计算机网络实训室概述

随着计算机新一代信息技术的迅速发展,目前各行业都需要专业的计算机网络技术人才。《中华人民共和国国民经济和社会发展第十四个五年规划和2035年远景目标纲要》中《第五篇 加快加快数字化发展 建设数字中国》的远景目标是“迎新数字时代,激活数据要素潜能,推进网络强国建设,加快建设数字经济、数字社会、数字政府,以数字化转型整体驱动生产方式、生活方式和治理方式变革。“,计算机网络技术是数字化的基础设施,是云计算、大数据、物联网、工业互联网、区块链、人工智能、虚拟现实和增强现实等数字经济重点产业发展的基石,是智能交通、智慧能源、智能制造、智慧农业及水利、智慧教育、智慧医疗、智慧文旅、智慧社区、智慧家居、智慧政务等数字化场景正常运行的根本底层技术。

数字化转型离不开计算机网络技术。因此培养能够对计算机整体系统进行设计、综合布线、网络设备安装、调式和维护的计算机人才是当今教育教学的热点,也是社会对计算机人才的要求。计算机网络技术是一个对于实践要求很高的科目,单纯的课程理论是无法培养真正掌握网络技术、网络操作系统的人才,建设一个计算机网络综合实训室才能满足了计算机教学的实际需求。

第一部分 前景

1.1计算机网络技术专业人才需求及发展前景

计算机网络技术专业技术人员分为两类:网络工程设计人员和网络工程实施技术管理人员。

一些规模较大的网络公司都是采用具有一定工作经验或者高学历的人才进行网络的设计工作,而聘用的高职生主要是进行网络工程的实施和实施过程中的管理工作;而规模较小的网络公司则希望招聘的人才最好具有网络设计和网络实施管理双重能力。

计算机和网络目前已经在我国社会得到普及化应用,对人们生活的方方面面和社会各项工作的开展都产生了******性的巨大影响。自1994年我国接入互联网以来,互联网应用群体,应用领域和应用水平不断提升,进入21世纪以来,以上领域更是飞速发展。对我国互联网的现状的分析应该包含以下几个方面,首先是互联网的相关基础,互联网的基础条件主要指网民的IP地址、网站、域名等软资源,还有网络设备、网络光缆等硬件资源。我国互联网软资源自2007年后快速发展,随着经济的快速发展,居民收入的持续增长以及国家政策支持,目前中国的网民数量已经处于世界首位,但网民地域分布极不均衡,主要集中在东部经济发达的城市地区。在网络应用方面,CNNIC发布的数据显示,我国网民的互联网应用集中在音乐、影视等娱乐方面,互联网办公、学习、开发等方面的应用有所不足,但在持续上升之中。同时,我国的计算机网络技术应用相较发达国家还有一定的差距,计算机网络技术应用层次整体比较浅层化、计算机网络技术创新性应用和开发不足、计算机网络技术秩序还不够规范等等。

在可预见的未来,我国的互联网整体发展将呈现以下几个趋势:

1.我国互联网开放水平将进一步提高,随着监管机制的不断健全,国家将有能力在保障信息安全的基础上提高互联网开放水平,互联网信息来源进一步丰富,与国际同步水平进一步提高;
2.互联网应用水平进一步提高,电子商务、电子办公将成为主流。随着互联网资源的丰富,年青一代互联网技术教育的普及,未来互联网应用水平和应用领域都将较现在有较大改观,计算机网络技术的应用层次将得到极大深化,对人们的日常生活也将产生更加深刻的影响;
3.互联网应用门槛降低,随着互联网技术的进一步开发,互联网操作将更加简便化、人性化,更多的人将能够享受互联网福利,举一个简单的例子,目前网络购票日益成为铁路主要购票方式;
4.网络秩序进一步改善,互联网进一步规范化,随着网络规模进一步扩大,必须以制度化设计保障互联网秩序;
网、 络信息的舆论影响进一步加强,随着网络的进一步普及。网络信息的舆论影响力将超越传统媒体信息。最后,计算机网络技术创新性人才培养将获得更大重视,计算机网络技术创新发展动力更加充足。

