Để có những cơ sở cho việc vận dụng dạy học tƣơng tác vào quá trình dạy học môn Quản trị thiết bị mạng nói riêng, các môn tin học nói chung. Chúng tôi đã tiến hành khảo sát thực trạng việc ứng dụng công nghệ mô phỏng giảng dạy tại khoa CNTT theo phƣơng pháp điều tra trực tiếp qua phiếu thăm dò với toàn thể 19 giáo viên của khoa. Từ 19 phiếu phản hồi, chúng tôi thu đƣợc kết quả nhƣ sau:
19(100%) giáo viên đều cho rằng cơ sở vật chất của khoa CNTT hiện nay chƣa đáp ứng với nhu cầu thực tế.
23
18(94,75%) giáo viên ở khoa CNTT đã ứng dụng các phƣơng tiện dạy học hiện đại, nhƣng mới chỉ ở mức dùng máy tính, máy chiếu kết hợp với Powerpoint để trình chiếu bài giảng.
Đồ thị 2.1. Ứng dụng cntt
4(22%) giáo viên thiết kế các bài giảng điện tử có tính tƣơng tác, thiết kế các mô hình, các phần mềm mô phỏng.
Đồ thị 2.2.Thiết kế bài giảng có tính tương tác
- 14(72,25%) giáo viên hay sử dụng các phƣơng pháp dạy học nhƣ thuyết trình, đàm thoại và trực quan. Chỉ có 4 (22%) giáo viên thỉnh thoảng sử dụng phƣơng pháp dạy học mô phỏng. 95% 5% 5% Ứng dụng CNTT Ứng dụng Chưa ứng dụng Phù hợp 78% Ý kiến khác 23%
24
Đồ thị 2.3. Sử dụng phương pháp dạy học
- 15(77,5%) giáo viên cho rằng vận dụng phƣơng pháp dạy học tƣơng tác vào giảng dạy các môn tin học rất phù hợp, vì nó sẽ phát huy đƣợc tối đa hứng thú và tƣ duy kỹ thuật của từng sinh viên.
Đồ thị 2.4.Dạy học tương tác.
2.5. Kết luận
Qua khảo sát trên, chúng tôi nhận thấy phần lớn giáo viên (tổ Cơ sở dữ liệu , Đồ họa, Quản trị mạng) trong khoa CNTT Trƣờng Cao đẳng nghề Công nghiệp Hà Nội hiện nay vẫn đang thƣờng xuyên sử dụng các phƣơng pháp giảng dạy thuyết trình, đàm thoại, trực quan. Hầu hết, giáo viên đều xác định đƣợc sự ƣu việt của dạy học mô phỏng trong việc ứng dụng vào giảng dạy các môn tin học. Tuy nhiên, phƣơng pháp này đƣợc một số
Phù hợp 78% Ý kiến khác 23% Other 23% Sử dụng các phƣơng pháp dạy học Phù hợp 78% Ý kiến khác 23% Dạy học tƣơng tác
25
rất ít giáo viên áp dụng vì phần lớn họ chƣa đƣợc tiếp cận và nghiên cứu về nó một cách đầy đủ.
Nhằm nâng cao chất lƣợng đào tạo, học tập của sinh viên, giáo viên dạy môn Quản trị thiết bị mạng, chuyên ngành Quản trị mạng tại Trƣờng Cao đẳng nghề Công nghiệp Hà Nội đã đặt ra nhiệm vụ trọng tâm là phải đổi mới phƣơng pháp giảng dạy, rút ngắn thời gian lên lớp của giáo viên, tăng thời gian thực hành của sinh viên. Việc ứng dụng công nghệ mô phỏng trong giảng dạy các môn tin học nói chung và môn Quản trị thiết bị mạng nói riêng sẽ phát huy tính tích cực, sự say mê, hứng thú học tập và phát triển tƣ duy kỹ thuật của sinh viên. Chính vì vậy yêu cầu đặt ra là phải có một nghiên cứu khoa học về lý luận và công nghệ dạy học cũng nhƣ việc áp dụng nó trong các môn học.
