時間:2023-06-25 09:22:16
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2.系統地掌握計算機和網絡通信領域內的基本理論和基本知識;
3.掌握計算機、網絡與通信系統的分析、設計與開發方法;
4.具有設計、開發、應用和管理計算機網絡系統的基本能力;
5.了解計算機及網絡通信領域的一些最新進展與發展動態;
6.了解信息產業、計算機網絡建設及安全的基本方針、政策和法規;
結合高校優勢學科培養網絡工程專業人才
不同的發展歷史、相異的學科建設等因素使得每一所大學都有自己的品牌專業、強勢學科以及與其培養目標相配套的軟硬件資源的建設與積累。物聯網有著非常廣泛的應用范圍,高校在計算機網絡工程專業物聯網方向的專業定位上可以結合自身現有的優勢學科,參考人才市場的用人需求,改革網絡工程專業的課程體系,因地制宜地制定具有本校重點學科特色的培養方案和教學內容。網絡工程(物聯網)培養模式可以從專業定位、知識結構、創新能力培養和人才培養模式評價體系四個方面進行討論。其中,專業定位和知識結構將在下一節論述。在復合型工程應用人才的創新能力培養上,需要轉變以往的以傳授知識為主導的教育模式,注重學生的創新思維和自主學習能力的培養,強化教學實踐環節。例如:開設具有行業背景的工程訓練課程,開展個性化的創新能力培養研究,提高實驗和培訓課程的比重,擴展大學生創新實踐基地建設[5]等,形成以行業應用為背景的立體化培養模式。完善的評價體系可以實現人才培養模式與質量的跟蹤與評價,依據評價結果可以適時地調整教學內容,有利于提高人才的適應性。從行業應用出發,可以分別從學生的綜合素質能力培養、學生知識結構優化、工程實踐與創新能力培養等方面對研究成果進行評價。計算機網絡工程專業物聯網方向人才培養模式如圖1所示。將傳統網絡工程專業的課程設置與學校的優勢學科的專業知識有機結合,使得畢業生不僅能夠從事計算機網絡方面的工作,也能直接從事行業背景下的物聯網工程領域的工作,增強畢業生的工程實踐能力,拓寬其就業范圍。以天津科技大學為例,學校建有“食品營養與安全”、“工業發酵微生物”2個教育部重點實驗室和1個教育部“食品生物技術工程研究中心”,在食品科學和生物工程等領域的研究與教學處于全國前列。依托天津科技大學的食品、生物等優勢學科和應用背景,筆者認為,目前計算機學院的網絡工程專業可以以食品安全和生物發酵與菌種保藏控制物聯網為應用領域,融合食品學院和生物學院相關專業的教學資源,拓展網絡工程專業的培養方向。通過多學科的交叉融合,建設以輕工行業物聯網應用為特色的計算機網絡工程專業培養體系。
優化網絡工程專業培養目標和課程體系
由于物聯網技術下的網絡工程專業需要融入不同專業學科,所以,在確立了以輕工行業物聯網應用為特色的網絡工程專業培養目標的基礎上,調整教學大綱,對原有專業的課程配置進行科學地增補和取舍。結合學校的優勢學科的應用背景,依照網絡工程專業物聯網方向的培養目標設置相應的課程內容和實踐環境,形成特色教育,增強畢業生的就業競爭力。
1.專業培養目標物聯網技術下的計算機網絡工程專業面向現代信息處理技術,主要培養學生良好的科學素養,使學生畢業后可在輕工行業、信息產業、科研單位從事物聯網應用相關技術開發和研究,成為具備行業知識和專業技能的高級應用型人才。培養的學生具備通信技術、網絡技術、傳感技術的基本理論和應用能力,能進行系統集成及相關技術的開發和應用推廣,具有物聯網工程實踐能力。專業能力培養要求:掌握計算機科學與技術和網絡工程等方面的理論和方法,具有扎實的理論基礎知識;掌握傳感器技術、無線通信網等物聯網感知層關鍵技術的基本知識和基本技能;具備各類網絡系統的運維能力和一定的分析、設計和開發能力,擁有較強的軟件編程功底;具備從事輕工行業物聯網領域的科學研究能力;了解計算機網絡及物聯網的行業發展動態和技術標準,掌握文獻檢索、資料查詢的基本方法,熟悉利用Internet獲取信息的手段,具有獲取信息的能力。
2.主干課程網絡工程專業物聯網方向的課程設置以專業培養目標為向導,注重學生動手能力和創新思維的提高。學生可以通過對計算機網絡及物聯網的基本理論和基本知識的學習,掌握網絡分析和設計的基本方法,掌握物聯網應用的基本技能。物聯網中的感知層主要用來感知和采集現實世界中的信息,網絡工程專業物聯網方向的課程設置可以在現有計算機物理層的相關課程基礎上,融合通信原理、傳感器技術基礎和射頻技術與無線通信等課程,提高學生在物聯網感知層理論知識的理解。對于物聯網網絡層方面,傳統的網絡工程專業已包含該領域涉及的大部分知識,需要增加無線傳感網絡和無線自組網理論課程,強化學生對物聯網網絡層的理解。物聯網應用層的主要作用是依據各行業的實際需求開發信息管理平臺,并根據行業應用的特點集成相應的內容服務[6]。結合應用層的特點,各院??山Y合自身優勢學科增設具有行業特色的物聯網信息處理技術、無線自組網應用和物聯網應用程序設計等課程。有關物聯網安全技術的課程,不僅涉及物聯網的三個層次,也關系到嵌入式知識的相關課程。網絡工程專業物聯網方向的課程體系結構如圖2所示。綜合考慮現有網絡工程專業的課程設置,計算機網絡工程專業物聯網方向的專業課程主要有:離散數學、數據結構、計算機組成原理、操作系統、計算機網絡、數據庫原理、物聯網技術概論、物聯網應用程序設計、無線傳感網絡、嵌入式系統概論、嵌入式操作系統、網絡系統集成、網絡程序設計、網絡管理、射頻技術與無線通信、物聯網安全技術、無線自組網理論及應用、物聯網信息處理技術等。
1、計算機科學與技術專業主要培養具有良好的科學素養,系統地、較好地掌握計算機科學與技術包括計算機硬件、軟件與應用的基本理論、基本知識和基本技能與方法,能在科研部門、教育單位、企業、事業、技術和行政管理部門等單位從事計算機教學、科學研究和應用的計算機科學與技術學科的高級科學技術人才。主干學科有算法、數據結構、操作系統、編譯原理、計算機組成原理、計算機體系結構、計算機網絡等。
2、網絡工程是指按計劃進行的以工程化的思想、方式、方法,設計、研發和解決網絡系統問題的工程。培養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、開發等工作的高級網絡科技人才。主干學科是計算機科學與技術。交叉學科是信息與通信工程。
(來源:文章屋網 )
作者簡介:胡中棟(1958-),男,江西婺源人,江西理工大學信息工程學院,教授;涂燕瓊(1981-),女,江西南昌人,江西理工大學信息工程學院,講師。(江西 贛州 341000)