根据中国信息通信研究院发布的《中国网络安全产业白皮书(2020年)》,2019年我国网络安全产业规模达到1563.59亿元,较2018年增长17.1%,预计2020年产业规模约为1702亿元,增速约为8.85%。2015-2020年我国网络安全产业规模增长情况如图所示。

中国信息通信研究院发布的《中国网络安全产业白皮书(2020年)》
中国信息通信研究院发布的《中国网络安全产业白皮书(2020年)》

1.2 计算机网络技术职业技能要求

职业技能等级划分

网络系统建设与运维职业技能等级分为三个等级:初级、中级、高级,三个级别依次递进,高级别涵盖低级别职业技能要求。

职业技能等级要求描述

计算机网络综合实训室建设方案

计算机网络综合实训室建设方案

计算机网络综合实训室建设方案

计算机网络综合实训室建设方案

计算机网络综合实训室建设方案

计算机网络综合实训室建设方案

计算机网络综合实训室建设方案

计算机网络综合实训室建设方案

计算机网络综合实训室建设方案

1.3 计算机网络实训室建设的需求分析和必要性

  • ①计算机网络课程在中职教学中以抽象且理论性强而闻名。抽象首先在于计算机网络是相当复杂的体系结构,学生学习理论知识时觉得难,也许是因为没能产生足够的求知欲,导致学习积极性不高。实训课程的开发可以通过可操作性的实验提高学生的求知欲。因此,必须加强计算机网络实训室的建设,培养学生对计算机网络课程的学习兴趣,提高学生的实际动手能力,才能为社会输送合格的技术人才.
  • ②随着教育改革的提出,我国开始强调现代职业教育,从现代中职学校的教学模式来分析,很多中职学校教育内容与岗位需求、理论与实践等方面都存在着脱节现象,实训环境和师资力量都无法满足培养计算机技能性人才的需求。通过建设计算机网络实训室的手段,可以促进学生们网络职业技能的学习。
  • ③与软件技术人员相比,网络技术人员的从业范围更广,知识体系更复杂,职业技能要求更高,目前网络工程师成为实施国内信息化的巨大瓶颈。网络工程师学习过程中注重实践,建设计算机网络实训室,提供一个实训实践环境,对于基础相对薄弱的人来说较为容易学习,对自身将来就业也大有帮助。
  • ④网络工程师的就业范围相当宽广,几乎所有的IT企业都需要网络工程师帮助用户设计和建设计算机信息系统;几乎所有拥有计算机信息系统的IT客户都需要网络工程师负责运行和维护工作。因此,网络工程师的就业机会比软件工程师多,可在数据库管理、WEB开发、IT销售、互联网程序设计、数据库应用、网络开发和客户支持等领域发展。
  • ⑤全国职业院校技能大赛的需要。通过大赛全面考核参赛选手的专业技能和综合能力。
  • ⑥精品课程开发需求。

1.4厂家简介

 

武汉唯众智创科技有限公司是中国IT极简教学的创导者。
武汉唯众智创科技有限公司是中国IT极简教学的创导者。

2012年唯众率先将图形化编程、可视化、低代码编程等工具应用IT教学,让学生能够低门槛学习前沿知识做出企业级的应用。唯众还利用3D技术将综合布线、智能化安防、物联网工程中的大场景进行微缩,并与项目应用实践进行有效衔接,让学生产生身临其境般的体验。院校还可利用唯众云打通线上线下、营造教学课堂与课外的混合教学模式,同时利用唯众IT极简平台、工具、丰富的资源模板,将大赛与1+X认证知识点融入教学。2014年,唯众首次提出了“极简教学”的概念,“极简教学”是专门针对我国职业院校电子信息类专业的实践教学而设计的,在经过多年的教学实践探索后,“IT极简教学”已逐步形成了一套科学完整的职业教育理论体系,目前唯众极简教学系列产品已超过百所院校成功使用。