26
CHƢƠNG III: XÂY DỰNG BÀI GIẢNG CÓ ỨNG DỤNG CNMP 3.1. Nguyên tắc xây dựng
3.1.1. Phù hợp với mục tiêu, nội dung dạy học
Một chƣơng trình mô phỏng đƣợc xây dựng phải có nội dung phản ánh phù hợp với mục tiêu, nội dung bài giảng, chƣơng trình nhằm làm sáng tỏ lý thuyết, từ đó hình thành nên kỹ năng cần thiết cho ngƣời học. Không tuân thủ điều kiện này chƣơng trình mô phỏng có thể không sát với lý thuyết bài học, xa rời trọng tâm bài học hoặc không phù hợp với đối tƣợng học tập dẫn tới khó hiểu, phân tán tập trung suy nghĩ của sinh viên.
Nội dung mô phỏng cần đƣợc xác định phù hợp với tính chất, những thế mạnh của mô phỏng. Cần xác định rằng mô phỏng không thể thay thế hoàn toàn các mô hình thật, tuy nhiên cũng cần khai thác triệt để những chƣơng trình mô phỏng với đối tƣợng quá phức tạp, khó quan sát, không thực hiện đƣợc hoặc chi phí quá cao. Đây là vai trò hữu ích đƣợc ghi nhận cho hình thức mô phỏng.
Việc xác định nôi dung mô phỏng cần căn cứ kết quả của quá trình phân tích cấu trúc, đặc điển, nội dung, điều kiện thực hiện một cách thận trọng có khoa học.
3.1.2. Tính khả thi
Đơn giản trong sử dụng: Chƣơng trình mô phỏng đƣợc xây dựng có thể dành cho giáo viên áp dụng trong khi giảng dạy, thao tác mẫu hoặc cũng có thể cho chính sinh viên nghiên cứu khai thác sau khi đƣợc hƣớng dẫn cơ bản. Do vậy tính đơn giản phải đƣợc xét tới trong quá trình xây dựng chƣơng trình mô phỏng. Nó đƣợc thể hiện ở các khía cạnh:
+ Tính đơn giản của đối tƣợng, trang thiết bị tham gia vào quá trình làm mô phỏng. + Tính đơn giản trong quy trình thực hiện.
+ Tính đơn giản trong thao tác khảo sát.
+ Tính đơn giản trong việc thể hiện kết quả khảo sát.
3.1.3. Tính hiệu quả
Không giống với mô phỏng trên mô hình thực, mô phỏng với sự trợ giúp của máy
tính, quá trình mô phỏng đƣợc thể hiện qua mối quan hệ giữa tác động và kết quả. Nghĩa
27
là nếu tác động đúng thì cho kết quả đúng, ngƣợc lại nếu sai sót trong một thao tác nào đó có thể dẫn tới kết quả không đúng.
Vì mô phỏng số là quá trình xây dựng mô hình thông qua các phần mềm máy tính để thay thế cho các mô hình thực nên các mô hình ảo này càng phản ánh chính xác đối tƣợng trong thực tế thì kết quả thu đƣợc khi tác động lên nó càng gần với thực tế. Do đó việc xây dựng mô hình phải phù hợp với đối tƣợng của quá trình.