基金項目:本文系江西省教育廳教改資助課題(項目編號:JXJG-10-6-33)的研究成果。
中圖分類號:G642?????文獻標識碼:A?????文章編號:1007-0079(2012)31-0017-02
“卓越工程師教育培養計劃”是貫徹落實《國家中長期教育改革和發展規劃綱要(2010-2020 年)》和《國家中長期人才發展規劃綱要(2010-2020 年)》的重大改革項目,也是促進我國由工程教育大國邁向工程教育強國的重大舉措。[1]工程師作為新生產力的重要創造者和新興產業的開拓者,在當今社會扮演著越來越重要的角色。如何持續高效地培養工程師,從而提高國家的競爭力、造福人類社會是世界各國政府關心的重要議題。[2]隨著互聯網的迅猛發展,對網絡工程師人才的需求量相當大。幾十年來,我國培養了大批工科畢業生,可是滿足社會需要的工程師仍然顯得緊缺。[3]我國工程教育存在的“學術化”取向使工科學生在讀期間以理論課為主,缺少工程實踐。[4]而很多學生畢業后到了工作單位又很難適應崗位的需求;用人單位也反映本科生動手能力差、再培訓的經費支出較大的問題。針對此問題,根據長期以來對網絡工程專業人才培養的實踐,探討網絡工程專業卓越工程師人才培養方案。
一、確定網絡工程專業人才培養目標
網絡工程專業應用型“卓越工程師培養計劃”的主要培養目標是通過“知識—能力—素質”一體化培養的課程體系,培養創新能力強、適應我國經濟社會發展需要的高級網絡工程技術人才,系統地培養學生掌握網絡工程技術的基本理論及專業知識,為社會培養出具有現代高級網絡工程師的知識、能力和素質,具有可持續發展潛力的新世紀卓越工程師。培養的網絡工程專業學生應具有較好的獲取知識和綜合應用知識的能力,具有在大、中、小企業網絡與骨干網絡等方面從事網絡系統的規劃、設計、實施、管理與維護等的能力,同時具備網絡應用軟件的開發能力,以滿足國家與社會經濟發展的需求。
二、改革人才培養方案與課程體系
本著基本知識、基本技術和基本技能培養的要求,將知識點和實訓能力的訓練模塊化、目標任務化、項目工程化,課程體系更加優化。教學內容要保持先進,要及時反映本學科領域的最新科技成果。要不斷改革教學內容和體系,注意隨時更新知識內容。將培養標準進一步細化為知識能力大綱,針對大綱中的各要素設計所需要開設的相關課程和教學環節,形成適合《卓越工程師培養計劃》的教學大綱、培養方案、課程體系、教學環節。網絡工程專業課程體系設計了八個課程模塊,分別是:素質教育模塊、基礎模塊、網絡與計算機基礎模塊、路由交換模塊、網絡應用軟件模塊、網絡安全與視頻監控模塊、數據中心與存儲模塊、工程實訓模塊,如圖1所示。
素質教育模塊包含思想道德與法律基礎、中國近現代史綱要、職業規劃、形勢與政策、創業教育、創新教育等;基礎模塊包含高等數學、工程數學、大學物理、電路分析、模擬電子技術、數字電路與邏輯設計、大學英語等課程;網絡與計算機基礎模塊包含計算機基礎、C程序設計、計算機網絡、構建中小企業網絡等;路由交換模塊包含高性能園區網絡、大規模網絡路由技術、構建廣域網等課程;網絡應用軟件模塊包含JAVA語言程序設計、WEB技術開發、數據庫系統、軟件工程等課程;網絡安全與視頻監控模塊包含安全防火墻系統、構建安全VPN網絡、入侵防御系統與安全審計、IP視頻監控系統等課程;數據中心與存儲模塊包含數據中心網絡、存儲基本原理、Neocean網絡存儲技術等課程;工程實訓模塊是強化學生工程能力的模塊,緊密結合企業現場的研究與應用環境,進行網絡工程認識實習、構建中小型企業網與高性能園區網絡實訓、網絡安全技術實訓、數據中心實訓、數據庫開發實訓、Java方向(或DotNet方向)軟件開發實訓等。
三、改革教學模式與教學方法
一、前言
如今社會快速發展,計算機的應用領域非常廣泛,社會生產力也不斷地發展,人們的生活方式也隨之改變。在教育管理中,如何使師生員工的工作、學習和生活變得非常便捷、舒適和高效,更不必浪費大量的時間去圖書館查找資料,是一項必須解決的問題。顯而易見,教育管理者必須培養全體師生員工懂得網絡技術勢在必行,例如,搜索網絡便可查出自己所需要的大量重要信息和資料;在網絡上你就可以看書、查未知領域的資料、聽名校名師的精彩講座等,不僅如此,還可以通過辦公軟件來處理一些日常事務,避免瑣碎與繁雜。計算機網絡管理已經成為人們生活、工作和學習的一部分,并時刻發揮著重要的作用。
二、教育管理者必須了解計算機領域,培養社會需求人才
了解計算機領域,是教育管理者必須掌握的。所謂計算機就是一種按事先存儲的程序,自動,高速的對數據進行輸入,處理,輸出和存儲的裝置。一個計算機系統包括硬件和軟件兩大部分。計算機可以廣泛的應用于科學計算,數據處理,實時控制,人工智能,計算機輔助和輔助教育,娛樂與游戲等領域。
在業余時間,對于計算機管理者,最好了解和學習一些基本課程。
主要課程如:電路原理、模擬電子技術、數字邏輯、數字分析、計算機原理、微型計算機技術、計算機系統結構、計算機網絡、高級語言、匯編語言、數據結構、操作系統、計算方法、離散數學、概率統計、線性代數以及算法設計與分析等。
近年來,教育管理對人才的要求有:
1. 掌握計算機科學與技術的基本理論、基本知識和基本技能,特別是數據庫,網絡和多媒體技術;
2. 掌握計算機應用系統的分析和設計的基本方法;
3. 具有熟練地進行程序設計和開發計算機應用系統的基本能力和開發CAI軟件的能力;
4. 具有創新意識、創新精神和良好的教師職業素養,具有從事計算機教學及教學研究的能力,熟悉教育法規,能夠初步運用教育學和心理學的基本原理,具有善于與人合作共事的能力;
5. 了解計算機科學與技術的發展動態;
6. 掌握文獻檢索、資料查詢的基本方法,具有獨立獲取知識和信息的能力。
三、教育管理者必須了解計算機專業方向,培養復合型人才
計算機科學與技術是一門研究領域廣闊的專業,下分多個學科方向。如網絡工程、數字媒體技術、計算機控制、人工智能、軟件工程等等。作為教育管理者,必須洞察當前計算機迅速發展的方向:網絡工程和數字媒體技術,在當前教育管理中顯得尤為突出。
——網絡工程
網絡工程就是以計算機網絡系統、數字通信系統、網絡通信技術和計算機技術為基礎的一門學科。它的主要內容是總結、研究和網絡設計、實施和維護有關的概念和客觀規律。該學科方向有其明顯的特征,首先是有非常明確的網絡建設目標,在工程開始之前就必須確定。然后,工程有詳細的規劃和正規的依據。例如國家標準、行業標準或是地方標準等等。