武汉唯众智创科技有限公司是中国IT极简教学的创导者
武汉唯众智创科技有限公司是中国IT极简教学的创导者

极简教学理念是院校应面向区域或行业重点产业,依托原有优势特色专业,健全对接产业、动态调整、自我完善的专业群建设发展机制,促进专业资源整合和结构优化,发挥专业群的集聚效应和服务功能,实现人才培养供给侧和产业需求侧结构要素全方位融合。校企共同研制科学规范、国际可借鉴的人才培养方案和课程标准,将物联网、楼宇智能化、云计算、大数据、人工智能、5G等产业先进元素纳入教学标准和教学内容,建设开放共享的专业群课程教学资源和实践教学基地。“IT极简教学”让电子信息技术专业群70%核心实践课程真正实现“底层可共享、中层可融合、上层可互选”,让教学实训更简单。

迄今为止,共获得软件著作权24项,软件产品10项。获得ISO9001-2015质量管理体系、信息安全管理(ISO27001BS7799)等认证和各类产品品质认证,公司还被国家相关部门认定为高新技术企业、软件企业、千企万人支持企业、产教协同育人企业、武汉市大学生实习实训基地。公司还获得通过国家科技部门认定的科技小巨人企业,瞪羚企业,创新创业企业荣誉。 唯众IT实训解决方案采用“互联网+企业实战业务型”为指导思想,是国内一家能满足不同专业(计算机应用/网络/软件开发/电子),不同层次(高职、中职、技校、应用),不同赛项(网络相关、智能化、物联网相关),五位一体(产、学、研、训、赛)业务型仿真实训。公司成立以来积极推动教学改革并参与不层次的产教融合,连续三年承担教育部计算机网络专业骨干教师顶岗 (国培项目编码:17112310、17142004、17152004),连续七年参与省教育厅、各地市教育局计算机网络、综合布线、物联网以及职业院校教师信息化教学大赛。 在未来,唯众将不断完善渠道布局,立志于在全球范围内提供包括云计算、大数据、物联网、人工智能、综合布线、智能楼宇、网络安防系统安装与维护、3D虚拟仿真实训、计算基础教学平台、Office考评训软件等教学实训产品和建设方案,让教学实训更简单!

1.5成功案例

计算机网络综合实训室建设方案

1.6全国职业院校技能大赛

2020一带一路暨金砖国家技能发展与技术创新大赛及厦门促进金砖工业创新合作大赛物联网总决赛
2020一带一路暨金砖国家技能发展与技术创新大赛及厦门促进金砖工业创新合作大赛物联网总决赛

 

2020一带一路暨金砖国家技能发展与技术创新大赛物联网技术及其在智慧城市中的应用赛项
2020一带一路暨金砖国家技能发展与技术创新大赛物联网技术及其在智慧城市中的应用赛项

 

2020年第一届全国技能大赛信息网络布线项目暨第46届世界技能大赛工业4.0项目湖北省选拔赛(决赛)
2020年第一届全国技能大赛信息网络布线项目暨第46届世界技能大赛工业4.0项目湖北省选拔赛(决赛)

 

2019年省培网络安防系统安装与维护专业教学实践大赛
2019年省培网络安防系统安装与维护专业教学实践大赛

 

2019年第46届世界技能大赛武汉市选拔赛信息网络布线项目
2019年第46届世界技能大赛武汉市选拔赛信息网络布线项目
2018年湖北省职业院校技能大赛(高职组)物联网技术应用赛项
2018年湖北省职业院校技能大赛(高职组)物联网技术应用赛项

 

1.7 计算机网络实训室建设理念

武汉唯众智创科技有限公司计算机网络综合实训基地本着建成集“教、学、做”为一体的教学环境和校内生产性实训基地的理念,从演示实践教学、基本技能训练实践教学、工程项目实训实践教学三个层面为计算机网络技术课程教学提供了整体实践教学解决方案,其基于计算机网络工程工作过程的工程项目实训教学充分体现了职业教育的特点。

在建设计算机网络综合实训室时,需要明确建设的核心思想:面向岗位培养技能型人才、提高中职学生就业对口率,因此在建设计算机网络综合实训室要突出实训环节,针对职业岗位技能培养,从硬件、软件、制度等三个方面进行网络综合实训室建设。

