BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
=======================
NGUYỄN QUANG HƢNG
NGHIÊN CỨU CÁC TÍNH NĂNG MÔ PHỎNG VÀ KIỂM THỬ
MẠNG MÁY TÍNH CỦA PHẦN MỀM CISCO PACKET TRACE VÀ
ỨNG DỤNG TRONG ĐÀO TẠO QUẢN TRỊ MẠNG
LUẬN VĂN THẠC SĨ SƢ PHẠM KỸ THUẬT
Chuyên ngành: Lý luận và phƣơng pháp dạy học
Chuyên sau: Sƣ phạm kỹ thuật Công nghệ thông tin
Hà Nội 2014
1
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
=======================
NGUYỄN QUANG HƢNG
NGHIÊN CỨU CÁC TÍNH NĂNG MÔ PHỎNG VÀ KIỂM THỬ
MẠNG MÁY TÍNH CỦA PHẦN MỀM CISCO PACKET TRACE VÀ
ỨNG DỤNG TRONG ĐÀO TẠO QUẢN TRỊ MẠNG
Chuyên sau: Sƣ phạm kỹ thuật Công nghệ thông tin
4. Giả thuyết khoa học .................................................................................. 14
5. Nhiệm vụ nghiên cứu ................................................................................ 14
6. Phƣơng pháp nghiên cứu.......................................................................... 14
7. Cấu trúc của luận văn ............................................................................... 15
CHƢƠNG 1: CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA VIỆC ỨNG
DỤNG PHẦN MỀM MÔ PHỎNG TRONG DẠY HỌC .......................... 16
1.1. Lƣợc sử vấn đề nghiên cứu. .................................................................. 16
1.2. Phƣơng tiện dạy học............................................................................... 17
3
1.2.1. Khái niệm về phương tiện dạy học ............................................... 17
1.2.2. Vai trò của phương tiện dạy học ................................................... 18
1.2.3. Phân loại phương tiện dạy học ...................................................... 19
1.2.4. Yêu cầu đối với phương tiện dạy học ........................................... 20
1.3. Lý thuyết mô phỏng ............................................................................... 21
1.3.1. Định nghĩa mô phỏng.................................................................... 21
1.3.2. Những đặc trưng cơ bản của mô phỏng. ....................................... 22
1.4. Cơ sở khoa học của vấn đề nghiên cứu. ............................................... 23
1.4.1. Cơ sở triết học của nhận thức trực quan ....................................... 23
1.4.2. Cơ sở sinh lý học thần kinh........................................................... 25
1.4.3. Cơ sở tâm lý học và lý luận dạy học của việc thiết kế và vận dụng
mô hình vào dạy học ....................................................................................... 25
1.5. Vài nét về thực trạng dạy học ngành Quản trị mạng ở trƣờng cao
đẳng nghề Việt – Đức Vĩnh Phúc. ................................................................ 29
1.5.1. Thực trạng về việc trang bị phương tiện dạy học ngành Quản trị
mạng tại trường cao đẳng nghề Việt Đức – Vĩnh Phúc. ................................. 29
1.5.2. Thực trạng dạy học ngành Quản trị mạng tại trường cao đẳng nghề
Việt Đức – Vĩnh Phúc. .................................................................................... 30
5
LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan: Luận văn này là công trình nghiên cứu thực sự của cá
nhân, được thực hiện dưới sự hướng dẫn khoa học của PGS.TS Nguyễn Linh
Giang
Các số liệu, những kết luận nghiên cứu được trình bày trong luận văn
này trung thực và chưa từng được công bố dưới bất cứ hình thức nào
Tôi xin chịu trách nhiệm về nghiên cứu của mình
Học viên
Nguyễn Quang Hưng
6
LỜI CẢM ƠN
Lời đầu tiên tôi xin chân thành cảm ơn PGS.TS Nguyễn Linh Giang,
người đã trực tiếp hướng dẫn tôi hoàn thành luận văn. Với những lời chỉ dẫn,
những tài liệu, sự tận tình hướng dẫn và những lời động viên của thầy đã giúp
tôi vượt qua nhiều khó khăn trong quá trình thực hiện luận văn này.
