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[關鍵詞] 物聯網;移動互聯網;人才培養
[中圖分類號] G642.0 [文獻標志碼] A [文章編號] 1005-4634(2014)04-0080-04
網絡工程專業是隨互聯網的發展壯大而興起和發展的,自 1998年被教育部列入本科專業目錄以來,全國已有近 300 所高校設置了該專業,為社會培養了大批網絡專業技術人才[1]。我國大多數高校的網絡工程專業以計算機科學與技術專業為基礎開設,在專業建設過程中,各高校本著“培養高層次的網絡規劃建設、網絡管理維護、網絡應用人才”這一專業培養目標,通過增設通信原理、互聯網工程建設與規劃、網絡管理、網絡程序設計、網絡安全等課程開展專業人才培養,與原有的計算機科學與技術專業培養模式相近[2,3]。由于教學體系、教學實踐經驗的不足以及硬件設備更新換代的滯后,使得學生分析問題、解決問題的能力和實踐工程能力相對較弱,畢業生的專業特色和優勢不夠明顯。近些年,由于低端網絡人才市場趨于飽和,本科生就業市場上出現了“網絡工程專業學生就業難、用人單位招聘不到合適人才”的普遍現象,導致部分應用型高校網絡工程專業出現萎縮或停招。這足以說明,“傳統”網絡工程專業亟需在專業內涵、人才培養目標和培養模式等方面進行重大的改革創新。
1 “新互聯網”時代大潮對網絡工程專業 的影響
互聯網技術經過40多年的長足發展,其產業變革席卷全球,顛覆傳統行業的節奏也進一步加快。2014年1月8日,在釣魚臺國賓館召開的“2014互聯網產業年會”上,互聯網產業各界人士一致認為:移動互聯網、物聯網必然將在工業應用中扮演更加深入和廣泛的角色,促進工業全產業鏈、全信息鏈的信息共享和協同集成。思科首席執行官約翰錢伯斯(John Chambers)在拉斯維加斯舉辦的“CES2014展會”演講中也對物聯網的發展充滿信心,表示:“這一轉變已經開始,它(指物聯網)將改變我們生活、工作和娛樂的方式……2014年將是物聯網發生關鍵轉變的一年,并且到2017年,物聯網產生的影響,將比整個互聯網更為深遠”。
物聯網和移動互聯網等新網絡技術的興起給網絡工程專業帶來了新的契機和挑戰,只有正視這種洶涌的“新互聯網”時代大潮,不斷豐富和發展網絡工程專業的內涵、人才培養目標和培養模式,才能適應新網絡時代的要求,培養面向企業需求的實踐人才,煥發專業活力。本文分析總結大連工業大學網絡工程專業的培養實踐經驗:“突出專業特色,彰顯時代特點”、“優化專業層次結構,大類培養”、“加強實踐,注重校企合作”,旨在探索一條適應新技術發展的面向物聯網、移動互聯網的網絡工程實用型人才培養的新道路。
2 “新互聯網”時代下網絡工程專業的建 設思路
大連工業大學于2004年開設網絡工程專業,經歷了傳統意義上的網絡工程人才培養,迄今已畢業6屆、300余名網絡工程專業本科生。通過對本專業畢業生就業情況的跟蹤統計可知,目前網絡工程專業學生的就業方向主要有四個領域:傳統互聯網系統設計及應用、Web軟件設計與開發、嵌入式系統應用和移動互聯網軟件開發。隨著物聯網、移動互聯網技術的興起和蓬勃發展,近幾年嵌入式系統應用和移動互聯網應用領域的就業比例逐年上升,已漸有超過傳統互聯網應用這一傳統就業主體的趨勢。根據這種現狀,大連工業大學從2010年起著手改革新的網絡工程專業人才培養模式,學生就業優勢明顯加強。
首先,拓展傳統的網絡工程專業內涵,突破傳統的“互聯網建網、管網、用網”領域,以時代需求為導向,引入物聯網、移動互聯網等技術知識,拓寬專業領域;在人才培養目標方面,既要培養傳統互聯網絡系統設計與開發、網絡工程規劃與設計、網絡管理與維護等層次的專業人才,也要培養物聯網系統設計與開發、移動互聯網系統設計與開發的多領域專業人才。