(一)网络综合实训室硬件建设

网络实训室硬件主要包含了设备的布局、设备的选择、设备的防护等两个方面,首先设备的布局要确定好实训室的面积和整体结构,保证中枢和交换机都能放置在合理位置,所有网线和布线都需要进行事先的研究,便于今后的维护。其次在设备选择中,在明确设备管理和教学使用的前提下,设备的品牌和种类都要进行相应的规划,例如常用的设备品牌有思科、中兴、神州数码、H3C、华为、锐捷、迈普等,常用的设备种类有交换机、路由器、防火墙、机柜等等。对于设备的选择是需要根据不同的教学要求来设定。最后对于设备的正常的防护可以提升设备运行的效率和稳定性,防静电、防雷、保湿、保温都是一些常见的设备维护手段,适当的维护手段可以提高网络实训室的使用寿命。

(二)网络综合实训室软件建设

计算机网络实训室常常会出现重硬件轻软件的误区,但是网络综合实训室软件建设也是网络综合实训室建设的一大要点,常见的网络综合实训室软件有设备模拟软件、虚拟机软件、开放式计算机网络虚拟化实验室。这三个常见的软件程序对于建设网络实训室发挥着至关重要的作用,设备模拟软件可以提供虚拟的网络化环境,在虚拟环境下进行网络组建、网络管理等操作;虚拟机软件拥有者完整的硬件系统功能,通过软件可以实现计算机安装配置服务器等操作,还能一定程度上减少实训室管理的维护工作;计算机网络虚拟实验系统主要是利用浏览器来为学生开阔了实训的空间和时间,虚拟实验系统的主体思想是通过软件来模拟硬件,以此来节约成本,增加实训的机会。

(三)网络综合实训室制度建设

网络综合实训室中有着很多设备和软件程序,通常还会保留相应的实验数据,因此网络实训室的安全性和保密性是十分重要的,科学严谨的网络实训室制度是保证实训室稳定运行的根本。

1.8 计算机网络实训室建设的目标和配置清单

建设的总体目标是:服务计算机网络技术专业相关专业课程教学实训需要。

实训室设备清单配置(仅供参考)

网络实训室设备清单配置
网络实训室设备清单配置

1.9计算机网络实训室规划建设空间设计

计算机网络实训室平面布局图
计算机网络实训室平面布局图
计算机网络实训室规划建设三维效果图
计算机网络实训室规划建设三维效果图
计算机网络实训室空间设计效果图
计算机网络实训室空间设计效果图

第二部分 计算机网络实训室介绍

2.1计算机网络实训室拓扑结构

计算机网络实训室解决方案,是面向高校网络相关专业开展教学实训的综合实训基地解决方案。教学实训系统采用 B/S架构,通过公有云教学实训平台在线学习模式,轻松实现网络系统建设与运维技术的教学和学习场景的灵活性。系统采用实训设备+实训云平台的方式,通过初级、中级、高级的划分,培养真正符合企业用人要求的专业技术人才。

同时,方案对于每个教学实训内容均配备了对应的实验工具、实验环境及实验指导书。方案采用公有云的部署结构,通过实训云的方式实现在不改变用户原有网络环境、不影响机房业务的基础上,完成实训教学系统以及分组机架的部署。同时,方案部署具有灵活性,实训教学系统不仅可以部署在实验室局域网,也可以部署在校园网,实现教师学生随时随地都可以通过系统进行学习的目的。

计算机网络实训室拓扑结构
计算机网络实训室拓扑结构

2.2计算机网络实训平台构架

方案架构含有分组硬件设备、教学云、实训云、评测云、课程资源、管理平台、公有云。分组硬件设备主要为教学实验环境提供网络设备以及管理系统的硬件服务支撑,云平台主要是通过教学云、实战云、测评云,实现整个实验教学过程的管理,课程资源主要是涵盖了网络技术方向的教学实验课程资源,管理平台分为学生、教师、管理员角色实现对系统的不同功能权限划分管理,公有云实现教学资源在线分析、在线资源下发。

