發(fā)布時間:2022-04-24 12:20:56
序言:寫作是分享個人見解和探索未知領域的橋梁,我們?yōu)槟x了8篇的網絡工程專業(yè)樣本,期待這些樣本能夠為您提供豐富的參考和啟發(fā),請盡情閱讀。
關鍵詞:網絡工程;TCP/IP協議;課程建設;教學改革
文章編號:1672-5913(2013)14-0042-04 中圖分類號:G642
TCP/IP協議是高校計算機網絡工程專業(yè)的專業(yè)基礎課,是計算機網絡學科領域和網絡工程專業(yè)人才應具備的理論基礎,在網絡工程專業(yè)課程體系中處于重要地位。該課程是高級路由與交換、網絡性能測試與分析、網絡通信程序設計、網絡信息安全等課程的前導課程,如果學習不好會直接影響網絡工程專業(yè)學生學習后續(xù)專業(yè)課的興趣和信心,從而影響整個課程體系的教學質量。然而,TCP/IP協議課程內容以各類通信協議為主,教學過程中容易出現以下問題:學生感到內容抽象和枯燥,似懂非懂、不好理解;網絡技術的飛速發(fā)展易使理論與實際脫節(jié),學生以為在實際工作中用處不大;實驗環(huán)節(jié)設計不夠合理,難以發(fā)揮應有作用。筆者針對長春大學計算機科學技術學院網絡工程專業(yè)多年來在TCP/IP協議課程的建設和教學改革過程中積累的一些微薄經驗加以總結,供廣大教師同行切磋探討。
1 課程定位與目標
TCP/IP協議是網絡工程專業(yè)的一門專業(yè)基礎課,而且是必修課,是在本專業(yè)學生已有的計算機網絡知識基礎上進一步學習研究互聯網的核心技術,以提高和加深學生的理論深度和實踐水平。通過該課程的教學,教師引導學生逐步理解因特網的網絡體系結構――事實上的國際標準TCP/IP,理解多個異構物理網絡如何能夠互連在一起,互連網絡協議如何協調工作,應用程序如何使用互連網絡系統,數據如何從一個應用進程傳輸到另一個應用進程。學生可以了解到Intemet的許多技術細節(jié)和前沿熱點,掌握TCP/IP協議族的結構,掌握TCP/IP協議族中各子協議的結構和功能,重點掌握ARP協議、IP協議、UDP協議和TCP協議等相關理論知識。該課程的學習將為下一步的專業(yè)學習和計算機網絡相關的應用、設計和開發(fā)工作打下必要且堅實的基礎。
2 課程建設與改革探索
2.1 教學內容規(guī)劃及教材的選用
按照TCP/IP協議課程的定位與目標,依據教育部高等學校計算機科學與技術教學指導委員會編寫的《高等學校網絡工程專業(yè)規(guī)范(試行)》,結合長春大學培養(yǎng)應用型本科網絡工程專業(yè)人才的定位和學生的實際情況,將該課程規(guī)劃為48學時,其中理論課38學時,實驗課10學時。該課程是網絡工程專業(yè)學生在學完計算機網絡課程后進一步深入學習和掌握計算機網絡理論的進階課程,主要內容包括底層物理網絡技術、ARP協議、IPv4編址技術、IP輔助協議、單播路由選擇協議、UDP協議、TCP協議、SCTP協議、應用層協議和IPv6相關協議等。教材選用的是清華大學出版的《TCP/IP協議族(第4版)》,由Behrouz A.Forouzan著,王海、張娟等譯。該教材為世界著名的計算機經典教材,曾榮獲“第八屆全國高校出版社優(yōu)秀暢銷書一等獎”。該教材大量運用圖文并茂的方法講述技術性很強的內容,重點突出、實例豐富。我們從該教材第二版開始使用一直到目前的第四版,效果較好。該課程的具體理論課講授學時規(guī)劃如下:
(1)引言(概論)部分占2學時,主要講授Intemet簡史、協議和標準、因特網標準、因特網管理機構,適當擴展一些互聯網的前沿和熱點技術以激發(fā)學生對該課程的興趣,使學生了解Intemet歷史,理解并掌握協議和標準概念,了解標準創(chuàng)建委員會,掌握RFC的成熟度。
(2)OSI模型和TCP/IP協議族部分占2學時,主要講授OSI模型、TCP/IP協議族,使學生掌握數據通信和組網中多層結構的思想以及層與層之間的相互關系,掌握OSI模型中每一層的功能,掌握TCP/IP協議族與OSI模型的差異和特點。
(3)底層技術部分占2學時,主要講授有線局域網技術、無線局域網技術、廣域網技術和常用互連設備,使學生掌握有線局域網中占主導地位的以太網技術理論知識,包括傳統以太網、快速以太網等,了解無線局域網技術、藍牙技術、點到點廣域網技術。
(4)IP編址部分占4學時,主要講授IP編址的方法、地址的種類、分類地址、分類地址互聯網劃分實例、劃分子網的方法、無分類編址、構成超網的方法,使學生理解IPv4編址思想以及如何在分類編址中實現,掌握分類結構中的劃分子網的方法以及構造超網和無分類編址方法。
(5)IP分組交付和路由選擇部分占2學時,主要講授面向連接和無連接、直接交付與間接交付、路由選擇的類型,使學生理解面向連接和無連接的區(qū)別,直接交付與間接交付的區(qū)別,掌握路由器結構和路由選擇的類型。
(6)網際協議(IPv4)部分占4學時,主要講授IP數據報首部、分片、選項、檢驗和IP軟件包設計,使學生理解IP協議的總體思想,掌握IP數據報的一般格式、首部中各個字段的名稱和意義,掌握IP數據報的分片和重裝,理解IP數據報首部中檢驗和計算方法以及IP協議軟件設計算法。
(7)地址解析協議(ARP)部分占2學時,主要講授地址映射、ARP協議、ATMARP、ARP軟件包設計,使學生掌握ARP的基本原理、ARP數據包格式和各字段意義、了解ARP存在的問題和缺陷、了解RARP的用途。
(8)網際控制報文協議(ICMP)部分占2學時,主要講授ICMP報文類型、ICMP報文格式、排錯工具的原理和用法、ICMP軟件包設計原理,使學生掌握ICMP報文的分類及格式、Ping和Traceroute的用法和工作原理,理解ICMP協議軟件設計思路。
(9)移動IP部分占2學時,該節(jié)內容較新,主要講授移動IP編址、歸屬、外地、移動主機通信的3個階段、移動IP的低效率,使學生了解移動IP通信的相關基礎、存在的問題與解決方案。
(10)用戶數據報協議(UDP)部分占2學時,主要講授UDP用戶數據報、UDP的服務和應用、UDP軟件包設計算法,使學生掌握UDP報文格式及各字段意義,了解檢驗和的基本概念和計算方法、UDP協議軟件實現思路。
(11)傳輸控制協議(TCP)占6學時,主要講授TCP服務類型與特點、TCP報文段首部格式、連接控制、流量控制、差錯控制、擁塞控制、TCP軟件包設計思路,介紹流控制傳輸協議SCTP,使學生掌握TCP的報文格式,理解TCP的服務類型、滑動窗口的概念、流量控制和差錯控制的方法、TCP的傳輸機制、TCP協議軟件實現思路,了解SCTP協議。
(12)單播路由協議部分占2學時,主要講授RIP、OSPF和BGP,使學生理解自治系統的概念,掌握距離向量和鏈路狀態(tài)路由選擇協議特點,重點掌握RIP、OSPF、BGP的原理及應用。
(13)應用層協議部分占4學時,主要講授客戶一服務器范式、DHCP、域名系統DNS、遠程登錄、文件傳送協議、萬維網、電子郵件、網絡管理SNMP等應用層協議,使學生理解常用應用層協議的基本原理和用途。
(14)IPv6協議部分占2學時,主要講授IPv6編址、分組格式、IPv4到IPv6的過渡技術,使學生掌握IPv6地址記法、3種地址類型、過渡技術,了解IPv6分組格式和優(yōu)越性。
教學內容以大綱和教材為基礎,適當結合和擴充一些較新的技術熱點,盡量做到理論聯系實際。學生普遍認為課程內容設置較合理,易于理解和接受,對該課程的學習興趣較高。
2.2 實驗內容的設計
經過多年的實踐與改進,目前長春大學計算機科學技術學院TCP/IP協議課程共規(guī)劃了5個實驗(10學時),分別為IP協議分析、ARP地址解析協議分析、ICMP協議分析與應用、UDP用戶數據報協議分析、TCP傳輸控制協議分析。每個實驗都包括基礎實驗、進階實驗、思考、創(chuàng)新設計4個環(huán)節(jié),主要內容見表1。