其次,在課程設置上優化專業層次結構,結合計算機科學與技術專業制定“寬口基礎+特色方向”的課程體系,開展大類培養。
最后,網絡工程專業作為一個跨學科、實用性強、服務面廣的專業,要大力加強學生實踐應用能力的培養。這既需要高校本身的努力,加大教師實踐能力培養、加大硬件設備的更新換代,更需要社會、企業和學校的緊密配合,探索一條群策群力培養學生實踐能力的切實可行的新模式。
3 拓展專業內涵,彰顯時代特點
物聯網技術是在互聯網技術的基礎上,結合射頻標簽和傳感器網絡等技術,實現人與物、物與物智能溝通和對話的網絡信息技術[4]。近幾年,國內申請增設物聯網相關專業的高校數量眾多,但在不同程度上都存在著物聯網課程體系規劃不完善、教材建設計劃不完備、師資力量薄弱、實驗室配套設備缺乏和實驗方案標準有待規范等問題。
實際上,在培養目標和專業課程設置等方面,傳統網絡工程專業已涵蓋了大多物聯網知識領域,擁有物聯網網絡層的學科建設優勢,具備應用層的基礎知識,需要補充的主要是物聯網感知層的相關課程[4]。顯然,傳統網絡工程專業與物聯網專業在知識結構上有很多共性,只要適當補充和調整網絡工程專業的課程設置,即可培養具有物聯網技術知識的專業人才。
物聯網、移動互聯網是“新互聯網”時代兩個最熱點的技術領域和應用領域,根據新技術發展和企業崗位需求,大連工業大學網絡工程專業重新定位了專業內涵,調整原有的專業課程體系,補充物聯網和移動互聯網技術相關知識,制定了新的網絡工程專業培養方案,目的是培養面向工程的具有創新精神的應用型、復合型、技能型的“新”網絡工程人才。新培養方案中將網絡工程專業方向設定為4個方向:(1)傳統互聯網方向;(2)系統集成方向;(3)物聯網及移動互聯網方向;(4)Web軟件開發。
4 優化專業層次結構,大類培養
《國家中長期教育改革和發展規劃綱要(2010~2020年)》明確提出:“優化結構,辦出特色……優化學科專業、類型、層次結構,促進多學科交叉和融合。重點擴大應用型、復合型、技能型人才培養規模。”
大連工業大學網絡工程專業是以校計算機科學與技術專業為基礎、依托校網絡中心工程環境開展學生培養的,具有堅實的教學師資和教學資源基礎。為優化網絡工程專業的層次結構、培養“應用型、復合型、技能型”人才,網絡工程專業采用與計算機科學與技術專業聯合的交叉大類“2+2培養”模式:前兩年教學內容與計算機專業保持一致,使學生具有扎實的計算機技術基礎;后兩年根據專業特色,按照行業技術發展和企業崗位需求,設立了“傳統互聯網應用”、“系統集成”、“Web軟件開發”、“物聯網及移動互聯網應用”四個特色方向,形成合理、有時代特色的課程群體系(見表1),及有效的實踐環節,從而保證學生在校學習內容和企業需求的有機接軌。
5 面向工程應用,優化實踐教學模式
《國家中長期教育改革和發展規劃綱要(2010~2020年)》同樣明確提出:“提高人才培養質量……加強實驗室、校內外實習基地、課程教材等基本建設……強化實踐教學環節……創立高校與科研院所、行業、企業聯合培養人才的新機制。”
網絡工程專業對學生的實踐能力要求較高,實踐能力的提升是培養網絡工程人才工作的重中之重。根據大連工業大學網絡工程專業本身的特點,筆者采取“校內+校外”、“校企聯合”的創新與實踐教學模式開展對學生實踐工程能力的培養。
5.1 實踐教學體系
實踐教學體系設置堅持“面向工程應用,優化實踐教學模式”原則。具體劃分為“四層次、七類別”實踐教學體系,見圖1。“四層次”是指學生應獲取基礎實驗和認知能力、初步設計能力、綜合實踐能力、創新和工程能力等四個層次的能力;“七類別”是指課程實驗、課程設計、專題訓練、各類實習、畢業設計、參加創新和科研課題、職業培訓等七個環節[5]。
