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1.2設置面向“卓越計劃”的教學內容
由于課程的教學以概念介紹為主,缺乏合適的工程案例教學,使現有的教學效果很難達到“卓越工程師”計劃的培養要求。對此,筆者提出設置面向“卓越工程師計劃”的教學內容,將案例教學法引入網絡工程課程教學,將復雜抽象的概念用具體案例進行解釋,同時在教學中穿插介紹各種與課程中各個知識點相關的新技術和新方法,讓學生學到國內外先進的規范化網絡工程方法,掌握新工具軟件的使用,為培養具有較強工程實踐能力的網絡工程師奠定基礎。
1)案例教學。對于每種網絡類型,課程中要提供數個工程案例,從不同側面進行定性和定量分析,而且盡可能實現網絡原理和網絡工程兩門課程之間的良好銜接。通過案例教學可以明顯提高課堂上“教”和“學”的效率,達到事半功倍的教學效果;同時,教師可將案例教學與課堂討論結合起來,通過課堂討論深入分析和研究案例。例如,在學完需求分析知識點后,我們以學生都熟悉的“家庭局域網”為討論案例,經過小組深入討論后,將討論的結果整理出書面化的需求說明文檔。這種“大家講”式的討論課大大激發了學生對網絡設計項目的興趣,提高了他們參與工程項目的積極性和能動性,增強了他們發現、分析和解決實際問題的能力。
2)開放式教學。教師可在日常教學中引入企業常用的網絡設計工具,以實現學校培養與企業需求的無縫對接。例如,在講授綜合布線系統設計時,我們補充工程化布線技術及相應工具PacketTracer、Visio等;在講服務質量分析與設計時,引入Qos流量控制機制、Qos隊列調度技術等;同時,在課堂教學中還結合相關的知識點,介紹分布式系統、IPv6、網絡管理技術、云計算、網絡測試技術等較新的網絡技術,使學生了解當前網絡設計和發展的方向。
3)面向工程教學。筆者結合多年的網絡工程教學經驗和網絡工程設計經驗,在課堂上介紹了大量的系統設計方法、技術參數、設計圖表和工程案例分析。例如,在講授集群技術時,以華為3Com公司推出的IRF(智能彈性架構)集群技術為例,告訴學生通過IRF技術可將多臺交換設備構建為一個聯合設備,這樣既實現了設備的擴展性,又實現了設備的可靠性和可管理性。這些新技術案例的引入使教學具有很好的工程實用性,而掌握了這些工程技術將大大提高學生的工程應用能力。
4)全面教學。網絡工程課程從結構設計、性能設計、安全設計、物理設計等各個側面探討網絡設計方法,教學范圍涉及局域網、園區網、接入網、傳輸網、廣域網等,討論的網絡工程設計案例包括以太網、存儲網、IP電話網、工業以太網、無線局域網、固定無線網、SDH網、DWDM網等幾十種網絡類型。除了上述主流技術和方法,課程教學中也會涉及實用新型網絡技術并介紹這些技術的實際應用情況。例如,在講解VPN技術時,以安徽大學教師在校外通過VPN技術訪問學校圖書館文獻資源為例,介紹遠程訪問VPN技術。
1.3采用面向“卓越計劃”的課程考核機制
在現有網絡工程傳統理論考核的導向下,學生對實踐經驗并不看重,甚至有時會出現高分考生連基本的組網設計都不會的情況。對此,我們提出設置以能力考核為主的新課程考核方式,提出以課堂測試、課堂討論、課外作業、課程設計、卷面成績等多種方式相結合的綜合考核方式,這些環節的得分以靈活的權重體現在總評成績中。
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1.2網絡工程專業人才能力構成
隨著我國信息化建設從橫向規模發展轉向縱向深度應用發展,社會對網絡工程專業人才能力的需求正在發生變化。徐明等人依據社會對專業人才的能力需求、不同類型的人才培養目標、學科發展等方面將網絡工程專業人才專業能力歸納為“網絡設備、網絡協議、網絡應用系統的設計與開發,網絡工程規劃、設計,網絡系統管理與維護以及網絡安全保障”等能力。新建應用型本科院校依據人才培養目標,重點培養工程應用型人才,網絡工程專業人才著重培養工程應用與創新能力。專業能力主要包括:工程基礎能力(認知能力、軟硬件基礎設計能力),網絡管理與維護、網絡工程規劃設計與實施、網絡應用系統設計與開發、網絡信息管理與處理等專業核心能力,專業專長能力與創新、創業的能力。
1.3課程體系模塊化模型
依據網絡工程專業的發展潮流、產業的發展需求、學校與地方的特點以及學生工程能力的培養,構建模塊化的課程體系。網絡工程專業的工程教育是為了培養具有熟練技術基礎,善于構思、設計、構思和運行網絡產品或系統的能力,能夠適應網絡行業發展的網絡工程師。在課程體系建設中要堅持以產業需求為導向、應用為目標、能力為核心,形成以培養網絡工程能力為核心的課程體系,充分體現“做中學”的教育模式。以能力培養為核心的網絡工程課程模塊。每一個模塊由若干課程群(子模塊)組成完成特定能力的培養,形成“主干課程->課程群->課程模塊->課程體系”的結構。每一個子模塊由若干相關的課程組成,完成特定的主題,以培養學生特定的能力。課程群中各種課程打破課程之間的界限,統一設計課程目標,將內容整合,便于學生對知識的綜合應用。前兩年學生在校學習基礎課程學習,重點培養學生的綜合能力(價值判斷能力、身心調適能力、交流溝通能力等)、數理基礎、專業認知與專業基礎能力等;第三年企業與學校共同完成教學過程,有針對性指導學生完成項目、專業方向相關內容的學習;最后一年,學生進入企業進行實習、項目開發、畢業設計等。通過“產、學、研”深度聯動,校企合作共同制訂人才培養目標、課程體系,企業全程參與專業人才的培養,使“教、學、需”一致。以項目為驅動,通過“做中學”,將“知識、能力、探索興趣、解決問題能力和社會責任感”的培養融入到教學過程中,培養社會急需的有責任感的實踐能力強的與企業需求相匹配的高級工程型人才。
1.4基于CDIO的工程能力培養
CDIO(Conceive、Design、Implement、Operate)是由麻省理工學院和瑞典皇家工學院等四所前沿工程大學自2000年起經過四年的探索研究而創立的工程教育模式。CDIO代表構思、設計、實現和運行,它以任務驅動,構建以項目為主導的知識、能力和創新培養一體化的教學體系。CDIO通過“做中學”,激發學生的學習興趣,強調工程實踐訓練,強化能力的培養,著重培養學生工程基礎知識、個人能力、團隊合作能力和工程應用能力。通過“做中學”實現學生能力的培養基于CDIO的“做中學”人才培養模式,通過分層的項目訓練,幫助學生進行知識學習與能力的培養,同時幫助學生提高自主學習、團隊合作以及創新應用的能力。主要體現在:1)通過專業認知與“做”激發學生的學習興趣;2)分層遞進的能力培養,避免了重復技能的訓練;3)通過綜合課程設計與項目實踐,提升了綜合運用知識的能力,培養學生工程意識,并且培養學生合作協商的能力;4)通過素質拓展訓練,提升學生創新、創業與終生學習的能力。通過CDIO的“做中學”最終實現學生專業能力的培養。
1.5實踐教學體系建設依托
校內外實踐基地、產學研合作企業,整合校內實驗資源,構建“兩大平臺、四個模塊”的分層實踐教學體系。兩大平臺即校內教學實訓平臺與校外工程實訓平臺,四個模塊即工程基礎能力實訓、專業核心能力實訓、專業專長能力實訓、創新創業能力實訓,構成逐層遞進的實踐教學。
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基于新建本科院校網絡工程專業的教育現狀及地方產業發展的實際需求,以專業認證為導向,我們構建基于CDIO的網絡工程專業的工程教育人才培養模式,即將網絡工程專業工程型人才的培養與專業認證相結合,使新建本科院校培養的網絡工程人才與產業需求相適應。
2.1完善人才培養方案
CDIO代表構思、設計、實現和運行,以任務驅動,構建以項目為主導的知識、能力和創新培養一體化的教學體系。CDIO通過“做中學”,激發學生的學習興趣,強調工程實踐訓練,強化能力的培養,著重培養學生的工程基礎知識、個人能力、團隊合作能力和工程系統能力。人才培養模式是大學本科教育的出發點,學校應依據人才培養模式制訂合理的人才培養目標,構建完善的人才培養方案。依據網絡工程專業的發展潮流、產業的發展需求、學校與地方的特點,我們確立“2+1+1”的分段式工程教育人才培養模式。前兩年學生在校完成專業認知模塊、綜合能力模塊、專業基礎模塊的學習,重點培養學生的綜合能力(價值判斷能力、身心調適能力、交流溝通能力等)、專業認知與專業基礎能力等;第3年企業與學校共同完成專業應用模塊、專業專長模塊、校內實踐模塊的教學過程,有針對性地指導學生完成項目以及專業方向相關內容的學習;最后1年,學生進入企業實習,參與項目開發,完成企業課程模塊、素質拓展模塊、畢業設計等。通過“產學研”深度聯動,校企合作共同制訂人才培養目標、人才培養方案,企業全程參與專業人才的培養,使“教、學、需”一致。通過“做中學”,將“知識、能力、探索興趣、解決問題毅力和社會責任感”的培養融入CDIO教學過程中,培養社會急需的有責任感的實踐能力強的、與企業需求相匹配的高級工程型人才。
2.2優化課程體系
網絡工程專業的工程教育是為了培養具有熟練技術基礎,擁有善于構思、設計、實現和運行網絡產品或系統的能力,能夠適應網絡行業發展的網絡工程師。課程體系建設要對照專業認證的標準,堅持以產業需求為導向、以應用為目標、以能力為核心,整體優化課程體系。以往專業課程教學模式大多強調各課程自身的特點和作用,在教學實踐過程中注重本課程知識的運用與知識點的深、專、獨。如果弱化了專業課程綜合體系的整體關系,會導致相關課程間內容重復較多,課程培養目的分散,各門課程授課內容之間缺乏連貫性,學生不善于綜合運用所學知識解決實際問題。因此,我們應當堅持整體優化原則,注重學生知識結構、素質結構和能力結構的優化,適當進行專業主干課程群、專業專長課程群的優化與重組,形成以培養網絡工程能力為核心的課程體系。
2.3建設專兼結合的雙師型教學團隊
