Để có những cơ sở cho việc vận dụng dạy học tương tác vào quá trình dạy học môn Mạng máy tính 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 phương pháp điều tra trực tiếp qua phiếu thăm dò với toàn thể 10 giáo viên của khoa. Từ 10 phiếu phản hồi, chúng tôi thu được kết quả như sau:
10(100%) giáo viên đều cho rằng cơ sở vật chất của khoa CNTT hiện nay chưa đáp ứng với nhu cầu thực tế.
9(90%) giáo viên ở khoa CNTT đã ứng dụng các phương tiện dạy học hiện đại, nhưng mới chỉ ở mức dùng máy tính, máy chiếu kết hợp với Powerpoint để trình chiếu bài giảng.
Hình 2. 2 Đồ thị về việc Sử dụng phương tiện dạy học
9 1 0 2 4 6 8 10 Đã sử dụng Chưa sử dụng
28
- 4 (40%) giáo viên thiết kế các bài giảng điện tử có tính tương tác, thiết kế các mô hình, các phần mềm mô phỏng.
Hình 2. 3 Đồ thị về việc Thiết kế bài giảng có tính tương tác
- 7(70%) giáo viên hay sử dụng các phương pháp dạy học như thuyết trình, đàm thoại và trực quan. Chỉ có 3 (30%) giáo viên thỉnh thoảng sử dụng phương pháp dạy học mô phỏng.
Hình 2. 4 Đồ thị về việc Sử dụng phương pháp dạy học mô phỏng
4 6 0 1 2 3 4 5 6 7
BG có Tương Tác Chưa có Tương tác
3 7 0 1 2 3 4 5 6 7 8
29
- 9 (90%) giáo viên cho rằng vận dụng phương pháp dạy học tương tác vào giảng dạy các môn tin học rất phù hợp, vì nó sẽ phát huy được tối đa hứng thú và tư duy kỹ thuật của từng sinh viên.
Hình 2. 5 Đồ thị về việc Vận dụng dạy phương pháp dạy học tương tác.
9 1 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
30
KẾT LUẬN CHƯƠNG II
Qua khảo sát trên, chúng tôi nhận thấy phần lớn giáo viên trong khoa CNTT Trường Cao đẳng nghề Bách Khoa Hà Nội hiện nay vẫn đang thường xuyên sử dụng các phương pháp giảng dạy thuyết trình, đàm thoại, trực quan. Hầu hết, giáo viên đều xác định được sự ưu việt của dạy học mô phỏng trong việc ứng dụng vào giảng dạy các môn tin học. Tuy nhiên, phương pháp này được một số rất ít giáo viên áp dụng vì phần lớn họ chưa được tiếp cận và nghiên cứu về nó một cách đầy đủ.
Nhằm nâng cao chất lượng đào tạo, học tập của sinh viên, giáo viên dạy môn Mạng máy tính, nghề Quản trị mạng tại Trường Cao đẳng nghề Bách Khoa Hà Nội đã đặt ra nhiệm vụ trọng tâm là phải đổi mới phương 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 Mạng máy tính nói riêng sẽ phát huy tính tích cực, sự say mê, hứng thú học tập và phát triển tư 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 như việc áp dụng nó trong các môn học.
31
CHƯƠNG III
SỬ DỤNG PHẦN MỀM CISCO PACKET TRACER SOẠN BÀI GIẢNG THỰC HÀNH MÔN MẠNG MÁY TÍNH 3.1. Nguyên tắc xây dựng
3.1.1. Phù hợp với mục tiêu, nội dung dạy học
Một chương trình mô phỏng được xây dựng phải có nội dung phản ánh phù hợp với mục tiêu, nội dung bài giảng, chương trình nhằm làm sáng tỏ lý thuyết, từ đó hình thành nên kỹ năng cần thiết cho người học. Không tuân thủ điều kiện này chương trình mô phỏng có thể không sát với lý thuyết bài học, xa rời trọng tâm bài học hoặc không phù hợp với đối tượng học tập dẫn tới khó hiểu, phân tán tập trung suy nghĩ của sinh viên.