根據大連工業大學網絡工程專業自身特點,針對“課程群”系列課程,開設綜合性較強的專題訓練實踐環節,既有利于提高學生的綜合實踐能力,又有利于與企業實訓項目相結合、置換。例如,筆者將第七學期的“網絡規劃與設計專題訓練”、“網絡安全課程設計”和“生產實習――網絡管理+Linux系統運維”三個實踐環節組合成一個綜合性專題訓練模塊,引進合作企業的生產實踐項目,由學校教師和企業技術人員共同對學生進行綜合實訓,取得了非常好的效果。
5.2 “校內+校外”、“校企聯合”的創新與實踐教 學模式
根據專業培養目標,充分關注行業、企業需求,密切校企合作,建立了“校內+校外”、“校企聯合”的創新與實踐教學模式。
1)有效利用校內資源,將教學實踐與實際生產環境有機融合。網絡工程專業依托大連工業大學網絡中心開展校級實踐活動,將教學實踐落實到生產現場,開展從校網絡中心到教育網地區中心全方位的教學實踐活動。在這個過程中,既可以引入網絡中心具有豐富實踐經驗的教師承擔認識實習、操作實習、畢業設計等實踐教學任務,將網絡中心技術人員的工程實踐經驗更好地融入到教學環節中,還可以引導學生參與勤工儉學,通過承擔一定的網絡維護開發等活動,有意識地引導學生參與專業實驗室、學校網絡的建設維護工作,提高學生的專業認知和動手能力。通過上述方式,將網絡工程專業的教學實踐融入實際的生產環境中,使學生學以致用,既深化了對專業理論的理解,也提高了學生的工程實踐能力,突出了網絡工程專業的工程特點。
2)擴大校企合作。根據行業、企業需求,結合學校實際,筆者重新定位網絡工程專業方向,建立了“企業崗位定制”教學;同時,加強校企教師的雙向培訓機制,與企業在學生和師資培養等方面建立長期穩定的合作關系。在圖1所示的四個層次實踐課程體系中,強調培養過程中的企業參與,將企業的實際項目引入專題訓練環節,實現學校和企業的無縫接軌。
3)支持學生參與創新科學研究,推行產學研聯合培養的“導師制”。從大學一年級入學開始,即進行專業介紹和行業發展規劃,逐步引導和培養學生的專業興趣和方向,鼓勵本科學生參與科技創新實踐活動,建立“導師制”師生研究室。教師帶領本科生積極開展科研創新實踐活動,建立了課內與課外相結合的創新與實踐教學模式。目前,網絡工程專業學生已參加了多項國家級大學生創新與創業項目,科研實踐能力大幅提升。
4)積極開展專業競賽,以賽促學。引導學生積極參加各種專業競賽,以優秀獲獎學生為榜樣,帶動更多的學生積極向上、銳意進取。同時,通過聯合開辦的思科網絡技術學院、紅帽學院,鼓勵學生考取思科認證網絡工程師(CCNA)、思科認證網絡高級工程師(CCNP)等行業國際資格認證,極大地調動了學生的積極性和學習熱情,也增強了學生的就業競爭力。
6 結論
物聯網和移動互聯網技術的蓬勃發展為傳統網絡工程專業建設帶來了新的機遇,本文討論在“新互聯網”時代背景下,以《物聯網“十二五”發展規劃》和《卓越工程師教育培養計劃》為契機,將物聯網技術、移動互聯網技術與高校傳統網絡工程專業建設有機融合,通過整合教學資源、擴展專業內涵、優化教學體系、建立創新實踐教學模式等一系列舉措,大力加強學生實踐能力的訓練,探索了一條以行業需求為目標,培養基礎扎實、實踐能力強、富有創新精神和團隊意識的復合型、應用型網絡工程人才的新思路。
參考文獻
[1]曹介男,徐明,蔣宗禮,陳明.網絡工程專業方向設置與專業能力構成研究[J].中國大學教學,2012,(9):31-34.
[2]岳峰,王楨.淺談高校網絡工程專業學生實踐能力的培養[J].教育與職業,2012,(21):126-127.
[3]張新有,曾華,竇軍.就業導向的網絡工程專業教學體系[J].高等工程教育研究,2010,(4):156-160.