學習網絡工程需要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,需要接受網絡工程技術應用的基本訓練,同時要具有運用所學知識與技能去分析和解決相關實際問題和進一步學習網絡工程領域新理論、新技術及創造性思維的能力。該方向的主要課程:高等數學、線性代數、數字邏輯與數字系統、離散數學、算法與數據結構、計算機組成與系統結構、計算機網絡、網絡工程、信息與網絡安全、通信軟件設計等等。
網絡工程所做的事得到了人們的喜愛,同樣數字媒體技術也一樣。數字媒體是指以二進制數的形勢記錄、處理、傳播、獲取過程的信息載體。這些載體包括數字化的文字、圖形、圖像、聲音、視頻影像和動畫等感覺媒體,和表示這些感覺媒體的表示媒體等的統稱為邏輯媒體,以及存儲、傳輸、顯示邏輯媒體的實物媒體。
——數字媒體(即軟件工程)
數字媒體在我們的日常生活中都會用到,比如數碼相機拍的照片、攝像機拍的影像、音樂、圖像、動畫、用3D制作軟件制作出來的動畫角色等等。簡單來講,“數字媒體”一般就是指“多媒體”,是由數字技術支持的信息傳輸載體,其表現形式更復雜,更具視覺沖擊力和互動特性。
數字媒體技術發展迅速,成為全產業發展的驅動力。在某種程度上,數字媒體產業的發展體現了一個國家在信息服務、傳統產業升級換代及前沿信息技術研究和集成創新方面的實力和產業水平。例如:英國高度重視數字媒體產業的發展,數字媒體產業每年的產值占英國GDP的8%。美國權威統計機構的最新數據顯示,數字媒體產業在美國已發展成重要的支柱產業,據了解,美國現在的數字媒體產業發展水平超過了以往任何一個時代,不僅規模巨大,而且產業細化、全球擴張。
數字媒體技術學科方向要求學生掌握數字媒體中各類媒體的基本知識和行業知識。主要的課程有:C++程序設計、計算機圖形學、計算機動畫基礎、計算機游戲基礎、JAVA語言、數字邏輯、微機原理與接口技術、多媒體技術基礎等等。
四、教育管理者必須培養社會高需求尖端人才
未來幾年,國內外高層次軟件人才仍將供不應求。軟件工程專業畢業生主要在各大軟件公司、企事業單位、高等院校、各大研究所、國防等重要部門從事軟件設計、開發、應用與研究工作。有數據表明,我國軟件出口規模達到215億元,軟件從業人員達到72萬人,在中國十大IT職場人氣職位中,軟件工程師位列第一位,軟件工程人才的就業前景十分樂觀。
五、結束語
新時代賦予新的歷史使命,教育管理者要有不斷創新的教學管理模式,更要要有符合當代高校的創新理念,培養先進管理人才時,要不斷加強實訓和各種技能比賽。教育具有多元化,博采眾長,集思廣益,只有不斷地更新管理模式,與時俱進,才能培養好優秀的員工和一流的學生。
參考文獻:
[1]王移芝,羅四維.大學計算機基礎教程[M].北京:高等教育出版社,2004
[2]楊振山,龔沛曾.大學計算機基礎(第四版)[M].北京:高等教育出版社,2004
現有的課程教學手段單一,內容多為陳舊的中文教材,這與“卓越工程師”計劃中要求的“積極引進國外先進工程教育資源”“積極組織學生參與國際交流”不相符。對此,我們提出在現有網絡工程課程教學中,選用合適的英文教材作為輔助教材,采用中文、英文相結合的教學模式,為培養“具有國際合作能力的工程師”奠定基礎?,F有的網絡工程教學大多運用傳統的教學手段,這不利于培養學生的學習興趣,很難達到良好的教學效果?;诖?,我們采用先進的教學手段,制作精良的多媒體課件,化抽象難懂的概念為直觀清晰的影像,使原本抽象枯燥的教學內容變得活潑生動。此外,在網絡工程實驗課程教學中,我們采用虛實結合的虛擬仿真實驗平臺,這種虛擬仿真實驗教學體系與傳統實物操作型實驗教學體系相互融合,將原本無法開出的實驗通過虛擬仿真的形式直觀呈現在學生面前,能有效地幫助學生夯實基本知識,培養基本能力,提高基本素質,成為具有創新精神和實踐能力的應用型、復合型和創新型人才,確保“培養具有創新精神和實踐能力的高素質人才”培養目標的實現。
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。
(1)計算機網絡實驗課程不是一門獨立的課程。網絡工程專業中的計算機網絡原理課程是網絡安全、網絡工程、網絡編程等專業核心課程的前導課程,在網絡工程專業的課程體系中屬于專業基礎核心課程。同理,計算機網絡實驗課程也是上述專業核心課程的實驗前導課程。因此,計算機網絡實驗課程在課程內容的設置上,應摒棄大而全的指導思想,重點在于引導學習者理解計算機網絡原理中體系結構思想,了解網絡工程專業的課程體系結構。
(2)計算機網絡的實驗課程應協調與相應原理課程的銜接,在內容和模式上輔助學習者加深對網絡原理的認知和理解。當前,計算機網絡原理課程在教學模式與內容上主要采用“自頂向下”和“自底向上”兩種方式,如果計算機網絡實驗課程同樣在內容與模式上與原理課程相對應,實驗課程的設置緊跟原理課程需求,不僅可以消除對計算機網絡原理的抽象感,還可以使原理課程教學達到最好的效果。
1計算機網絡實驗課程在專業課程體系中的地位
計算機網絡實驗課程是培養技能型、應用型人才的基礎,也是網絡工程專業所有專業核心課程實驗的基礎。通過對大多數應用型本科院校關于計算機網絡實驗教學改革方面的文章進行分析,可得出以下結論:應用型高等院校在如何搞好計算機網絡實驗教學的過程中,大多采用建立寬口徑、分層次、突出前沿的實驗教學體系思路,將實驗類型設置成基礎驗證型實驗、配置操作型實驗、編程設計型實驗、綜合提高型實驗四大類,詳見表1。在計算機網絡實驗課時非常有限的情況下,做到面面俱到是一件艱難的任務,即使采用網絡仿真模擬器的形式來增加學生課后練習的時間,也很難保證達到所要求的實驗效果。因此首先應明確,無論是原理課程,還是實驗課程,高等院校網絡工程專業的計算機網絡課程都屬于該專業的核心基礎課程,一般開在第二學年的第四學期,或者第三學年的第五學期。它為后續學期的專業核心課程(如網絡工程技術、網絡安全技術、網絡編程技術、網絡操作系統等)打下堅實基礎。仔細分析表1不難發現,第一大類基礎驗證型實驗中,部分實驗內容可以放在網絡操作系統實驗課程中;第二大類配置操作型實驗中,部分實驗內容可以放在網絡工程技術實驗課程中;第三大類編程設計型實驗,部分實驗內容可以放在網絡編程技術課程中。許多應用型本科院校在第四學年專門開設了一門綜合實訓課程,表1中的第四大類實驗更是可以放在網絡工程專業的綜合實訓課程中進行。計算機網絡原理課程的教學目的是使學習者了解計算機網絡的基本概念、網絡體系結構模型以及網絡協議工作原理等。因此,計算機網絡實驗課程的設置,首先應明確該門課程在整個網絡工程課程體系中的位置與作用;其次,應結合該門課程原理課程的教學模式與內容,以達到通過實驗輔助理論教學,提高學習者動手能力的目的。
2“自底向上”的教學模式與實驗課程的結合