實驗課內容由TCP/IP協議課程組教師精心組織和設計,已充分考慮到課程的重、難點以及后續(xù)課程學習的需求。實驗目的要保證清晰明確,這對學生做實驗至關重要。實驗內容分為基礎和進階兩段,好處是基礎實驗操作簡單,容易實現,增進了一些基礎較差學生的信心與興趣,更方便進一步在其基礎上完成進階實驗內容。每個實驗都設置了幾個讓學生思考的問題,使學生發(fā)現不足、開拓思路。完成以上幾項內容,該實驗目的就基本達到。創(chuàng)新設計環(huán)節(jié)則是對學生提出的更高要求,對學生理論聯系實際、創(chuàng)新和學以致用提供了發(fā)揮空間。該實驗規(guī)劃考慮到了不同層次的學生情況,從實驗課指導和實驗報告提交情況來看也基本達到了課程組的預期目標。
2.3 教學團隊建設
優(yōu)秀的課程和實驗資源離不開教師的講授,課程建設與改革需要建設一支高水平的教學團隊。TCP/IP協議課程教學團隊由5名教師組成,是一支長期從事本課程及相關課程教學的“雙師型”隊伍(取得了如CCNA、RCNA、CCNP等業(yè)界著名的網絡廠商認證)。職稱結構為副教授2人、講師3人,學歷結構為博士1人、碩士4人。團隊成員都是中青年教師,接受和更新知識能力強,經常參加各種技術培訓與學術交流,參與企業(yè)公司的網絡工程項目和實驗室建設,具備扎實的理論基礎和豐富的工程經驗,在教學過程中對重點把握到位,理論與實踐融會貫通。課程組還定期召開教學研討會,交流在課程講授過程中的心得和問題;每學期都組織互聽課,相互學習并指出不足。教學團隊成員的講課水平不斷提高,在學生評教測評中成績突出,深受學生歡迎。近幾年來課程組成員承擔和完成各級教學質量工程項目9項,其中省級5項、校級4項,公開發(fā)表教學論文7篇,建設省級優(yōu)秀課一門,并榮獲2012年校級優(yōu)秀教學團隊稱號。
2.4 教學方法與教學管理的改進
教學團隊業(yè)務水平進步的同時,教學方法和教學管理也應不斷地改進,先進的教學方法與科學的教學管理必然獲得更好的教學效果。本文主要就以下方面進行探討。
(1)發(fā)揮多媒體優(yōu)勢,揚長避短?,F在多媒體授課已經在高校普及,多媒體課件圖文并茂、信息量大,但是也有弊端。在多媒體教室授課的教師很難離開控制臺,一邊講課一邊控制電腦的過程容易忽略與學生的交流,一些形象的肢體語言也無暇表達。很多學生感覺教師缺少了傳統黑板講課的瀟灑。教師使用有無線翻頁功能的激光筆就可以基本解決這個問題。這樣教師可以走下控制臺,來到學生中間,無形中便拉近了與學生的距離,教師與學生更容易交互和溝通,課堂氣氛會更加輕松融洽。制作課件時,能用動畫演示的盡量不用圖,能用圖表達的盡量不用文字。比如講解數據從一臺計算機的進程傳送到另一臺計算機進程時,用動畫的形式來演示一下會更容易理解。
(2)用好Wffeshark和Packet Racer工具輔助教學。TCPdP協議課程中有大量的協議,協議數據單元到底是什么樣子?單純靠語言講述效果是有限的。若利用協議分析工具Wireshark現場抓包、現場分析,講解效果會直觀且容易理解。Packet Tracer是由Cisco公司的一個輔助學習工具,除了模擬設計、配置網絡環(huán)境外,還可以提供數據包在網絡中行進的詳細處理過程,觀察網絡實時運行情況。例如在講授路由選擇協議時,可以利用Packet Tracer清晰地觀察到路由信息傳遞和學習的過程。還可以模擬跟蹤網絡報文經過路由器和交換機之后各個字段所發(fā)生的變化。在本課程教學中用好這兩樣工具可以起到事半功倍的效果,學生學會使用這兩樣工具在實驗和實際工作中也大有用途。
(3)加強與學生的課后交流。雖然現在提倡啟發(fā)式教學,鼓勵學生積極參與教學,但是課堂時間畢竟有限,課程任務要完成還是以教師講授為主,不可能所有學生都有機會參與,所以要多利用網絡資源不受時間地點限制的優(yōu)勢,如使用QQ群進行課程討論、為學生答疑,這樣所有的學生都能看到,從而避免了重復解答同類問題,提高效率。
(4)注重過程化教學管理,改革考核制度。改變以往全靠期末考試定成績的辦法,根據長春大學計算機科學技術學院制訂的“課程過程考核制度管理辦法”,提出過程與能力有機結合的考核體系,加大學生課堂討論和發(fā)言表現、課后作業(yè)質量、實驗質量、課堂測驗所占總成績的比重,全面考核學生的知識、能力和綜合素質,增強學生學習自覺性和主動性。
3 結語
經過多年對TCP/IP協議課程的建設與改革研究,該課程的教學和實驗內容不斷改進,教學資源不斷豐富,教學團隊也在課程建設和教學改革中不斷進步和成長,可謂碩果累累。網絡工程專業(yè)的實踐性很強,我們的課程教學也應更加緊密結合實際,緊跟因特網的發(fā)展步伐,不斷改革創(chuàng)新,為社會培養(yǎng)更多高質量的網絡工程應用型人才。
參考文獻:
[1]教育部高等學校計算機科學與技術教學指導委員會,高等學校網絡工程專業(yè)規(guī)范(試行)[M],北京:高等教育出版社,2012
[2]ForouzanBA,TCP/IP協議族[M],4版,王海,張娟,等,譯,北京:清華大學出版,2011:3-4
1網絡工程專業(yè)學生網絡系統安全保障能力培養(yǎng)的現狀分析
網絡工程專業(yè)是依托于計算機科學與技術專業(yè)發(fā)展起來的。網絡工程專業(yè)的人才應該具備計算機類專業(yè)人才的四大基本能力:計算思維、算法設計與分析、程序設計與實現和系統能力。網絡工程專業(yè)人才的專業(yè)能力可以進一步細化為:網絡協議分析設計與實現、網絡設備研發(fā)能力、網絡應用系統設計與開發(fā)能力、網絡工程設計與實施能力、網絡系統管理與維護能力、網絡系統安全保障能力等[1]。因此,網絡系統安全保障能力是網絡工程專業(yè)有別于其他計算機類專業(yè)的一個重要能力。但在目前的現實情況下,大家對網絡工程專業(yè)和其他相關專業(yè)在專業(yè)能力構成上的差異認識不夠,很多學校不同專業(yè)在網絡系統安全保障能力培養(yǎng)方面存在同質化現象。在專業(yè)知識體系上,網絡系統安全保障知識領域的核心知識單元應有:信息安全基礎、安全模型、加密、認證、數字簽名、安全協議、防火墻、入侵檢測系統、漏洞檢測與防護、安全評估與審計等。從知識體系上來看,網絡工程專業(yè)中的網絡系統安全保障知識基本上是信息安全專業(yè)中密碼學、網絡攻防技術及信息系統安全領域基礎知識的綜合,具有內容多、涉及面廣的特點。另外,目前的知識體系主要從防御角度出發(fā),攻擊和滲透的知識還很欠缺。如何在確保知識體系覆蓋完整的條件下,突出網絡工程專業(yè)的特色,是一個尚待深入研究的課題。在課程體系結構上,網絡系統安全保障能力對應的網絡安全課程,對網絡工程、信息安全和信息對抗專業(yè)來說是主干課程,而對計算機類其他專業(yè)來說,往往是擴展課程;信息安全專業(yè)和信息對抗專業(yè)一般將其細化為至少4門主干課程,如密碼學、網絡安全、信息系統安全和信息內容安全。網絡工程專業(yè)需要強化網絡安全課程,并開設相應的擴展課程,以完善網絡系統安全保障課程體系的完整性。教學條件上,在網絡與信息安全方面比較突出的國內高校主要以密碼學領域的科學研究與人才培養(yǎng)見長,缺少網絡系統安全保障的師資,特別是缺少既有工程背景和網絡攻防實戰(zhàn)經驗又有高學術水平的師資,導致一些高校網絡安全課程的教學質量不高,甚至無法開設,影響了網絡系統安全保障能力的培養(yǎng)。網絡系統安全保障不僅有理論性,也具有實踐性,許多方法和手段需要在實踐過程中認識和領會。一些高校的網絡工程專業(yè)缺少必要的實驗條件,有些僅僅進行加密與解密、VPN、入侵檢測或防火墻等方面的簡單配置性實驗,缺少網絡對抗等復雜的綜合性實驗,致使網絡系統安全保障實踐環(huán)節(jié)質量不高,影響學生動手能力的培養(yǎng)。
2網絡工程專業(yè)學生網絡系統安全保障能力構成