作為地方二本類高校,如何培養網絡工程專業應用型人才是我們現在亟待需要考慮的重要問題。盡管現在很多高校已經就網絡工程應用型人才的培養模式展開了廣泛的討論與實踐,但目前一些重要的問題仍然十分棘手,其主要體現在以下問題。(1)網絡工程應用型人才培養模式與培養方案設計問題。(2)理論教學與實踐教學的合理安排與考量問題。(3)與其他計算機類專業的區別及關聯性問題。(4)以就業為驅動的學生基本能力培養問題。(5)以創新為目標的學生綜合能力培養問題。這些問題是地方二本類高校在培養網絡工程專業應用型人才時所面臨的重要問題,只有這些問題得到了解決,才有可能培養出具有特色的網絡工程應用型人才。
2人才培養模式與方案設計
人才培養模式與人才培養方案的設計既能體現出一個專業設置的好與壞,也能表現出一個專業的辦學特色。合理的人才培養模式與方案設計是培養符合社會特定人才需求的根本與基礎,也是成功發展該專業的重要基石。人才培養模式與人才培養方案相輔相成,在合理的人才培養模式下設計符合社會實際需求的人才培養方案,才有可能培養出優秀的應用型人才。在人才培養模式上既要考慮內部的人才培養模式改革,又要考慮外部的社會需求驅動。各高等院校根據其人才培養目標不同,人才培養模式也各不相同,特別是地方二本類應用型院校人才培養多定位為培養應用技術類人才。2007年,懷化學院提出“三位一體”應用型人才培養模式[9],著重強調對學生的公共能力培養、專業能力培養和發展能力培養;同時在這種人才培養大框架下,為適應社會需求,網絡工程專業首先在懷化學院提出“3+1”、“2+2”的人才培養模式,并取得了較好的成效。網絡工程專業強調對應用型人才的培養,其人才培養模式與方案的設計顯得尤為重要。針對懷化學院近5年來在網絡工程專業的人才培養情況和經驗,在人才培養模式和方案設計上還有待進一步探討與深入,主要表現在以下兩個方面。(1)從以往的人才培養方案修訂經驗方面,應把眼光放得更遠,從更長遠規劃著手,高度凝練專業方向,注重學生能力培養,面向社會需求形成一套符合該專業發展的人才培養模式和機制,如5年一規劃和兩年一微調。一方面有利于學生在較為穩定的、良好的學習環境中成長;另一方面有利于教學與管理人員從中更好地發現、總結優點和不足,為今后制定更為成熟的人才培養模式與方案提供寶貴經驗。(2)從人才培養途徑方面,進一步拓寬學生的學習視野,通過入學教育、課程見習、專業見習、專業實習等途徑,增強學生對專業的感性認識,激發學生的學習與創新意識,制定出一種“穩基礎、重實踐”的人才培養模式與方案。
3課程規劃與考核
專業課程規劃與考核是我們為社會培養合適人才的重要組成部分。社會需要什么樣的人才,我們在最初申報專業時就應該做充分的調研,了解該專業的社會需求以及對社會的推動作用。作為地方二本類高校,我們在培養網絡工程應用型人才時,要以本地為中心,向周邊地帶輻射,培養適合以本地為中心的專門化網絡工程應用型人才,促進本地及周邊地帶的科技、文化和經濟發展。在課程規劃設置上,懷化學院網絡工程專業課程已做過多次修改,公共能力培養和專業能力培養兩個模塊比較穩定,但主要體現在發展能力培養模塊。針對社會對網絡工程應用型人才需求的側重點不同,我們需要培養滿足社會所需的特定類型人才,如網絡規劃型、信息安全型和網絡管理型人才,這也正是發展能力培養模塊所存在的必然性。在課程考核方面,為適應應用型人才培養目標,我們將課程考核分為3種模式,考試、考查和認證,對于理論性較強的課程采用考試方式;對于偏重實踐實訓性的實用性課程采用考查方式;而對于一些培訓類課程或行業類技術采用認證方式。近年來,我們在網絡工程專業課程規劃與考核上做過許多嘗試性工作,并取得了較好的成效,從學習效果和知識掌握上看,得到了學生較好的反饋信息,但目前還面臨一些問題。(1)對一些實踐性較強的課程,要通過多種途徑引進一些雙師型教師,或者通過校企合作方式將行業內具有豐富實踐經驗的工程師等技術人員請進學校,增強學生的實際動手能力。(2)甄選專業課程,避免出現課程之間內容重疊或模糊現象、課程內容過于陳舊現象、課程體系設置不嚴謹現象等;在課程規劃與設置時,往往因為教師參與過少、調研時間倉促、探討不夠深入等原因,出現專業課程設置不合理的現象。(3)考核方式應該采取多樣化,考試可通過紙質方式進行,也可采用無紙化途徑進行,充分利用計算機和互聯網資源,開發在線考試系統來實現無紙化考試;而對于課程考查,可以通過多種途徑進行,比如開卷考試、網絡規劃、網絡程序或小型應用系統開發、撰寫論文和調查報告等,通過多種考核方式,充分發揮學生的優勢。
