師以項(xiàng)目學(xué)習(xí)為基礎(chǔ)，設(shè)計(jì)相應(yīng)的學(xué)習(xí)方案，并將學(xué)習(xí)方案分解成操作性較強(qiáng)的子課題，可以讓學(xué)生在分析具體子課題過(guò)程中，形成解決問(wèn)題的能力。將模擬器與教學(xué)過(guò)程相融合，使教學(xué)資源得到了有效的擴(kuò)充，也使學(xué)生的學(xué)習(xí)機(jī)會(huì)更加豐富。學(xué)生不僅對(duì)數(shù)字社會(huì)有了更多的了解，也為迎接未來(lái)科技社會(huì)的挑戰(zhàn)做好了準(zhǔn)備。

三、模擬器在教學(xué)中的應(yīng)用

Packet Tracer模擬器通過(guò)提供一個(gè)交互式的學(xué)習(xí)平臺(tái)，使學(xué)生能夠在沒(méi)有物理設(shè)備的情況下，深入探索網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的各個(gè)方面。

（一）網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的搭建

作為教學(xué)工具的Packet Tracer模擬器為網(wǎng)絡(luò)通信原理的授課提供了豐富的虛擬實(shí)踐平臺(tái)，使學(xué)生可以對(duì)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包的流動(dòng)過(guò)程進(jìn)行精確的模擬，從而能夠?qū)?shù)據(jù)包在網(wǎng)絡(luò)協(xié)議下的封裝傳輸和解包等細(xì)節(jié)有深入的了解。這種交互式的學(xué)習(xí)方式，不僅可以使學(xué)生更加深入地理解作為核心網(wǎng)絡(luò)通信原理的TCP/IP協(xié)議，而且可以使學(xué)生掌握網(wǎng)絡(luò)配置的實(shí)踐技能[2]。

借助模擬器平臺(tái)構(gòu)建的虛擬網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，使學(xué)生得以鍛煉在網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃、設(shè)計(jì)及故障診斷方面的能力。具體而言，學(xué)生有機(jī)會(huì)掌握如何運(yùn)用模擬器內(nèi)置工具對(duì)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備實(shí)施配置，以及利用其分析功能識(shí)別并解決網(wǎng)絡(luò)故障。譬如，在以家庭網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建為背景的案例中，學(xué)生在Packet Tracer軟件中實(shí)踐了構(gòu)建家庭無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)絡(luò)的全過(guò)程，這一過(guò)程涵蓋了DHCP服務(wù)的配置方法、SSID與密碼的設(shè)定技巧，以及IP地址段的合理分配。此類(lèi)實(shí)踐性活動(dòng)不僅增強(qiáng)了學(xué)生對(duì)于無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)原理的認(rèn)知，還顯著提升了他們的實(shí)際操作技能水平。

（二）物聯(lián)網(wǎng)的模擬與實(shí)踐

物聯(lián)網(wǎng)作為信息科技的一個(gè)重要分支，在發(fā)展過(guò)程中，Packet Tracer模擬軟件起到了關(guān)鍵性的作用，它給學(xué)生提供了一個(gè)高度仿真的實(shí)踐平臺(tái)[3]。

當(dāng)今是信息技術(shù)發(fā)展日新月異的時(shí)代，學(xué)生在模擬實(shí)驗(yàn)中能夠深入了解物聯(lián)網(wǎng)的工作原理，運(yùn)用Packet Tracer模擬器進(jìn)行模擬實(shí)驗(yàn)，以智能家居網(wǎng)絡(luò)為學(xué)習(xí)項(xiàng)目，在智能家居網(wǎng)絡(luò)中實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用功能，如智能照明、溫度控制以及家居安防等，這種跨學(xué)科的模擬學(xué)習(xí)對(duì)學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決更復(fù)雜的實(shí)際問(wèn)題有促進(jìn)作用，并有助于學(xué)生將不同的感應(yīng)器通過(guò)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議連接起來(lái)，提高分析、解決實(shí)際問(wèn)題的能力[4]。