3.2. Công cụ, phƣơng tiện cần thiết cho xây dựng chƣơng trình mô phỏng3.2.1. Phần cứng 3.2.1. Phần cứng
Nhƣ tác giả đã phân tích ở trên, luận văn này chủ yếu tập trung vào mô phỏng trên máy vi tính có cấu hình phù hợp. Thông thƣờng cấu hình máy tính sử dụng cho việc mô phỏng theo đề nghị tối thiểu và có thể nâng cấp nhƣ sau:
Thiết bị Cấu hình tối thiêu Cấu hình hiện nay
CPU Pen IV 2.2 GHz Core 2 Quaz 2.4 GHz
RAM 512 MB 4 Gb Video Card 128MB 1 Gb HDD 80 Gb 500 Gb Thiết bị khác (Phím, chuột…) Thiết bị khác (Phím, chuột…) Thiết bị khác (Phím, chuột…) 3.2.2. Phần mềm
Để khởi động và thực hiện các thao tác xử lý thông tin trên máy tính đòi hỏi phải có các chƣơng trình cài đặt đƣợc gọi là phần mềm (software). PM của máy tính có nhiều loại khác nhau, thông thƣờng chúng đƣợc chia thành các loại nhƣ sau:
- Phần mềm hệ thống:
Đây chính là các hệ điều hành của máy tính, nó có trách nhiệm quản lý toàn bộ hệ thống máy tính, các thiết bị vào ra, tạo điều kiện kết nối các thiết bị phần cứng lại với nhau để chúng có thể vận hành một đồng bộ và hoàn hảo nhất. Phần mềm hệ thống hiện nay chủ yếu là hệ điều hành windows của hãng Microsoft.
28
- Các phần mềm tiện ích.- Các phần mềm ứng dụng:
Đây là các phần mềm do ngƣời dùng tạo ra để phục vụ cho các ứng dụng khác nhau của mình. Phần mềm ứng dụng trong quá trình dạy học gọi là phần mềm dạy học. Phần mềm dạy học đơn giản là các phần mềm hỗ trợ cho quá trình dạy học. Các phần mềm dạy học có thể hỗ trợ cho việc thiết kế xây dựng bài giảng, có thể trình diễn nội dung bài giảng, có thể kiểm tra kiến thức của ngƣời học, có thể làm thí nghiệm mở…
3.3. Trang bị PMMP trong dạy học thực hành môn QTTBM
Hiện nay CNTT phát triển rất mạnh mẽ, đặc biệt là sự phát triển của công nghệ phần mềm. Việc khai thác và ứng dụng những phần mềm đó đã đem lại những hiệu quả to lớn và thiết thực trong việc nâng cao chất lƣợng ĐT.
3.3.1. Ƣu điểm của PMMP
Ứng dụng PMMP trong dạy học thu đƣợc một số ƣu điểm sau : Tăng cƣờng khả năng quan sát của sinh viên.
Quan sát tình huống: Các đối tƣợng trong một tình huống sẽ đƣợc xem xét ở nhiều góc độ khác nhau, ở nhiều vị trí tƣơng đối khác nhau. Những tác động của các giả thiết trong tình huống sẽ đƣợc quan sát đầy đủ hơn.
Quan sát mối liên hệ: SV sẽ quan sát mối liên hệ, ràng buộc giữa các đối tƣợng dễ dàng hơn, từ đó SV có thể đƣa ra những dự đoán, giả thuyết để kiểm chứng.
Quan sát khám phá: Với thế mạnh của phần mềm động, có thể định lƣợng các yếu tố để có những kết luận. Từ các định lƣợng đó và với tính chất “động” của giá trị, SV có thể phát hiện những bất biến, các quy luật hoặc các đối tƣợng đƣợc quan sát.
Làm những thực nghiệm nhanh, chính xác, ít tốn kém.
Thực nghiệm nhanh chóng: SV có thể tiến hành thực nghiệm những ý tƣởng của mình thông qua những công cụ dựng sẵn của phần mềm động. Những thực nghiệm này rất nhanh chóng và với số lƣợng đủ lớn.
Điều kiện thực nghiệm ổn định: Với những thực nghiệm mang tính vật lý, các điều kiện về các đối tƣợng phải đƣợc bảo đảm trong suốt quá trình thực nghiệm. Đối với thực
29
nghiệm trên phần mềm động, điều đó là hiển nhiên có đƣợc.
Thực nghiệm có độ chính xác cao: Những thực nghiệm mà SV tiến hành có độ chính xác rất cao do dựa trên những công cụ đã đƣợc kiểm nghiệm và tính chính xác của các phép tính trên máy tính.
Thực nghiệm ít tốn kém: Với phần mềm động, những chi phí tốn kém cho thực nghiệm sẽ đƣợc giảm thiểu nhƣng vẫn bảo đảm tính khách quan, chính xác.