依據專業認證的標準要求,師資隊伍建設要突破現有體制,按照市場配置資源,組建由企業工程師、外聘教授、學院專業帶頭人、實驗師等組成的教學團隊。充分發揮企業工程的人才優勢,用好外聘教師,推行“雙師授課法”,形成特色鮮明的“雙師結構”和“雙師素質”的專兼結合教學團隊。我們要本著“引聘、培養、合作”的原則,充分利用學校的各項優惠政策,引進或聘用具有工程背景的高水平教師、企業工程技術人員,實現“校企”人才資源共享,加強工程教育師資隊伍建設。學校要有計劃有步驟地選派部分教師到重點工科高校、科研單位進修,鼓勵并安排教師到企業一線頂崗鍛煉,提高工程實踐能力。此外,還要切實發揮教學團隊的作用,采用“帶頭人+團隊”的人才組織結構,充分發揮學術帶頭人與學術骨干的帶頭作用,確定“老中青”教師的“傳幫帶”關系。通過建立青年教師導師制、系級教學督導制、聽課與評課制等制度,開展青年教師成長沙龍、青年教師教學技能比賽等活動,提高青年教師的教學與科研水平。
2.4建設實踐教學體系
我們要對照專業認證標準的要求,依托校內外實踐基地、產學研合作企業,整合校內實驗資源,構建“兩大平臺、4個模塊”的分層實踐教學體系。兩大平臺即學校教學實訓平臺與企業工程實訓平臺,4個模塊即基礎技能實訓、專業技能實訓、應用技能實訓和創新技能實訓,構成逐層遞進的實踐教學。
2.5探索多元的評價方案
我們建立“評價主體多方、評價內容多種、評價方式多樣”的多元評價體系。通過學生自評、互評以及教師評價等方式,建立科學合理的激勵機制。注重學習過程的評價,實現由對結果的“終結性評價”轉為對過程的“形成性評價”,激發學生的學習熱情,調動學生的科研興趣,培養學生的知識運用能力與科研創新能力。學校要參與國際交流與合作,開展工程教育專業認證,對照工程教育認證標準,切實構建工程教育質量保障體系。
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(二)體系結構
網絡工程專業在保持網絡工程設計特色的基礎上,重點突出物聯網和網絡安全管理方向。圍繞這三大專業方向,以現有的網絡工程基礎專業實驗室和正在建設的物聯網和網絡安全方向專業實驗室為依托,構建出專業特色鮮明的多層次實踐教學體系,網絡工程專業實踐教學體系學科與專業競賽、自主創新研究等多種形式,并分布在專業基礎實踐、專業核心實踐、專業方向實踐、專業綜合實踐四個教學層次上。從教學層次的角度看,網絡工程專業的實踐教學環節包括下列內容。專業基礎實踐主要指電子技術基礎、計算技術基礎、軟件系統基礎三方面的實踐教學,主要形式是課程實驗、課程設計和實習。專業核心實踐主要指網絡工程專業核心課程的實踐教學,主要形式是課程實驗和課程設計。專業方向實踐主要指物聯網、網絡安全管理、網絡工程設計三大專業方向的實踐教學,主要形式是課程實驗和課程設計。專業綜合實踐主要指學生根據自己選擇的專業方向而開展的專業綜合實踐教學,主要形式包括學科與專業競賽、自主創新研究、實訓與實習、畢業設計(論文)等。
二、實踐教學內容
以上述實踐教學體系為依據,從四個專業實踐層次分別闡述網絡工程專業的實踐教學內容。
(一)專業基礎實踐
網絡工程專業基礎實踐環節可分為電子技術基礎、計算技術基礎、軟件系統基礎三方面的實踐教學內容。電子技術基礎實踐教學內容包括模擬電路實驗、數字電路實驗、計算機組成原理實驗、硬件工藝實習。模擬電路實驗是讓學生了解放大電路的原理,并能理解相應的實驗現象。數字電路實驗是加強學生對數字邏輯的理解能力和數字電路的設計能力。計算機組成原理實驗是讓學生理解計算機硬件結構的實現原理和方法。硬件工藝實習是讓學生綜合運用數字電路和模擬電路的相關理論知識,使用電路設計軟件設計并利用實際電路元器件實現一個具有實際生產意義的電子電路系統。計算技術基礎實踐教學內容包括程序設計實驗、數據結構實驗、算法分析與設計實驗、程序設計應用課程設計等。程序設計實驗是讓學生能夠運用所學的程序設計語言編寫并調試程序,培養學生的程序設計能力和程序調試能力。數據結構實驗是讓學生運用理論原理知識編程實現線性表、隊列、堆棧、二叉樹、圖等基本數據結構及其訪問操作方法,以及常用的排序和查找算法,進而能夠解決相關的實際問題。算法分析與設計實驗是讓學生掌握分治法、動態規劃法、貪心法、回溯法、分支界定法等常用經典算法,從而更好地解決實際問題。程序設計應用課程設計是綜合運用程序設計語言、數據結構、算法分析與設計,設計并實現一個具有實際生活意義的程序系統。軟件系統基礎實踐教學內容包括操作系統實驗、數據庫原理實驗、軟件工程實驗、軟件系統開發課程設計。操作系統實驗是讓學生系統地掌握處理機管理、進程管理、存儲管理、文件管理和設備管理五大功能的工作原理與實現方法,進而能夠模擬實現操作系統部分功能。數據庫原理實驗是讓學生熟練掌握SQL語言的數據定義、數據操縱、完整性控制等功能,基本掌握數據庫的設計方法和數據庫應用系統的開發方法。軟件工程實驗是加深學生對軟件開發方法的理解,掌握統一建模語言UML和可視化建模工具RationalRose的基本用法。軟件系統開發課程設計是讓學生在掌握程序設計技術的基礎上,綜合運用操作系統、數據庫原理、軟件工程的理論知識與開發技術,設計并實現一個具有實際應用價值的軟件系統。
(二)專業核心實踐
網絡工程專業核心實踐環節主要包括計算機網絡、網絡編程、無線網絡、Linux編程等專業核心課程的實踐教學內容。計算機網絡實驗是讓學生學習利用Sniffer和Wireshark等常用網絡嗅探工具驗證TCP/IP協議報文格式和協議交互過程,從而加強學生對網絡協議及其工作原理的理解,加深對計算機網絡體系結構的認識。網絡編程實驗是以套接字編程為基礎編寫TCP/UDP協議通信程序以及數據包捕獲程序,編寫SMTP/POP3郵件客戶端、FTP客戶端、Web網站程序等經典網絡應用程序。無線網絡實驗是讓學生掌握各種無線網絡設備的安裝和配置方法,學會無線局域網的規劃設計、安裝配置與故障排除。Linux編程是讓學生掌握LINUX環境下C語言應用程序開發的基本過程,熟悉基本庫函數的使用,具有初步的應用程序設計能力。
(三)專業方向實踐
網絡工程專業方向實踐環節可分為物聯網、網絡安全管理、網絡工程設計三個專業方向的實踐教學內容。物聯網方向實踐教學內容包括射頻識別實驗、無線傳感網實驗、物聯網開發實驗、以及物聯網方向課程設計。射頻識別實驗是讓學生掌握射頻識別技術的讀寫卡、多卡讀、編碼調制、防碰撞算法、通信協議、保密通信等基本原理,能夠編寫相關應用案例程序。無線傳感網實驗是讓學生能夠對溫度、濕度、光照、壓力、紅外等典型傳感器節點進行數據采集,并利用Zigbee、藍牙、WIFI等通信模塊,開發無線傳感器網絡應用程序。物聯網開發實驗是讓學生在掌握嵌入式編程的基礎上,結合射頻識別和無線傳感技術,開發物聯網應用中的核心功能模塊或簡單應用程序。物聯網方向課程設計是綜合運用物聯網方向課程的理論知識與開發技術,設計并實現一個具有一定實用價值的物聯網應用系統。網絡安全管理方向實踐教學內容包括網絡安全實驗、網絡管理實驗、網絡攻防實驗、以及網絡安全管理方向課程設計。
網絡安全實驗是讓學生掌握網絡嗅探器和端口掃描工具的工作原理和實現方法,理解包過濾、網絡地址轉換等網絡安全策略,掌握防火墻和入侵檢測系統的安裝、配置和使用方法。網絡管理實驗是讓學生理解SNMP網絡管理協議的原理和工作過程,掌握SNMP程序的設計與開發方法。網絡攻防實驗是讓學生熟悉網絡探測、緩沖區溢出、網絡欺騙、拒絕服務、SQL注入等主流攻擊技術的實現方法,從而預防和阻止網絡攻擊。網絡安全管理方向課程設計是綜合運用網絡安全管理方向課程的理論知識與開發技術,設計并實現一個具有某種安全管理功能的實用網絡軟件或系統。網絡工程設計方向實踐教學內容包括網絡互聯技術實驗、網絡規劃與設計實驗、網絡故障診斷與排除實驗、以及網絡工程設計方向課程設計。網絡互聯技術實驗是讓學生學會網線制作、VLAN配置、交換機配置、靜態路由配置、動態路由配置、ACL配置、NAT配置等,為實際網絡部署提供基礎。網絡故障診斷與測試實驗是讓學生掌握網絡故障診斷與測試工具的使用方法,能夠對物理層、數據鏈路層、網絡層、以太網、廣域網、TCP/IP、服務器等的故障進行診斷與排除。網絡規劃與設計實驗是讓學生學會網絡規劃工具、需求分析、技術選擇、網絡拓撲設計、網絡編址與命名、路由設計、網絡性能保障、安全管理設計等各環節技能。網絡工程設計方向課程設計是綜合運用網絡工程設計方向課程的理論知識與開發技術,針對某個實際應用場景,規劃并設計一個具有實用價值的網絡工程方案。
(四)專業綜合實踐
專業綜合實踐主要指學生根據自己選擇的專業方向而開展的專業綜合實踐教學,主要形式包括學科與專業競賽、自主創新研究、實訓與實習、畢業設計(論文)等。學科與專業競賽是鼓勵學生在老師的指導下,利用課余時間和假期,參與學校、企業、省、教育部、乃至全球等各種級別的大學生學科或專業競賽,以擴大學生的知識面,培養學生理論聯系實際和動手操作的能力。目前適合網絡工程專業學生參加的競賽主要有全國大學生數據建模競賽、全國大學生電子設計競賽、ACM大學生程序設計競賽、“挑戰杯”大學生系列科技作品競賽、全國大學生信息安全競賽。自主創新研究可分為課內自主研究學習和課外科技創新活動。課內自主研究學習是在部分專業課程內,安排學生開展研究性學習與創新環節,激發學生主動學習的積極性,培養學生的自學能力和自主學習研究能力。課外科技創新活動是學生根據自身興趣和專業特長組成小組,自主選擇研究課題,確定研究目標、技術路線和研究計劃,利用課余時間和寒暑假在老師的指導下自主開展科技創新活動,以提高學生發現問題、分析問題和解決問題的能力,培養學生的創新意識和創業精神。實訓和實習是讓學生熟悉或掌握網絡相關行業或領域中可能遇到的常用技能,以縮短第一任職崗前培訓的時間。該類實踐教學內容包括見習環節、實訓環節、實習環節等。見習環節是參觀一個網絡行業相關的企事業單位或部門,見識各類產品和系統的研發過程或應用情況,以增強學生對專業的興趣和自豪感。實訓環節是在校內實驗與實訓基地,通過與企事業單位的合作,提煉網絡設備產品與網絡應用系統的典型功能模塊,進而設計出一組項目供學生實習訓練。