4與其他計算機類專業的關系
目前教育部公布的計算機類本科專業共9個,其中對于計算機科學與技術、軟件工程、網絡工程、物聯網工程4個專業,有關部門不限制開設這些專業的院校類型,且特別受到培養應用型人才的地方二本類院校的青睞。地方二本類應用型院校對于這些專業在人才培養定位和課程體系設置方面還存在一定的模糊性。在人才培養研討會上,如何把這些專業清晰地區分開,如何設置不同專業相關課程,如何培養與該專業一致的應用型人才,如何突出它們各自的優勢,這些問題通常會成為大家討論的焦點。近幾年來,由于很多考生不能清晰了解各專業的主要區別,在招生過程中很多學生通常會選擇傳統的計算機科學與技術專業,懷化學院網絡工程專業2009—2013年實際招收到的人數分別為:81、50、61、43和50,招生情況不容樂觀。因此,如何區別網絡工程專業與其他計算機類專業,以及把握它們之間的內在關系是我們當前必須要解決的重要問題。對于地方二本類院校,針對學校對應用型人才的培養要求以及在師資力量上所表現的薄弱性,在考慮計算機類各專業的關系時,既要抓住它們的共性,又要嚴格區分它們的不同點,認真規劃各專業的課程體系,明確學生未來的就業去向,符合社會對各類人才的具體需求,建議如下。(1)高度凝練不同專業的共同課程。目前懷化學院有3個計算機類專業,計算機科學與技術、網絡工程和軟件工程,在公共能力培養和專業能力培養這兩個模塊中,可以考慮設置這3個專業具有共性的一些專業基礎課程。盡管這3個專業的人才培養目標不同,但它們都具有相同的專業理論基礎,均可設置相同的專業基礎課程并特別適合在地方二本類院校實施。一方面可以避免培養出畸形人才,比如在網絡工程專業原培養方案中沒有考慮算法設計與分析、軟件工程等核心課程;另一方面可以充分合理地利用有限的師資力量。(2)突出各專業在發展能力培養模塊上對專業方向課程群的設置。對于網絡工程專業,在專業方向課程群上要形成一種體系,既要考慮與計算機類相關的理論課程,又要考慮與網絡通信類相關的理論課程,同時,也要考慮面向社會需求的網絡管理、網絡規劃或網絡安全等方向課程設置,還要避免在方向課程設置上與其他專業的重疊性。我們的最終目標是不僅要培養面向社會需求的網絡工程應用型人才,而且也要注重拓寬學生未來的發展方向。
5學生應用能力培養
網絡工程專業是一門應用性很強的專業,其強調對應用型人才的培養,這也是許多地方二本類院校開設該專業的根本原因。因此,要培養適合社會需求的網絡工程應用型人才,就要以就業為驅動培養學生的基本能力、以創新為目標培養學生的綜合能力。從懷化學院已畢業的兩屆網絡工程專業學生就業情況看,大部分學生選擇去IT企業、小部分學生選擇對口事業單位、另有少量學生選擇公務員或讀研,就業情況較為樂觀,這表明我們的應用型人才培養模式的前期探索工作得到了社會的初步肯定。但我們在學生應用能力培養工作上還有待進一步深入探討,主要體現在3個方面:①以就業為驅動,加強實踐性課程教學,提升學生的基本操作能力。盡管我們在教學計劃中增加了大量實驗課時,課時數已經達到教學計劃總課時的25%,但很多實驗等實踐性項目較為陳舊,有的項目與課程理論知識點脫節,有的項目沒有結合最新技術或實際工程應用,因此項目設計不僅要結合理論知識點,而且還要結合前沿技術和學生可能的就業需求等因素。②以創新為目標,重視學生課程設計、項目實訓、學科競賽、專業培訓和畢業設計,提升學生的綜合實踐能力。目前,在創新環節上面臨的問題是相當一部分學生熱情不高,沒有被引起足夠重視,特別是課程設計和項目實訓環節。因此,我們需要通過一系列有效措施對學生積極引導、有效監管,為學生營造一種良好的學習氛圍,激發學生興趣,增強綜合實踐能力。③加大校企合作力度,為學生進入對口企業參加培訓或頂崗實習提供更寬的途徑。我們已經在校企合作方面做了階段性工作,前期工作爭取每位大四學生能在相關計算機企業進行技術培訓或頂崗實習,通過校企合作提升了學生專業實踐能力,并且大部分學生能夠找到比較稱心的工作。在下一階段,我們希望為該專業學生找到更多與專業對口的企業從事專業培訓和頂崗實習,一方面進一步強化該專業學生的專業綜合技能,另一方面更加明確該專業學生的就業方向,為社會培養有特色的網絡工程應用型人才。