Làm việc trên một số lƣợng lớn các kết quả.
Khả năng xử lý một số lượng lớn dữ liệu: Với một tập hợp lớn các dữ liệu thu thập
đƣợc, SV có thể nhanh chóng có ngay các kết quả cần thiết của mình dƣới sự hỗ trợ của
phần mềm động.
Trích xuất các kết quả dưới những dạng khác nhau: Dựa trên những số liệu thu đƣợc, SV có thể có đƣợc những kết quả đƣợc thể hiện ở những dạng khác nhau, chứa đựng nhiều thông tin cần thiết theo thế mạnh của những dạng đó.
Những thay đổi tương ứng: Với dữ liệu đầu vào thay đổi, những kết quả đã có cũng tƣơng ứng thay đổi theo, giúp cho SV có ngay những kết luận cho mình.
3.3.2. Lựa chọn PMMP trong dạy học thực hành môn QTTBM
Trong lĩnh vực công nghệ thông tin (CNTT), cụ thể là chuyên ngành Quản trị mạng nói riêng, yêu cầu quan trọng nhất của ngƣời học chính là thực hành. Có thực hành, ngƣời học mới tự mình lĩnh hội và hiểu biết sâu sắc kiến thức lý thuyết. Với ngành mạng máy tính, nhu cầu thực hành cũng đƣợc đặt lên hàng đầu. Tuy nhiên, trong điều kiện còn thiếu thốn về trang thiết bị nhƣ hiện nay, ngƣời học, đặc biệt là sinh viên, ít có điều kiện thực hành thực tế, đặc biệt đối với các thiết bị đắc tiền nhƣ Switch, Router chuyên dụng. Đồng thời, việc thiết kế và chạy thử nghiệm các hệ thống mạng lớn cũng không khả thi. Chính vì vậy, ngƣời học rất cần những công cụ hỗ trợ học tập, từ đơn giản đến chuyên sâu. Sau đây tác giả xin giới thiệu những phần mềm giả lập thiết bị và mạng máy tính mà tác giả biết đó là: Phần mềm Packet Tracer, GNS3, Network Simulator(NS2) , Boson NetSim Network Simulator & Router Simulator...
30
a) Phần mềm Boson NetSim Network Simulator & Router Simulator
Hình 3.1.Phần mềm Boson NetSim Network Simulator & Router Simulator
Chƣơng trình mô phỏng mạng Boson NetSim là một ứng dụng giả lập phần cứng và phần mềm mạng của hệ thống Cisco và đƣợc thiết kế để hỗ trợ ngƣời dùng trong việc học cấu trúc lệnh Cisco IOS.Boson NetSim cung cấp mô phỏng các giáo trình CCIE, CCNA và CCNP. Mỗi mô phỏng hỗ trợ các công nghệ và kỹ năng cần thiết cho đào tạo tƣơng ứng.
* Ƣu điểm:
Boson NetSim sử dụng sở hữu độc quyền của Network Simulator, Router Simulator và công nghệ phần mềm EROUTER , cùng với công cụ Công nghệ gói tin ảo Boson, để tạo ra các gói dữ liệu riêng lẻ. Các gói tin đƣợc định tuyến và chuyển mạch thông qua mạng mô phỏng, cho phép NetSim xây dựng một bảng định tuyến ảo thích hợp và mô phỏng mạng thực sự.
* Nhƣợc điểm:
Do đây là phần mềm thƣơng mại nên khi thực hành với bản Demo sẽ bị giới hạn một số chức năng nhƣ chỉ hỗ trợ 42 routers và 6 switches, thực thi 200 kết nối cùng lúc…
31
b) Phần mềm GNS3
Hình 3.2.Phần mềm GNS3
GNS3 là một trình giả lập mạng có giao diện đồ hoạ cho phép dễ dàng thiết kế các mô hình mạng và sau đó chạy giả lập trên chúng. Tại thời điểm hiện tại GNS3 hỗ trợ các IOS của Router, ATM/Frame Relay/Ethernet, Switch và Hub... GNS 3 liên kết chặt chẽ với Dynamips và Dynagen. Dynamips là một chƣơng trình giả lập Cisco Router đƣợc viết bởi Christophe Fillot.Chƣơng trình này có thể giả lập các Router 1700, 2600, 3600, 3700, và 7200, và chạy các IOS chuẩn. Dynagen tạo cấu hình mạng cho Dynamips.