實習環節是與校外企業或培訓基地合作,讓學生參與到實際的項目研發與實施工作中,從而使學生接觸社會,體驗未來就業單位的工作環境和實際的項目開發過程。畢業設計(論文)是大學生四年專業知識學習后的一次綜合性專業技術實踐鍛煉機會。畢業設計的周期為14周,主要包括選題、開題、課題研究與指導、撰寫畢業論文、畢業論文答辯等環節。畢業設計課題可以由指導老師根據自己的項目課題、研究方向或興趣好確定,也可以根據學生就業單位的實際工作需要確定。
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作者簡介:徐慧,女,博士,講師,研究方向為網絡與服務管理;邵雄凱,男,博士,教授,碩士生導師,教學副院長,研究方向為計算機網絡、移動數據庫技術和Web信息服務;陳卓,女,博士,教授,碩士生導師,研究方向為信息安全;阮鷗,男,博士,講師,研究方向為網絡安全。
作為一所地方工科院校,湖北工業大學(以下簡稱“我校”)目前面向本科生穩步推進“721”梯級、分類、多元人才培養模式改革:針對70%左右的本科生,以就業為導向,實施以培養實踐動手能力為主體、創新創業精神為兩翼的高素質應用型人才培養模式;針對20%左右的本科生,培養具有一專多能、湖北工業經濟發展急需的復合型中堅人才;針對10%左右的本科生,扎實推進卓越工程師項目計劃,培養高素質創新型的、未來湖北工業經濟發展的領軍人物。在這一背景下,網絡工程專業與物聯網工程專業在培養方案設置和修訂的過程中,考慮利用科研平臺、培訓、競賽等方式,切實加強實踐環節的設計,進一步推進我校“721”人才培養模式改革,并以此為契機,進行培養和提高學生的創新精神和實踐動手能力的教學改革與實踐。本文旨在討論網絡工程專業與物聯網工程專業的網絡管理與安全綜合課程設計的改革實踐。
一、網絡管理與安全綜合課程設計的定位
按照“721”梯級、分類、多元人才培養模式改革思路,我校依據學科專業特點探索實施“實驗教學――實習實訓――畢業設計(論文)――創新教育――課外科技活動――社會實踐”六元結合的實踐教學體系。在這一實踐教學體系的規劃下,網絡工程專業與物聯網工程專業的人才培養方案都明確規定六大內容的基本要求和學分,并分為基礎層次(基礎課程實驗、生產勞動、認知實習等)、提高層次(學科基礎實驗、課程設計、專業實習或生產實習、學年論文等)、綜合層次(設計性實驗及科研訓練、學科競賽、畢業實習、畢業設計或論文等)三個層次,從低年級到高年級前后銜接,循序漸進,貫穿整個本科生培養過程,旨在增強本科生的創新意識,提高他們的實踐能力。
面向網絡工程專業本科生的網絡管理與安全課程群,主要包括“信息安全概論”、“應用密碼學”、“計算機網絡管理”、“網絡防御技術”、“網絡性能分析”和“網絡安全編程與實踐”這六門專業課程。在課程安排上,“信息安全概論”課程首先引入信息安全的基本概念和基本原理,包括消息鑒別與數字簽名、身份認證、操作系統安全、數據庫安全技術以及數據的備份與恢復等知識點;而“應用密碼學”課程則介紹密碼學基本概念、基本理論以及主要密碼體制的算法與應用;更進一步,“計算機網絡管理”課程以協議分析為導向講授網絡管理的相關理論,包括功能域、體系結構、協議規范、信息表示等知識點;“網絡防御技術”課程以統一網絡安全管理能力作為培養目標,闡述網絡攻擊的手段和方法以及網絡防御的基本原理;在此基礎上,“網絡性能分析”課程著重討論網絡性能管理的理論與應用;“網絡安全編程與實踐”課程討論網絡安全編程實現的基本技術。值得注意的是,網絡工程專業的網絡管理與安全課程群建設成果,目前正在為面向物聯網工程專業的相關課程體系設置與教學方法改革所借鑒。
網絡管理與安全綜合課程設計介于實踐教學體系中提高層次到綜合層次的過渡階段,作為網絡工程專業與物聯網工程專業本科生第四學年實踐能力培養的一個重要環節,有利于深入培養相關專業本科生的網絡管理與安全綜合實踐能力。
二、基于項目角色劃分的實施方案
為了培養網絡工程專業與物聯網工程專業本科生的工程實踐能力,網絡管理與安全綜合課程設計實施過程的改革思路是:采用自主團隊方式,選擇并完成一個網絡管理與安全項目。對于相關專業本科生而言,因為是自由組成團隊,項目角色劃分顯得尤為重要。在這一背景下,提出基于項目角色劃分的網絡管理與安全綜合課程設計實施方案。
網絡管理與安全綜合課程設計并不是要求本科生在短時間內便可以完成一個很大的網絡管理與安全項目,主要是希望他們能夠利用已有網絡管理與安全課程群的知識基礎,按照軟件工程的思路合作完成一個規模適中的網絡管理與安全項目,提高網絡管理與安全綜合實踐能力?;诓惶蟮捻椖恳幠?,網絡管理與安全綜合課程設計的項目角色劃分與相應職責見表1。
三、網絡工程專業與物聯網工程專業的協同設計
作為一所地方工科院校,我校自2008年開始面向本科生開設網絡工程專業,并于2012年面向本科生開設物聯網工程專業,同時已獲批“湖北省高等學校戰略性新興(支柱)產業人才培養計劃本科項目”。網絡工程專業與物聯網工程專業雖然是兩個不同的專業,卻具有一定的關聯性,如何保證網絡管理與安全綜合課程設計的實施方案對于這兩個專業的協同設計,是專業改革實踐過程中需要考慮的問題。圖1給出網絡管理與安全綜合課程設計在實施過程中網絡工程專業與物聯網工程專業的協同設計方案:
如圖1所示,網絡工程專業的網絡管理與安全綜合課程設計的選題主要包括四個方向,即“信息安全與密碼學”、“網絡防御技術”、“計算機網絡管理”與“統一網絡安全管理”。其基本的選題思路在于幫助本科生熟悉常用的網絡管理與安全編程開發包,并掌握網絡管理與安全項目實踐的基本技術,為將來從事網絡管理與安全方面的研發工作打下一定的基礎,各方向的參考選題見表2。
更進一步,較之網絡工程專業,物聯網工程專業具有更強的整合性與自身的特色,見圖1,物聯網工程專業的網絡管理與安全綜合課程設計的選題主要包括兩個方向,即“物聯網安全”與“物聯網管理”,各方向的參考選題如表3所示。[1,2]
按照我校“721”梯級、分類、多元人才培養模式改革思路,作為實踐教學體系中提高層次到綜合層次過渡階段的一個重要環節,網絡管理與安全綜合課程設計在改革實踐過程中,考慮采用基于項目角色劃分的實施方案,并嘗試實現該方案在網絡工程專業與物聯網工程專業的協同設計,同時給出這兩個專業不同方向的參考選題。
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1前言
網絡工程專業是國家教育部審定并設置的全國高校本科專業之一,是計算機專業與通信專業交叉的一門專業,也是目前我國高校計算機院(系)普遍開設的計算機科學類本科專業之一。
但應用型網絡工程人培養目標如何定位,專業知識體系如何建立卻一直是被受困擾的問題。網絡技術是計算機技術與通信技術相結合的一門新技術,也是計算機技術與通信技術交叉的一門學科。由于計算機類各本科專業也需要開設計算機網絡方向的課程,最普遍的現象是許多高校計算機院(系)將網絡工程專業開設成為計算機科學與技術專業的網絡方向,二者之間的培養目標相似,知識體系僅是幾門課之間的差別。另一種現象就是部份高校將網絡工程專業開設成為通信工程專業,沿用通信工程的知識體系再加設幾門計算機專業類的課程。應該說這兩種現象都沒有形成網絡工程專業本身的專業特色知識體系。
本文作者依據近年來從事網絡工程專業的人才培養、課程知識體系建設和教學的經驗,對網絡工程本科專業知識體系建設進行如下探討。
2網絡工程本科專業人才培養目標的確立
專業知識體系的建設必須緊扣專業培養目標,作為網絡工程本科層次的人才培養,應該定位于應用型的網絡工程人才。應用型網絡工程專業人才培養目標首先是具有一定的計算機基礎知識,其實是其核心培養目標是具有程與網絡應用的設計、規劃、部署、實施、開發、管理以及銷售工作,這些內容在時間關系上反映了網絡工程的全過程,在業界擔當“網絡架構師”、“網絡工程師”、“網絡測試工程師”、“網絡銷售工程師”等角色能力的人才。
從網絡工程本科專業培養目標來可以將該專業分為四個方面的能力培養:計算機應用能力、網絡設計規劃部署能力、網絡編程與應用開發能力、網絡管理能力。由于目前應用軟件開發基本都是基于網絡環境的應用開發,從而網絡編程與應用開發能力也屬于計算機類本科專業必備的能力,而且許多高校將網絡編程與應用開發能力作為計算機科學與技術專業的專業方向與特色來看待。就專業特色而言,網絡設計規劃部署能力、網絡管理能力才真正是網絡工程專業有別于其它計算機類本科專業之處。
另外,網絡工程專業人才培養也必須有別于通信工程專業。通信工程專業培養目標是具備通信技術、通信系統和通信網絡方面的理論知識和基本實踐技能;能適應通信技術與工程領域網絡、系統、設備以及信息交換、傳輸、處理方面的科學研究、工程設計、運行維護、系統管理的高級工程技術人才。盡管網絡工程和通信工程專業都涉及到網絡系統知識,但二者之間確有著區別,通信工程著重于信號和通信類知識,網絡工程著重于網絡應用和協議類知識。換言之,通信工程著重于電信企業大網絡平臺的建設與管理,網絡工程著重于用戶端網絡應用平臺的建設與管理。
3網絡工程本科專業知識體系的建設
網絡工程本科專業知識體系可采用“平臺+方向”方式建設。整個知識體系可劃分為兩個平臺和三個基本方向。
3.1兩個平臺
本著“厚基礎、重應用、強能力”的知識體系建設原則,為使學生具有扎實的基礎知識和專業知識,本專業搭建可兩個平臺:公共基礎課平臺,包括人文和社科基礎課程、理工科基礎課程以及計算機基礎及應用課程;專業基礎課平臺,包括網絡設計規劃部署類課程、網絡管理類課程、網絡應用開發類課程和專業特色類課程。以適應社會對應用型網絡工程技術人才培養的基本需求。