網絡系統安全保障能力的教育需要以網絡系統安全保障知識為載體,通過探討知識發(fā)現問題求解過程,培養(yǎng)學生靈活運用所學知識有效地解決網絡系統安全防御、檢測、評估、響應等實際問題的能力。計算機類專業(yè)培養(yǎng)學生的計算思維、算法思維、程序思維、系統思維、過程思維、數據思維、人機系統思維等思維能力,而網絡工程專業(yè)還要培養(yǎng)學生的對抗思維、逆向思維、拆解思維、全局思維等網絡系統安全保障所特有的思維能力。網絡系統安全保障體系是一個復雜系統,必須從復雜系統的觀點,采用從定性到定量的綜合集成的思想方法,追求整體效能。從系統工程方法論的觀點出發(fā),網絡系統安全保障不能簡單地采用還原論的觀點處理,必須遵循“木桶原理”的整體思維,注重整體安全。網絡系統安全保障的方法論與數學或計算機科學等學科相比,既有聯系又有區(qū)別,包括觀察、實驗、猜想、歸納、類比和演繹推理以及理論分析、設計實現、測試分析等,綜合形成了逆向驗證的獨特方法論。從不同的角度看網絡系統安全保障可以得到不同的內涵和外延。從物理域看,是指網絡空間的硬件設施設備安全,要求確保硬件設施設備不擾、破壞和摧毀;從信息域看,重點是確保信息的可用性、機密性、完整性和真實性;從認知域看,主要是關于網絡傳播的信息內容對國家政治及民眾思想、道德、心理等方面的影響;從社會域看,要確保不因網絡信息傳播導致現實社會出現經濟安全事件、民族宗教事件、暴力恐怖事件以及群體性聚集事件等。網絡系統安全保障涉及網絡協議安全及相關技術研究、網絡安全需求分析、方案設計與系統部署、網絡安全測試、評估與優(yōu)化、網絡安全策略制訂與實施等內容。培養(yǎng)網絡系統安全保障能力就是培養(yǎng)學生熟悉信息安全基本理論和常見的網絡安全產品的工作原理,掌握主流網絡安全產品如防火墻、入侵檢測、漏洞掃描、病毒防殺、VPN、蜜罐等工具的安裝配置和使用,能夠制定網絡系統安全策略與措施,部署安全系統,同時具有安全事故預防、監(jiān)測、跟蹤、管理、恢復等方面的能力以及網絡安全系統的初步設計與開發(fā)能力,以滿足企事業(yè)單位網絡安全方面的實際工作需求。
3網絡工程專業(yè)學生網絡系統安全保障能力課程設置
網絡工程專業(yè)涉及計算機網絡的設計、規(guī)劃、組網、維護、管理、安全、應用等方面的工程科學和實踐問題,其網絡安全課程使學生了解網絡系統中各種潛在的安全威脅與攻擊手段以及針對這些威脅可采用的安全機制與技術。掌握常見的網絡安全工具和設備,如防火墻、入侵檢測、漏洞掃描等工具的工作原理,學生可以了解網絡安全的相關政策法規(guī),并具有網絡安全策略與措施制定、安全事故監(jiān)測等能力。為了保質保量地完成網絡工程專業(yè)學生的網絡系統安全保障能力的培養(yǎng),可設置相應的主干課程:網絡安全技術和網絡安全技術實踐及擴展課程安全測試與評估技術。課程涉及的核心知識點。通過開設安全測試與評估技術,教師引導和培養(yǎng)學生用逆向、對抗和整體思維來學習并思考網絡系統安全保障問題。
4培養(yǎng)學生網絡系統安全保障的實踐和創(chuàng)新能力
實踐動手能力是網絡系統安全保障能力培養(yǎng)中的重要一環(huán)。許多網絡信息系統安全保障能力知識點比較難掌握,必須通過實踐環(huán)節(jié)來消化、吸收、鞏固和升華,才成為學生自己的技能。為此,我們一方面努力爭取解決實驗條件,與企業(yè)聯合共建網絡安全教學實驗室;另一方面,自主開發(fā)實現了一系列的教學演示和實踐工具,彌補部分環(huán)節(jié)難以讓學生動手實踐的不足。通過完善的實踐體系(包括課內實驗、綜合實驗、創(chuàng)新實踐、實習及學科競賽等),培養(yǎng)學生網絡系統安全保障的實踐和創(chuàng)新能力。課內實驗包括安全測試與評估技術課程的信息收集、內部攻擊、KaliLinux的安裝與使用、Metasploit、緩沖溢出攻擊、Shellcode、Web攻擊、數據庫安全、逆向分析等實驗。網絡安全技術課程對應的實踐課程網絡安全技術實踐設置了加解密編程、PGP、PKI、VPN服務器和客戶端、病毒與惡意代碼行為分析、Iptables防火墻、Snort入侵檢測、以太網網絡監(jiān)聽與反監(jiān)聽、端口掃描、WinPcap編程、Windows和Linux安全配置等實驗;另外還設置了兩個綜合實驗——綜合防御實驗(安全配置、防火墻、入侵檢測、事件響應)和綜合滲透測試實驗(信息收集、緩沖溢出滲透、權限提升、后門安裝、日志清除)。在課內實驗和綜合實驗環(huán)節(jié)采用分工合作、以強帶弱、小組整體與個人測試評分相結合等措施,確保讓每個學生掌握相應的網絡系統安全保障實踐能力。目前,我們正積極與網絡安全相關企業(yè)建設實習和實訓基地,開展社會實習和實踐,探索利用社會力量培養(yǎng)實踐能力的模式。專業(yè)實踐是一門2學分的創(chuàng)新實踐和實習課程。通過專業(yè)實踐和畢業(yè)設計,學生可以根據自己的興趣選擇網絡系統安全保障方面的創(chuàng)新實踐拓展和深化。一方面,積極鼓勵并組織優(yōu)秀學生參加全國性和地方性的網絡安全技能競賽;另一方面,讓高年級的同學參與教師的網絡系統安全保障科研項目中來,讓學生在競爭與對抗中和解決實際問題過程中增強自己的動手能力和創(chuàng)新能力,培養(yǎng)學生的自主學習能力和研究能力,激發(fā)他們的網絡系統安全保障創(chuàng)新思維。
5結語
關鍵詞:網絡工程;通信工程;課程體系;通信類課程
網絡工程專業(yè)的發(fā)展已近10個年頭,目前開設該專業(yè)的院校達200多所[1],已有大批畢業(yè)生走向社會。但網絡工程專業(yè)仍屬于教育部頒發(fā)的本科教育目錄外專業(yè)(專業(yè)代碼:080613W);各高校對網絡工程專業(yè)的理解還存在一定的差異,其專業(yè)定位、培養(yǎng)目標、課程體系等都不盡相同,缺乏統一或公認的指導性辦學計劃。隨著網絡與通信技術的飛速發(fā)展,加之社會對該領域人才的迫切需求,近些年來,網絡工程專業(yè)建設的研究與報告越來越多,本文主要圍繞網絡工程專業(yè)如何設置通信類系列課程進行探討。
1網絡工程專業(yè)課程體系
網絡工程專業(yè)是在計算機科學與技術、通信工程和電子工程等專業(yè)的基礎上,通過多專業(yè)技術不斷地交叉、融合,內涵不斷地豐富和擴展,并在社會對各類網絡人才需求不斷推動下得以產生并發(fā)展壯大的一門新的學科和專業(yè)[2]。本文將它的專業(yè)課程(含專業(yè)基礎課程)體系大致分為4大方面的系列課程,如圖1所示。
其中,電子類課程涵蓋電工、電子電路、數字邏輯設計等方面的基本理論和實驗技術,是培養(yǎng)學生具備分析和設計計算機硬件系統、通信器件和網絡設備等IT產品能力的基本課程,也是學生學習后續(xù)計算機類、通信類以及網絡類課程的重要基礎。由于網絡
工程專業(yè)主要起源于計算機專業(yè),而且網絡和通信設備又是一種特殊而重要的計算機系統,學生只有在掌握好計算機基本原理、體系結構、程序設計的基礎上,才能進一步熟悉并掌握網絡系統(如交換機、路由器等)的工作原理、體系結構及系統軟硬件的開發(fā)。因此計算機類課程是網絡工程專業(yè)最重要的一類系列課程,它和網絡類系列課程一起構成網絡工程專業(yè)的骨干課程體系。
圖1網絡工程專業(yè)課程體系
通信類和網絡類系列課程是最能體現網絡工程專業(yè)特色的系列課程,是培養(yǎng)學生具有網絡系統研發(fā)、規(guī)劃、部署、集成、管理、安全防護等技術的重要課程,也是關系到網絡工程專業(yè)學生是否能最終滿足現代各類IT企業(yè)對網絡人才要求的關鍵。目前,
各院校在課程設置方面存在的差異也是這兩類課程及其教學內容深淺和寬窄的選定,這與各院校在學生培養(yǎng)的目標定位以及通信工程和計算機網絡專業(yè)方向的教學實力和實驗條件有關。
2網絡工程專業(yè)和通信工程專業(yè)的異同點
網絡工程專業(yè)與通信工程專業(yè)同屬于網絡與通信領域,同跨電子、通信和計算機學科,部分專業(yè)課程,尤其是專業(yè)基礎課程方面開設的課程類似。例如,大多院校的兩類專業(yè)均開設電工與電路基礎、模/數電子技術、信號與系統、通信原理、數據結構、操作系統、數據庫、計算機網絡、程序設計等課程。尤其是網絡工程專業(yè)的通信類課程,主要來源于通信工程專業(yè)的部分專業(yè)基礎課程和專業(yè)課程,并且兩者都強調動手及其工程應用能力的培養(yǎng),有一定的共性。但畢竟兩者的培養(yǎng)目標和專業(yè)特點不同,因此,在通信類課程的選定和教學內容的安排上,網絡工程專業(yè)應著重考慮兩者的不同點。這些不同點主要如下:
1) 在專業(yè)定位方面,通信工程專業(yè)偏重于信號編碼、信息的發(fā)送、傳輸和處理以及通信設備、技術和系統的研發(fā)和使用;而網絡工程專業(yè)則關注網絡新技術新產品的研發(fā),組網工程的設計、規(guī)劃、集成,網絡應用軟件的開發(fā),網絡系統的管理與維護等,兩者的培養(yǎng)目標不同。因此在內容深淺和學時安排上,兩專業(yè)的通信類課程應作明顯區(qū)分。
2) 在數理基礎方面,通信工程專業(yè)關注信號的變換、傳輸、處理、檢測及編碼,其特有的專業(yè)基礎課程有信號與系統、數字信號處理、隨機信號分析、電磁場與電磁波、信息論及編碼等。通過學習這些課程,學生可為后續(xù)專業(yè)課程的學習或將來進一步研發(fā)、運營、維護通信設備和系統打下理論基礎。而網絡工程專業(yè)除了注重讓學生掌握計算機理論基礎知識外,還應讓學生加強學習圖論、進程代數、排隊論、Petri網、線性與非線性規(guī)劃等知識領域相關的理論課程,為進一步研究網絡協議設計、網絡擁塞控制、流量控制、網絡性能分析等打下基礎。因此在專業(yè)理論基礎方面的教學側重點應有明顯不同。
3) 從網絡體系結構方面來看,通信工程專業(yè)更注重于學習和研究IP層以下的底層支撐通信網的協議、技術及相關知識點,通常開設通信電子線路或高頻電子線路和低頻電子線路、微波技術與天線、光纖通信、衛(wèi)星通信、移動通信、數字程控交換原理等網絡工程專業(yè)不開或涉及較淺的課程。而網絡工程專業(yè)則注重IP層以上的網絡高層協議及軟件的開發(fā)和應用,重點涉及的課程有網絡工程、網絡協議分析、網絡編程、網絡管理、網絡安全、Internet技術[3]等通信工程專業(yè)涉及較少的課程??梢哉f,通信工程專業(yè)通常著重于電信或廣電等公共網絡平臺的建設與管理,而網絡工程專業(yè)則相對偏重于互聯網、企業(yè)網、專用網、IP網以及接入網絡的開發(fā)、管理及應用平臺的建設和維護。因此,網絡工程專業(yè)的通信類課程應以基本概念、工作原理、關鍵技術的教學為重點,以滿足網絡類系列課程的教學要求為目標,而將復雜的電磁或信號處理等理論分析內容加以精簡。有所為,有所不為,以體現專業(yè)特色。
4) 課程實驗和課程設計的偏重點也不同。通常,通信工程專業(yè)將電子系統課程設計、DSP系統課程設計、通信原理課程設計以及通信工程綜合課程設計等作為重點的課程設計內容。而網絡工程專業(yè)關注的課程內容有組網工程課程設計、網絡協議或應用軟件開發(fā)課程設計、網絡管理課程設計、網絡攻防課程設計等[4]。這也說明了兩類專業(yè)的畢業(yè)生將來要走向的工作崗位有所不同。因此,網絡工程專業(yè)的實驗教學也應與課程教學一樣有所側重。
最后,通信工程專業(yè)發(fā)展歷史悠久,教學內容也相對集中、穩(wěn)定和成熟(信息與通信工程為一級學科)。而網絡工程專業(yè)則是個新興且正在發(fā)展中的專業(yè),涉及的知識面較廣,內容較多、較新,工程性也相對較強,不但涉及網絡設備或系統軟、硬件的開發(fā),還涉及網絡系統的集成、運營、管理、測試、性能分析、安全等技術內容。因此,網絡工程專業(yè)如何設計好自己的通信類課程體系,既要重點突出,又要適應面廣,是一個非常值得探討的問題。
3通信類系列課程的設置建議
綜上所述,由于兩個專業(yè)的關注點不同,因此,在網絡工程專業(yè)的課程體系中開設有關通信方面的課程,應對準網絡工程專業(yè)的培養(yǎng)目標,以夠用和滿足網絡后續(xù)課程的學習和網絡系統的研發(fā)為原則,以理解并掌握基本的通信理論、概念和工作原理并熟悉現代各種通信網絡關鍵技術為要求,以通信類課程能否支撐網絡類課程的學習和工程實踐,打下堅實的基礎為衡量準則。
3.1通信類專業(yè)基礎課設置
在通信類專業(yè)基礎課方面,可開設信號分析與處理和數據通信原理兩門課程。其中信號分析與處理課程應涵蓋信號與系統的大部內容和數字信號處理的部分內容。其主要知識單元應包括信號分析與處理的基本概念,連續(xù)信號分析(時域、頻域、復頻域),離散信號分析(時域、頻域、復頻域),信號處理基礎,模擬和數字濾波器,信號分析與處理的MATLAB實現等內容。數據通信原理課程來源于通信工程專業(yè)的通信原理課程,主要簡化了模擬通信原理的有關概念和技術。其主要內容應涵蓋數據通信的基本概念(信號、噪聲、信道和性能指標等),信源編碼,信道編碼,基帶傳輸,頻帶傳輸,同步等主要知識單元。另外,還可在這兩門課程中適當增加隨機信號分析與處理基礎方面的章節(jié)。教師可根據各高校特點及目標定位來設置兩門課程具體的教學知識點。
3.2通信類專業(yè)課設置
在通信類專業(yè)課方面,應使學生了解和掌握現代信息社會各種常見通信網絡(光纖通信網、數字程控交換網、寬帶IP網絡、微波和衛(wèi)星通信網、移動通信網以及各種接入網等)的基本特點,協議,工作原理,關鍵技術以及組網和應用方面的內容。保證學生今后無論是進行核心網絡還是接入網絡、有線網路還是無線網絡、電信網絡還是IP網絡的規(guī)劃、設計、
運營和軟硬件開發(fā),都能具備足夠的通信知識背景,并快速了解和熟悉工作環(huán)境和崗位要求。
說到具體內容,可開設現代通信網絡(可涵蓋數字程控交換網、光纖通信網、寬帶IP網絡、智能網、NGN網等),無線通信與網絡(可涵蓋無線通信和無線信道方面的基本概念和理論、移動通信網、微波通信和衛(wèi)星通信等),接入網技術(可涵蓋以太接入、xDSL網、HFC網、各種無線接入網)等3門左右的課程。在教學過程中,可簡化一些理論性強、學生學習枯燥的內容(通信工程專業(yè)可能側重的內容)。如何確定專業(yè)必修課、選修課以及選定教材、內容和知識點,各高校可靈活掌握,有條件的院校還可開設無線傳感器網、物聯網等新的通信技術課程。
4結語
網絡工程專業(yè)橫跨電子、通信以及計算機專業(yè)領域。雖然建設的時間不長,但發(fā)展很快。它與通信工程專業(yè)既有共同點也有明顯的區(qū)別,其通信類專業(yè)課程主要來源于通信工程專業(yè)的有關課程。如何根據網絡工程專業(yè)的培養(yǎng)目標來進行取舍,是一個值得探討的問題。本文在對網絡工程專業(yè)課程體系進行分類以及對網絡工程專業(yè)和通信工程專業(yè)特點進行比對的基礎上,給出了開設網絡工程專業(yè)通信類系列課程的想法和建議,有待于在今后的教學實踐中進一步豐富與完善。
參考文獻:
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Establishment of Communication Serial Courses in Network Engineering
MAO Yu-gang, CAO Jie-nan, XU Ming
(Department of Network Engineering, School of Computer Science, National University of Defense Technology, Changsha 410073, China)
關鍵詞:移動開發(fā);網絡工程;教學研究;課程改革
一、課程背景
近年來,隨著智能手機和平板電腦的普及,An-droid操作系統已成為智能手機和平板電腦的市場主導力量[1],各種Android程序已深入到大眾生活之中,使得移動應用編程成為程序開發(fā)的一個非常重要的方向。由于Android在國內發(fā)展時間不長,人才稀缺問題較為嚴重。為了滿足市場對人才的需求,我國許多院校的計算機相關專業(yè)都將Android應用開發(fā)作為一門重要的專業(yè)課程[2]。移動應用開發(fā)作為網絡工程專業(yè)畢業(yè)生應具備的網絡軟件開發(fā)能力之一[3],我校該專業(yè)在2011年開設《移動應用程序開發(fā)》課程,除了培養(yǎng)學生移動應用開發(fā)基本技能外,還結合了網絡專業(yè)的特點,著重培養(yǎng)學生的移動網絡開發(fā)能力,通過開發(fā)PC-Android、Web-Android程序,將網絡應用程序開發(fā)、Web開發(fā)和移動開發(fā)有機結合起來,在深化學生網絡開發(fā)技能的同時,使學生能熟練掌握移動網絡應用程序的開發(fā)流程和技巧,為在“互聯網+”的技術浪潮中奮勇搏擊奠定了堅實的基礎。