目前,計算機網絡原理課程普遍采用兩種教學模式:“自底向上”和“自頂向下”,即基于OSI參考模型和TCP/IP參考模型的混合層次結構,由底層(物理層)向高層(應用層),或者由高層(應用層)向底層(物理層)展開講解。兩種教學模式各有特點。“自底向上”教學模式一般采用Tanenbaum編著的教材《ComputerNetworks(4thEdition)》是計算機網絡的經典教材之一,屬于典型的“自底向上”教學組織形式。該模式的特點在于強調通信原理,注重物理層與數據鏈路層的具體實現技術,注重計算機網絡發展歷史,內容包含較為全面。因此,在此基礎上的計算機網絡實驗課程的內容設置,從底層的基礎實驗作為起點較為符合原理課程的需求?!白缘紫蛳隆钡慕虒W模式對學習者的基礎理論要求較高,強調通信原理基礎理論的重要性。網絡工程專業學生尚未學習過,或者剛剛開始學習通信原理課程,在對底層基礎技術細節理解中感覺難度較大,實驗驗證的難度也較大。因此,第一次實驗內容建議以增強學生的自信心和興趣為主,例如網線制作與網絡連接實驗,鼓勵學生大膽嘗試用自己動手制作的網線進行電腦間的連接。實驗雖然簡單,但卻非常容易激發學生的興趣,同時也引導學生了解計算機網絡誕生的目的。第二次實驗開始于原理課程講解數據鏈路層的知識,重點在于理解數據幀的概念以及了解網絡中間設備的知識。建議實驗內容以計算機網絡的中間設備以及數據幀的概念為主,例如采用多臺電腦通過網線接入集線器或交換機,進行交換機配置。使學生了解到數據幀既可以在總線結構的網絡上進行總線廣播,使總線上所有的終端都可以接收到數據幀;也可以通過網絡中間設備進行轉發,使互連的多臺電腦可以接收到數據幀。當原理課程進入到網絡層知識的講解時,協議分析的重要性凸顯出來。第三次實驗內容建議以使用協議分析器進行數據包捕獲、流量監控、IP報頭分析為主,直觀地將復雜與抽象的網絡協議展現在學生面前,強調網絡協議在計算機網絡體系結構中的重要性,加深對計算機網絡理論知識的理解。當“自底向上”的原理課程講解到網絡傳輸層時,原理課程重點在于介紹TCP協議與UDP協議的各自特點,因此,第四次實驗設置建議使用協議分析器捕獲HTTP協議,分析其中的TCP三次握手的連接過程的,以及四次握手的關閉過程,幫助學生理解TCP協議與UDP協議二者之間的相同與不同之處。計算機網絡的最后一層是應用層,建議第五次實驗內容重點分析應用層的協議,例如通過Socket的基本知識與某種高級語言結合,去實現某個經常使用的應用軟件或命令,比如實現Ping命令。鼓勵學生通過實驗了解如何用程序實現Ping命令的運行過程,尤其是實現Ping請求與應答報文,進一步加深理解網絡通信的具體實現過程。通過上述每一層的實驗內容設置,可以較好地幫助學生從底層開始,逐步向上深入理解計算機網絡的體系結構與協議的重要性,理解計算機網絡的基本知識與工作原理,使實驗課程和原理課程的教學模式達到良好契合。
3“自頂向下”的教學模式與實驗課的結合
“自頂向下”的教學模式從計算機網絡的體系結構上來看,內容組織形式正好相反,從網絡的體系結構概述開始,依次到網絡的應用層、運輸層、網絡層、數據鏈路層、物理層,較為經典的教材是Kurose&Ross編著的《ComputerNetworking:ATop-DownApproach(5thEdition)》,屬于典型的“自頂向下”教學組織形式?!白皂斚蛳隆苯虒W模式的特點是注重應用,以Internet為對象,強調理論聯系實際應用,內容重點突出。實驗內容的設置以結合Internet應用為主,教學方式以激發學生熱情,提高學生學習熱情為目的。本著實驗的目的是為了理論知識學習服務的指導思想,筆者所在學校的網絡工程專業,在采用“自頂向下”的教學模式前提下,第一次實驗內容的設置通常是利用某種高級語言,結合Socket函數,設計大多數學生在Internet應用中曾經用過的應用軟件。例如用于文件處理的FTP客戶端應用程序設計,實驗題目看似較難,但對于已經是本科三年級的學生來說,在學習計算機網絡課程之前通常已經學過高級語言程序設計、面向對象程序設計、操作系統、數據庫原理等課程,只需在實驗課上稍微補充一些Socket函數的知識,并且不需要復雜的網絡底層知識,在簡單的硬件設備(例如PC)上,就可以實現該實驗。在實驗教師的指導下,學生們自己動手設計并實現了一個網絡應用程序,并且該網絡應用與現實生活中的網絡應用結合,極大地激發了學生對計算機網絡后續課程學習的熱情與興趣。通過第一次實驗,學生對網絡應用層的理論知識也有了初步理解,例如學生們在設計FTP客戶端程序時,注意到FTP服務器使用熟知端口來提供服務,而客戶端使用臨時端口來發送請求,在程序設計過程中,需仔細設計不同的端口號。同時,對應用層的其他協議也能很好地掌握,學習能力較好的學生甚至利用課余時間練習設計其他協議的客戶端,如HTTP、POP3等。隨著原理課程的逐步深入,同第二節中“自底向上”的教學模式一樣,每一層設計一個實驗內容,緊隨原理課程的進度與要求。實驗內容的設置遵循3個原則:①實驗不求多而全,但要力求使每個實驗有代表性和啟發性,能夠啟發學生解決一類問題或能觸類旁通,促進學生思考;②每個實驗都緊緊圍繞原理課程的知識進行設計,爭取做到邊講解邊做實驗驗證;③實驗項目的設計雖然有一定的難度,但能增加學生學習的自信心與興趣。
網絡工程方向及網絡信息安全方向,都注重人才培養,響應國家培養工程型、創新型、實踐性人才號召,從過去的“以教為主”向“以學為主”轉變,提高學生學習積極性和主動性。拓寬學生在專業方向上的視野,提高學生對專業技術的興趣,教學目標不僅僅停留在學生學會書本內容,更要讓學生通過專業知識的學習而提高實際動手的能力。在課程設置方面,通過主流專業課程教育培養學生基本技能及專業技能;通過各專業課程內容的交叉涵蓋,培養學生的綜合技能;最后通過前沿性課程及課外實踐發掘和提高學生創新技能。以網絡工程專業為依托,除計算機本科大類基礎課程外,還設置了5門專業核心課程,突出網絡工程專業特色,體現專業需求,為兩個方向建立系統的專業知識結構打下基礎。此外,還提供13門網絡工程專業課程作為任意選修,兩個方向的學生都可以根據興趣和專業規劃進行選擇。課程主要內容見表1。
(二)方向特性