3.2三個基本方向
三個基本方向課程以專業課程為主,其教學應在強調知識傳授的同時,注重學生應用能力的培養與個性發展。通過基本方向課程學習使學生在網絡工程的某一職業領域具有較強的專業基礎知識和解決工程問題的實踐能力。
網絡設計規劃部署方向主要包括組網工程、網絡互聯技術、通信網技術、網絡性能測試等課程。組網工程主要介紹網絡需求分析、工程設計、綜合布線、設備選型知識。網絡互聯技術主要介紹路由和交換技術的配置與管理知識。通信網技術主要介紹無線網、移動網、寬帶綜合業務網、接入網等知識。網絡性能測試主要介紹網絡性能指標、測試方法、測試技術和測試設備的有關知識。
網絡管理方向主要包括網站建設與管理、網絡安全技術、入侵檢測技術、網絡協議分析等課程。網站建設與管理主要介紹網絡操作系統的配置、網絡管理協議與應用知識。網絡安全技術主要介紹網絡安全的基礎知識與技術、防火墻技術與配置等知識,入侵檢測技術主要介紹黑客攻擊技術、入侵檢測技術、計算機取證技術等知識。網絡協議分析主要介紹網絡協議分析方法與協議實現的知識。
網絡編程與應用軟件開發方向主要包括網絡程序設計、WEB編程技術、J2EE應用開發與部署、網絡數據庫技術。網絡程序設計介紹基于套接字的編程方法、進程(線程)間的通信知識。WEB編程技術主要介紹基于Java、JSP、Servlet和JDBC的編程知識。J2EE應用開發與部署主要介紹基于Servlet、Struts和Hibermate即SSH框架的編程技術,以及應用軟件的部署方法。網絡數據庫技術主要介紹網絡數據庫基礎知識、Oracle數據庫知識。
特色類專業課程主要以新的網絡應用技術為主,可選擇網絡并行計算技術、網格計算技術、多媒體網絡技術、網絡存儲技術、高性能網絡等方面的課程。
從網絡工程三個基本方向可分析出這三個基本方向與計算機科學與技術專業、通信工程專業之間的關系如圖1所示:
圖1網絡工程三個基本方向與其它專業知識的關系
其中人文和社科基礎課程主要指政治、思想道德、體育、大學英語等課程。理工科基礎課程主要指高等數學、
線性代數、數理統計與概率論、離散數學、數字電路等課程。計算機基礎與應用課程主要指計算機導論、計算機組成原理、程序設計語言、數據結構、操作系統、數據庫原理、計算機網絡等計算機專業基礎課程。
3.3網絡工程本科專業核心課程體系建設
通過對網絡工程專業知識體系的分析,可以得出網絡工程專業核心課程體系如圖2所示:
圖2網絡工程專業核心課程體系
鑒于在專業教學學時、教學人員和教學設施的不同,各高校在開設網絡工程本科專業時,可選擇三個專業方向之一并加以一定特色的專業課程來進行人才培養,以達到不同特色網絡工程人才培養目標。也可以分不同年級采用不同的專業方向進行培養,以滿足社會對網絡工程專業各方面人才的需求。
4結束語
本科教育的專業課程知識體系并不是一層不變的,應隨著科學技術的發展和社會的需求而變化,這才符合科學發展觀的理論。本論文中所討論的網絡工程本科專業的專業課程知識體系,是對近幾年各高校網絡工程專業知識體系的歸納和分析基礎上做出的一個探討,但隨著社會的進步,該專業課程知識體系也應處于一個不斷完善的進程中。
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針對傳統的專業實驗課與工程嚴重脫節的狀況,實行專業實驗課的工程化,即系定必修課程及實驗課要面向工程,要緊緊圍繞工程和聯系工程進行。
針對傳統的專業實驗基本都是驗證性實驗的狀況,增設綜合性、設計性和創新性實驗,以培養學生的創新能力和綜合實踐能力。
針對傳統的專業實驗課從屬于理論課的狀況,實行獨立設置的實訓課程和單獨考核。在進入畢業實習前,進行一次網絡工程綜合實訓,這一獨立設置的實訓課程名為網絡集成技術,它涉及網絡技術的所有方面,并可通過專業實驗室實施。
針對高等職業院校只局限于校內教學活動的情況,實施“走出去、請進來”的面向工程的授課方式,加強校內外實習實踐基地建設。
二、計算機網絡專業面向工程的實踐教學體系
建立面向工程的實踐教學體系是一個復雜的系統工程。該體系包含三個部分:課程體系及內容、網絡實踐體系(實驗、實訓和實習)、網絡工程應用。在該體系中,要始終以網絡工程應用為最終目標,建立課程體系、整合課程內容,設置層次網絡實踐體系;課程體系及內容服從、服務于網絡實踐;網絡實踐容服從、服務于網絡工程應用。
1.建立面向工程的課程體系
從應用型人才培養的全局來看,當前課程改革的主要任務是重新審定、合理調整總的課程設置。在計算機網絡專業中,減少專業必修課,按照計算機網絡、網絡工程、網絡管理與安全和網絡軟件開發4個方向增加選修課。明確每門課程在培養計劃中的地位與作用,增加綜合素質養成需要的宏觀性課程,充實新興的高科技應用成果。
課程改革不僅要以就業崗位群對人才知識結構的要求為依據,建立模塊化的課程體系,而且要改革課程內容設置,打破課程的界限,根據高職計算機網絡教學的實際,進行課程內容的整合與拆分,提高課程教學的效果和質量。
調整網絡專業系定必修課和實驗課的教學方式,將實驗、實訓、實習等實踐性課程與理論教學有機統一起來,面向工程應用實施教學計劃,重點突出知識的應用性和實踐性。
2.建立面向工程的網絡實踐體系
面向工程的實踐教學體系包括實驗、實訓和實習三個部分。實驗基于網絡基礎理論知識,進行基本技能的培養。實訓主要鍛煉學生對網絡工程的整體規劃、設計和創新能力。實習要求學生走出校園進入企業鍛煉,在實際網絡工程項目實踐中進行鍛煉,總結經驗、教訓,提高綜合設計創新能力。其中,實驗是工程實訓的基礎,實訓又是實習的基礎,這三者之間關系是逐層深入的,從而形成了系統而有層次的實踐教學體系。
(1)實驗項目的設計。按照實驗教學方式,實驗教學分為以下幾種形式:驗證性實驗、綜合性實驗、設計性實驗和研究創新性實驗。過去在教學過程中,多以驗證性實驗項目為主,各任課教師需要進一步優化設計課程實驗方案,適當精簡驗證性實驗,增加綜合性實驗和設計性實驗比重。實驗教學做到精講多練。
(2)實訓項目的設計。在本專業“計算機網絡”、“網絡工程”、“網絡管理與安全”和“網絡軟件開發”等多門課程學習的基礎上,增加了“計算機網絡工程綜合實訓”這門課程,通過2個專業實踐周完成。目的是將所學的網絡基礎知識結合實際網絡工程項目要求進行系統性的訓練。實訓業務參照各行業信息化規范、企業用人標準和崗位要求,從職業道德和職業技能兩方面強化學生的能力培養,其培養目標涵蓋:項目經理、網絡架構設計師、網絡施工員、網絡維護員、網絡管理員和信息安全師等。計算機網絡綜合實訓的內容包括:工作組級局域網設計與應用;校園網的規劃與設計;校園網站建設維護;電子商務平臺建設維護;企業構建IP電話系統。
(3)網絡工程實習。實施“走出去、請進來”的面向工程的授課方式。建立校企培養模式,使學生即學即用,了解網絡技術及施工特點和規范,激發學生的學習興趣,達到了傳統教學方式所不及的效果。同時,聘請一批網絡工程和網絡開發第一線的工程技術人員,定期到校進行課程教學和開設講座,讓學生了解到網絡技術新發展、新工藝,通過講課和講座,提高學生對專業實踐能力的重視程度。
3.面向工程的網絡實驗、實訓平臺的設計
面向工程的網絡實驗、實訓平臺應提供真實的網絡環境,可以讓學生親自動手完成實驗實訓項目,加深對網絡原理、協議、標準的認識,從而提高學生的網絡技能和實戰能力。因此,網絡實驗實訓平臺的建設尤為重要。根據實驗臺功能的不同,分為基礎實驗臺、安全試驗臺、無線試驗臺和VoIP實驗臺。每種試驗臺由實驗需要的硬件組成,包括路由器、核心交換機、三層交換機、二層交換機、防火墻、工作站、服務器、無線AP、VoIP語音模塊等。該環境有很強的適應性,根據不同的實驗實訓要求,可以配置不同的基礎平臺,如軟件開發平臺可以直接提供路由和DNS環境,網絡安全實驗臺則可提供完全的Internet技術環境。該平臺可以實現計算機網絡、網絡工程、網絡管理與安全和網絡軟件開發4個方向的所有實驗實訓項目。實現了理論的實驗化、實驗的工程化、工程的系統化、系統的集成化。
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2.創新教學環節安排
為提高學生對網絡的認識,避免在今后學習中產生盲目性,學院對新入校的新生在第一學期即安排了為期一周的網絡工程實訓。利用學院銳捷網絡基礎實驗室、西元網絡綜合布線實驗室、H3C網絡工程實驗室和云虛擬網絡安全實驗室等實驗實訓平臺,讓學生帶著好奇去了解網絡,帶著問題去進一步學習網絡。通過綜合布線工程的現場講解,通過網絡互聯通信的現場操作,通過網絡安全攻防的現場演示,讓學生對網絡有了一個更為全面、更為直觀且全新的認識,激發他們對網絡的興趣,也為他們今后更加明確地進行網絡工程學習指明了方向。
二、以實踐教學為重點,完善實踐教學體系
實踐教學是應用型本科高校教學優勢、學科優勢和科研優勢的集中整合,是培養學生創新意識的重要環節,也是培養高素質應用型人才的重要途徑。要加快應用型人才培養步伐,必須加強實踐教學,構建科學的實踐教學體系。要以社會發展對人才需求為背景、以基本能力訓練為基礎、以綜合素質培養為核心、以創新精神教育為主線,培養學生的實踐動手能力、科學研究能力,鍛造學生的創新思維、培養學生創新能力,提高學生的綜合素質。
1.構建科學合理的實踐教學體系
網絡工程專業構建了“一主線、四層次、五平臺、八模塊”的實踐教學體系。做到四年實踐教學不斷線這“一主線”;加強公共實踐、基礎實踐、專業實踐和創新實踐“四層次”的實踐訓練;搭建起實驗實訓平臺、實習實訓平臺、科技創新平臺、創業就業平臺和社會實踐平臺“五平臺”;保證素質訓練模塊、實驗教學模塊、實習教學模塊、實訓教學模塊、課程設計模塊、畢業論文(設計)模塊、應用與創新模塊、社會實踐模塊“八模塊”真正落到實處。
2.形成模塊化實踐教學環節
