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文章编号:1672-5913(2013)14-0077-04 中图分类号:0642
0 引言
网络工程专业“卓越工程师”培养是一个全新课题,相对传统模式培养的学生,经过“卓越工程师培养计划”(以下简称“卓越计划”)培养的学生具有更扎实的专业理论知识和更强的工程实践和管理素质,将成为网络工程领域的佼佼者。网络工程专业学生的毕业设计是培养学生实践能力、创新能力和初步科研能力的重要实践环节,对训练学生综合应用所学知识分析问题和解决问题的能力有重要作用,因此也是网络工程专业实施“卓越计划”的重要组成部分。毕业设计质量的好坏不仅影响到学生的毕业成绩以及学生能否获得学位,而且对学生毕业后能否尽快适应工作岗位具有较大影响。同时,毕业设计质量也是衡量高等院校教学质量和人才培养质量的一个重要指标。
然而,从目前的情况看,网络工程专业本科生的毕业设计普遍存在着不尽如人意的地方,如毕业设计与学生就业的矛盾、毕业设计选题的局限性、毕业设计师资不足以及过程管理与监管力度不够等问题,这也在一定程度上没有达到网络工程专业对于毕业设计的要求。如何通过实施“卓越计划”改进和提高网络工程专业本科生的毕业设计,真正达到毕业设计培养学生实践能力、创新能力和初步科研能力的目标,需要学校、指导教师和学生自身3方面的共同努力。
1 网络工程专业毕业设计存在的主要问题分析
1)学校教学管理方面存在的问题。
学校对毕业设计全过程的管理和监控不够规范,在一些主要环节上存在影响毕业设计质量的问题。学校对毕业设计指导教师的指导过程不予监控或监管不严,教师指导学生毕业设计的报酬又很低,加上学生由于忙着找工作和考公务员等,种种原因造成了学生不主动联系指导教师,指导教师也不经常联系甚至联系不到学生,对学生毕业设计的过程指导不够,最后只是在设计质量和论文写作上把关,导致学生的毕业设计质量下滑。
2)指导教师方面存在的问题。
指导教师对学生的毕业设计存在指导不到位和放松要求的问题。在分配毕业设计任务时,每名教师一般会指导3~5名学生进行毕业设计,学生通常是根据自己的兴趣专长或设计内容的难易程度选题。毕业设计的选题还存在过宽、过大、过难、过虚、工作量不足、与专业方向不一致、应用性不强、重复率高、更新率低等问题。
在论文评阅和毕业设计答辩过程中,有时指导教师出于不影响学生就业的考虑,加之毕业生数量多、答辩任务重、学校在制度上对答辩的监督力度不够等原因,就会对学生放松要求,以致出现答辩流于形式、走过场以及评分结果不客观等现象。长此以往,势必造成学生的侥幸心理,认为不好好作毕业设计也能蒙混过关。
3)学生方面存在的问题。
首先,学生对于毕业设计的目的和意义不了解,导致主观思想上对毕业设计不够重视。毕业设计一般安排在本科学习的最后阶段,这个时间段也是学生就业的高峰期。由于当前就业形势严峻,很多学生将主要精力放在人才市场和各类招聘会上,对毕业设计没有很上心;更有甚者,有少数学生对于毕业设计敷衍了事,采取网上下载、改头换面、抄袭甚至雇佣“”等方式,以达到顺利毕业的目的。
综上所述,学校教学管理不严、教师指导不认真、学生主观不努力等原因,导致传统的人才培养模式下网络工程专业本科生毕业设计质量低下,从而影响毕业生的实践能力、综合素质和人才培养质量。
2 面向“卓越计划”的毕业设计改革思路
黑龙江工程学院是“卓越计划”试点学校。在“卓越计划”人才培养模式下,网络工程人才培养采用“3+1”的培养方式。具体来说,网络工程专业本科生大学前3年在学校集中学习专业基础知识和专业理论,学校着重培养学生基本的专业技能和后期发展潜力;最后1年在企业实习并完成毕业设计,学校重点培养和锻炼学生的工程实践能力、团队协作能力和在企业与社会环境下顺利工作的综合素质。