Nội dung mô phỏng cần được 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 chương trình mô phỏng với đối tượng quá phức tạp, khó quan sát, không thực hiện được hoặc chi phí quá cao. Đây là vai trò hữu ích được 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: Chương trình mô phỏng được 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 được hướng dẫn cơ bản. Do vậy tính đơn giản phải được xét tới trong quá trình xây dựng chương trình mô phỏng. Nó được thể hiện ở các khía cạnh:
+ Tính đơn giản của đối tượng, 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.
32
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 được thể hiện qua mối quan hệ giữa tác động và kết quả. Nghĩa là nếu tác động đúng thì cho kết quả đúng, ngược 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 tượng trong thực tế thì kết quả thu được khi tác động lên nó càng gần với thực tế. Do đó việc xây dựng mô hình phải phù hợp với đối tượng của quá trình.
3.2. Công cụ, phương tiện cần thiết cho xây dựng chương trình mô phỏng3.2.1. Phần cứng 3.2.1. Phần cứng
Như 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 thường cấu hình máy tính sử dụng cho việc mô phỏng theo đề nghị tối thiểu và có thể nâng cấp như sau:
Thiết bị Cấu hình tối thiểu
Cấu hình hệ thống máy tính của trường CĐN
Bách Khoa HN
CPU Intel Pentium IV 2.4
GHz Intel Core i3 các thế hệ RAM 512 MB 4 đến 8GB Video Card 128MB 1 GB HDD 80 GB 500 GB Thiết bị khác (Phím, chuột…) Đầy đủ Đầy đủ 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 chương trình cài đặt được gọi là phần mềm (software). PM của máy tính có nhiều loại khác nhau, thông thường chúng được chia thành các loại như sau:
33
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 7 của hãng Microsoft.
- Các phần mềm lập trình. - Các phần mềm tiện ích. - Các phần mềm ứng dụng:
Đây là các phần mềm do người 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 người học, có thể làm thí nghiệm mở…
3.3. Trang bị PMMP trong dạy học thực hành môn Mạng máy tính
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 lượng ĐT.
3.3.1. Ưu điểm của PMMP
Ứng dụng PMMP trong dạy học thu được một số ưu điểm sau :
Tăng cường khả năng quan sát của sinh viên.
Quan sát tình huống: Các đối tượng trong một tình huống sẽ được xem xét ở nhiều góc độ khác nhau, ở nhiều vị trí tương đối khác nhau. Những tác động của các giả thiết trong tình huống sẽ được quan sát đầy đủ hơn.
Quan sát mối liên hệ: SV sẽ quan sát mối liên hệ, ràng buộc giữa các đối tượng dễ dàng hơn, từ đó SV có thể đưa ra những dự đoán, giả thuyết để kiểm chứng.
Quan sát khám phá: Với thế mạnh của phần mềm động, có thể định lượng các yếu tố để có những kết luận. Từ các định lượng đó và với tính chất “động” của giá trị, SV có thể phát hiện những bất biến, các quy luật hoặc các đối tượng được quan sát.
34
Thực nghiệm nhanh chóng: SV có thể tiến hành thực nghiệm những ý tưởng của mình thông qua những công cụ dựng sẵn của phần mềm động. Những thực nghiệm này rất nhanh chóng và với số lượng đủ lớn.
Điều kiện thực nghiệm ổn định: Với những thực nghiệm mang tính vật lý, các điều kiện về các đối tượng phải được bảo đảm trong suốt quá trình thực nghiệm. Đối với thực nghiệm trên phần mềm động, điều đó là hiển nhiên có được.
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 được 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 được giảm thiểu nhưng vẫn bảo đảm tính khách quan, chính xác.