物聯(lián)網(wǎng)的飛速發(fā)展給教育提供了更多的學(xué)習(xí)模式，讓學(xué)生有機(jī)會(huì)在模擬“回家模式”“離家模式”等情景下，運(yùn)用識(shí)別技術(shù)控制智能門(mén)鎖和照明系統(tǒng)或遠(yuǎn)程監(jiān)控關(guān)閉電源，以加深對(duì)智能家居網(wǎng)絡(luò)的理解，鍛煉實(shí)際運(yùn)用能力，學(xué)生通過(guò)這些練習(xí)，既對(duì)智能家居網(wǎng)絡(luò)有了進(jìn)一步的認(rèn)識(shí)，又鍛煉了實(shí)際的應(yīng)用能力。

四、模擬器應(yīng)用教學(xué)實(shí)驗(yàn)

此次調(diào)研采取問(wèn)卷調(diào)查的方式，將使用心得和學(xué)習(xí)成果向200名學(xué)生進(jìn)行了反饋。收集學(xué)生學(xué)習(xí)成果數(shù)據(jù)后，進(jìn)行相應(yīng)的描述性統(tǒng)計(jì)分析。研究結(jié)果表明，在網(wǎng)絡(luò)理論知識(shí)和實(shí)際操作技能方面，使用Packet Tracer方法得到了提高。

（一）實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)

研究目標(biāo)是分析Packet Tracer模擬工具運(yùn)用在網(wǎng)絡(luò)知識(shí)理解方面的效果。設(shè)計(jì)一組對(duì)照實(shí)驗(yàn)，以達(dá)到目的。實(shí)驗(yàn)分兩組進(jìn)行等量測(cè)試：實(shí)驗(yàn)組用Packet Tracer模擬工具作為教學(xué)輔助；對(duì)照組采用傳統(tǒng)教學(xué)模式。實(shí)驗(yàn)以建構(gòu)主義理論為基礎(chǔ)，在教學(xué)中融入Packet Tracer仿真工具，使學(xué)生在仿真學(xué)習(xí)環(huán)境中對(duì)網(wǎng)絡(luò)概念知識(shí)有更深刻的理解。

（二）實(shí)驗(yàn)自變量和因變量

自變量方面主要考慮教學(xué)方法的差異，即教學(xué)中使用Packet Tracer模擬工具作為輔助，與傳統(tǒng)教學(xué)方法的比較。被測(cè)量的因變量是學(xué)生對(duì)網(wǎng)絡(luò)概念的掌握程度，通過(guò)實(shí)施標(biāo)準(zhǔn)化測(cè)試對(duì)其進(jìn)行定量分析。

（三）實(shí)驗(yàn)假設(shè)

使用Packet Tracer的學(xué)生在網(wǎng)絡(luò)概念理解測(cè)試中的表現(xiàn)將優(yōu)于使用傳統(tǒng)教學(xué)方法的學(xué)生。

（四）實(shí)驗(yàn)過(guò)程

該實(shí)驗(yàn)在傳統(tǒng)的教育場(chǎng)景下實(shí)施，跨度為2個(gè)月。在此期間，兩組受試學(xué)生每周均參與到一致的教學(xué)活動(dòng)中，但實(shí)驗(yàn)組額外配備了Packet Tracer工具進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的模擬操作訓(xùn)練。

（五）實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)收集

搜集的數(shù)據(jù)涵蓋學(xué)生的初步與最終測(cè)試成績(jī)、他們?cè)谡n堂上的活躍程度及反饋調(diào)查表。測(cè)試分?jǐn)?shù)是通過(guò)實(shí)施標(biāo)準(zhǔn)化評(píng)估獲得的，而調(diào)查問(wèn)卷則旨在測(cè)評(píng)學(xué)生對(duì)于教學(xué)方式的滿(mǎn)意程度。