6結語
關鍵詞:網絡工程專業;實踐教學體系;實踐教學內容;網絡實驗室建設
1 實踐教學體系建設意義
近年來,隨著計算機、通信、網絡及多媒體技術的發展,社會各領域需要大量網絡工程應用人才。為了順應此需要,許多院校紛紛開設網絡工程專業[1],我校也是其中之一。
基于教育部有關專業指導性意見和社會對網絡工程人才的需求,結合我校實際,我們制定了網絡工程專業培養目標:培養基礎扎實、知識面寬、具有創新精神的二十一世紀計算機網絡技術發展需要的高級人才。通過四年學習,該專業的畢業生能從事網絡應用軟件開發、網絡工程設計與規劃、網絡安全防護、網絡運行維護與管理等工作。由于網絡工程專業是實踐性很強的技術,要想實現培養目標,必須高度重視實踐教學體系建設[2]。因為實踐教學體系是教學的重要組成部分,是課堂教學的補充和延伸,也是學生將所學理論知識與實踐相結合的一個重要手段和必不可少的重要過程。因此,建設實踐教學體系有利于提高教學質量,能為社會培養高質量的網絡技術人才[3]。
2 實踐教學內容建設
網絡工程專業實踐教學內容大致可以分為兩大塊:1)專業基礎實踐;2)專業方向實踐。前者是計算
機科學與技術一級學科基礎技能,其下所有專業都必須掌握,網絡工程也不例外。如程序設計基礎實踐、計算機組成原理實踐、操作系統實踐、數據庫系統實踐、數據結構實踐和軟件工程實踐等;后者則是網絡工程區別于其他專業的特定技能,如計算機網絡原理實踐、網絡工程實踐、網絡安全實踐等。前者具有共性、后者具有特性;并且前者是基礎、后者是拓展,前者是為后者服務的。由于專業基礎實踐體系目前已經基本成熟,有很多可以借鑒的研究和實際成果,而網絡工程專業作為一個新專業,其專業方向實踐教學內容還處于探索階段,所以本文的實踐教學內容以網絡工程專業方向實踐為主。如無特殊說明,以下的實踐教學內容均指專業方向實踐教學內容。圖1是網絡工程專業的實踐教學內容。我們將網絡工程的專業方向實踐教學內容分為四塊:1)課程實驗;2)課程設計;3)專業實習;4)綜合設計。下面分別介紹。
2.1 課程實驗
網絡工程專業方向的課程可以分為計算機網絡原理、網絡編程、網絡安全、網絡工程、網絡管理和互聯網應用與維護等課程。
計算機網絡原理課程是網絡工程專業的核心專
基金項目:國家自然科學基金(60803160);湖北省教育廳科學研究項目(Q20111110); 2011年武漢科技大學教學研究項目。
作者簡介:金瑜,女,講師,研究方向為分布式計算、P2P信任研究; 趙紅武,男,副教授,研究方向為分布式數據庫;顧進廣,男,教授,研究方向為語義網,軟件工程。
業基礎課之一,著重介紹實現位于不同地點的節點之間通信的過程和原理,強調系統中軟硬件之間的協商過程,即協議和分層。
因此該課程的實驗重點在于解析各個層次協議包的格式、協議運行過程等。數據鏈路層實驗有以太網鏈路幀格式分析;網絡層實驗有ARP協議分析、ICMP協議分析、IP分組分片、IP協議分析、距離向量路由算法分析、鏈路狀態路由算法分析等;傳輸層實驗有:UDP協議分析、TCP協議分析、TCP連接、超時重傳等;應用層實驗有RIP協議分析、OSPF協議分析、DNS協議分析、FTP協議分析、HTTP協議分析等。
網絡編程也是網絡工程專業的一門專業基礎課,著重介紹在UNIX/Linux系統下基于TCP/IP網絡套接字接口的基本編程方法,包括迭代與并發服務器編寫方法、進程與線程編程技術、I/O編程技術、IPv4與IPv6的兼容性、原始套接口、數據鏈路訪問技術、廣播與多播技術等。可以開設的實驗有Socket基本編程基礎、基于TCP 的網絡程序設計、基于UDP 的網絡程序設計、Ping 程序設計、并發服務器程序設計、I/O 復用程序設計、Traceroute 程序設計等。