在課程設置上,兩個方向各有三門具有代表性和方向性建設的專業課程。這三門課程是作為該方向學生學習的專業必選課程,同時也作為另一方向的可選課程。課程主要內容見表1。網絡工程專業實踐教學體系主要包括驗證性實驗、綜合性實驗、自主實驗、課程設計、認識實習、生產實習、畢業實習、畢業設計、創新創業訓練、大學生學科競賽等環節[2],在提高學生實際技能和人才競爭力方面,兩個方向通過課內外多項實踐,達到對學生個人能力的提升。1.網絡工程方向。①模擬招投標:學生在進入方向學習的初期,就獲得模擬項目目標,要求學生在一學年內按照網絡設計招投標和網絡安裝調試及測試兩部分完成此項目。項目以學生為主,教師為輔,在整個方向課程的學習過程中都帶有目的性,而學習到的知識和方法,學生都會主動應用到項目中去。分組實施,團隊分工合作的方式,也培養了學生的團隊合作精神,讓學生在長期與他人合作的過程中,發掘自身長處。項目完成后,由多名專業教師共同對項目完成情況作出評價,總結優點與不足。[3]②具體工程項目參與:利用學校機房建設的機會,讓學生到工程現場參觀學習,并直接參與到工程進行和驗收過程,擔任網絡工程監理、工程測試員及工程驗收員的角色。讓學生真正地將課程所學應用到工程項目中,實際基礎項目流程,積累大量實踐經驗。③與專業認證結合:結合專業要求及學生就業特點,課程內容與權威專業認證接軌,實現課程與網絡工程技術前沿性和理念先進性的接軌。截止目前,已有各年級多名同學通過了國家軟考、思科、微軟等認證考試并取得證書。2.網絡信息安全方向。①專業實驗項目:網絡信息安全方向建立了信息安全實驗室和網絡攻防實驗室,有完整系統的實驗內容和項目,學生可根據課程要求進行驗證性實驗,也可以結合多個知識點進行綜合性實驗。并將網絡管理與網絡具體項目要求相結合,提高網絡管理的實際操作性。②開展和參與學科競賽:積極組織學生參加校級、省級、國家級的信息安全相關競賽,在鞏固基本知識的同時,更多地接觸網絡安全新技術和新理論,拓寬視野。學生在競賽過程中,激發學習主動性,從被動接受逐漸變為主動學習,從簡單應用逐步實現創新。整個競賽過程中,學生是主體,教師只起方向性指導和思維啟發的輔助作用。
二、專業方向的橫向建設與縱向建設
(一)橫向建設
網絡工程專業兩個方向,既有區別又有聯系,專業方向的橫向建設旨在讓兩個方向各有側重分別建設,注重專業的深度和廣度,建出專業方向特色。兩個方向在課程內容制定和方面,注重課程之間的聯系和知識結構的完整性,力求建立完整的專業知識體系。這不僅需要關注兩個方向的共同點,也要區別兩個方向的特性,兼顧發展。例如網絡工程方向在工程后期實施和維護,離不開網絡管理;網絡安全也與網絡初期設計及組網息息相關。兩個方向分別建立了專項實驗室,其目標不僅僅是針對課程,更重要的是培養學生實際動手能力。例如網絡信息安全方向的信息安全實驗室,可以完成網絡攻擊、計算機病毒、身份驗證、訪問控制、信息隱藏、加密通信、安全操作系統、防火墻技術、入侵檢測技術、網絡掃描、協議分析等一般實驗室無法完成的實驗。例如網絡工程方向的組網實驗室,通過真實交換機、路由器等設備,完成網絡組建實驗。這些實驗室的建立,學生能夠在實驗室的教學環境中,接觸到社會工作崗位上正在應用的主流知識和技術,全面掌握應對職業崗位的技術技能,加強對學生實際動手操作技能的培訓,從而彌補了專業技術人才培養與社會實際需求之間的差距。
(二)縱向建設
縱向建設主要注意各專業方向的與時俱進。網絡工程專業發展迅速,不斷有新技術新概念出現。這就要求我們在專業建設中不斷改進課程設置和培養方案。在課程設置上,每一次新的培養方案都會將目前最主流的技術和內容放在最重要的位置,或將這些內容加入到已有的課程中。大膽地去掉一些已經過時的內容,并將暫露頭角的新內容安排到任意選修中。在實驗室建設上,我們正在建設網絡工程綜合布線實驗室和網絡測試實驗室,一方面加強學生工程實踐能力,一方面為學生實訓和開展創新創業提供平臺。在新實驗室的建設上,力求使將來實驗內容由驗證性實驗和綜合性實驗,拓展到學生自主實驗,讓學生能對學習內容舉一反三,激發對專業的熱愛和興趣,縮短學校培養和社會需求之間的差距。
關鍵詞:網絡工程;實踐教學環節;創新能力
作者簡介:李阿麗,女,講師,研究方向為計算機網絡;鄒海林,男,教授,研究方向為圖像處理與模式識別。
當前的高等教育必須把加強學生能力培養放到首位,努力提高學生的就業競爭力。網絡工程專業培養的是社會上急需的網絡人才,更應著重培養學生對網絡技術的理解能力、設計能力、操作能力、應用能力和創新能力。只有這樣,才能適應社會需求,為我國的信息產業培養出合格的人才[1]。實踐教學環節對于培養學生的實踐和創新能力起著關鍵的作用。為了全面提高學生的實踐和創新能力,提高學生的就業能力,我院近幾年來在實踐教學環節上進行了深入研究改革,采取了一系列措施,取得了一定的成果。
1 網絡工程專業培養目標
魯東大學信息科學與工程學院從2004年起開設了網絡工程本科專業。我院將網絡工程本科專業的培養目標定義為“具有較為扎實的專業基礎知識,系統地掌握計算機網絡的基本理論和網絡工程的實用技術,具有較強創新意識和實踐能力的知識面較寬、綜合素質較高的適應區域經濟社會發展需要的高級應用型人才。畢業后可在科研、教育、企事業、技術和行政管理等部門從事計算機網絡工程方面的應用研究、技術開發和經營管理等工作”。我們培養的網絡工程專業的學生一方面要求具有計算機科學與技術學科的基本知識;另一方面具有網絡工程的實用技術,使我們的畢業生將來可以從事軟件開發、網絡系統的規劃設計、建設、管理和維護,為將來進一步深造打下堅實的基礎。我們以此培養目標為指導思想,充分重視實踐教學環節。在實踐教學中,既重視學生的計算機科學與技術學科的基本知識的傳授,又重視網絡工程的實用技術的專門深入講解。
2 網絡工程專業實踐教學內容體系
目前我院網絡工程專業實踐教學內容體系包括兩大部分。
1) 學科實踐技能。學科基礎實驗及綜合設計――幫助學生完成基本的學科實踐技能,所涉及到的課程有計算機科學導論、高級語言程序設計、電路與電子學、數據結構等。
2) 專業實踐技能。包括專業平臺實驗及課程設計――幫助學生完成專業實踐技能。所涉及到的課程有計算機組成原理、操作系統、計算機網絡、數據庫原理、高級計算機網絡、面向對象程序設計、畢業設計、專業實習等。
從課程形式上來看,可劃分為以下幾個系列。
1) 對大多數課程增加實驗課,目前已經開設實驗課的課程有計算機科學導論、高級語言程序設計、電路與電子學、數據結構、計算機組成原理、操作系統、計算機網絡、高級計算機網絡、TCP/IP協議分析、網絡安全、網絡操作系統、網絡數據庫、計算機組網、網絡編程。
2) 實驗內容注重學生創新能力的培養。以往一些課程設計的實驗內容主要是驗證性實驗,實驗的設計比較簡單,與實際工程有一定的差異,學生缺乏主動思考的空間,不利于學生分析和解決問題能力的培養,更奢談創新能力的培養。針對這一現象,我們增加了許多綜合性和設計性實驗,開出率達到90%以上,在一定程度上提高了學生獨立思考的能力。