二、課程設置
(一)課程定位
網絡工程專業(yè)學生應具備的網絡應用軟件開發(fā)能力一般有網絡應用程序開發(fā)、網站開發(fā)、移動應用程序程序開發(fā)三個方面[3]。圍繞上述能力的培養(yǎng),我們的《移動應用程序開發(fā)》課程不同于其他計算機專業(yè)僅定位移動平臺應用開發(fā)本身,而是使其成為與其他2門專業(yè)課程交叉融合的綜合型課程,注重培養(yǎng)學生移動平臺網絡開發(fā)以及不同平臺間通信開發(fā)的能力,使得課程更能貼近市場需求,提高學生畢業(yè)時的競爭力。本課程在大二下學期和大三上學期學生學完Web開發(fā)和網絡程序開發(fā)后,于大三下學期開設比較合適。該課程也可以看作是對整個網絡應用軟件開發(fā)能力的整合和提升。
(二)課程的目標
通過本課程的學習,使學生具備Android平臺開發(fā)的基本知識,在此基礎上掌握Android上網絡應用開發(fā)的相關知識,如使用WiFi或藍牙實現移動終端之間的通信,使用TCP/UDP實現PC服務器與Android客戶端間的通信,以及使用HTTP實現Web服務器與Android客戶端間的通信等,達到能夠獨立開發(fā)小型移動網絡終端應用軟件的能力。
(三)課程內容設計
結合Android平臺網絡開發(fā)人員所需的技術技能,按照循序漸進原則將課程的學習內容分為Android平臺基本開發(fā)技術和Android平臺應用通信開發(fā)技術兩個部分,如下頁圖1所示,由上至下,由左至右依次遞進。
三、教學方法和手段
(一)實施范例教學和項目引導教學相結合
課程采用范例教學和項目引導與驅動教學相結合的教學方式。所謂范例教學,即是對各章的重要編程方法,通過簡單易懂的小范例進行演示,有利于學生快速掌握編程要領。而項目引導與驅動教學則是從一個工程項目,如“移動點餐系統”入手,以項目為線索,結合課程內容,從移動點餐系統的開發(fā)環(huán)境搭建、界面設計、數據存儲、后臺服務逐步過渡到局域網和互聯網點餐等各項功能的實現,起到深化編程方法,提高學生綜合應用能力,獲得更好的工程實踐體驗的作用。這種將范例和項目結合,由淺入深的方法,既改變了以往課程中單純知識講解及簡單例子模擬的教學方法,防止學生“只見樹木,不見森林”,又解決了直接使用實際項目模擬因涉及各模塊和功能間的整合往往代碼復雜,使基礎較差的學生難于理解,易形成畏難情緒的問題。同時,授課教師可以根據所教對象的層次和接受能力合理選擇內容和案例,達到因材施教的目的。
(二)重視實踐教學
以往的教學往往重理論、輕實踐[4],該課程則大力加強了學生的實踐教學環(huán)節(jié)。首先,使實踐學時和理論學時的比例達到2∶1;其次,使實踐環(huán)節(jié)從課內實驗、課程設計延伸到綜合課程設計、生產實習、畢業(yè)設計,在各個層次培養(yǎng)學生的移動平臺網絡開發(fā)能力,形成一個從單一到綜合的有梯度、有層次的實踐教學過程。以移動平臺上的網絡筆記本程序為例,課內實驗編寫一個基于TCP或者HTTP協議的網絡筆記本,實現單用戶文字的上傳下載;課程設計則擴展到多移動客戶端的網絡筆記本系統,并增加文件傳輸功能;綜合課程設計再增加標簽、筆記查找、用戶多客戶端平臺同步等功能;畢業(yè)設計則在前面功能上實現一個仿“有道云筆記”的網絡筆記軟件,既夯實了實踐基礎,又激發(fā)了學生的興趣,進而逐步提高其實踐能力。
(三)推行課內外實踐相結合
在重視課內實踐的同時,通過加強校企合作、建立創(chuàng)新實驗室、開展多種APP大賽等形式提升學生移動平臺軟件開發(fā)能力。在校企合作方面同中軟國際、達內科技等著名軟件培訓企業(yè)建立長期良好的合作關系,近年來他們通過對APP開發(fā)感興趣的學生進行實習培訓,從實際出發(fā),以企業(yè)完成的成功案例為線索,指導學生體會移動應用軟件開發(fā)過程;在創(chuàng)新實驗室建設方面,讓動手能力強且對APP開發(fā)懷有熱情的學生大二即進入創(chuàng)新實驗室移動開發(fā)組,提前接受APP培訓和參與項目工作,或在教師指導下參與校內外多種APP大賽。通過創(chuàng)新實驗室的鍛煉,這些同學的實踐能力普遍強于其他同學,在后面的課程學習中起到了帶動作用。
四、考核方法和手段
《移動應用程序開發(fā)》作為一門實踐性很強的課程,我們摒棄傳統考核通常以學生卷面成績?yōu)橹鞯姆椒?,采用過程考核、結果考核與實踐考核相結合的方法。其中,過程考核和結果考核按4∶6的比例用于主課程,實踐考核則用于該課程的課程設計。過程考核主要考核學生的出勤和每次實踐課任務完成情況,結果考核采用試卷、上機等多種方式,主要考核學生對教材主要知識點和教學案例的掌握情況。實踐考核則要求學生單獨或以小組為單位完成一個小型的移動網絡應用項目,通過項目演示、答辯和設計報告全面考核學生的學習效果。
五、結束語
網絡工程專業(yè)雖然肩負著培養(yǎng)學生網絡軟件開發(fā)能力的使命,但又不能像軟件工程等其他計算機專業(yè)那樣設置較多的軟件專業(yè)課程,因此如何在有限的軟件課程中最大限度地提高學生開發(fā)能力的確是一個值得探討的問題。本文探討了我校網絡工程專業(yè)的《移動應用程序開發(fā)》課程結合專業(yè)培養(yǎng)特點,以移動網絡開發(fā)為主線將有限的軟件專業(yè)課程融合提升的內容體系,以及更重視實踐能力培養(yǎng)的多樣化教學和考核方法。經過這幾年的實踐證明,上面方法收到了很好的效果,提高了學生的學習興趣和實際動手能力,但也對教師提出了更高的要求。在未來的教學改革中我們將進一步完善課程體系,以更多樣化的形式探索提高學生網絡開發(fā)能力的方法,以期達到更好的培養(yǎng)效果。
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【關鍵詞】網絡工程;建設;發(fā)展;教育
在信息化時代的今天,社會各個領域對信息技術人才的知識結構提出了新的要求,一是網絡工程作為一個相對較新的學科,發(fā)展時間較短,還沒有制定出一個與當前社會對網絡工程應用人才需求相適應、又能得到有效執(zhí)行的教育體制;二是對網絡工程應用人才的認識上存在偏差;三是對其發(fā)展前景做一個評價和總結,就這三個問題展開討論。
一、以學生為中心的網絡工程建設原則
學生是網絡工程專業(yè)的載體,因此在網絡工程教學方面,教學內容的廣度和深度要適應人才培養(yǎng)的要求,要克服模板化的教學方式,多體現出開放性的教學方式,應根據學生的不同興趣、基礎和特點,多增加可以選擇性的教學課程和內容,充分培養(yǎng)學生的才能和特點,來提高學生的成才效率。由于網絡工程的課程和工作崗位較多,學生不可能學習到各種崗位的課程,所以一般學生要根據自己的興趣和知識能力還有就業(yè)崗位來決定學習課程與發(fā)展方向。因此構建專業(yè)課程體系時,必須選擇同學的不同發(fā)展方向來提供機會,讓同學有選擇的余地。根據應用型人才培養(yǎng)目標內涵的不同,應用型人才可以分為工程型、技術型和技能型。工程型人才主要具備運用所有專業(yè)基本理論、專業(yè)知識和基本技能,將原理轉化成設計方案和圖紙的能力,可研究型、教學研究型和教學型高效培養(yǎng);技術型人才主要是產品開發(fā)、生產管理、經營等活動。技能型主要突出在應用、實踐,要依靠熟練熟練的操作來完成產品的制作??傮w來說,要發(fā)展創(chuàng)新型人才和復合型人才。
二、對網絡工程人才的認識