網絡安全是一門涉及計算機科學、網絡技術、通信技術、密碼技術、信息安全技術、應用數學、數論、信息論等多種學科的綜合性科學,也是網絡工程專業的核心課程。該課程重點在于介紹基本網絡安全理論、目前常見的網絡攻擊以及防御技術和工具等,開設的實驗有使用Ethereal(或Sniffer)網絡嗅探工具分析網絡通信、漏洞掃描及入侵、網絡隱身、木馬攻擊、DoS攻擊、ARP欺騙攻擊、Windows操作系統平臺的安全設置、Windows 2000 Server操作系統平臺主機的安全配置方案、網段安全實用防護、利用IPSec:篩選表屏蔽危險端口、利用PGP軟件實現電子郵件加密、windows 2003 Server的Web證書服務、使用基于主機的入侵檢測系統Blackice、數據備份與恢復等。
網絡工程課程主要是從工程角度來描述構建網絡系統所需要掌握的技術。重點闡述網絡體系結構、交換機和路由器等通信設備功能、選型及應用,網絡工程規劃與設計,綜合布線系統設計與施工技術,網絡測試,以及相關工程標準與規范等。該課程的實驗可以分為雙絞線電纜的制作及簡單以太網組網、交換機初步使用、交換機中VLAN配置、路由器的使用、路由器中的靜態路由配置、路由器中OSPF的配置、ACL配置、NAT配置、小型網絡的規劃與設計等。
網絡管理主要培養學生面向網絡管理員崗位的核心職業能力和職業素質,是一門面向職業崗位的技術應用類課程。它介紹計算機網絡管理系統的基本概念和實際應用,以SNMP協議為基礎詳細討論網絡管理系統的體系結構、管理功能域、協議規范、管理信息庫組成、遠程網絡監視功能和安全機制,開設的實驗有網管軟件使用(如SNMPUtil,StarView,SNMPc,華為的Quidview)、SNMP基本原理驗證、網絡拓撲發現、性能管理、Windows 2003網絡管理、應用WinSNMP進行網絡管理編程等。
互聯網應用與維護課程主要涉及在互聯網中流行的應用以及對這些應用服務器的配置和管理。實驗包括DNS服務器配置和使用、Active Directory安裝管理、Web服務器配置和作用、FTP服務器配置和使用、電子郵件系統配置和使用、DHCP服務器配置和使用、Telnet服務器配置和使用、磁盤管理、備份和還數據、IE瀏覽器配置和使用、遠程終端服務配置和使用。
2.2 課程設計
課程設計是對實驗課程的進一步鞏固和深入,可以從深度和廣度上對實驗教學進行擴展,能彌補實驗教學上的實驗環境和師資力量上的不足,更進一步地讓學生理解和掌握所學的理論知識。鑒于計算機網絡原理、網絡安全、網絡工程這三門課程在網絡工程專業的核心和基礎地位,我們認為網絡工程專業方向應該開設這三門課程的課程設計,讓學生加深對這幾門課程的理解。
計算機網絡原理可以開設的課程設計題目有計算校驗和、幀封裝、模擬Ethernet幀的發送過程、發送ARP包、解析ARP包、解析IP包、IP地址的合法性及子網判斷、利用WinpCap進行協議分析等;網絡安全課程設計的題目有端口掃描編程實現、服務器掃描編程實現、多線程掃描編程實現、網絡數據包生成編程、入侵檢測編程等;網絡工程課程設計的題目可以為中型網絡系統規劃和設計,包括網絡規劃與設計需求分析、網絡系統體系結構設計、網絡地址和命名模型設計、系統中路由協議設計、網絡安全設計、網絡中服務器設計等。
2.3 專業實習
專業實習是讓學生親身參與實際項目開發過程,讓學生對項目設計與開發有切身體會,畢業后能快速適應公司的環境和業務。根據所需技能程度,網絡工程專業實致分為三種:計算機軟硬件集成實習;網絡工程專業方向生產實習;網絡工程專業方向畢業實習。計算機軟硬件集成實習要求的技能最低,一般只需學生對計算機的軟硬件有感性認識,能夠獨立完成計算機系統的安裝;生產實習對學生的技能要求次之,一般需要學生在指導老師的幫助下,熟悉利用軟件工程或網絡工程思想設計和開發實際項目的流程;畢業實習對學生技能要求最高,面向就業,要求學生能獨立設計和實現實際項目的一個模塊。
計算機軟硬件集成實習對于計算機科學與技術學科的所有專業都是相同的,一般在學校的工程訓練中心完成;而后兩種實習要體現網絡工程專業特色,我們通過與實訓公司合作,讓學生參與實際的網絡應用或網絡工程項目的開發過程,使學生對網絡工程專業的專業技能和就業方向有更深刻的認識。
2.4 綜合設計
綜合設計要求學生利用所學理論和實踐知識,解決本領域內實際問題,要求學生具有一定鉆研和創新精神。綜合設計按照題目大小和難易程度又分為專業方向課程設計和畢業設計,前者一般用三周完成,解決一個實際小問題,或者是大問題的一個小模塊;而后者完成時間一般為三個月,利用軟件工程或網絡工程的思想完整地實現一個網絡應用或系統。