重視實踐教學環節,重新制(修)訂了網絡工程專業人才培養方案實踐教學體系設置上,網絡工程專業實踐課程分為公共實踐、基礎實踐、專業實踐和創新實踐等四個層次。除公共實踐外,共設置了21個課內實驗、6個課程設計、3個實訓教學,外加認識實習、生產實習、畢業實習、畢業論文(設計)等集中實踐教學環節。其中,實踐教學共58學分,占總學分的28.4%(不含公共實踐學分)。實踐教學內容安排上,有針對性地開發實驗項目,合理設計綜合性、設計性實驗項目內容,積極開展實驗課程(設計)、實習實訓、課外科技訓練、畢業論文(設計)等。為鍛煉學生的實際動手能力,提高了團隊協作意識,在專業實驗教學中廣泛采用“島式實驗臺”,將學生們分成若干小組,明確每個學生在任務中的具體分工,使得每位學生都能明確實驗的復雜過程。另外,針對學生網絡基礎的不同情況,在實踐教學中對不同學生開出不同的“菜單”,因勢利導地進行分層教學、差異教學和訂單式實驗選擇,針對不同水平、不同要求的學生采取不同的實踐教學體系,如“網站配置與管理(低級要求)”、“網絡互聯設備配置(中級要求)”、“網絡仿真與網絡編程(高級要求)”。同時,通過設置科技實踐環節、鼓勵學生積極參與教師科研課題等途徑,促使學生積極參與科研活動。
三、以內涵建設為保障,提升教學質量與效果
加大傳統課堂教學模式與教學內容改革,促進教學改革與創新,提升教學質量。
1.改革傳統課堂教學模式
針對性地對課堂教學模式進行改革,對課程的重點、難點進行分析、講解,對相關知識平臺進行擴展。在課堂教學中摒棄“一言堂”的教學方法,采取主要內容、重點內容以“老師講授為主、學生提問為輔”,其他內容以“學生課后自學為主、老師答疑為輔”的方法開展教學;課堂教學過程中改變講細講透的灌輸式教學方法,采用精講、選講,通過對課程的網絡化改造,在滿足既定的教學要求下盡量減少課內學時,增加學生課外自主學習和實踐。另外,通過增加“案例教學”,提高學生分析問題和解決問題的能力。
2.嘗試雙語教學
教育部在教高[2001]4號文件中明確提出:“本科教育要創造條件使用英語等外語進行公共課和專業課教學,高新技術領域的信息技術、生物技術等專業要先行一步”。2007年,教育部在《關于進一步深化本科教學改革全面提高教學質量的若干意見》文件中又進一步指出,要鼓勵高校開展雙語教學工作。為培養具有國際化視野、適應信息化社會要求的網絡綜合技能人才,提高學生閱讀國外教材、文獻的能力。安徽新華學院以省級精品課程———計算機網絡原理為依托,采用清華大學出版社出版的《ComputerNetworkFourthEdition》教材,對計算機網絡原理課程大膽嘗試雙語教學。在教學方法上通過“簡單滲透層次整合層次雙語思維層次”梯度模式,讓學生逐步學會用母語和英語來表達計算機網絡知識,思考、解答問題,即從教學手段、教學形式上采用逐步過渡的方法讓學生接受雙語教學。
3.完善課程考核與評價方式
課程考核與評價一改傳統方式,更加注重學生應用能力與學習過程相結合,考核采用結構化評分方法,極大地提高了考核的客觀公正性。理論課程考核不以“一張試卷定終身”,課程總成績由期末閉卷考試成績、課堂表現與作業成績三部分組成。改變傳統的以學生實驗報告為主要依據的考核方法,通過知識的綜合運用來評價學生自主設計實驗項目的能力、實驗過程中疑難問題的排除能力以及實驗故障的分析與解決能力,以此來探索多元化的實驗考核方法,培養學生的工程實踐能力。
4.突出雙證教育
為進一步突出“雙證”教育,提高網絡專業技術證書的考證率與通過率,為社會培養更多有用的網絡工程師人才,提高學生畢業時的就業競爭力。2012年,安徽新華學院與杭州華三通信有限公司(H3C公司)合作成立了安徽新華學院信息工程學院H3C網絡學院。網絡學院以“專業務實,學以致用”為理念,積極推廣以網絡技術為主要內容的教育計劃,并通過課程植入、考核置換等方式積極進行相關課程改革。目前學院已有160多名同學拿到了H3CSE證書(網絡工程師證書)。
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引言
計算機網絡技術專業是針對信息社會日益增大的網絡應用人才需求而設立的,因而在各種類型的專業技術院校中都受到較高的重視。依據專業的教學培訓計劃及循序漸進的培養原則,一般在高年級的課程中會設置網絡工程課程。網絡工程課程在高職院校網絡技術專業的課程中占有舉足輕重的地位,它是專業學生邁向職業之路的橋梁。因此,教師在講解該課程時需要做好課件設計,從而有效提高課堂教學效率,為學生今后的工作與學習打好堅實的基礎。
明確課件的教學內容
網絡工程課程的教學目標是要求學生能夠應用網絡調試和服務器配置技術,規劃設計出一個完整的網絡,達到職業網絡工程師的任職資格。課程的性質主要以實踐為主,知識脈絡以網絡工程的完整實施過程為依據,包括網絡基本概念、IP地址和綜合布線規劃實施、網絡設備選項和調試、服務器系統運行維護等知識。課件設計中知識性是第一準則。因而,在設計課件時教師要把這些內容全部包含在課程教學內容中。在教學中,教師通常使用案例的方法將這些知識點串聯起來。而筆者建議,最好的方法是采用全局與局部相結合的方式來組織相關的教學內容。課件的全局任務是網絡工程設計實施的理念。因而,教師在開篇就應從工程概述的角度向學生傳達IT類工程的實施過程,并解析各個環節的具體內容和方法。在設計這部分課件時,要包含多個知識點的提示,先為學生提供一個工程實施理念的提綱,并運用圖文、動畫來豐富課件,對知識內容進行解析,使學生對每個環節的知識都留下一些印象。同時,這部分內容還包含很多設計的理念,屬于高層次的內容,相對整個課件內容來說比較枯燥,因而,教師必須采取灌輸性質的課件展現。課件的局部任務是重點內容的反饋和解析。在教學中,要想把工程設計中的知識點都展現出來,就需要教師采用一個完整的小型案例來綜合展現。在網絡專業實驗室中最好的應用對象就是充分利用標準的42U機柜,它能夠安裝標準的機架路由器、交換機、機架服務器,對布線系統的使用,在機柜中也能夠很好地反饋出來。另外在課件展現上,教師可以很容易找到標準機柜的標準安裝和布線系統,這些都能給學生一個直觀的印象。在這部分課件內容的安排上,教師需要提供標準的參考,如設備的配置腳本、設備調試的結果,另外在教學方式上需要靈活地安排。課件中教學內容的核心是工程案例的實施。這也是全局和局部相結合的最有力的實證。工程案例的實施在課件設計的各個環節中對教師來說是最難的,很多教師都沒有參與過具體的網絡工程,所以很難提出并實施完整的工程案例。而隨著各類計算機網絡應用技能競賽的開展,教師則可以通過技能競賽官方網站獲得樣題,并將其作為課件綜合案例在網絡工程課程中實施。
分析課件的教學對象
課件不僅要能夠被學生接受,而且還要讓學生能將其轉化成自己的認知,這就要求教師在做課件時要充分了解學生,根據學生的特點合理設計課件。針對綜合能力強、能夠輕松學習網絡工程課程的學生,在課件設計方面,教師不僅要鞏固自身技術知識,還要繼續提升其能力,讓他們能夠充分發揮主觀能動性,優質地完成相關任務。而針對網絡技術掌握不是很熟練、興趣不是很足的學生,教師在課件設計方面就需要設置符合他們自身水平的任務,使其能夠自主完成任務,從而激發他們進一步學習的興趣。雖然針對不同特征的學生做合理的教學課件是很難的工作,但是高職網絡技術專業教育的目標是讓學生掌握從事各類網絡工程師的技能,并且能夠在未來有更好的發展。因而,教師可通過知名招聘網站了解同層次的網絡工程師的任職需求,從而有針對性地設計課件,樹立不同的教學目標,提升學生的專業自信心。
采用靈活的教學方式
現在很多教學課件都只作為知識傳授的工具,忽略了學生的學習過程,教師為了完成教學任務,通過課件羅列大量知識點,學習過程中讓學生只能被動地接受,教學活動變得單一乏味;另外,還有一部分教師制作的課件純粹是教材內容的復制,根本沒有利用價值。那么,如何解決這些問題?這就需要教師合理地設計并利用課件展開師生、生生交流的環節。例如,IP地址規劃在企業網絡中是一項很重要的工作,對公有地址和私有地址的提出有嚴格的定義。教師可以在課件中設置提問性質的注釋,先引導學生自主了解私有網絡地址出現的背景和應用范疇,然后進行討論,讓他們探索私有地址是如何訪問外網的,最后教師進行總結,這樣不僅能夠提高學生的學習興趣,而且能夠高效地完成教學任務。教師在組織教學時,也可以通過課件提出任務,并引導學生自行分組、自主學習。學生要完成任務,就需要依據課件設計中的任務要求來自主組建任務小組。而如何使全部學生參與到主動學習中,教師就要對任務的各個環節進行解析、說明,如對一個案例中不同任務的比例,以及考核的要求等都能夠刺激學生團隊盡力完成各項任務,另外教學課件在非課堂時間也能夠通過提示引導學生團隊繼續深入學習。
結語
網絡工程課程作為高職網絡技術專業的一門專業課程,實踐性非常強。因此,教師在課程講授的過程必須要有一個設計巧妙的課件輔助。另外,對于專業學生來說,利用課件能達到不論在課堂還是在課外都有一個良師益友的目的。盡管教學課件在教學效率上給教師的教學工作帶來很大便利,但是教學活動是教學與學生的雙向交流活動,兩者不能偏廢,否則教學課件給教學工作帶來的不利也是顯而易見的,因此,教師要結合學生的特點做好課件設計。
參考文獻:
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隨著計算機網絡技術的迅速發展和應用領域的不斷擴大,計算機網絡已滲入人們工作和生活的方方面面。據中國互聯網絡信息中心報告顯示,截至 2012 年 6 月底,中國網民規模已達到5.38億[1]。在網民數量激增的同時,越來越多的企事業單位開始建立基于自身業務的網絡系統,并開發基于網絡的應用和業務。目前,國內高校的網絡工程專業大體分為兩大類:一類是以原有的計算機本科專業為基礎,課程體系[2]沿用計算機本科體系,無法體現網絡工程專業特色。例如:以編程類課程來說,計算機專業[3]強調的是語言編程,而網絡工程專業強調的是網絡管理編程及其底層協議通信。因此,這樣的課程設置泛而不專,不能體現一專多能的作用。另一類是以通信工程為主體,強調計算機網絡與原有電信網絡相結合,主要體現在各個郵電學院的培養計劃中。這兩類都不符合目前網絡工程專業的發展需求,沒有給出清晰的專業定位,造成教學質量和效率下降。