以理論與實踐相結合、學習與創(chuàng)新相結合,培養(yǎng)床創(chuàng)新型人才。我們在優(yōu)化調整理論教學體系的同時,考慮到網絡工程專業(yè)畢業(yè)生在工作單位上承擔具體任務,因此應該對相關人才的應用性能尤其是動手操作能力提出了較高的要求,值得注意的是應加強其專業(yè)技能訓練。隨著我國經濟和科學技術的快速發(fā)展以及參與網絡工程專業(yè)的人數越來越多,就業(yè)形勢愈加嚴峻,競爭會更加激烈,因此相關人才的技術含量才是網絡工程專業(yè)競爭成敗的原因。了解相關的行業(yè)行情,將技術和創(chuàng)新相結合,努力做到一個發(fā)展型、創(chuàng)新型、實踐型的網絡工程專業(yè)的人才。本專業(yè)學生畢業(yè)后可以從事各級各類企事業(yè)單位的企業(yè)辦公自動化處理、計算機安裝與維護、網頁制作、計算機網絡和專業(yè)服務器的維護管理和開發(fā)工作、動態(tài)商務網站開發(fā)與管理、軟件測試與開發(fā)及計算機相關設備的商品貿易等方面的有關工作??偠灾?,加強網絡工程專業(yè)技能訓練、善于操作、善于實踐,善于思考,就可以成為一名合格的網絡工程人才。
三、網絡工程專業(yè)的發(fā)展
網絡工程專業(yè)的出現的是從上一世紀九十年代,計算機極其應用得到迅猛發(fā)展的背景下提出的,從專業(yè)定名、培養(yǎng)目標和專業(yè)課程設置都反映出是面向網絡工程建設的專業(yè)。目前,部分大學在不能更改專業(yè)名稱的前提下,已經開始將該專業(yè)的培養(yǎng)目標定位為計算機網絡技術專業(yè),以適應更廣泛的需要。網絡工程專業(yè)培養(yǎng)掌握網絡工程的基本理論與方法以及計算機技術和網絡技術等方面的知識,能運用所學知識與技能去分析和解決相關的實際問題,可在信息產業(yè)以及其他國民經濟部門從事各類網絡系統和計算機通信系統研究、教學、設計、開發(fā)等工作的高級科技人才。計算機網與通信網(包括有線、無線網絡)的結合是本專業(yè)區(qū)別于其他高校網絡工程專業(yè)的顯著特色。在網絡公司、電信運營商、系統集成商、教育機構、銀行以及相關企事業(yè)單位的網絡技術部門,從事網絡規(guī)劃師、網絡工程師、售前技術工程師、售后技術工程師、網絡管理員等崗位的技術工作。網絡工程師是通過學習和訓練,掌握網絡技術的理論知識和操作技能的網絡技術人員。網絡工程師能夠從事計算機信息系統的設計、建設、運行和維護工作。網絡工程師現在一般是偏軟件。網絡工程師分類也比較多,一般從事工程的有java網絡工程師、VB網絡工程師、ASP網絡工程師、.NET網絡工程師等。3G夢工場軟件學校主要培養(yǎng)3G軟件開發(fā)人員及前端開發(fā)人員,軟件開發(fā)和網絡開發(fā)是有些不同的。隨著計算機的遠程信息化處理應用的高速發(fā)展和廣泛應用,網絡工程專業(yè)已成為經濟發(fā)展的強大動力。綜上所述,網絡工程專業(yè)有強大的生命力和創(chuàng)造力,在未來具備巨大的潛能。
四、結語
網絡工程專業(yè)的建設和發(fā)展促進了人們的生產和生活的發(fā)展,加速了各國信息化建設的步伐提高了網絡基礎設施和應用系統的建設水平。作為相關的網絡工程專業(yè)人才,應及時掌握新的技術,培養(yǎng)新的能力。把自己培養(yǎng)成一個創(chuàng)造型和復合型人才。網絡工程作為一門熱門并且發(fā)展較快的專業(yè),在未來網絡工程專業(yè)發(fā)展必將更上一層樓。
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關鍵詞:CDIO;項目式教學;工程能力;團隊交流能力
1研究背景
信息化是當前世界發(fā)展的大趨勢。計算機網絡已經成為信息化建設的重要基礎。計算機人才的需求是由社會發(fā)展大環(huán)境決定,我國的國家信息化進程對計算機人才的需求具有重要影響。信息網絡作為戰(zhàn)略性新興產業(yè),不但具備科技和經濟發(fā)展的戰(zhàn)略地位,而且具備涉及面廣、影響大和需求廣闊的特征。目前,網絡信息已經深入涉及到社會經濟和廣大群眾生活的各個方面,網絡信息產業(yè)正面臨著更加廣闊的發(fā)展空間。網絡工程專業(yè)人才前景非常廣闊,據中國IT行業(yè)協會公布的調查數據顯示,網絡工程師可以選擇數據庫工程師、網絡安全工程師、網絡管理員等職業(yè)。同時隨著經驗的積累網絡工程師將有更多的職位可以選擇,比如:網絡系統設計師、網絡存儲工程師、網絡安全工程師、綜合布線工程師、技術專家、項目經理、技術主管等,隨著職業(yè)領域的拓展,薪酬也會一路水漲船高。所以網絡化工程類人才的特色培養(yǎng)是高校面臨的一個機遇和挑戰(zhàn)[1]。我院于2006年向教育部申報了網絡工程本科專業(yè),并于2007年初獲得批準,依據學校和學院的總體發(fā)展規(guī)劃,以及學科發(fā)展與社會對畢業(yè)生需求的變化,在調研的基礎上,制定了網絡工程本科專業(yè)4年發(fā)展規(guī)劃。在近幾屆網絡工程專業(yè)畢業(yè)生就業(yè)后,學院通過用人市場調查、走訪用人單位、網絡資料收集等方式,就市場對計算機網絡工程專業(yè)人才的需求進行仔細調查和綜合分析,發(fā)現該專業(yè)畢業(yè)的學生工程實際應用能力與創(chuàng)新能力較弱,與企業(yè)對工程技術人才要求還有一定的距離。為了更好地培養(yǎng)出“實用型、復合型”高級網絡工程專門人才,我院重新修訂網絡工程專業(yè)人才培養(yǎng)模式,引入新的人才培養(yǎng)理念“CDIO工程教育理念”,旨在更好地培養(yǎng)出合格工程人才。
2CDIO理念在人才培養(yǎng)模式上的體現
2.1CDIO理念的引入根據我校網絡工程專業(yè)現有基礎以及新形式下社會對網絡工程專業(yè)人才的需求,在修訂新的人才培養(yǎng)方案時大膽解放思想,銳意進取,努力優(yōu)化人才培養(yǎng)方案,改革教學內容與課程體系,努力形成自己的專業(yè)特色,進一步提高專業(yè)辦學水平與辦學質量,提高畢業(yè)生的市場競爭能力,以培養(yǎng)出“實用型、復合型”高級網絡工程專業(yè)人才。在新的人才培養(yǎng)模式中適時地引入CDIO工程教育理念,CDIO代表構思(Conceive)、設計(Design)、實現(Imple-ment)和運作(Operate)。CDIO理念是以專業(yè)課程學習的全過程為載體培養(yǎng)學生的工程能力,不僅包括學科知識,而且包括學生的終身學習能力、團隊交流能力和在企業(yè)及社會環(huán)境下的構思、設計、實施、運作能力[2]。CDIO教學方法是以項目為載體,以完整的項目為導向設置課程、安排教學計劃、建立專業(yè)學科和課程之間的聯系,使學生通過“做中學”得到真才實學。2.2CDIO在人才培養(yǎng)模式中整體體現網絡工程專業(yè)是實踐性很強的專業(yè),為保證質量、創(chuàng)建特色、培養(yǎng)應用型工程技術人才,適時在人才培養(yǎng)模式中引入CDIO工程教育理念十分必要。以完整的項目式驅動來設置課程不僅可以提高學生的實踐動手能力,還可以較好地培養(yǎng)學生的團隊合作能力。CDIO理念的引入將網絡工程專業(yè)學生的能力展現分為工程基礎知識、個人能力、人際團隊能力和工程系統能力4個方面,人才培養(yǎng)模式要求以綜合的培養(yǎng)方式使學生在這4個方面達到預定目標[3]?;贑DIO理念的人才培養(yǎng)模式注重優(yōu)化網絡工程專業(yè)核心課程,將專業(yè)課程的設置與產業(yè)發(fā)展及企業(yè)崗位需求進行適應性融合,設計符合專業(yè)知識結構要求的柔性課程體系,制定重能力、重實踐、重效果的個性化及柔性化培養(yǎng)機制,以促進學生的能力提高和個性發(fā)展,提高學生綜合素質。1)完善專業(yè)課程體系。專業(yè)課程的合理設置是實現人才培養(yǎng)目標的關鍵因素之一。新的課程體系將專業(yè)課程內容進行整合優(yōu)化,加強工程實踐教學以保證專業(yè)知識的繼承性和延續(xù)性。