（六）數(shù)據(jù)分析方法

選用SPSS軟件對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，定量分析層面，采取了獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)，對(duì)比實(shí)驗(yàn)前后的學(xué)生成績(jī)。定性分析層面，采用描述性統(tǒng)計(jì)方法對(duì)調(diào)查問(wèn)卷數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。

（七）結(jié)果展示

實(shí)驗(yàn)前，兩組學(xué)生的平均水平分別為平均值M=70.5，標(biāo)準(zhǔn)差SD=10.2（實(shí)驗(yàn)組）和M=71.2，標(biāo)準(zhǔn)差SD=9.8（對(duì)照組）。通過(guò)獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)（t（78）=0.67），p=0.50表明在成績(jī)層次，兩組學(xué)生差異不顯著。實(shí)驗(yàn)后，兩組的平均水平分別為M=82.1， SD=8.9（實(shí)驗(yàn)組）和M=72.6， SD=10.1（對(duì)照組），t（78）=4.21， p<0.05，差異顯著。

實(shí)驗(yàn)組分?jǐn)?shù)分布相對(duì)分散，從標(biāo)準(zhǔn)差10.2分析可得；對(duì)照組的標(biāo)準(zhǔn)差為9.8，這一數(shù)值反映了對(duì)照組學(xué)生分?jǐn)?shù)分布的相對(duì)集中性，即大部分學(xué)生的成績(jī)較為接近平均水平。t（78）表示t檢驗(yàn)的結(jié)果，其中78是自由度（df），通常等于樣本大小減去1。t統(tǒng)計(jì)量的值0.67表示實(shí)驗(yàn)組和對(duì)照組在平均成績(jī)上差異的大小程度。

在使用Packet Tracer模擬器進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)的過(guò)程中，我們觀(guān)察到了顯著的變化，這些變化不僅表現(xiàn)在學(xué)生的學(xué)習(xí)成果上，在學(xué)習(xí)態(tài)度和技能方面也有明顯的變化。這些變化將在下列具體案例中詳細(xì)描述。

1.提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣

模擬器這種互動(dòng)性強(qiáng)、實(shí)用性強(qiáng)的學(xué)習(xí)方式，使學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣得到了很大的提高。例如，在一項(xiàng)實(shí)驗(yàn)中，學(xué)生利用 Packet Tracer 構(gòu)建了一個(gè)簡(jiǎn)單的企業(yè)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，并對(duì) TCP/IP 協(xié)議的工作原理進(jìn)行了深入的了解，從而對(duì)數(shù)據(jù)包的傳輸和路由過(guò)程進(jìn)行了模擬。這種親手搭建、配置網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的體驗(yàn)，讓學(xué)生激動(dòng)不已，他們紛紛表示對(duì)網(wǎng)絡(luò)科技產(chǎn)生了濃厚的興趣。

2.加深對(duì)知識(shí)點(diǎn)的理解

學(xué)生可以通過(guò)模擬實(shí)驗(yàn)，進(jìn)一步加深對(duì)知識(shí)點(diǎn)的理解，從而達(dá)到融會(huì)貫通的目的，如對(duì)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的原理、機(jī)理等有更深入的了解。比如，我們?cè)贠SI七層模型的講授中，用Packet Tracer對(duì)數(shù)據(jù)在不同層次間的拆解和封裝過(guò)程進(jìn)行了模擬。這種直觀(guān)的學(xué)習(xí)方法，使學(xué)生對(duì)互聯(lián)網(wǎng)紛繁復(fù)雜的知識(shí)掌握和了解更加得心應(yīng)手。

3.提升實(shí)踐操作能力

模擬器可以為學(xué)生提供一個(gè)真實(shí)的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境仿真平臺(tái)，學(xué)生在沒(méi)有實(shí)際硬件設(shè)備的情況下，可以進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)配置和故障排除，使動(dòng)手操作能力得到提高。在沒(méi)有實(shí)際硬件設(shè)備的情況下，以某次網(wǎng)絡(luò)故障排除實(shí)驗(yàn)為例，學(xué)生通過(guò)這種實(shí)用的學(xué)習(xí)方式，通過(guò)Packet Tracer模擬故障網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，利用分析數(shù)據(jù)包和配置信息，對(duì)問(wèn)題進(jìn)行定位和解決，從而快速掌握網(wǎng)絡(luò)故障排除的實(shí)用方法和技巧，大大提高了實(shí)際操作水平。