目前各行各業需要什么樣的網絡技術人才呢?而國內的高等院校網絡工程專業培養的人才能否完全滿足這些需求呢?為此,我們一方面調查并分析了多個典型行業對網絡工程專業人才的技術與技能要求,另一方面跟蹤分析了包括清華、北大、上海交大、美國 MIT、加州大學伯克利分校、西點軍校、CC2005、加拿大 Dalhousie 大學、澳大利亞昆士蘭大學和國立大學、瑞士聯邦理工學院等多所國內外知名院校當前網絡工程或相關專業的培養方案,并以此為依據,確定網絡工程專業涉及到的知識領域及對應的知識點,然后制定覆蓋各知識點的課程體系和教學計劃。
2、網絡工程專業的培養目標
高等教育的目的是培養高等技術人才,網絡工程專業主要是為了培養網絡工程師,目前網絡工程專業的培養方向主要有網絡工程管理與規劃設計、網絡維護與管理以及網絡應用程序開發等方向[4-8]。根據普通工科高校辦學層次和培養對象,我們立足于“寬口徑,厚基礎,高素質,強能力,突出創新意識”的教學理念,確立該專業的培養目標為:培養系統掌握計算機技術、通信技術及網絡技術的基本理論、基本知識,掌握計算機網絡系統分析和設計的基本方法,具備計算機應用、網絡編程與應用開發、網絡規劃設計部署、網絡管理等基本能力,具有較強創新意識的計算機網絡工程技術人才。
3、制訂專業培養方案的方法
在制定專業培養方案時,可以采用“需求驅動”的方法。首先,對人才市場進行需求分析,確定本專業的培養目標;然后,根據培養目標和人才需求分析,得到了本專業人才應具備的專業理論知識和專業技能,大致確定本專業的專業課程;根據這些專業課程又需要哪些專業基礎課程的支持,從而大致確定本專業的專業基礎課程;通過分析這些專業基礎課程應該得到哪些基礎課程的支持,大致確定本專業的基礎課程;最后,根據培養目標和培養方案的制訂原則,仔細、合理地調整各模塊內容和學分分配。
4、網絡工程專業課程體系設計
4.1課程體系設計的原則
課程體系的設計必須分析網絡工程的專業特性,且與當前社會的需求緊密結合。基于網絡的社會需求眾多,網絡技術日益復雜,因此,最好根據需求,將這些特性分類,設計網絡工程專業方向,然后為不同專業方向設計不同的課程體系。網絡技術是計算機科學與通信技術結合的產物,我們從兩個學科的本質出發,從硬件和軟件兩個方面劃分社會需求,分為網絡設備的研發與制造產業、網絡系統軟件的完善與拓展、基于網絡的應用軟件與工程設計 3 個方面。第 1 方面屬于硬件領域,第 2 和第 3 方面屬于軟件領域的系統軟件與應用軟件。在網絡設備的研發與制造產業,目前最具有代表性的公司有 CISCO、華為、H3C、中興等;在網絡系統軟件的完善與拓展方面,有代表性的領域有下一代互聯網的協議研究、無線通信協議的研究、網絡安全相關協議的研究等;基于網絡的應用軟件與工程設計有 Web程序設計、防火墻和 IDS 軟件的研發、網絡規劃與設計等。
4.2調整課程結構,優化課程體系
對專業基礎課程及專業課程進行知識點的歸類整合,在工科學生培養的框架內,重新組織課程,增強課程教學的一致性和連貫性,減少不必要的重復。在課程結構調整方面,以課群為基礎組織和建設課程內容,這樣既便于同類相關課程之間的知識銜接,又便于在課群內組織任課教師開展課程建設等教學研究活動。同時,專業課群也體現了培養目標所確定的學生應具備的主要技能,便于在課群的基礎上通過修訂課程內容,調整學生的知識結構,完善培養目標的具體內涵。
4.3課程體系強化方向性
網絡工程專業作為一門新型的交叉學科,雖然與計算機、通信工程專業相近,但具有其鮮明的專業特色。網絡工程專業的教學計劃,雖然總在調整,但總體而言,沒有實質性的突破。很多高校網絡專業教師為了提高學生的綜合能力,嘗試以任務驅動及實例教學為主,通過學習和模仿,制作出一個相對完整的、能夠完成一定操作的程序(或應用軟件)。這種嘗試,在提高學生的動手能力及學生的學習興趣方面雖收到一定的效果,但改革力度是不夠的。建立切實可行、符合本校特色的教學計劃、培養方案和課程體系是網絡工程專業建設的基礎,教學內容和課程結構體系要瞄準人才培養目標,通過現代教育技術手段濃縮課時,科學合理地整合課程,構建合理的知識結構。對培養應用型本科來說石家莊鐵道學院網絡課程體系結構以四大專業主干課程為基礎,三大專業方向為主導的課程體系?;A主干課程涵蓋了電子科學技術、計算機科學技術、網絡技術與通信技術和信息安全技術四大專業體系,保證了本科教學的寬基礎平臺。
4.4加強專業技能的培養
網絡工程專業是一門工程性很強的專業,必須加強實踐環節,IEEE-CS和ACM任務組在CC2001報告中也特別強調了將專業實踐并人課程中的必要性。1999年,全國開始擴大本科生招生規模,IT類本科學生數量急增,這在一定程度上緩解了IT市場的人才緊缺狀況。然而,從近兩年的畢業分配情況看,許多學生找不到合適的工作單位,而許多IT類企業找不到合適的畢業生。其原因主要有兩個:一是IT技術及其應用發展迅速,知識更新速度加快;二是學生專業技能掌握得不夠。根據人才市場需求調查的結果,目前大學本科畢業的學生能夠馬上勝任本專業某個領域工作的人為數不多,在專業技能方面有些還不如高職畢業生,需要單位進行崗前培訓,而高職畢業生,專業理論知識又不夠,因此必須對本科畢業生進行正確定位,對本科培養方案作適當調整,以滿足社會需求。
4.5專業課程的設置
教學計劃以計算機網絡規劃、網絡管理及應用開發能力培養為特色,加強包括計算機網絡總體規劃設計、網絡管理、網站開發設計及維護等教學環節,涉及網絡協議與路由技術、網絡與信息安全、網絡系統應用軟件的設計開發等內容。專業課程主要分為以下三個課群:1)網絡設計與規劃課群;2)網絡管理課群;3)網絡應用技術課群。學校還應加強前沿與特色選修課程的開設。隨著網絡的普及,網絡安全問題成為當前面臨的緊迫問題。我校在網絡工程專業課程體系設置中,強化網絡安全特色方向,通過該專業特色方向的學習,使學生具有網絡安全應用的配置和開發能力。
4.6加強實驗室建設
對于實驗室建設,我們遵循兩個步驟:確定實驗內容和實驗方式、確定實驗環境和實驗設備。根據課程體系確定網絡工程專業學生必須掌握的實驗內容包括:網絡組建/規劃、網絡設備配置/設置、網絡操作系統使用/配置、網絡管理、網絡協議分析。對于實驗方式,應采用分組進行,這樣既便于實驗課管理,也具有較好的課堂氣氛,并且學生可以獨自動手在真實設備上操作、配置,教師可以控制和檢查學生配置、實驗結果是否正確。但由于設備的各種接口易損壞,所以需要限制教師和學生此類操作。
5、結語
作為本科院校,在網絡工程專業培養模式制定過程中,我們以為企、事業單位培養從事網絡工程技術、網絡管理及網絡應用與開發工作的工程技術人才為目標,以專業培養目標為基礎,以社會需求為導向,體現專業特色,加強實踐教學環節,注重專業技能、動手能力、應用能力和創新能力的培養。
參考文獻:
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中圖分類號:G642
0 引言
網絡工程專業是在計算機科學與技術、通信工程和電子工程等專業的基礎上,通過多專業知識不斷交叉、融合而發展壯大的一門較新的學科和專業。與計算機專業相比,網絡工程專業基本上是從計算機專業的計算機網絡專業方向發展起來的,其教學組織管理大多也由計算機學院/系實施。網絡工程專業的知識體系主要是通過精簡一部分計算機專業課程,增加一部分網絡與通信類課程來構建,其專業課程可分為4個系列:電子類、計算機類、通信類和網絡類,如圖1所示。其中網絡類課程主要涉及IP層以上的有關協議和理論,更加關注IP網、企業網、專用網和互聯網及其設備和系統的開發、規劃、組網、安全與管理,它與計算機類課程一起構成網絡工程專業的骨干課程體系。通信類課程主要由通信工程專業的部分專業課程精簡而來,其主要知識單元涉及網絡體系結構中IP層以下的協議知識,偏重于電信或廣電等公用網絡系統平臺及設備的開發與建設。因此,學好通信類課程是學好網絡類課程的一個重要基礎,而且兩者相輔相成。只有融會貫通地理解并掌握兩者的主要專業知識,才能理解三網融合、全程全網的大概念,掌握完整的網絡與通信知識體系。另外,網絡工程專業與市場需求和應用結合密切,更加強調工程性、系統性和實踐性。
目前有關網絡工程專業實踐內容探討的研究和論文較多,但對通信類系列課程實驗環節的研究則較少。例如,文獻[3]介紹了國防科技大學計算機學院通過開展多類型、多層次實驗教學,加強網絡工程專業人才實踐能力培養的有關經驗和建議;文獻[4]給出了武漢大學計算機學院建設網絡工程實訓平臺的方案、實驗項目以及實踐改革思路和措施。但上述兩文獻涉及的實驗平臺、項目和方法主要針對的是“計算機網絡”等網絡類系列課程。文獻[5]介紹了北京郵電大學電信工程學院建設全程全網綜合型實驗室的構建方案與設想、實驗設置與開發,以及部分實施情況和所收到的成效。實驗網絡平臺涉及電話網、移動網、智能網、接入網、光纖網、信令網、同步網、網管網、數據傳輸網等,主要針對通信專業的實驗室建設。因此,無論從實驗設備購置、實驗深度,還是從實驗學時等方面來看,都不太適合網絡工程專業的實驗建設。文獻[2]給出了網絡工程專業開設通信類系列課程及其主要知識單元的有關看法和建議,但并未對有關課程實踐內容的設置給出相關見解和說明。因此,本文將在文獻[2]的基礎上,作補充和探討。
1 通信類課程內容實驗設置
