打开文本图片集

摘要：随着信息技术的快速发展，计算机网络已成为现代社会不可或缺的一部分。然而，传统的计算机网络教学方法存在着一定的局限性，无法满足学生对真实网络环境下进行实践操作的需求。因此，本文提出了一种利用虚拟现实技术开展《计算机网络》课程教学的创新设计方案，通过数字中国大动脉–IP城域网的虚拟现实教学创新设计，实现了对学生的沉浸式、交互式和实践性的教学。

关键词：虚拟现实技术；实践教学；计算机网络

一、引言

随着数字中国战略的逐步推进，虚拟现实等新兴技术迅猛发展，虚拟仿真实践平台建设为专业课实践教学提供了全新的解决方案，利用虚拟现实技术开展课堂教学已成为高校数字化课堂建设的新方向。

在传统的计算机网络认知实践中，学校通常会以组织学生参观现网机房的方式帮助学生了解网络运行架构，由于现网核心机房业务影响面广，网络运维管理部门责任压力重大，每次实习协调难度较大，出于对网络安全和学生人身安全的考虑，不宜再组织学生进行大规模的现网认知实习。通过VR技术进行虚拟仿真，可以达到与传统认知实习相同的效果，并且在实践效率、成效以及过程评价方面，效果更加突出。

二、虚拟现实技术在实践教学中的应用

1. 虚拟现实技术的特点

虚拟现实技术是一种新兴的技术手段，它可以为学生提供一个虚拟的环境，让学生在这个环境中进行实践操作。虚拟现实技术具有沉浸感强、交互性好等特点，可以为学生提供更加真实的实践体验。因此，利用虚拟现实技术来开展实践教学，可以有效地提高学生的实践能力。

2. 虚拟现实技术在实践教学中的应用

在实践教学中，虚拟现实技术可以用于以下方面：

（1）模拟实验环境。虚拟现实技术可以模拟出各种实验环境，例如化学实验室、物理实验室等。学生可以在虚拟的环境中进行实验操作，从而提高其实践能力。

（2）模拟实际场景。虚拟现实技术可以模拟出各种实际场景，例如网络核心机房、工厂生产线、医院手术室等[1]。学生可以在虚拟的环境中进行实践操作，从而提高其实践能力。

（3）模拟故障排除。虚拟现实技术可以模拟出各种故障情况，例如网络故障、设备故障等。学生可以在虚拟的环境中进行故障排除操作，从而提高其实践能力。

三、利用虚拟现实技术开展《计算机网络》实践教学

1. 实践教学的目标

作为《计算机网络》课程的实践项目之一，IP网络组网认知实践项目的目标包括：（1）认识IP城域网的典型组网架构、网络设备和连接组件；（2）能够通过对应的网络设备、组件对宽带接入网络进行正确的连线组网；（3）牢固树立网络安全意识，践行服务数字中国建设战略的使命，落实立德树人根本任务[2]。

2. 虚拟现实技术在《计算机网络》实践教学中的应用

在虚拟仿真教学设计的过程中，我们将该认知实践项目以VR场景的形式，划分为“走进IP城域网”、“IP城域网实践”和“课堂巩固&练习”三个场景，VR认知实践效果如图1所示。在走进IP城域网场景中，通过3D全景技术，静态展示了运营商IP城域网数据中心内部的真实面貌以及核心路由器、BRAS、城域网交换机、ODF架、光线路终端（OLT）设备的部署情况，让学生有身临其境的感觉。通过IP城域网核心路由器的国产化替代演变过程讲解，使学生更加立体的感知到网络空间安全与科技自立自强的关系。

在IP城域网实践场景中，通过3D建模与交互设计，以任务关卡的形式，引导学生完成设备连线操作，让学生不仅能够熟悉IP城域网的基本架构，还能够掌握各种网络设备、组件在组网中的用途。通过在核心路由器上的扩充板卡操作，让学生树立规范操作意识，保障网络运行的物理安全。该场景在右手手套上设置了重置与退出操作，当操作出现失误，可以点击重置，重新进行操作。

最后是课堂巩固&练习场景，只有当完成了“IP城域网实践”场景，才能解锁该场景。解锁进入后，系统设置了5道与IP城域网实践内容紧密相关的练习题。用于课堂巩固或作为实操评价指标，结合“IP城域网实践”场景任务操作时长等指标，教师可以对学生实践情况进行综合评价。

四、虚拟现实技术在《计算机网络》实践教学中的效果评价

为了评价虚拟现实技术在《计算机网络》认知实践教学中的效果，我们进行了以下实验：

1. 实验设计

采用随机分组的方法，将学生分为实验组和对照组。实验组学生使用虚拟现实技术进行实践教学，对照组学生使用传统教学方法进行实践教学。实验组和对照组的学生人数分别为22人和22人。

2. 实验过程

（1）实验前，对实验组和对照组的学生进行了问卷调查，了解他们对计算机网络的掌握程度和实践能力。

（2）实验过程中，实验组学生使用虚拟现实技术进行实践教学，对照组学生使用传统认知实践教学方法进行实践教学。

（3）实验后，我们对实验组和对照组的学生进行了问卷调查，了解他们对相关知识及操作的掌握程度和实践能力的提高情况。

3. 实验结果分析

通过与传统的讲授、参观式认知实习对比，依托VR技术开展虚拟仿真认知实习，极大地提升了学生参与的积极性和效率，从综合评价结果来看，效果显著。

五、结论

本文探索利用虚拟现实技术开展《计算机网络》实践课程教学，通过使用虚拟现实技术，学生可以更加深入地了解计算机网络的组网应用，提高其实践能力。通过两种方式对比表明，虚拟现实技术在《计算机网络》实践教学中具有良好的效果。因此，我们建议在计算机网络课程的实践教学中，应该合理利用虚拟现实技术，提高学生的实践能力和学习效果。

参考文献：

[1]许侃雯.基于虚拟现实技术的机械实训课教学改革的探索[J].内燃机与配件，2024（10）：147-149.

[2]袁双龙，郭峰.新媒体时代虚拟现实技术与高校思政课教学融合优化的对策[J].传播与版权，2024（07）：102-104.

作者简介：

姓名：毛先凯（2002年11月），性别：男，民族：汉，江西省上饶市人，学历：本科，职称：无，单位：江西工程学院，单位邮编：338000，研究方向：虚拟现实技术、软件开发。

姓名：杨振（1990年11月），性别：男，民族：汉，江西省新余市人，学历：本科，职称：高校讲师，单位：江西工程学院，单位邮编：338000，研究方向：计算机网络、网络信息安全。

基金或课题项目：

江西省教育厅2024年大学生创新训练计划省级重点项目，项目编号：202412766001，项目名称：数字中国大动脉—IP城域网VR虚拟仿真设计与实现。