*Ƣu điểm:
- Chƣơng trình này hữu dụng trong hoạt động đào tạo, với IOS của các Router thật. Nó sẽ cho phép mọi ngƣời dùng trở nên quen thuộc với các thiết bị Cisco.
- GNS3 có thể kết nối với phần mềm tạo máy ảo Virtual PC. *Nhƣợc điểm:
- Cấu hình với Dynamips khá khó khăn cho ngƣời dùng cơ bản. - GNS3 mỗi Router trƣớc khi xét phải load cấu hình.
32
- Yêu cầu máy tính phải có cấu hình rất cao vì chạy IOS trên Router thật. - GNS3 hỗ trợ rất ít cho hệ thống chuyển mạch.
* Nguồn tại : http://www.gns3.net/download
c) Phần mềm Network Simulator(NS2)
Hình 3.3.Network Simulator(NS2)
NS2 là một phần mềm có tầm hoạt động sâu. Công cụ này sẽ giúp giả lập các hệ thống mạng và kiểm soát các thông số ở bên trong.
*Ƣu điểm:
- Cấu hình thông lƣợng từ nút A đến nút B trong mạng ( Mbps ). - Dùng giao thức để truyền là hiệu quả hơn cả.
- Có thể để số gói tin rơi đạt cực tiểu. *Nhƣợc điểm:
- NS2 sẽ gây trở ngại ít nhiều cho ngƣời mới bắt đầu.
- Chạy ổn định trên Linux.
33
d) Phần mềm Packet Tracer
Hình 3.4.Phần mềm Packet Tracer
Packet Tracer là một phần mềm giả lập mạng dùng trong học tập sử dụng các thiết bị mạng (Router/Switch) của Cisco. Nó đƣợc hãng Cisco cung cấp miễn phí cho các trƣờng lớp, sinh viên đang giảng dạy, theo học chƣơng trình mạng của Cisco. Sản phẩm cung cấp một công cụ để nghiên cứu các nguyên tắc cơ bản của mạng và các kỹ năng làm việc với hệ thống Cisco. Ngoài ra, trong phần Help của Packet Tracer cũng đƣợc hãng Cisco trình bày rất chi tiết. Đặc biệt, với mục Help/Tutorials, các đoạn video hƣớng dẫn một cách trực quan theo các tình huống cụ thể. Qua đó, có thể nhanh chóng hiểu và khai thác tối đa khả năng của Packet Tracer để phục vụ một cách hiệu quả cho nhu cầu học tập.
* Ƣu điểm:
- Với công cụ giả lập này, ngƣời học sở hữu một tập hợp khá lớn các thiết bị thực hành mạng nhƣ: Routers, Switches, Wireless Devices, End Devices (PC, Laptop, IP Phone…).
34
- Hỗ trợ các giao diện kết nối (các loại cáp).- Hỗ trợ đầy đủ các hệ điều hành Windows và các hệ điều hành mã nguồn mở. - Giao diện đơn giản cho ngƣời dùng mới bắt đầu sử dụng.
- Yêu cầu máy cấu hình thấp nên đáp ứng đƣợc nhu cầu thực tế tại trƣờng.
- Biểu diễn đƣợc đƣờng đi các gói tin khi đi qua các thiết mạng trên hệ thống mạng lớn và phức tạp.
- Packet Tracer đƣợc sử dụng trong các cuộc thi tay nghề thành phố Hà Nội và quốc gia.
* Nhƣợc điểm:
- Không kết nối với máy ảo. - Dòng lệnh cấu hình hạn chế.
* Nguồn tại: http://www.packettracer.info/packet-tracer-5-3-2-download.html.
* Bảng đánh giá tổng hợp các phần mềm mô phỏng