在相應專業(yè)課程整體設置中加強了實踐課程的設置比例,這也是CDIO教育的重點。在新的網絡工程專業(yè)人才培養(yǎng)方案中,專業(yè)課程安排為:總學時1754學時(課程)+72周(課程設計及實訓),其中實踐教學環(huán)節(jié)為42學時(實驗課)+72周(實訓),占總學時比例的41.48%。實踐性環(huán)節(jié)包括課程實驗、課程設計、實訓和實習。課程實驗在相關專業(yè)實驗室開展。例如在語言類學科基礎課程實驗中,讓學生獨立完成課程任務可以鞏固和更好地理解相關專業(yè)基礎課程的知識。課程設計包括數據結構課程設計、協議分析課程設計等。通過課程設計使學生提高實踐能力,更進一步理解相關課程的理論及具體實踐應用方面的知識。實訓教學主要包括對網絡布線工程、Linux網絡應用、網絡規(guī)劃與組建工程、網絡服務器及存儲架構、網絡高級架構等內容的學習。通過在網絡工程專業(yè)實驗室或者相關實習基地集中性開展實訓教學,尤其是通過工程項目實施性實訓可以進一步提高學生的工程實踐能力和團隊合作能力。通過該項目式實踐教學方式能夠極大提高學生的網絡工程構建能力和網絡程序開發(fā)能力。CDIO理念在人才培養(yǎng)方案中的體現見表1。表1中人才培養(yǎng)模式的設置能夠使學生具備較好的專業(yè)實踐能力和團隊合作能力,同時也能夠具備更好地就業(yè)競爭能力。2)以項目設計為導向的工程構建能力培養(yǎng)。基于CDIO理念的人才培養(yǎng)模式,將以網絡工程項目設計為導向的能力培養(yǎng)理念在人才培養(yǎng)模式中體現出來。通過完整的項目設計將整個課程體系有機的、系統的結合起來。其特點是:在人才培養(yǎng)第5學期專業(yè)課程學習的全程中以網絡工程構建為核心進行專業(yè)能力的培養(yǎng),所有需要學習和掌握的課程內容都將圍繞相應的具體項目設計這個核心,并與這個核心融合在一起[4]。網絡工程構建項目設計漸進圖如圖1所示。課程的開設方式由傳統的并行授課變換為項目式實施的串行授課方式。如通過前期的“網絡布線工程”、“網絡規(guī)劃與組建工程”、“網絡服務器及存儲架構”等導引性專業(yè)課程引導學生工程實踐入門,激發(fā)學生對專業(yè)課程的學習興趣,讓學生盡早領略工程技術之美;然后整個第5學期課程體系通過對工程項目的實例解析,讓學生系統地得到構思、設計、實現、運作的整體訓練。使學生在了解所學專業(yè)核心內容后,以一個工程師的角度去面對所學專業(yè)課程。通過對相關實際工程項目的構思和設計激發(fā)學習興趣,讓學生建立起一定的整體概念。這種貫穿專業(yè)課程學習全過程的CDIO可以讓學生對專業(yè)課程學習產生興趣,從而達到促進學生能力培養(yǎng)和綜合發(fā)展的目的。3)以項目設計為導向的網絡編程能力培養(yǎng)。新的人才培養(yǎng)方案中在第6學期設置了網絡編程能力設計的核心課程,如圖2所示。圖2中的核心課程教學流程是以項目開發(fā)為基礎,結合學生的自我更新能力、項目團隊合作能力以及對系統的運行和調試能力設計的。這種設計流程和操作的具體性不僅能進一步激發(fā)學生的學習興趣,還可以使學生的個人能力、系統適應與調控能力、團隊合作能力得到培養(yǎng)和提高。
3CDIO培養(yǎng)模式的具體實施
除了人才培養(yǎng)方案的制定引入CDIO理念,CDIO理念在教學實踐中也要得到具體體現,這就需要適當調整專業(yè)授課的教學觀念和教學方法,改革教學方法和教學模式。3.1教學方法和教學模式改革教學方法和教學模式將分別從以下幾個方面進行調整。①實現以教師為主導的教學模式向以學生為主體的互動教學模式轉變。既保證學生在校期間的學習效果,又能培養(yǎng)學生的自主學習能力,提升學生職業(yè)續(xù)航能力;②教學過程中教師應較好地構思課程教學流程,通過實際項目講解并導出問題,引導學生積極思考,提高學生在項目中分析問題和解決問題的能力;③將所有專業(yè)必修課程學習貫穿于整個項目、具體實施于實驗室的實踐學習。教師在授課時應理論聯系實踐,實踐襯托專業(yè)理論知識進行綜合講解;邊講邊實踐邊討論,這種靈活的授課方式讓學生成為課堂上的“主動者”;④突出培養(yǎng)學生的自學能力、綜合能力、團隊合作能力、表達能力、調控能力和創(chuàng)新精神[5]。3.2培養(yǎng)“雙師型”教師隊伍CDIO工程教育式教學方法對教師提出了更高的要求。要求教師不僅要有扎實的理論知識,還要有相應的網絡工程類實踐能力和閱歷。能在課堂上熟練地演示工程實踐技術,不斷地將最新知識和技術傳授給學生,拓展學生的視野。因此教師需要讓學生了解所學專業(yè)知識在學科知識體系中的位置,找到完善自身知識框架的方向和途徑,這就要求專業(yè)骨干教師多參與相應的工程項目開發(fā)工作;參加相關的學術交流活動,不斷豐富和更新知識、提高教學水平,以確保教師具有先進的教學理念和教學方法。3.3完善人才培養(yǎng)模式為了更好地培養(yǎng)出專業(yè)特色人才,有必要做好“4個對接”,即專業(yè)與產業(yè)、企業(yè)、崗位對接,專業(yè)課程內容與職業(yè)標準對接,教學過程與生產實踐對接,學歷證書與職業(yè)資格證書對接。在人才培養(yǎng)模式中可適時實施與企業(yè)共建教學團隊,實行“實習實訓雙指導、畢業(yè)設計雙導師、教學質量雙評價”等措施,實施具有“資源共建、全程參與、機制保障、互利多贏”特色的校企合作教育模式。將網絡工程專業(yè)學習時間(8個學期)分段為“4(學校理論學習)+2(學校項目實訓)+2(IT企業(yè)頂崗實習+就業(yè))”,結合下游IT企業(yè)的人才需求,以項目實訓為引擎高效率地開展工程項目實訓專業(yè)方向的教學;同時與下游IT企業(yè)建立密切的人才輸送合作關系,形成與就業(yè)同步的零距離人才培養(yǎng)模式。3.4考核方式改革CDIO工程教育式考核方法將能力考核放在首位,用項目考核方式代替?zhèn)鹘y的試卷考核方式。要求以能力促知識,強化學生解決實際工程的能力。比如,“網絡布線工程”、“網絡規(guī)劃與組建工程”等這類課程學習結束后,要求學生寫出完整的項目規(guī)劃書,獨自完成從拓撲規(guī)劃圖的設計到網絡設備的選取連接等任務,最后從項目整體性價比的角度進行闡述。這將促使學生主動地利用網絡資源參閱和了解與課程相關的知識結構以完成上述任務。這種項目式考核方式可以提高學生的主觀能動性和團隊合作能力,并且能夠更好地體現CDIO大綱的精神[6]。
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跟蹤2010~2014年,51job、智聯招聘、中華英才網、大學生就業(yè)網等國內知名就業(yè)網站的招聘信息.分析顯示涉及到網絡工程專業(yè)人才需求的崗位主要有以下幾類:
(1)軟硬件開發(fā)(如:硬件工程師、網絡測試工程師、網頁設計工程師、網絡游戲開發(fā)工程師、移動互聯網應用開發(fā)工程師等);
(2)網絡運維管理(如:網絡管理員、網絡建構分析師);
(3)網絡系統集成(如:網絡系統集成工程師、網絡安裝工程師、網絡綜合布線工程師等)
(4)網絡產品營銷等.因受移動互聯網絡、云計算、3G/4G的普及發(fā)展,各類網絡應用軟件開發(fā)、網站開發(fā)、網絡游戲開發(fā)、Andriod開發(fā)、IOS開發(fā)、云計算和云平臺設計運營、WIFI無線互聯網絡、電子商務應用開發(fā)等方面的人才需求供給存在巨大漏洞.這主要是因為高校的網絡工程專業(yè)的課程體系受到學科知識結構、課程學時數、學時分配、教學條件、教材資料、師資力量等各種因素限制,人才培養(yǎng)多陷入知識結構“廣而不精”,“重理論輕實踐”,“重考試輕能力”等境地,并且不同學校人才培養(yǎng)呈現知識結構趨同,新知識更新相對企業(yè)需求具有一定的滯后性.企業(yè)在中端崗位及以上的人才選拔時,雖然以本科以上學歷為起點,但是對應聘者的專業(yè)知識、綜合素質、工作經驗和職業(yè)能力等都有較高的要求,致使應屆畢業(yè)生很難適應相關崗位的需求.