根據學生不同興趣(或者就業行業不同),綜合設計題目大致可以分為三個方向:網絡應用系統開發、網絡工程規劃與設計、網絡管理。網絡應用系統開發對學生的要求最高,就業方向是網絡公司或軟件公司的網絡應用開發工程師;網絡工程規劃與設計次之,就業方向是系統集成工程師;而網絡管理對學生的要求最低,就業方向一般為企事業單位的網絡管理員。指導老師可以根據學生能力、興趣、就業期望為學生制定個性化綜合設計題目,讓每個學生都能各盡其能并增長理論和實際動手能力,實現網絡工程專業的培養目標。
3 網絡實驗室建設
為了滿足網絡工程專業學生以及全院本專科計算機網絡教學需要,我們網絡工程系在銳捷網絡有限公司的幫助下,組建了網絡實驗室。
整個網絡實驗室共有8組設備,一臺服務器、一套協議分析軟件。每組設備由4 臺路由器、2臺三層交換機、2臺二層交換機、8 臺PC機及一個RCMS控制系統組成。RCMS對組內的8個設備進行統一管理(4臺路由器和4臺交換機),每次可以容納64人同時實驗。學生可以通過訪問RCMS控制系統,對組內任意路由器和交換機進行配置,實現設備間的平滑切換。教師也可以通過遠程訪問RCMS系統,對組內設備進行快捷管理,如可以對組內所有設備進行一鍵清,自動刪除所有配置,為下次實驗做好準備工作。并且每個實驗設備組都有一套插口槽,代替部分路由器和交換機以及所有PC機的端口,學生做實驗室時,一般情況下都不用在路由器和交換機上插拔線纜,這可以保證設備端口的使用壽命。
網絡實驗室承擔的教學任務有計算機網絡原理、網絡編程、網絡安全、網絡工程、網絡管理等課程的實驗教學,還有網絡工程專業的課程設計、專業實習和綜合設計等實踐環節的教學工作。為了讓學生更充分地利用網絡設備,我們正在建設開放實驗室,目前相應管理軟件正在開發中。
4 師資隊伍建設
網絡工程專業具有實踐性強等特點,如果教師缺乏實踐經驗,科研和工程能力差,培養學生的實踐能力就會成為一句空話。因此我們非常重視師資隊伍建設,主要采取如下措施。
1) 堅持師資培訓。為了加強教師們的實踐動手能力,我們持續派骨干教師參加全國網絡相關精品課程培訓以及著名網絡公司專項培訓;選派教師參加全國網絡工程專業相關會議,去年,我們參加了在國防科技大學舉辦的第二屆網絡工程專業研討會,今年參加了在東南大學舉辦的第三屆會議。專家們對網絡工程專業設置的經驗可以為我們建立實踐教學體系指引方向。
2) 科研促進教學。鼓勵教師將科研融入到教學中,讓學生了解本領域內前沿,跟上社會和學科發展步伐。目前,我們網絡工程系成立了很多興趣小組并吸引學生參加,如網格計算、云計算、P2P計算、無線網絡、協議分析可視化等,教學效果較好。為了讓更多學生加入教師的科研團隊,我們提出了一個新舉措,即“本科生導師制”。與碩士、博士導師制相類似,每個教師指導2~4個網絡工程專業本科生。教師要為學生的學習和就業提供指導性意見,學生要定期向教師匯報工作進展。
5 結語
為了與網絡工程專業理論教學體系相配合,我們提出了實踐教學體系建設方案,為后期的精品課程建設奠定基礎。雖然我們在實踐教學體系建設中已經取得了一定成績,但還有很多地方需要我們落實和完善,今后我們準備從以下幾個方面加強實踐教學:1)繼續組建新的實驗室,如網絡安全實驗室、實時工業網絡實驗室等;2)將理論教學與實踐教學更緊密地結合起來。有些理論非常枯燥,教與學都很困難,在這種情況下,我們可以到實驗室去教學,邊講授理論邊進行實驗驗證,如在計算機網絡原理課程里,協議報文格式對學生來說很難理解,更談不上識記,但當他們在實驗中編輯或截獲報文后,字段含義對他們來說就很好理解了,學生掌握了報文的關鍵字段,教學的效果就會更好。
參考文獻:
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Preliminary Exploration of the Construction of Practice Teaching System for Network Engineering
JIN Yu, ZHAO Hongwu, GU Jinguang
(School of Computer Science, Wuhan University of Science and Technology, Wuhan 430081, China)