3) 對部分課程增加課程設計。如計算機網絡和高級計算機網絡,課程設計的題目多樣化,有網絡工程配置方面的,有的側重于底層編程,有的側重應用編程,有的側重系統開發。
4) 增加培訓環節。培訓內容較課堂內容有較大的延伸,學生可以根據自己的興趣選擇參加培訓。
5) 加強實習環節。對于網絡工程專業的學生實踐能力的培養,僅僅靠計劃內的實驗、課程設計是不夠的,學生必須在課堂外花更多的時間進行編程能力和實踐能力的訓練。針對該專業,我們充分重視實習環節,通過學風建設和專業建設狠抓學生課堂外的實踐環節學習,采取一系列措施,保證實習環節的質量。
在課程與學時數上,以學科基礎建立學科基礎平臺課,以專業核心課和專業方向設立專業課,并輔以選修課作為專業課程的補充。在課程性質上,屬于核心或主流技術領域的教學內容,采用必修課;屬于新興技術領域的內容,采用選修課。
3 網絡工程專業實踐教學的手段與形式
實踐教學對學生能力的培養有重要作用,是整個教學工作的重要組成部分,是對理論教學的驗證、豐富和擴展。為此,經過網絡工程教研室長期的探討,我們采取了一系列保障措施,如改革實驗課授課方式,舉辦網絡工程師講座,開放實驗室,成立科技創新小組等,保證了實踐教學的順利進行。
1) 實驗課授課方式。
為了避免了以往學生數太多,老師指導不過來的現象發生,實驗授課采用小班授課制,老師對學生逐個指導,及時解決學生的問題。實驗授課過程中,由教師先進行講解,并進行演示。學生分組進行實驗,每個實驗臺指定組長,負責協調整個小組的實驗和指導。先前選派能力較強的學生擔任,并進行一定的指導,能夠承擔小組內同學部分問題的指導。
2) 舉辦網絡工程師講座。
我們舉辦了網絡工程師認證考試專題講座,給學生介紹華為認證和思科認證的考試內容、考試形式、就業前景,并在教學過程中把常用的一些模擬軟件環境也介紹給同學,并利用課余時間組織同學們自學,相互講解,共同學習,開放實驗室,給興趣小組相應的課題,讓他們相互協作完成。
3) 開放實驗室。
為了全面利用專業實驗室的條件,給學生提供提高實踐動手能力的機會,網絡工程專業實驗室向計算機學院的學生全天免費開放。實驗室配備專門的實驗指導老師,及時對學生實驗中出現的問題進行指導。學生在此可以完成實驗課上沒有完成的實驗任務,另外,實驗室還有課外的實驗任務,可以有選擇地自己去進行實驗,隨時向老師請教。教學相長,開放式實驗室不僅為學生們提供更多的實踐機會,讓學生更好的掌握和鞏固專業知識,提高其動手能力和創新實踐能力,同時也可充分發揮廣大教師的能動作用,和學生一同探究課題,解決實驗中的問題,增強教師的教學效能感。
4) 成立科技創新小組。
為了加強學生的實踐能力,活躍學習氣氛,我們采取自愿報名的方式,吸收學生到科技小組中來,并積極申報科技創新項目,幾年來,多名學生成功申報了校創新基金項目,從而獲取了資助資金。這些項目有系統開發方面的,也有網絡工程總體設計、配置等,在老師的指導下,學生成功地完成了項目,掌握了項目開發的一些方法,提高了綜合應用知識的能力,增加了實踐動手能力,為將來的就業和深造打下了堅實的基礎。
5) 課程設計和畢業實習全程指導。
課程設計期間,實驗室免費開放,老師全天指導,及時解決學生的問題。通過三年的專業學習,安排學生半年的實習周期,到企業中進一步增加自己的實踐動力能力。畢業實習由學院專門聯系對口的公司企業,為學生定制增強動手能力的項目,由專業教師全程帶隊指導,最后由公司企業出具實習成績合格或優秀的證明,實習成績記入學生的檔案。通過采取這一系列的措施,學生思想上足夠重視,行動積極,對學過的專業知識有了更充分的理解和掌握。
4 搞好網絡工程專業實踐教學應解決的幾個問題
4.1 實驗室建設
學科基礎課程可以同其他專業共同使用原有的實驗室,完成軟件應用和軟件設計類實驗。此外,還要建立適合教學科研需要的現代化的網絡工程專業實驗室。專業實驗室是保障專業實驗的重要條件。專業實驗室與傳統機房的區別在于專業實驗室面向專業課程,而傳統機房面向計算機基礎教學。專業網絡實驗室為傳授從網絡原理到網絡實際構建和應用的各類實驗而準備的實驗室。在專業實驗室中可以讓學生能清晰地接觸到網絡布局中的各個環節,學習各種網絡模塊構建的知識[2]。
1) 網絡工程實驗室。實驗室有8組H3C網絡設備,每組有路由器4臺、交換機4臺(2臺二層,二臺三層),控制臺一個和PC機6臺,總共可同時容納48名同學做實驗。實驗室承擔著網絡工程專業和其他計算機專業的計算機網絡、數據通信網基礎、局域網組網與設計和網絡安全等主要的課程的實驗教學,并承擔著網絡工程師培訓、畢業設計、創新基金等。
2) IPv6協議分析實驗室。網絡協議仿真教學系統結合高校教育的實際情況,將網絡方面的理論知識通過軟件來實現,讓學生在實踐的過程中更深入地掌握網絡方面的基礎理論知識本實驗室主要完成IPv6的協議分析,該實驗室支持吉大中軟網絡協議仿真教學系統(IPv6 版)。本系統能夠使學生清楚理解和掌握網絡的內部結構和協議,通過編輯各種協議的數據包深入學習計算機網絡的內部原理,同時也可以很好地輔助網絡編程的調試。網絡協議仿真教學系統作為一門獨立的課程體系,以實驗為主,強調學生的主動性和設計能力,能夠拓寬學生的思路,達到真正的教學互動。
4.2 師資隊伍建設
我院重視對師資隊伍的培養,全面提高教師的授課能力,并采取了以下措施。
1) 配備科研能力強的教授擔任網絡工程專業教研室主任,全面負責網絡工程專業的培養方案的制訂,實踐教學改革,不遺漏任何一個值得注意的環節。
2) 采取課程組負責制,每門課程由專門的主講教師,負責課程的建設、實驗課程的指導。由主講教師負責編寫實驗指導書,親自指導學生實驗。
3) 對老師定期進行專業培訓,一方面派出專業老師到公司企業學習最新的知識,加強網絡工程方面的能力,再是請外面的專家到學院進行授課,全面提高教師的編程實踐能力。目前,我院有兩名老師拿到了華為公司NE和SE的證書。
4) 科研融入教學。在教研室主任的帶動下,定期開展科研活動,讓老師提高了自己的科研能力,將科研融入教學,讓學生能緊跟社會的發展。目前,網絡工程教研室在復雜網絡和網絡安全等研究方向取得了一定的成果,使各位老師提高了自己的科研能力,取得了良好的教學效果[3]。
5) 開展教研活動。網絡工程教研室定期開展教研活動,針對以下方面進行探討:實驗內容的更新、實驗室建設、培訓內容和安排、學生創新項目的申請、課程建設與教材建設等,力求找出目前存在的問題,提出新的改革措施和建議。
6) 注重對青年教師的培養。在學校和學院的幫助下,我們近兩年每年派出1~2名教師攻讀博士學位。
4.3 教學中的幾個問題