2專業(yè)定位
針對安徽科技學院應用型本科示范建設院校建設的背景,根據學校關于人才培養(yǎng)模式改革的整體指導思想,對網絡工程專業(yè)的人才培養(yǎng)模式,課程體系等進行反復的研討,確定建設一套適應地方經濟建設要求的,具有我校鮮明特色的網絡工程本科專業(yè)人才培養(yǎng)體系,該體系既要區(qū)別于重點院校學術性、科研型人才培養(yǎng)定位,又要有別于高職高?;蛎褶k三本院校的純技能型的人才培養(yǎng)定位.遵從教指委關于網絡工程專業(yè)的網絡科學理論和網絡工程技術兩個層面的專業(yè)內涵,并結合我校的辦學實踐、區(qū)域特點等客觀因素.我校網絡工程專業(yè)的人才培養(yǎng)定位是:培養(yǎng)德、智、體、美全面發(fā)展,掌握計算機學科和網絡通信領域的基本專業(yè)知識,具有網絡工程規(guī)劃與設計,網絡安全防控管理,網絡軟件開發(fā)或嵌入式系統開發(fā)及網絡硬件產品研發(fā)等專業(yè)能力,能夠在相關企事業(yè)單位從事網絡工程設計與管理、高級應用軟件開發(fā)或相關網絡硬件產品研發(fā)等方面工作,具有創(chuàng)新意識和創(chuàng)業(yè)精神的高素質應用型專門人才.
3課程體系設置
2014年修訂的人才培養(yǎng)方案建立在2010年修訂的框架基礎上,繼續(xù)采用“兩級平臺+三級模塊”形式的課程體系結構.所謂“兩級平臺”指的是以培養(yǎng)學生政治立場、人文素質、語言能力和學科基礎為主要目的的通識課程平臺和基礎(學科、專業(yè))課程平臺.通識課程平臺主要教授思政類課程、大學英語和大學體育,課程學時共計690,占38個學分.具體課程設置由學校教務處統一部署,與2010版人才培養(yǎng)方案相比無較大改動.其中思政類課程著眼于引導和培養(yǎng)學生正確的政治立場和辯證思維能力,改變傳統的灌輸式教學模式,利用學校所在地鳳陽縣的地緣優(yōu)勢,將小崗村政治學習實踐活動納入課程教學,并觀看實政教育、反腐倡廉等視頻,引入對實時政治的討論分析等實踐性環(huán)節(jié).體育課程則采用俱樂部形式開展活動,學生可以根據個人興趣自由選擇加入合適的俱樂部并修得相應的學分.專業(yè)教育課程平臺進一步分為學科基礎課程、專業(yè)基礎課程和專業(yè)核心課程3個板塊,其中學科基礎課程共設置了436個學時、24.5個學分,著力于奠定學生良好的數理基礎、邏輯思維能力和理論分析能力,開設研究生入學考試必考的3門數學課程(即:高等數學、線性代數、概率論與數理統計)和大學物理;專業(yè)基礎課程共設置了628個學時、37個學分,該部分立足于網絡工程專業(yè)所屬學科,開設計算機科學與技術學科的必修專業(yè)課程(如:程序設計基礎、數據結構與算法、計算機組成原理、計算機網絡、操作系統等),為學生攻讀計算機類的研究生,實現深層次發(fā)展奠定堅實的學科理論基礎;同時增設《現代通信原理基礎》和《網絡工程制圖》課程,突顯網絡工程專業(yè)與計算機科學與技術專業(yè)的專業(yè)基礎上的區(qū)別;專業(yè)核心課程共設置260個學時、15.5個學分,該部分依據教職委的意見,篩選、整合5門網絡工程職業(yè)核心能力培養(yǎng)所需的課程,如:網絡系統設計與集成、網絡安全基礎、TCP/IP協議分析與編程、linux操作系統與內核編程、網絡性能測試與評價,突出對學生網絡工程規(guī)劃、管理、運維等技術,網絡底層協議分析、開發(fā)等核心能力的培養(yǎng).所謂“三級模塊”指的是以培養(yǎng)學生就業(yè)能力、個性化發(fā)展和創(chuàng)新能力為主要目的的專業(yè)方向課程模塊、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)課程模塊和個性化拓展課程模塊.該板塊的修訂較大。
專業(yè)方向課程模塊根據學校實際辦學能力和條件,設立網絡應用軟件開發(fā)和嵌入式系統開發(fā)兩個子模塊,學生可以根據個人未來的職業(yè)發(fā)展定位、興趣能力、及前期課程的學習基礎,自由選擇其中一個課程群模塊.該模塊課程群的設置盡量貼近企業(yè)對人才知識結構的需求,促使學生在某個方向能夠深入、系統、全面的開展學習.創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)課程群采用彈性方式進行,要求學生需修滿4學分,其中創(chuàng)新模塊和創(chuàng)業(yè)模塊各2學分.同時學校制定創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)學分認定政策,鼓勵學生通過參加技能培訓、專業(yè)競賽、大學生創(chuàng)新課題、發(fā)表科研論文、大學生創(chuàng)業(yè)實踐等,并申請置換相應的課程學分.個性化拓展課程模塊鼓勵文理兼修、全面提高綜合素質,要求學生至少選修4個學分,其中人文素質模塊至少選修2個學分(2門課程).專業(yè)拓展實現學生差異性發(fā)展需求.實踐性教學環(huán)節(jié),根據相應的課程設置、專業(yè)能力需求,開設對應的實踐教學周,如表2.高年級的實踐教學,積極開拓校級教學合作模式,將企業(yè)需求作為實踐能力培養(yǎng)宗旨,引入“校企雙導師”教學方法,聯系企業(yè)工程師來校開展實踐教學,教學內容引入企業(yè)實際項目及其子項目,采用案例教學、項目實施、教師指導,在“教、學、做”一體化的方式下,逐漸提高學生實踐動手能力.目前,我們已經和南京網博、上海尚嵌、無錫中軟國際、上海志盟、蘇州天智等多家企業(yè)建立了良好的長遠合作關系.
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[2] 南京大學金陵學院.“十一五”國家課題“我國高校應用型人才培養(yǎng)模式研究重點子課題研究報告[R]. 南京:南京大學金陵學院,2008.
[3] 韓萬江. CDIO理念在項目管理課程中的應用[J]. 計算機教育,2010(11):78-81.
[4] 教育部. 國家中長期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要(2010-2020年)[S]. 北京,2010.
Discussion of “3+1” Cultivating Mode of Network Engineering Specialty
GU Xiang, WANG Jie-hua
(School of Computer Science and Technology, Nantong University, Nantong 226019, China)