Tôi cũng xin cảm ơn quý thầy, cô đã giảng dạy chương trình cao học “Sư
phạm kỹ thuật – Công nghệ thông tin” đã truyền dạy những kiến thức quý
báu, những kiến thức này rất hữu ích và đã giúp tôi nhiều khi thực hiện
nghiên cứu.
Xin cảm ơn các quý thầy, cô công tác tại thư viện Tạ Quang Bửu – Đại
học Bách khoa Hà Nội đã tạo điều kiện thuận lợi cho tôi trong quá trình tìm
tài liệu.
Xin gửi lời cảm ơn các anh chị lớp Sư phạm kỹ thuật Công nghệ Thông
Tên
Trang
1
Bảng 1.1: Bảng thống kê số lượng máy tính
29
2
Bảng 3.1: Kết quả kiểm tra lần 1 với đề bí mật
71
3
Bảng 3.2: Kết quả kiểm tra lần 2 với đề mở
73
9
DANH MỤC CÁC BIỂU ĐỒ SƠ ĐỒ
STT
Tên
tạo là “Đào tạo lớp người lao động có kiến thức cơ bản, làm chủ kỹ năng nghề
nghiệp, quan tâm hiệu quả thiết thực, nhạy cảm với cái mới, có ý thức vươn
lên về khoa học và công nghệ” và cần phải “Đổi mới phương pháp dạy và
học, phát huy tư duy sáng tạo và năng lực tự đào tạo của người học, coi trọng
thực hành, thực nghiệm, ngoại khoá, làm chủ kiến thức, tránh nhồi nhét, học
vẹt, học chay”
1.2. Căn cứ vào yêu cầu của chuyên ngành Quản trị mạng máy tính
Trong lĩnh vực công nghệ thông tin, yêu cầu quan trọng nhất của người
học chính là thực hành. Có thực hành, người học mới tự lĩnh hội và hiểu biết
sâu sắc kiến thức lý thuyết. Với ngành Quản trị 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 đắt tiền như Switch, Router chuyên dụng. Đồng thời việc thiết
11
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, từ đơn giản đến chuyên
sâu.
1.3. Căn cứ vào chương trình khung trình độ cao đẳng nghề Quản trị mạng
máy tính
Chương trình khung trình độ cao đẳng nghề Quản trị mạng máy tính
Ban hành kèm theo Thông tư số 21/2011/TT-BLĐTBXH ngày 29 tháng 7
năm 2011 của Bộ trưởng Bộ Lao động - Thương binh và Xã hội có tổng cộng
27 MH, MĐ bắt buộc và 16 MH, MĐ tự chọn trong đó MĐ 25 “Cấu hình và
quản trị thiết bị mạng” là MĐ trực tiếp cần sử dụng tới các thiết bị Switch,
Router Cisco.
Các MĐ 12 “Mạng máy tính”, MĐ 18 “Quản trị mạng 1”, MĐ 23
mạng cung cấp dịch vụ cho toàn trường, ngoài ra tại các phòng học chuyên
ngành chỉ có các Switch thông thường.
Do vậy khoa Công nghệ thông tin cần có thêm các thiết bị thật và một
công cụ hỗ trợ cho quá trình giảng dạy các môn về mạng máy tính
Xuất phát từ những phân tích về lý luận và thực tiễn trên, tác giả đã chọn
đề tài nghiên cứu: “Nghiên cứu các tính năng mô phỏng và kiểm thử mạng
máy tính của phần mềm Cisco Packet Trace và ứng dụng trong đào tạo
quản trị mạng”