计算机网络实训平台构架
计算机网络实训平台构架

2.2.1分组硬件设备

分组硬件设备由两部分组成,针对教学实训云平台服务器的管理与搭建,搭载着底层运行的服务器集群;针对专业技能学习,搭载着网络的分组硬件设备。

分组硬件设备
分组硬件设备

2.22 公有云平台

公有云平台主要承载着模拟教学全过程的私有云模块,教学云、实战云相关的业务平台。平台主要结合课程资源、教学业务逻辑组合而成,集教学、实训、测评,方便教师和学生开展教学的全过程。

教学云

教学云平台是一款帮助学生构建完整知识体系的利器。平台搭载教学资源,覆盖当前主流的专业岗位所需要的技术知识。学生在平台上通过对各个技术进行理论学习与实验操作,掌握技术原理,从而构建一个完善的网络知识体系。

课前:

教师系统备课,熟悉教学内容,制定实验课程计划,包括实验内容、授课班级、课程时间等;同时还可以发布课程计划,授课信息同步到学生账号。

课中:

进行实验课程课堂实训(云虚拟主机),教师学生可以进行课堂实时在线问题互答,同时实验完成后提交实验报告。

课后:

教师可以对学生提交的实验成果进行考核,同时发布实验成绩。且系统提供一键出厂恢复,轻松解决班级间课程切换。

唯众云课堂课程教学
唯众云课堂课程教学

实训云

实训云培养学生的目的是要让学生能够满足目前的岗位需求。这个需求包括技术需求和项目需求,即学生不仅要懂得技术知识,还要懂得如何做项目。因此通过教学云掌握技术知识之后,学生还需要了解这些技术知识如何在项目中进行应用,如何规范地做好项目。

实战云平台帮助学生进行真实项目能力训练,通过设置多种类型的项目,帮助学生在不同类型的项目中了解技术的应用方法以及真实项目的流程规范,更加贴近企业实际项目中的需求。

唯众云课堂实训平台
唯众云课堂实训平台

评测云

评测云可以由教师自行建立评测题库对学生学习情况进行摸底评测。

计算机网络综合实训室建设方案唯众云课堂评测云

2.23 教学资源

教学资源主要涵盖了网络专业核心课程、实训案例课程相关的微课、实验视频、教学课件、实验环境、实验指导书等内容,通过初级、中级、高级划分,使课程实训资源分类化管理,教学内容更有针对性。

唯众云课堂课程资源列表
唯众云课堂课程资源列表

教学实验资源包

计算机网络教学资源
计算机网络教学资源
计算机网络教学资源
计算机网络教学资源
计算机网络教学资源
计算机网络教学资源

2.24 项目实训教学资源

项目实训教学资源,作为日常教学的补充,提炼行业真实项目案例,并以真实项目管理规范,让学生在实训教学阶段真实感知。

计算机网络实训教学资源
计算机网络实训教学资源
计算机网络实训教学资源
计算机网络实训教学资源

2.25 管理平台

管理平台主要分为管理员、教师、学生三个角色,管理员可以实现硬件资源层设备添加、教师学生账号管理、授权与更新服务等功能,教师主要完成教学任务的下发、教学成果的检测,学生主要完成教师安排的教学实验内容。

2.26 网络实验环境

计算机网络实验环境
计算机网络实验环境

2.27 网络实训课程体系

整体网络实训课程体系要求学生熟悉网络体系架构、交换路由七管理、扩展 ACL 技术原理、VRRP 技术原理、OSPF技术原理、路由重发布、广域网技术原理、无限地勘、无线网络配置、无线网络优化、出口网关维护运维、出口网关配置、审计设备运维、审计设备配置、防火墙运维和防火墙安全规则等相关技术知识。

计算机网络综合实训室建设方案课程体系

       课程分为五个模块:公共基础课程模块(必修、限选、选修)、专业基础课程模块、专业核心课程模块、专业拓展选修课程模块、专业集中实训模块。

表2 专业课程与职业岗位能力要求对应关系分析表
表2 专业课程与职业岗位能力要求对应关系分析表
表3 实践教学安排表
表3 实践教学安排表

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