1) 注重課堂演示。實驗教學過程中為了便于學生理解,要注重實物操作和示范演示,教學過程中邊講邊練,講練結合,提高教學效果。
2) 實驗內容的開設要做到以下兩點:一是每個實驗是獨立的,在規定的每次實驗的時間內能基本做完;二是每個實驗之間又是連續的,每個實驗又對應于網絡工程實施的相應步驟,從而使所有的實驗又構成了一個系統的整體,便于學生對整體內容的把握[4]。
3) 嚴格實習考核,確保實習質量。實習考核采取實習報告、現場操作、理論考試、設計和答辯等多種形式全面檢查,由學校和企業聯合考核,不僅要考核學生的素質、能力和水平,而且要考核學生的工作業績。
5 取得的效果
實踐結果表明,該實施方案有利于促進該專業的實踐教學環節的實施,能夠達到提高教學質量,為社會培養高質量的網絡工程技術及網絡應用人才的目的。學生普遍反應通過一系列的實踐環節,增強了自己的動手能力。一部分同學在考取研究生后,以較強的動手能力,受到導師的青睞。
1) 實驗課內容充實,實物演示,激發了學生的學習興趣,實驗成績大大提高。
2) 從2004級以來,不少同學考取了CCNA和CCNP的思科認證證書,以及華為HCNE和HCSE的認證證書,部分同學考取了CCIE的認證證書,增加了就業機會。
3) 學生的實習成績優秀率高,受到實習單位的一致好評。
4) 實驗室開放,課程設計由老師全程指導,使得學生的課程設計和畢業設計水平高,答辯成績良好以上的比例增大。
5) 專業實驗室的建設提供了良好的實驗條件,既滿足了學生的實驗需求,又讓學生了解了最先進的網絡技術。
6 結語
總體來說,目前我們在網絡工程專業的實踐教學中已經取得了一定的成就,針對工科專業的特點,我們采取了一系列提高學生能力的措施,經過幾年的努力,學生的就業情況明顯好轉。將來我們要進一步提高我們的實踐教學能力,并已做出以下規劃。
1) 積極申辦思科或華為網絡學院,目前以學院的實驗條件申辦是完全可以的。網絡學院與高等院校在課程建設、師資培訓、職業認證等方面開展深入合作。參加網絡技術學院項目的學生能夠了解網絡行業中最新的知識、產品和技術,并學習如何利用其開發出富有創新性的應用,這將幫助推動眾多高等院校和職業學院的職業化教育,使學生在走出校門后可以更好地迎接職場中的機遇和挑戰。一方面可以讓老師獲得免費培訓的機會;另一方面學生參加相關的認證考試可以獲得優惠。
2) 加強校企合作,為學生爭取更多的到企業實習的機會。目前我們的實習基地主要是以鍛煉學生網絡應用編程能力為主,還應該爭取更多的網絡工程方面的實習基地。這些基地有我們校內沒有的資源優勢,可以讓學生參與網絡工程系統的規劃、設計和開發,從事相應的網絡維護、網絡管理和網絡應用,參與一些網絡施工,增強網絡工程方面的能力。
3) 進一步加強實驗室的建設。學校重視工科專業的發展和建設,即將為學院啟用新的教學實驗大樓,將來我們有更好的教學硬件設施。為了進行了進一步的實驗室規劃,打算構建網絡安全實驗室,IPv6綜合實驗室,網絡存儲實驗室,從而建立設備完善,功能全面的實驗室。
參考文獻:
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Construction on Network Engineering Practical Training
LI Ali, ZOU Hailin
中圖分類號:G642.0 文獻標志碼:A 文章編號:1674-9324(2015)13-0242-02
計算機網絡是一門交叉學科,涵蓋內容廣泛。隨著社會應用需求的發展,對網絡工程專業的學生,除了要求理論知識外,還要求具有實踐動手能力。本校結合學生學習和就業實際情況,將網絡工程專業教育主要分為網絡工程方向和網絡信息安全方向,抓住方向共性,突出方向特性,不斷加強方向性建設,已取得初步成效。由于本學科發展迅速,理論和技術不斷更新,這要求我們在進行網絡工程專業方向橫向建設的同時,也要進行兩個方向的縱向建設,既在做出專業特色的同時,也與時俱進。
一、網絡工程專業方向劃分
目前高等院?;诰W絡工程教學的人才培養模式主要有研究型人才、應用型人才和技能型人才三種。自教育部《關于進一步加強高等學校本科教學工作的若干意見》以來,開展實踐教學活動,強化學生的實踐動手能力已經成為構建新教學體系的重要目標。[1]根據社會對網絡工程人才的需求以及教育部對學生培養教育的指導思想,我們將本校網絡工程專業劃分為兩大主要方向:網絡工程方向及網絡信息安全方向。其中,網絡工程方向主要培養學生的工程實踐能力、網絡規劃設計能力和網絡文檔編寫能力。網絡信息安全方向主要培養學生思維研究能力、實際動手能力和網絡管理能力。在師資配備方面,兩個方向分別有教授、副教授及講師組成的教師梯隊,結合自身研究水平及專業特長,承擔不同教學任務及學生能力培養。
二、方向性建設的共性與特性
(一)方向共性
網絡工程方向及網絡信息安全方向,都注重人才培養,響應國家培養工程型、創新型、實踐性人才號召,從過去的“以教為主”向“以學為主”轉變,提高學生學習積極性和主動性。拓寬學生在專業方向上的視野,提高學生對專業技術的興趣,教學目標不僅僅停留在學生學會書本內容,更要讓學生通過專業知識的學習而提高實際動手的能力。在課程設置方面,通過主流專業課程教育培養學生基本技能及專業技能;通過各專業課程內容的交叉涵蓋,培養學生的綜合技能;最后通過前沿性課程及課外實踐發掘和提高學生創新技能。以網絡工程專業為依托,除計算機本科大類基礎課程外,還設置了5門專業核心課程,突出網絡工程專業特色,體現專業需求,為兩個方向建立系統的專業知識結構打下基礎。此外,還提供13門網絡工程專業課程作為任意選修,兩個方向的學生都可以根據興趣和專業規劃進行選擇。課程主要內容見表1。
(二)方向特性
在課程設置上,兩個方向各有三門具有代表性和方向性的專業課程。這三門課程是作為該方向學生學習的專業必選課程,同時也作為另一方向的可選課程。課程主要內容見表1。
網絡工程專業實踐教學體系主要包括驗證性實驗、綜合性實驗、自主實驗、課程設計、認識實習、生產實習、畢業實習、畢業設計、創新創業訓練、大學生學科競賽等環節[2],在提高學生實際技能和人才競爭力方面,兩個方向通過課內外多項實踐,達到對學生個人能力的提升。