2. Mục đích nghiên cứu
Nghiên cứu các tính năng mô phỏng và kiểm thử mạng máy tính của
phần mềm Cisco Packet Tracer và ứng dụng vào trong thực tế đào tạo quản trị
mạng máy tính nhằm nâng cao trình độ kĩ năng thực hành nghề của sinh viên
3. Đối tƣợng, khách thể và phạm vi nghiên cứu
3.1. Đối tượng nghiên cứu
13
Nghiên cứu các tính năng mô phỏng và kiểm thử mạng máy tính của
phần mềm Cisco Packet Tracer
3.2. Khách thể nghiên cứu
Quá trình ứng dụng phần mềm Cisco Packet Tracer trong đào tạo Quản
trị mạng
3.3. Phạm vi nghiên cứu
- Các quan điểm về sư phạm có liên quan tới đề tài
- Các tính năng mô phỏng và kiểm thử mạng máy tính của phần mềm
Cisco Packet Tracer
- Vận dụng tính năng mô phỏng và kiểm thử mạng máy tính của phần
mềm Cisco Packet Tracer để xây dựng một số bài giảng chuyên ngành Quản
trị mạng cho sinh viên trường Cao đẳng nghề Việt – Đức Vĩnh Phúc
tính của phần mềm Cisco Packet Tracer
Chương III: Ứng dụng phần mềm Cisco Packet Tracer trong đào tạo
quản trị mạng
15
CHƢƠNG 1: CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA VIỆC ỨNG
DỤNG PHẦN MỀM MÔ PHỎNG TRONG DẠY HỌC
1.1. Lƣợc sử vấn đề nghiên cứu.
Thuật ngữ mô phỏng từ lâu đã được sử dụng trong nghiên cứu khoa học
và đời sống. Vào những năm 90 của thế kỉ trước, nhu cầu xây dựng những mô
hình trực quan ngày càng phức tạp, kết hợp với nhiều lĩnh vực khác nhau và
đòi hỏi về tính linh hoạt, tính trực quan đã dẫn đến một sự thay đổi cơ bản về
phương pháp mô hình hóa và mô phỏng. Đầu những năm 2000 hàng loạt các
phần mềm mô phỏng, giả lập được ra đời với mục đích hỗ trợ cho những mô
hình mô phỏng những quá trình phức tạp hoặc có quy mô to lớn.
Trong khoa học công nghệ, mô phỏng là con đường nghiên cứu thứ ba,
song song với nghiên cứu lý thuyết thuần túy và nghiên cứu thực nghiệm trên
đối tượng thực.
Hiện nay, do sự phát triển của nền kinh tế thị trường, đặc biệt là sự phát
triển như vũ bão của các ngành khoa học kỹ thuật, việc đổi mới phương pháp
dạy học, ứng dụng công nghệ thông tin, thiết kế và vận dụng các phần mềm
mô phỏng, giả lập trong dạy học là một yêu cầu đặt ra cho ngành giáo dục của
bất kì quốc gia nào.
Trong dạy học, mô phỏng là phương pháp tiếp cận thế giới thực thông
qua mô hình đối tượng mà ta quan tâm. Bằng phương pháp mô phỏng, sinh
viên không chỉ tiếp thu sâu sắc kiến thức thông qua quan sát, hoạt động với
mô hình minh họa sinh động mà trong quá trình học, học sinh còn tìm ra cách
tiếp cận vấn đề, con đường và cách thức để đạt mục đích bài học. Các phương
Là các đối tượng vật chất, được sử dụng cho giáo viên và học sinh trong
quá trình dạy học.
-
Là nguồn hay vật mang tri thức trong hệ thống dạy học.
-
Gắn liền với phương pháp dạy học và đảm bảo hiệu quả cho quá trình dạy
học.
17
Như chúng ta đã biết, quá trình dạy học gồm có hoạt động dạy và hoạt
động học. Trong đó diễn ra quá trình tái sản xuất những kinh nghiệm xã hội
của nhân loại. Cũng như bất kì một quá trình sản xuất nào, quá trình dạy học
cũng phải sử dụng những phương tiện lao động nhất định. Phương tiện lao
động sư phạm rất đa dạng, bao gồm những phương tiện vật chất, phương tiện
thực hành, phương tiện trí tuệ. Từ nhiều cách hiểu phương tiện dạy học như
vậy, chúng ta có thể định nghĩa về phương tiện dạy học như sau:
Phương tiện dạy học là những đối tượng vật chất được người dạy sử
dụng với tư cách là những phương tiện tổ chức, điều khiển hoạt động nhận
thức của người học, hơn nữa nó còn là phương tiện nhận thức của người học,
thông qua đó mà thực hiện những nhiệm vụ dạy học.