網絡工程專業的通信類課程主要源自通信工程專業相應的課程,實驗內容和手段豐富、成熟,主要問題是如何適當取舍。目前較常用的課內通信實驗工具有兩類:一是“教學實驗箱+常用儀表”,二是通信仿真軟件或系統。兩者均可開展包括信號變換、編/解碼、基帶和頻帶傳輸、多路復用、無線信道衰落以及電信、移動等各類通信網絡主要技術方面的實驗,實驗項目基本可涵蓋理論教學中的所有重要知識點,并可與課堂教學同步展開;實驗層次可囊括從基礎驗證實驗到綜合設計和創新實驗,以及從綜合課程設計到本科畢業設計課題;實驗方法和技術都是長期教學經驗的結晶和科研成果的濃縮。利用硬件實驗箱或系統不但可以加深學生對知識點的理解,還可熟悉實驗工具的使用,提高動手能力。利用通信仿真軟件,如MATLAB和SystemView等,界面直觀明了,實驗開展更加豐富靈活。例如,通過拖拽SystemView功能元件庫中的圖符塊(Token)并配置好參數,就可構成各式各樣的仿真系統,對相應信號頻域和時域的波形進行動態觀察及分析,概念、原理和現象顯示清晰明了,分析窗口還可給出眼圖、星座圖及BER等曲線圖,非常有利于學生加深理解和掌握課堂理論知識。
實驗教學體系一般可分為基礎驗證、綜合設計和研究創新三個層次。課內實驗項目大多以驗證性實驗為主,綜合設計性實驗為輔,目的是為了加深對課程理論知識的理解,增強基本專業技能的訓練。根據文獻[2],由于專業定位、數理基礎、學時限制等原因,網絡工程專業通信類系列課程可設置在5門左右(見圖1)。主要教學內容以基本的通信理論和電信、衛星、光纖、移動等通信網的關鍵技術原理為主,對一些復雜而抽象的信號變換、電磁傳播等數學知識僅作介紹。課程理論及實踐教學的基本要求是能支撐網絡類系列課程的學習和實踐。因此實驗項目的設置也應與之相適應。我們根據教學實踐經驗,提出如下幾點看法:
1)實驗內容除了開設一些重要且較抽象的通信原理或技術方面的實驗外,建議盡量設置一些與計算機類或網絡類課程關聯較大的實驗內容。這樣,不僅可提高學生的學習興趣,也有助于加強和鞏固計算機和網絡類課程知識。例如,除了專門設置調制解調、碼分擴頻等實驗外,可選擇數字信號編碼(如CRC、HDB3編碼)、計算機數據傳輸通信系統測試(見圖2)等實驗。在圖2中,兩臺計算機通過通信原理實驗箱連接,實驗內容涉及計算機通信軟件的設置與使用、RS232接口、數據通信控制規程、不同速率下的系統性能測量、信道誤碼和調制解調方式對通信性能的影響等知識點。
2)插圖2具體實驗項目安排要注意循序漸進、先易后難、先模塊后系統。例如,在圖2中,可先單獨做BPSK/DBPSK實驗和漢明編碼實驗,再做計算機數據傳輸系統測試實驗。對于BPSK/DBPSK實驗,如采用SystemView仿真軟件,可先做BASK/BFSK的驗證性實驗,即給出完整的原理框圖及所有圖符模塊和參數配置,實驗目的是驗證原理和熟悉仿真軟件的使用。做BPSK/DBPSK實驗時,則抽掉部分功能模塊或僅給模塊不給參數,讓學生自己根據原理,設計、配置和調試系統,鍛煉學生的綜合設計能力。被抽掉的模塊和參數最好是對應于學生容易忽視但又重要的知識點。
3)不同的實驗項目可采用不同的實驗工具,有利于學生了解和掌握更多的實驗手段,也為今后畢業設計、創新研究甚至將來深造或科研打下一定基礎。例如,“信號分析與處理”使用MATLAB工具,“數據通信”等其他課程就采用通信實驗箱或SystemView仿真軟件。在上述調制解調實驗中采用SystemView,則在計算機數據傳輸系統實驗中使用原理實驗箱。如果條件允許,還可購置程控交換機、SDH設備、移動通信等實用設備,構建出真實的通信實訓環境,通過開設演示驗證、設備操作、配置、管理以及互通測試等各種類型的實驗,使學生能盡快地建立真實、完整的通信和網絡系統概念和掌握系統工作原理。
驗證性或綜合性實驗能夠使學生盡快熟悉并掌握實驗設備,為后續進階型及自主設計型實驗打下良好的基礎;使學生從實驗中逐步增強發現問題、分析問題、解決問題、積累實用經驗的能力。通過實驗不但能夠加深對基本理論知識的理解,還能提高工程實踐素質,激發創新意識。
2 綜合課程設計和創新實驗設置
通過提供高水平的實驗系統或仿真平臺,開設綜合課程設計、本科畢業設計、創新項目競賽等實驗項目,使學生能進一步鞏固基礎知識、接觸科研前沿、鍛煉科研能力、提高工程素質、培養創新精神。
網絡工程專業知識領域較廣,口徑較寬,需要開展和加強的實踐項目也較多。因此根據專業培養目標,目前大多數院校開設的綜合課程設計主要對應的是網絡類系列課程,如網絡工程課程設計、網絡協議或應用軟件開發課程設計、網絡管理課程設計、網絡攻防課程設計等。因此,如何在有限的實踐學時內,開展通信類系列課程的綜合課程設計及創新研究也是值得探討的問題。我們認為可采取以下思路:
1)開展一些相對簡單且與計算機或網絡類知識緊密結合的綜合課程設計,便于學生上手,提高積極性。例如,將計算機編程、仿真及硬件相結合,利用集成的仿真工具,通過電路原理圖及硬件描述語言設計出通信電路,編譯仿真后下載到實驗板芯片上,并完成從設計、仿真到制作、驗證的整個實驗過程。
2)在網絡工程等綜合課程設計中增加一些與通信類知識單元有關的綜合設計內容。通過購置一些程控交換設備、SDH光纖網設備、寬帶接入網等設備,并集成入網絡實訓系統中,開設從底層通信到上層網絡協議及應用,從語音到數據,從管理到傳輸,從接入網到核心網等綜合課程設計內容。
3)結合畢業設計環節和創新研究競賽,根據指導老師所從事的科研項目,如無線傳感網、RF網、認知無線電等,開展一些有關通信新技術方面的研究和創新項目,并將這些科研項目設備融入到實驗室網絡與通信綜合實驗平臺中,由此不斷積累經驗,完善系統,開設更多的綜合或創新實驗項目,豐富整個實驗體系。
另外,也要加強實驗教學管理,制定靈活的實驗室開放和成績評定等制度,提高學生課內學時實驗效率,并鼓勵學生利用課余時間加強和豐富實驗內容。
3 結語
隨著三網融合、物聯網、云計算等發展,網絡工程專業知識體系及內涵也在不斷發展和成熟。計算機類和網絡類課程構成了網絡工程專業的主要知識體系,通信類課程是學好網絡類課程的重要基礎。而通信類課程的實踐教學是掌握通信與網絡類課程知識,實現素質教育和創新人才培養目標的重要環節。本文在文獻[2]的基礎上,就網絡工程專業如何開展通信類系列課程實驗設置提出了相關建議,有待進一步實踐驗證和完善。
參考文獻:
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篇12
網絡工程專業是以一級學科“計算機科學與技術”和“信息與通信工程”交叉共同構成的相對較新的專業。2001年11月,教育部下發《關于做好普通高等學校本科學科專業結構調整工作的若干原則意見》中增設了網絡工程專業。隨后,近300所本科院校相繼開設該專業。受到各自高校辦學條件的影響,在人才培養目標、課程設置和培養模式以及實踐環節等方面差異較大,比如通信工程背景較強的學校以通信系統為主要方向培養學生,計算機技術背景較強的學校以計算機網絡管理維護和開發為主要方向培養學生。然而,地方本科院校的網絡工程專業本身底子薄,普遍存在人才培養目標不夠明確,課程設置和培養目標有差異,尤其是實踐教學環節相對薄弱的問題。由于計算機網絡設備硬件更新較快,教學實踐環節經驗不足,難以適應企業需求。課程方向設置較落后,導致專業培養特色和優勢不夠明顯,畢業生對實踐工程能力相對較弱。特別對于專業問題的分析、解決能力無法較好地提高,難以達到企業需求的技能型人才。
近年來,隨著信息產業的迭代更新,低端網絡維護和網絡管理類人才市場萎縮較大,傳統的以網絡管理和維護為主的畢業生出現就業難,但用人單位又難以招聘合適的人才的現象普遍存在。隨著物聯網和移動互聯網等新網絡技術的飛速發展,在“互聯網+”時代背景下,給網絡工程專I帶來了新的契機和挑戰,針對地方本科院校的實際情況和辦學定位,“傳統”的網絡工程專業亟需在專業方向發展和課程設置以及實踐環節等方面進行重大的改革創新,探索一條符合地方高校的網絡工程專業人才培養模式。本文以應用型地方院校攀枝花學院為例,以面向企業需求,融合物聯網和移動互聯網等新網絡技術,對課程設置和實踐環節進行改革,從而探索網絡工程專業方向發展的新型培養模式。
2.網絡工程專業課程體系的設置
攀枝花學院于2007年開設網絡工程專業,本專業著力培養學生系統地掌握網絡系統工程軟硬件相關基本理論、基本方法和基本技能及本專業的前沿技術,培養具有良好的網絡應用系統研發能力、網絡工程規劃、設計與實施能力和網絡系統管理維護與安全保障能力的應用型高級網絡工程師。學院以“面向地方,服務地方”的人才培養理念,重點培養如下三大類的網絡高級應用型和技能型人才:網絡應用系統開發工程師、網絡系統集成和維護工程師、物聯網工程師。
我校的網絡工程專業采用偏重計算機科學與技術方向的培養模式。迄今已畢業5屆共計260余名本科生,畢業生整體就業形勢良好。通過對網絡工程專業畢業生的就業情況反饋和跟蹤統計,當前網絡工程專業畢業生的就業方向主要集中在如下五個領域:網絡系統工程集成和實施、面向網絡或Web應用的軟件設計與開發、網絡系統管理維護和安全保障、嵌入式物聯網系統應用和移動互聯網軟件開發。但由于近年的網絡應用開發人才社會需求量大,畢業生以網絡應用開發崗位工作比例較大,然而網絡工程的本身專業優勢并未較好地在學生就業方面體現。
根據中國調研網的最新調查,傳統的網絡系統管理維護、網絡系統工程集成和實施需求近年有下降趨勢,而隨著移動互聯網和云計算技術的飛速發展,越來越多的企業對移動互聯網和云計算平臺運維工程師的需求與日俱增。為了適應社會市場的變化,高校對傳統的網絡工程專業需要對其進行內涵擴展,緊跟社會市場的新需求,挖掘更多的與網絡工程相關的企業崗位,提升專業就業品質。
我校的網絡工程專業的人才培養知識和能力體系主要以如下6種能力為主:網絡應用系統研發能力,網絡工程規劃、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,網絡設備研究與設計能力和網絡協議分析設計與實現能力。在傳統意義上的網絡工程人才培養,要滿足6種畢業生具備的能力,人才培養課程設置方面開設課程多而全,學生學習方向不明確,網絡工程的專業特色依然不明顯。專業核心必修課程和專業方向課程的建設是培養優秀的網絡工程畢業生的關鍵。