计算机科学与技术学院开始在2008级学生中开展试点,在其大学本科阶段的第6个学期末组建“卓越计划”试点班,挑选约一半的学生参加“卓越计划”培养,另一半学生则按照传统模式培养。在“卓越计划”培养过程中,教师除了改革课程体系、培养方式和教学方法外,还对实践教学尤其是毕业设计环节进行了深入的改革与实践。
由于参加“卓越计划”培养的学生的毕业设计在企业完成,毕业设计指导教师就采取校内教师和企业教师合作的方式,对毕业设计一些关键过程进行改革并引入校企合作模式,包括选题、开题、项目设计、答辩、毕业设计总结与反馈阶段。
1)选题阶段。
选题是毕业设计的关键环节,指导教师在拟定毕业设计题目时既要考虑到网络工程专业人才培养目标的要求,同时又要考虑到学生能力培养和企业对于网络工程人才的需求。该阶段的工作重点是学校落实参与合作培养的企业,与合作企业一起确定毕业设计指导教师,校企双方共同把关,保证毕业设计课题的合理性与实用性。
企业导师和计算机科学与技术学院导师通过深入沟通交流,了解彼此对于毕业设计的意见和设想,在优势互补的基础上,以企业工程实践案例为背景,共同为学生拟定毕业设计题目。学生根据自己的兴趣爱好和专业特长,通过双向选择的方式,选择毕业设计题目和实习单位,完成毕业设计的选题。
2)开题阶段。
学生在选定毕业设计题目以后,参与到企业实际项目的开发过程中,了解项目的背景和需求。校内指导教师和企业指导教师之间进行沟通交流并设计资料和项目信息,按照学校的规范共同为学生提供毕业设计任务书,引导学生认识毕业设计的基本过程,指导学生理解毕业设计题目的含义及具体的设计内容。
校内指导教师指导学生如何利用网络和图书资源检索与搜集相关文献,向学生布置任务并定期检查。企业指导教师引导学生理解工程项目的需求,为学生提供必要的技术指导,让学生熟悉企业工程项目开发的规范和流程,培养学生的工程实践能力,帮助其积累工作经验;让学生按照毕业设计论文的撰写规范和相关要求,独立完成包括文献综述及方案论证等内容的开题报告,参加学校组织的毕业设计开题答辩。
3)项目设计阶段。
项目设计阶段是学生在企业接受工程实践能力培养的核心环节,主要包括项目的需求分析、概要设计、详细设计、编码和实现、测试与维护等环节。在这一阶段,主要的指导任务由企业指导教师承担,院系要组织指导教师和教学管理人员到企业监管学生的毕业设计过程,检查学生前期的毕业设计完成情况,检查内容包括毕业设计进程是否与开题报告规定的一致、毕业设计内容是否充实以及文档的完成情况等;同时,学校指导教师根据毕业设计的完成情况给每个学生评分,评分结果按照10%的权重计入毕业设计的总成绩。在企业实习过程中,学生通过电子邮件等方式将毕业设计论文发给校内指导教师,校内指导教师就论文的内容和格式及时向学生反馈,以便学生在返校之前基本完成毕业论文的撰写工作。
4)答辩阶段。
答辩是毕业设计的最后一个阶段,主要是检查学生的毕业设计成果,给出毕业设计成绩和参考意见。对于参加“卓越计划”培养的学生,毕业设计答辩委员会由学校专家和企业人员共同组成。学生在进行正式答辩前,其毕业设计成果必须经企业指导教师和学校指导教师审核,若有任何一方不通过,该学生就不能参加答辩。
在答辩过程中,学生通过PPT和现场演示方式汇报其在企业实习阶段进行毕业设计的内容、方法和成果,答辩委员会审查学生的毕业设计任务是否完成、毕业设计成果的质量以及毕业论文是否符合学校规范和相关要求等,校内指导教师和企业指导教师依据学生平时的表现、企业评价、总结报告与毕业论文的质量等分别给学生打分,最后按照加权方式计算得到学生的最终成绩。
5)毕业设计总结与反馈阶段。