1.2.2. Vai trò của phương tiện dạy học
Khi nghiên cứu về giáo dục học chúng ta đã biết một kết luận quan trọng
đó là: “Tính trực quan là tính chất có tính quy luật của quá trình nhận thức
máy tính điện tử, switch, router, hub… Phần cứng là kết quả tác động của sự
phát triển khoa học kỹ thuật trong nhiều thế kỷ. Khi sử dụng phần cứng người
giáo viên đã cơ giới hoá và điện tử hoá trong quá trình dạy học, mở rộng
không gian lớp học và phạm vi kiến thức truyền đạt.
+ Phần mềm: Là những phương tiện trong đó sử dụng những nguyên lý
sư phạm, tâm lý, khoa học kỹ thuật để xây dựng cho người học một khối
lượng kiến thức hay cải thiện hành vi ứng xử cho người học. Phần mềm bao
gồm: Chương trình môn học, báo chí, sách vở, tạp chí, tài liệu sách giáo khoa,
phần mềm dạy học…
- Dựa vào mục đích sử dụng có thể phân loại phương tiện dạy học thành
hai loại:
19
+ Phương tiện dùng trực tiếp để dạy học: Bao gồm những máy móc, thiết
bị và dụng cụ được giáo viên sử dụng trong giờ dạy để trình bày kiến thức,
rèn luyện kỹ năng, kỹ xảo cho người học. Đó có thể là:
Máy chiếu (truyền xạ, phản xạ), máy chiếu phim dương bản, máy chiếu
phim, máy ghi âm, máy quay đĩa, máy thu hình, máy tính điện tử, máy
quay phim…
Các tài liệu in: Bao gồm sách giáo khoa, sách chuyên môn, các tài liệu
chép tay, sổ tay tra cứu, sách bài tập, chương trình môn học…
Các phương tiện mang tin thính giác, thị giác và hỗn hợp: Bao gồm băng
ghi âm, đĩa ghi âm, các chương trình phát thanh, tranh vẽ, biểu bảng, bản
đồ, đồ thị, ảnh, phim dương bản, phim cuộn…
Các vật mẫu, mô hình, tranh lắp ghép, phương tiện và vật liệu thí
nghiệm, máy luyện tập, các phương tiện sản xuất, phần mềm dạy học…
+ Phương tiện hỗ trợ và điều khiển quá trình dạy học là những phương
tiện được sử dụng để tạo ra môi trường học tập thuận lợi, có hiệu quả và liên
mục tiêu, nội dung và điều kiện dạy học và phát huy được tối đa các giác
quan của người học trong quá tình học tập.
- Tính thẩm mỹ: Phương tiện dạy học có kết cấu, màu sắc hài hoà, rõ nét
để kích thích sự chú ý của người học.
- Tính kinh tế: Phương tiện dạy học sử dụng trong dạy học có thể thực
hiện được nhiều chức năng với chi phí hợp lý.
1.3. Lý thuyết mô phỏng
1.3.1. Định nghĩa mô phỏng
Trong nghiên cứu lí luận cũng như việc vận dụng vào thực tiễn, phương
pháp mô phỏng đã và đang được sử dụng rộng rãi trong hầu hết mọi lĩnh vực
khoa học như: Toán học, Lí học, Sinh học, Công nghệ Thông tin… cũng như
nhiều mặt của đời sống xã hội.
- Mô phỏng có thể được định nghĩa là một quá trình tạo một mô
hình (chẳng hạn như để mô tả một khái niệm trừu tượng) của một hệ thống có
sẵn (như một dự án, kinh doanh, quặng mỏ, đường phân nước, khu rừng, cơ
quan trong cơ thể) để xác định và hiểu rõ những nhân tố điều khiển hệ thống,
hay dự đoán/dự báo hành vi hoạt động của hệ thống trong tương lai. Phần lớn
các hệ thống điều được mô tả định lượng dựa trên phương trình hoặc nguyên
tắc được mô phỏng.
21
- Mô phỏng là quá trình “bắt chước” một hệ thống có thực. Các chương
trình máy tính có thể tạo ra các Mô phỏng như Mô phỏng sự hoạt động của
một hệ thống mạng, về thời tiết, các phản ứng hoá học, thậm chí là các quá
trình sinh học.