Làm việc trên một số lượng lớn các kết quả.
Khả năng xử lý một số lượng lớn dữ liệu: Với một tập hợp lớn các dữ liệu thu thập được, SV có thể nhanh chóng có ngay các kết quả cần thiết của mình dưới sự hỗ trợ của phần mềm động.
Trích xuất các kết quả dưới những dạng khác nhau: Dựa trên những số liệu thu được, SV có thể có được những kết quả được 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 tương 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 Mạng máy tính
Trong lĩnh vực công nghệ thông tin, cụ thể là nghề Quản trị mạng nói riêng, yêu cầu quan trọng nhất của người học chính là thực hành. Có thực hành, người học mới tự mình lĩnh hội và hiểu biết sâu sắc kiến thức lý thuyết. Với nghề Mạng máy tính, nhu cầu thực hành cũng được đặt lên hàng đầu. Tuy nhiên, trong điều kiện còn thiếu thốn về trang thiết bị như hiện nay, người học, đặc biệt là sinh viên, ít có điều kiện thực hành thực tế, đặc biệt đối với các thiết bị đắc tiền như 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, người học rất cần những công cụ hỗ trợ học tập,
35
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 Cisco Packet Tracer, GNS3, Network Simulator(NS2) , Boson NetSim Network Simulator & Router Simulator...
a) Phần mềm Boson NetSim Network Simulator & Router Simulator
Hình 3. 1 Phần mềm Boson NetSim Network Simulator & Router Simulator
Chương trình mô phỏng mạng Boson NetSim là một ứng dụng giả lập phần cứng và phần mềm mạng của hệ thống Cisco và được thiết kế để hỗ trợ người 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 tương ứng.
* Ưu 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 được 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.
36
* Nhược điểm:
Do đây là phần mềm thương mại nên khi thực hành với bản Demo sẽ bị giới hạn một số chức năng như chỉ hỗ trợ 42 routers và 6 switches, thực thi 200 kết nối cùng lúc…
*Nguồn tại: http://www.boson.com/download.
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 chương trình giả lập Cisco Router được viết bởi Christophe Fillot.Chương 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.
37
*Ưu điểm:
- Chương trình này hữu dụng trong hoạt động đào tạo, với IOS của các Router thật. Nó sẽ cho phép mọi người dùng trở nên quen thuộc với các thiết bị Cisco.
- GNS3 có thể kết nối với phần mềm tạo máy ảo Virtual PC. *Nhược điểm:
- Cấu hình với Dynamips khá khó khăn cho người dùng cơ bản. - GNS3 mỗi Router trước khi xét phải load cấu hình.
- 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)
38
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.
*Ưu điểm:
- Cấu hình thông lượng 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. *Nhược điểm:
- NS2 sẽ gây trở ngại ít nhiều cho người mới bắt đầu. - Chạy ổn định trên Linux.
d) Phần mềm Cisco Packet Tracer
Giao diện của phần mềm Cisco Packet Tracer
Hình 3. 4 Phần mềm Cisco Packet Tracer
Cisco Packet Tracer là một phần mềm giả lập mạng dùng trong học tập sử dụng các thiết bị mạng (Router/Switch) của Cisco. Nó được hãng Cisco cung cấp
39
miễn phí cho các trường lớp, sinh viên đang giảng dạy, theo học chương 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 Cisco Packet Tracer cũng được hãng Cisco trình bày rất chi tiết. Đặc biệt, với mục Help/Tutorials, các đoạn video hướng 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 Cisco Packet Tracer để phục vụ một cách hiệu quả cho nhu cầu học tập.
* Ưu điểm:
- Với công cụ giả lập này, người học sở hữu một tập hợp khá lớn các thiết bị thực hành mạng như: Routers, Switches, Wireless Devices, End Devices (PC, Laptop, IP Phone…).
- 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 người dùng mới bắt đầu sử dụng.