此項(xiàng)研究依據(jù)收集的數(shù)據(jù)有效地適用我們的假定：Packet Tracer模擬軟件在提升高中生對(duì)網(wǎng)絡(luò)概念的理解方面發(fā)揮了重要作用。這類(lèi)積極的效果是因?yàn)榇塑浖峁┑幕?dòng)學(xué)習(xí)感受，容許學(xué)生通過(guò)切身體驗(yàn)增強(qiáng)對(duì)網(wǎng)絡(luò)理論的認(rèn)知，從而推動(dòng)對(duì)知識(shí)的把握。

盡管此項(xiàng)研究肯定了Packet Tracer在教育領(lǐng)域的正面影響，但鑒于目前研究樣本的限定，一般建議將來(lái)研究擴(kuò)張樣本數(shù)量，擴(kuò)大學(xué)生人群，進(jìn)一步探索和驗(yàn)證各種教學(xué)環(huán)境下Packet Tracer的學(xué)習(xí)效果。

五、模擬器使用教學(xué)反思

在信息技術(shù)教育領(lǐng)域的持續(xù)發(fā)展下，Packet Tracer模擬軟件在教育場(chǎng)景中的融入激起了對(duì)教育模式與學(xué)習(xí)成效的深刻省思。本研究致力于探究模擬工具教學(xué)的應(yīng)用價(jià)值，并探討如何精細(xì)化調(diào)整教學(xué)策略，旨在實(shí)現(xiàn)知識(shí)傳授與技能訓(xùn)練的最優(yōu)化效果。

（一）教學(xué)模式的創(chuàng)新

教學(xué)中運(yùn)用Packet Tracer等模擬工具，使學(xué)生能夠通過(guò)親自體驗(yàn)虛擬網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，對(duì)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)有更深一層的認(rèn)識(shí)感受。為了發(fā)揮Packet Tracer模擬軟件教育價(jià)值，可通過(guò)理論和實(shí)踐的融合，對(duì)教育教學(xué)進(jìn)行不斷的優(yōu)化改進(jìn)?？山Y(jié)合案例研究設(shè)計(jì)智能家居網(wǎng)絡(luò)，進(jìn)行角色扮演，分析討論信息社會(huì)的發(fā)展，或進(jìn)行團(tuán)隊(duì)協(xié)作，培養(yǎng)學(xué)生協(xié)作能力等。這樣，學(xué)生的綜合素養(yǎng)和技能都能得到更好的培養(yǎng)。

（二）學(xué)生參與的提升

使用Packet Tracer模擬器進(jìn)行教學(xué)工作正在逐步改變學(xué)生的學(xué)習(xí)體驗(yàn)，提高學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣和學(xué)習(xí)熱情，被證明是有效的教學(xué)策略之一，因?yàn)槟M環(huán)境下激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)，使學(xué)生能夠主動(dòng)參加學(xué)習(xí)過(guò)程。所以在教學(xué)實(shí)踐中，為了進(jìn)一步提高學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和熱情，需要對(duì)現(xiàn)有的教學(xué)策略進(jìn)行進(jìn)一步的摸索與實(shí)施。具體來(lái)講，就是結(jié)合有意義的學(xué)習(xí)課題來(lái)激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，并促使學(xué)生進(jìn)行主動(dòng)的探索與發(fā)現(xiàn)，從而發(fā)展創(chuàng)造性的思維能力。另外，還能將不同的學(xué)習(xí)資源進(jìn)行有效的融合與組織，給學(xué)生提供不同的學(xué)習(xí)支持與支架，進(jìn)行不同層次的學(xué)習(xí)。