- Mô phỏng là một công cụ hiệu quả và quan trọng bởi nó đưa ra phương
thức các thiết kế lựa chọn (hoặc kế hoạch, chính sách) có thể được đánh giá
mà không cần phải thực nghiệm trên hệ thống thực (điều này có thể tiêu tốn
những tiêu chí phục vụ cho mục đích nghiên cứu. Vì vậy, mô hình phải có
tính đơn giản hơn đối tượng nghiên cứu.
- Tính cụ thể trực quan:
Nếu đối tượng nhận thức là cái trừu tượng, các dấu hiệu bản chất của nó
bị che lấp bởi nhiều yếu tố thì ngược lại, mô hình bao giờ cũng là một sự vật
cụ thể và các dấu hiệu bản chất được phô bày một cách tường minh. Hay thực
chất, mô hình diễn đạt một cách trực quan hệ cơ bản của đối tượng mà con
người không thể cảm nhận được một cách trực tiếp. Chính vì vậy, mô hình có
thể thay thế đối tượng nghiên cứu.
- Tính khái quát:
Mô hình diễn đạt một cách tường minh các dấu hiệu bản chất của đối
tượng nghiên cứu. Xét về một phương diện nào đó, mô hình không chỉ đại
diện cho một đối tượng cụ thể mà thường đại diện cho một nhóm đối tượng
cùng loại, nó là sự nối tiếp giữa cái cụ thể và cái trừu tựơng. Đây chính là tính
khái quát của mô hình.
1.4. Cơ sở khoa học của vấn đề nghiên cứu.
1.4.1. Cơ sở triết học của nhận thức trực quan
Từ thế kỉ XIX, V.I.Lênin đã cho rằng: “ Từ trực quan sinh động đến tư
duy trừu tượng, từ tư duy trừu tượng trở về thực tiễn, đó là con đường biện
chứng của sự nhận thức chân lý, nhận thức hiện thực khách quan”. Đây là con
23
đường lĩnh hội khái niệm theo hướng từ nhận thức cảm tính đi tới các khái
niệm lý luận.
Khái niệm tồn tại ở ba nơi: Ban đầu là từ chính các sự vật hiện tượng
trong thực tại. Các sự vật này được các nhà khoa học nghiên cứu, tìm hiểu và
đưa nó vào trong não của chúng ta. Như vậy, não người là nơi thứ hai khái
niệm tồn tại. Để lưu truyền cho các thế hệ sau, khái niệm được thông qua
học. Hoạt động học tập không làm thay đổi vật ấy mà chỉ quan tâm đến cái trú
ngụ trong nó mà thôi.
1.4.2. Cơ sở sinh lý học thần kinh
Mối liên hệ giữa cơ thể và môi trường được thực hiện qua sự tác động
của các tín hiệu vào các cơ quan thụ cảm để tạo ra các phản xạ với sự tham
gia của vỏ não. I.P.Paplôp gọi cách liên lạc như vậy là hệ thống tín hiệu thứ
nhất. Nó đặc trưng cho hoạt động thần kinh cấp cao của con người và động
vật. Ngoài hệ thống tín hiệu thứ nhất, tiếng nói và chữ viết đều tham gia vào
việc hình thành hệ thống tín hiệu mới đó là hệ thống tín hiệu thứ hai.
Hệ thống tín hiệu thứ hai là cơ sở sinh lý của tư duy ngôn ngữ trừu tượng
chỉ có ở con người. Ngôn ngữ thay thế các đồ vật cụ thể cho phép con người
nhận biết các hiện tượng xung quanh bằng cách đối chiếu và khái quát hóa.
Kết quả hoạt động khái quát và trừu tượng hóa của não sẽ hình thành các khái
niệm.
Trong dạy học, thông qua việc người học được hoạt động thực tiễn với
mô hình tạo ra sự “thức tỉnh” của các giác quan. Từ đó tác động lên vỏ não,
phát triển não bộ và khả năng làm việc của não thông qua sự hình thành nhiều
đường liên thần kinh tạm thời giúp trí nhớ được củng cố bền vững.
1.4.3. Cơ sở tâm lý học và lý luận dạy học của việc thiết kế và vận dụng mô
hình vào dạy học
Dạy học là quá trình giáo viên giúp học sinh tái tạo lại tri thức nhân loại.
Tri thức kinh nghiệm của nhân loại là hệ thống các khái niệm về sự vật, hiện
25
Copyright: Tài liệu đại học ©