從畢業生就業反饋情況來分析人才培養和課程設置,網絡工程規劃、設計與實施和網絡系統管理與維護由于學校網絡實驗設備的陳舊和綜合網絡設備管理維護教學案例較少,主要以仿真實驗環境上完成很多網絡課程實踐環節,導致學生在真實網絡環境下存在的問題無法適應,分析問題的能力有限。比如課程“網絡性能評估與測試”是網絡管理和維護、網絡產品開發等崗位的必備基礎,然而教學上重理論,輕實踐環節,學生修完該課程,對實際的網絡性能依然無法獨立評估和測試,原本對網絡技術興趣濃厚的學生也不得不轉向網絡軟件開發方向。3融合移動互聯網的網絡工程專業的建設思路
我校的網絡工程專業培養模式培養的畢業生具有堅實的網絡基礎知識,然而網絡應用系統研發能力方面的課程,主要以傳統的軟件開發模式培養為主,顯得有一些粗糙,項目化教學模式難以實施。為了更好地適應移動互聯網技術的發展和企業對該方面的人才需求,將網絡工程人才培養方案的專業課程設置提出修改,將移動互聯網、物聯網技術和云計算技術充分結合融入到網絡工程專業中,拓展專業內涵。
移動互聯網和物聯網技術是國家規劃重點發展的戰略型新興產業。在最近幾年里,移動通信和互聯網成為當今世界發展最快、市場潛力最大、前景最誘人的兩大業務。智能商務和移動支付催生了電子商務飛速發展,預計2016年我國移動互聯網和云計算產業鏈規模將達到5300億元,移動互聯網開發和云計算平臺運維人才需求井噴,但目前實用性和針對陛強的人才培養較少,其數量和質量已經不能滿足人才市場的需要,隨著產業的高速發展這一矛盾將更加突出。網絡平臺建設是這些新興產業的重要基礎設施,人才培養必備知識,傳統的網絡工程專業培養方案不能更好地適應國家戰略部署以及企業人才需求。把握好IT信息技術產業發展對人才需求的動向,融合移動互聯網將網絡工程專業方向發展多樣化,改革課程是勢在必行的趨勢。
3.1專業層次結構優化
攀枝花學院網絡工程專業依托計算機專業實訓中心的實踐環境培養學生實踐能力,組建專業的教師團隊和教研室,具有較好的教學師資和教學資源基礎。對適應新形勢對網絡工程人才的需求,我校2014級網絡工程培養計劃實行修訂,實行”1+2+1培養”模式:第一年為公共基礎教學課程,與計算機其他專業保持一致,使學生具有扎實的計算機技術基礎;第兩年和第三年,根據專業特色,將移動互聯網和云計算相關課程融入到網絡工程專業人才培養中,按照行業技術發展和企業崗位需求,設立了“網絡管理維護與運維”、“云平臺運維”、“網絡應用軟件開發”、“物聯網及移動互聯網應用”四個特色方向。第四年為“校企聯合”實踐教學環節,針對學生所學方向到企業對應崗位去實踐,校內校外雙導師制度高質量地完成畢業設計(論文)工作,使學生學以致用,提高學生的工程實踐能力。
對學生進行教學的目的實際上培養學生的能力,不論是課堂教學還是實踐教學都是為了讓學生畢業后具有勝任所選崗位所需要的能力。網絡工程專業的整個教學體系就是圍繞著學生所需要的能力進行設置的。下面以專業方向能力魚骨圖展示課程設置修訂后的人才培養方向發展。其中,云平臺運維和物聯網及移動互聯網應用方向為兩個新發展方向,體現了“互聯網+”時代的新型網絡工程專業的特點。
圖1中的計算機專業基礎知識一般開設在第二到四學期、經過職業生涯課程的引導,學生集中在第四學期進行選方向和有針對性的選修專業方向課程。目前雖然有部分高校已經有了物聯網技術本科專業和云計算技術??茖I,但缺乏扎實的底層網絡技術支持,學生難以勝任軟硬件結合的底層研發工作。圖J的專業課程設置有效地迎合了移動互聯網和物聯網技術在網絡工程專業的應用,將網絡技術平臺和“互聯網+”有機結合,既注重學生基礎專業素質的培養,又拓展專業應用方向,有機結合企業人才需求,多樣化培養網絡工程技能人才。
3.2實踐教學模式改革
學校應用型本科轉型發展,培養學生具有較高的實踐動手能力是網絡工程人才培養工作的重中之重。根據攀枝花學院網絡工程專業本身的特點,網絡工程專業教研室堅持“以工程應用為基礎,優化實踐教學模式”的原則,采取“校內實踐+校外實習”、“校企聯合實驗項目”的創新實踐教學模式開展對學生實踐工程能力的培養。實踐教學主要由三部分構成:第一,校內實踐教學活動。第二,大學生創新創業實踐活動,學科競賽,校內校外聯合實驗項目指導的團隊活動等實踐環節;校外頂崗實習。第三,認證項目實踐活動。
(1)專業實踐教學內容設計
表1為網絡工程專業實踐教學活動體系培養學生的綜合實踐能力、創新和工程能力。按照行業技術發展和企業崗位需求,表1將課程群和實踐教學活動結合,學生選發展方向時,有意識地選修對應課程群和參與對應的實踐教學活動。根據網絡工程以及專業方向體系的層次劃分,從網絡工程應用層案例,網絡層案例以及開發層案例出發設計對應的實踐教學活動內容,最后通過對實際項目采用為期一周或兩周的分析學習課程實踐項目,達到項目設計規劃能力提升的目的。
(2)聯合實驗實踐活動
實踐教學在網絡工程專業建設中具有舉足輕重的作用。專業在學院的領導下成立了網絡安全,移動互聯網、物聯網技術等大學生創新創業訓練團隊,有專業的實戰經驗豐富的指導老師帶領,緊密結合工程實際,開展一系列與網絡工程專業密切相關的工程項目開發。組織學生申報大學生創新創業訓練計劃項目,強化創新創業能力訓練,加強產學研合作,增強學生的創新能力和實踐動手能力。學院多方聯系與國內知名通信企業r比如,中軟國際、中興通訊等j共建網絡工程實訓項目庫,如視頻點播系統的網絡規劃與部署、某某企業Web服務器升級與維護、基于Wi-Fi信號的手機室內定位系統等網絡工程建設項目。
(3)網絡工程師認證項目提升實踐能力
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1、功能定位及特色建設問題
要使實訓室能真正發揮作用,必須以正確的功能定位為基礎。實訓室的功能定位應以人才培養目標及模式為依據。網絡工程實訓主要培養學生具有網絡工程的實際動手能力,使學生具有綜合運用計算機技術、網絡技術、智能樓宇技術的能力,因此網絡工程實訓始終堅持三個功能,即專業基礎與專業實訓功能、開放服務功能及科研實踐功能[1]。
實訓室建設要充分反映學科發展特色、專業特色,要做到這一點,必須緊抓特色實訓隊伍、特色平臺、特色項目建設,形成能體現這些特色的實訓教學模式、實訓課程體系、實訓室管理運行方式。
2、建設規劃問題
實訓室建設規劃是實訓室易于管理的前提,是充分發揮實訓室功能的基礎。在制定實訓室建設規劃時,首先應具有前瞻性,實訓室的建設應滿足本科教學需求,提高學生的實際動手能力,能成為專業教師和學生從事相關研究、學習的平臺;其次應具有系統性,要通盤考慮學生應具備的知識體系,以便在實訓課程體系、實訓項目設置、實訓設備等方面進行統一布置,使學生通過實訓掌握相應的知識點;最后應具有科學性,應充分聽取專家、學者、教師和管理人員等各方面的意見,科學合理地設計實訓項目。
3、校企合作問題
校企合作問題主要是:一方面學校通過研發要為企業解決部分理論上的難題;另一方面學校要利用企業的先進設備和實踐理念,以較低的支出為學生提供一流的網絡工程實訓教學環境,使學生能真正的面向職業市場,做到課堂與就業相結合。
二、網絡工程實訓室管理的內容
1、建立特色鮮明的網絡工程實訓室
網絡工程實訓室的主要研究方向是控制網絡的通訊、軟件、組成等技術,其主要的實訓項目有“計算機網絡與通訊原理實訓”、“網絡設備的認識與配置”、“企業綜合布線系統的規劃設計和應用”、“路由器軟件框架設計”、“交換機、路由器、硬件防火墻綜合實訓”等。通過實訓使學生形成對計算機網絡的清晰的認識,熟悉一些主流網絡設備的配置方法、網絡協議的工作原理,掌握組網技術、綜合布線、網絡安全、網絡操作系統等內容,初步培養在TCP/IP協議和LAN上的實際工作能力[2]。
2、制定完善的管理制度
建立完善的實訓室規章制度是做好實訓室管理工作的前提。網絡工程實訓室在沿用以前計算機實驗室管理制度的基礎上,增加了《網絡工程實訓室開放制度》、《網絡工程實訓室創新團隊制度》、《網絡工程實訓室科研項目申請及獎勵制度》三個制度。這三個制度主要針對網絡工程實訓室的特殊性,在實訓室開放、創新團隊建設、科研項目申請及獎勵方面給予規范。
3、建設高素質的實訓教師隊伍
加強教師隊伍建設,首先要加強教師隊伍的素質教育,培養和提高事業心和責任感;其次要不斷提高教師隊伍的業務水平,由于網絡設備更新換代速度快,在實訓及維護過程中可能遇到各種新問題,這要求教師具有扎實的專業知識,不斷積累經驗,提高解決與處理問題的能力;最后要合理安排進修與學習,為教師創造學習高新知識與技術的機會,學習先進的管理手段與方法,提高業務水平。
4、構建先進的實訓教學體系
從人才培養體系整體出發,突出網絡工程實訓的特色,以學科建設為基礎,構建以能力培養為主線,分層次、多模塊、相互銜接的實訓教學體系,改變了以往的實訓項目主要是驗證性實驗,實訓的設計簡單,與實際工程差異較大的缺點,實訓內容不斷融入科技創新和教學改革新成果,有利于學生創新能力的培養[3]。
5、完善實訓室管理模式
實訓室由過去只給本科生開實訓逐步過度到開放模式,教師和學生通過實訓室網站預約課外開放時間,管理人員合理安排時間并通過網站告知。學生完成一定數量的課時后可申請學分,然后將課程設計和畢業設計與此掛鉤,夯實了基礎,提高了動手能力;同時提高了實訓室的利用率。
三、結束語
積極推進實訓室的建設、建立科學的實訓教學體系、完善實訓室管理模式是提高教學質量的重要內容。目前,我系的網絡工程實訓在教師隊伍培養、課程體系建設、實訓項目設置等方面都取得了可喜的成績,但在怎樣將產、學、研相結合,怎樣引導老師和學生申請科研項目上,還有待進一步提高。
參考文獻:
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