（三）技能應(yīng)用的轉(zhuǎn)變

學(xué)生利用Packet Tracer模擬工具進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建與故障測(cè)試等操作練習(xí)，在虛擬的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境內(nèi)獲得身臨其境的學(xué)習(xí)經(jīng)歷，使自己的實(shí)際操作技能得到很好的提高，對(duì)課程目標(biāo)有深刻的認(rèn)識(shí)和體會(huì)，從而從單一的技能向綜合素養(yǎng)的全面提高發(fā)展。在教學(xué)上重視對(duì)學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)的鍛煉和訓(xùn)練，使學(xué)生在綜合運(yùn)用已學(xué)知識(shí)的基礎(chǔ)上，在虛擬的模擬環(huán)境中進(jìn)行富有創(chuàng)造性的實(shí)踐操作，進(jìn)一步提高解決復(fù)雜實(shí)際問(wèn)題的能力。因此，在教育教學(xué)中要突出對(duì)學(xué)生綜合能力的培養(yǎng)，在虛擬的模擬實(shí)驗(yàn)中培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手創(chuàng)造的本領(lǐng)，使之在提高實(shí)踐技能的同時(shí)，也具有較高的綜合素養(yǎng)。

（四）教育資源的研發(fā)

用Packet Tracer模擬工具輔助教學(xué)，對(duì)學(xué)生網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)可以起到促進(jìn)作用。此外，還可以不斷擴(kuò)充教育資源，建立資源庫(kù)，對(duì)學(xué)生的動(dòng)手操作、理論知識(shí)等方面都會(huì)有促進(jìn)作用。以局域網(wǎng)絡(luò)組建單元為例，教師在組建小辦公室局域網(wǎng)絡(luò)時(shí)，可以設(shè)計(jì)具有挑戰(zhàn)性的案例，引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)參與。

（五）反饋評(píng)價(jià)的實(shí)時(shí)

教學(xué)中反饋評(píng)價(jià)是否及時(shí)，關(guān)系到教學(xué)方法的調(diào)整，影響學(xué)習(xí)成果的呈現(xiàn)。利用Packet Tracer工具的數(shù)據(jù)分析功能，教師能對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)過(guò)程進(jìn)行實(shí)時(shí)的跟蹤，根據(jù)學(xué)生在學(xué)習(xí)中遇到的困難及時(shí)給予幫助和指導(dǎo)。例如，在網(wǎng)絡(luò)故障排除環(huán)境中，教師可利用Packet Tracer工具的日志功能對(duì)學(xué)生的操作進(jìn)行觀(guān)察，并通過(guò)對(duì)日志的分析來(lái)把握學(xué)生的思維模式，發(fā)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)故障排除過(guò)程中存在的不足，并有針對(duì)性地給予幫助和指導(dǎo)。

結(jié)束語(yǔ)

教育實(shí)踐活動(dòng)既是一個(gè)不斷探索的過(guò)程，也是一個(gè)自我反思的過(guò)程，教學(xué)工具也要隨著信息技術(shù)的發(fā)展而不斷迭代、更新。作為一種教學(xué)工具，Packet Tracer模擬器在為學(xué)生提供良好學(xué)習(xí)體驗(yàn)的同時(shí)，也為調(diào)整和優(yōu)化適應(yīng)不同學(xué)習(xí)情境的教師提出了相應(yīng)的要求。比如，從學(xué)生的認(rèn)知程度出發(fā)，對(duì)各種教學(xué)資源進(jìn)行整合，對(duì)個(gè)性化的學(xué)習(xí)路徑進(jìn)行設(shè)計(jì)，打造適合學(xué)生的學(xué)習(xí)環(huán)境，從而使模擬器的使用與學(xué)生的實(shí)際需求更加契合。面向未來(lái)，我們還應(yīng)關(guān)注適應(yīng)時(shí)代發(fā)展的新工具。

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