1.網絡工程方向。①模擬招投標:學生在進入方向學習的初期,就獲得模擬項目目標,要求學生在一學年內按照網絡設計招投標和網絡安裝調試及測試兩部分完成此項目。項目以學生為主,教師為輔,在整個方向課程的學習過程中都帶有目的性,而學習到的知識和方法,學生都會主動應用到項目中去。分組實施,團隊分工合作的方式,也培養了學生的團隊合作精神,讓學生在長期與他人合作的過程中,發掘自身長處。項目完成后,由多名專業教師共同對項目完成情況作出評價,總結優點與不足。[3]②具體工程項目參與:利用學校機房建設的機會,讓學生到工程現場參觀學習,并直接參與到工程進行和驗收過程,擔任網絡工程監理、工程測試員及工程驗收員的角色。讓學生真正地將課程所學應用到工程項目中,實際基礎項目流程,積累大量實踐經驗。③與專業認證結合:結合專業要求及學生就業特點,課程內容與權威專業認證接軌,實現課程與網絡工程技術前沿性和理念先進性的接軌。截止目前,已有各年級多名同學通過了國家軟考、思科、微軟等認證考試并取得證書。
2.網絡信息安全方向。①專業實驗項目:網絡信息安全方向建立了信息安全實驗室和網絡攻防實驗室,有完整系統的實驗內容和項目,學生可根據課程要求進行驗證性實驗,也可以結合多個知識點進行綜合性實驗。并將網絡管理與網絡具體項目要求相結合,提高網絡管理的實際操作性。②開展和參與學科競賽:積極組織學生參加校級、省級、國家級的信息安全相關競賽,在鞏固基本知識的同時,更多地接觸網絡安全新技術和新理論,拓寬視野。學生在競賽過程中,激發學習主動性,從被動接受逐漸變為主動學習,從簡單應用逐步實現創新。整個競賽過程中,學生是主體,教師只起方向性指導和思維啟發的輔助作用。
三、專業方向的橫向建設與縱向建設
(一)橫向建設
網絡工程專業兩個方向,既有區別又有聯系,專業方向的橫向建設旨在讓兩個方向各有側重分別建設,注重專業的深度和廣度,建出專業方向特色。兩個方向在課程內容制定和方面,注重課程之間的聯系和知識結構的完整性,力求建立完整的專業知識體系。這不僅需要關注兩個方向的共同點,也要區別兩個方向的特性,兼顧發展。例如網絡工程方向在工程后期實施和維護,離不開網絡管理;網絡安全也與網絡初期設計及組網息息相關。兩個方向分別建立了專項實驗室,其目標不僅僅是針對課程,更重要的是培養學生實際動手能力。例如網絡信息安全方向的信息安全實驗室,可以完成網絡攻擊、計算機病毒、身份驗證、訪問控制、信息隱藏、加密通信、安全操作系統、防火墻技術、入侵檢測技術、網絡掃描、協議分析等一般實驗室無法完成的實驗。例如網絡工程方向的組網實驗室,通過真實交換機、路由器等設備,完成網絡組建實驗。這些實驗室的建立,學生能夠在實驗室的教學環境中,接觸到社會工作崗位上正在應用的主流知識和技術,全面掌握應對職業崗位的技術技能,加強對學生實際動手操作技能的培訓,從而彌補了專業技術人才培養與社會實際需求之間的差距。
(二)縱向建設
縱向建設主要注意各專業方向的與時俱進。網絡工程專業發展迅速,不斷有新技術新概念出現。這就要求我們在專業建設中不斷改進課程設置和培養方案。在課程設置上,每一次新的培養方案都會將目前最主流的技術和內容放在最重要的位置,或將這些內容加入到已有的課程中。大膽地去掉一些已經過時的內容,并將暫露頭角的新內容安排到任意選修中。在實驗室建設上,我們正在建設網絡工程綜合布線實驗室和網絡測試實驗室,一方面加強學生工程實踐能力,一方面為學生實訓和開展創新創業提供平臺。在新實驗室的建設上,力求使將來實驗內容由驗證性實驗和綜合性實驗,拓展到學生自主實驗,讓學生能對學習內容舉一反三,激發對專業的熱愛和興趣,縮短學校培養和社會需求之間的差距。
四、結語
綜上所述,網絡工程專業需要培養應用型人才,培養方案、課程設置和實驗室建設等內容,都將決定人才培養的效果。而方向性建設,是為了培養更專業的綜合素質人才,只有有特長有能力的人才,才是具有社會競爭力的,這是我們教學改革的目標。根據近幾年的學科競賽、職業資格證書考取及就業情況來看,我們的教改是成功的。在未來的教學改革中,我們將繼續加強實踐條件,擬建網絡工程綜合布線實驗室、信息安全競賽模擬平臺等,并不斷更新教學內容,與時俱進,理論實踐結合,培養更加優秀的網絡工程人才。
參考文獻:
天津理工大學是一所以工為主,工理結合,工、理、管、文、藝等學科協調發展的多科性大學。學校坐落于天津市西青區賓水西道391號,總占地面積160.85萬平方米、建筑面積75.01萬平方米。本科以上全日制在校生26482人?,F有專業學院17個,還設有繼續教育學院、工程訓練中心、體育教學部、信息技術研究所等機構。現有本科專業62個、一級學科碩士點15個、二級學科碩士點69個、一級學科博士點3個、一級學科博士后科研流動站2個。四種專業學位類別,分別為工程碩士、翻譯碩士、社會工作碩士、工程管理碩士,其中工程碩士學位授權領域13個、翻譯碩士專業學位授予權2個。7個一級學科(計算機科學與技術、材料科學與工程、管理科學與工程、電子科學與技術、化學工程與技術、控制科學與工程、電氣工程)被評為天津市重點學科,一個學科(軟件工程)被列入重點培育學科。 (數據截至2015年9月1日)
二、學院簡介
聾人工學院是天津市政府和中國殘聯于一九九一年合作創辦,面向全國招收聽障學生的高等工科特殊教育學院,是中國第一所、世界第四所聾人高等工科院校。經原國家教委批準,聾人工學院招生實行單獨命題,單獨考試錄取。
聾人工學院現有教師42人,副高級以上職稱教師占1/3,具有博士、碩士學位教師占70%以上,正教授4人,碩士生導師3人。
學院內設置四個專業,計算機科學與技術專業、網絡工程專業、服裝與服飾設計專業、產品設計專業。
學院現有專業實驗室27個,面積達6000平方米,其中包括圖形圖像工作站實驗室、雙屏計算機實驗室、單屏計算機實驗室、計算機硬件實驗室、網絡集成實驗室、攝影實驗室、服裝設計與制作實驗室3個(各類新式多功能縫紉機、大型激光裁床、電腦繡花機、整體熨燙系統等專業設備)、立體裁剪實驗室、針織編織實驗室、絲網印刷實驗室和手工制作實驗室。各類實驗室為專業教學奠定了良好的基礎,為學生提高實踐動手能力提供了完善的設備條件。
三、專業介紹
1.聾人工學院開設專業
1)計算機科學與技術專業(按計算機類招生)
本專業培養德、智、體全面發展,具有系統、扎實的理論基礎和在信息的獲取、傳遞、處理及應用等方面具有較寬的專業知識、較強的實踐動手能力,良好的人文素質和創新精神,并在軟件開發、圖形圖像與多媒體技術、網絡應用技術等方面具有特色,能在信息技術產業部門,科研部門、教育部門和企事業單位從事計算機教學、圖形圖像處理、網站管理、軟硬件設計、集成、開發、以及應用工作的應用型高級專門人才。
本專業主要學習計算機科學與技術的基礎理論和專業知識,各種程序設計語言,計算機操作系統、數據庫技術及應用、圖像處理、多媒體技術、動畫設計、軟件工程、動態網站技術、組網技術等課程。
本專業學制四年。授工學學士學位。
2)網絡工程專業(按計算機類招生)