“卓越计划”人才培养方案是一个逐步改进和完善的工程,对于面向“卓越计划”的毕业设计改革过程,学校要及时总结成功经验、发现的问题及不足,吸取企业以及学生的反馈意见和建议,改进毕业设计培养方案。
3 面向“卓越计划”的毕业设计实施案例
在“卓越计划”人才培养模式下,目前学校已与哈尔滨、大连等地的多家知名IT企业建立长期的合作关系,签署了合作框架协议,建立了10余个产学合作人才培养实践基地,覆盖网络工程系统设计、软件开发、嵌入式系统和计算机应用等多个专业方向,为实施面向“卓越计划”的毕业设计改革奠定了良好的基础。参与计算机科学与技术学院“卓越计划”人才培养的企业名单见表1。
在“卓越计划”人才培养体系下,计算机科学与技术学院以2008级和2009级部分学生为对象进行毕业设计改革。试点学生在大四进入企业实习并在企业完成毕业设计,学校着力培养学生的工程实践能力、创新性思维、团队协作能力和良好的职业素养,从而实现人才培养、学生就业及企业招聘的有机结合。
4 结语
实施“卓越工程师教育培养计划”是我国高等教育改革的一项重大措施。网络工程专业的毕业设计坚持以企业人才需求为导向,以软件企业实际工程项目为依托,以企业中具有工程实践经验的研发人员和学校专职教师为联合指导教师,他们根据关键技术凝练出具有一定实际意义的毕业设计题目,让学生在企业中完成一个相对完整的工程项目。学生通过完成毕业设计任务,达到了培养工程实践能力、创新能力、团队合作能力和工业化素质的目标。
参考文献:
[1]教育部,关于实施卓越工程师教育培养计划的若干意见[EB/OL],[2011-01-08]http:///publicfiles/business/ htmlfiles/moe/s3860/201 102/115066,html
[2]苗露,卓越工程师培养中的实践教学体系研究[J],价值工程,2011,30(5):15-17
[3]朱玲,提高大学生毕业论文质量的路径[J],中国青年政治学院学报,2009(2):140-142
中图分类号:G434文献标识码:A文章编号:16727800(2012)008021202
作者简介:赵卿松(1972-),男,硕士,武汉工程大学计算机科学与工程学院副教授,研究方向为计算机网络、数据库技术。
1专业培养方案的体系结构
根据素质教育和专业教育并重的原则,课程体系的设置以“低年级实行通知教育和学科基础教育以提升学生素养,高年级实行有特色的专业教育以提升学生的实践动手能力、创新精神和创新能力”为准则,构建理论教学平台、实践教学平台和创新教育平台。
理论教学平台由三类课程组成:通识教育课程、学科基础课程和专业课程。通识教育课程由公共基础课和素质教育课两个模块组成;学科基础课程按照学科大类安排学科基础课程;专业课程则分为专业主干课和专业选修课两个模块。
实践教学平台由实训、实验和实习组成:①实训包括:军训、综合课程设计等;②实验教学以课程内实验为主,并开设一定比例的综合性、设计性实验等;③实习包括:认识实习、生产实习、毕业实习、毕业设计(论文)等环节。
创新教育平台由课程创新教育、学术创新活动和实践创新活动组成。课程创新教育包括学科前沿课程和创新教育课等;学术创新活动包括学科竞赛、课外科技活动和创新性实验计划项目等;实践创新活动包括以取得职业资格证书或企业培训合格证为目的的各类专业技能培训活动等。
2专业培养目标及课程体系
结合本校的实际情况及社会对网络专业人才的需求,以培养“高级应用型网络人才”为目标,具备计算机科学与网络技术的基础理论知识、具备网络规划设计及计算机网络应用系统开发能力、具有网络维护与管理专长、能从事网络工程领域的科学研究、技术开发、管理维护等工作。
课程体系是专业培养方案的核心内容,是培养目标的具体体现,很大程度上决定了学生的知识结构。按照学校整体的人才培养特色,结合学院目前的学科发展状况,按照“宽口径、厚基础、重实践、有特色”的培养原则,在课程设置方面认真考虑了以下几点:
(1)由于网络工程是多学科交叉融合的新兴专业,因此,在计算机科学技术、数字通信技术、信息处理等方向上,设置了对应的专业核心基础课程,以提高学生的适应性。
(2)课程设置强调了公共基础和学科基础的重要性,对重要的基础课程给予了充足的学时。
(3)将方向的选修课程分为网络规划设计及管理、网络信息处理两部分,以适应社会对网络工程专门人才的需求。网络工程专业课程体系如表1。
表1网络工程专业课程体系
作为工科专业,公共基础课程的设置与其它工科专业类似,开设大学英语、数理、政治理论基础和计算机基础等课程。学科基础课程除了电类基础和计算机软硬件系统基础外,增加了网络工程导论、计算机网络和数字通信原理等课程,以补充学生在数字通信领域上的基础知识,为进一步学习网络工程的后继课程打下良好的基础。针对网络规划设计方向,在专业主干课和专业选修课中设置了现代通信技术、网络操作系统、网络规划设计、现代网络技术、网络系统集成、网络设备等课程,以培养学生在网络组网和网络规划设计方面的能力;针对网络信息处理方向则设置了网络编程、网络协议、网络互联技术、Linux系统管理、Linux程序设计、Java程序设计等课程,以培养学生在网络应用程序设计与开发方面的能力。
3实践教学环节
3.1课程内实验
所有的学科基础课程、专业主干课程和专业选修课程都设置了一定比例的实验,课程内实验以加深、巩固对基本原理的理解和掌握。课程内实验以实验项目的形式来组织,每个实验项目占2学时或4学时,实验项目分为基础性实验项目、设计性实验项目或综合性实验项目,一般设计性或综合性实验项目的学时数占课程内实验学时的30%~40%。
基础性实验项目主要是对课程所涉及到的基本原理与过程、基本方法进行实验验证,以消除学生对课程基本原理理解上的抽象性和神秘感。综合性实验项目以基础性实验项目的掌握为基础,综合运用课程涉及到的知识,以增强学生对课程基本原理的掌握并融会贯通,适用于数字通信原理、网络操作系统、网络规划设计、现代网络技术、网络系统集成、网络设备等课程学习过程中进行,为后继的综合课程设计打下基础。设计性实验项目也是以基础性实验项目的掌握为基础,提出实验任务与要求,由学生自主设计完成实验任务的方案、实验步骤和方法,适用于程序设计、计算机网络、网络编程、网络协议、数据库系统原理等课程学习过程中。通过设计类实验项目的锻炼,学生可以初步了解网络应用系统开发的思路,掌握网络程序设计的基本方法,培养学生的创新能力。
3.2综合课程设计
综合性的课程设计是一个重要的实践环节,其目的是进一步培养学生理论联系实际的能力和专业知识综合运用的能力。从第四学期开始至第七学期,开设了基础软件综合设计、基础硬件综合设计、网络工程综合设计、网络通信综合设计、网络应用综合设计等综合课程设计。每个综合课程设计集中安排在学期末,占2周时间,为了更好满足学生的兴趣,采用教师给出多个设计题目供学生选择这种双向选择的方式。同时要求课程设计指导教师的最多指导学生的人数不能超过30人,以保证教师对学生的指导效果。
为培养学生的论文书写能力,要求学生书写完整的综合设计报告,包括课题背景、设计简介及设计方案论述、详细设计、设计结果及分析、总结等内容;为保证综合设计的质量,安排了综合设计答辩环节,答辩中由学生先对设计的内容进行阐述和演示,然后答辩教师针对设计内容随机提问,以考察设计完成情况。综合设计成绩评判由平时表现、完成情况、报告质量和答辩情况等内容按照一定比例组成,能比较客观地评价学生完成综合设计质量。
3.3实习与毕业设计
为让学生接触社会,体验未来就业单位的工作环境和实际项目开发过程,从三年级上学期开始分别组织3次实习,即认识实习、生产实习和毕业实习。
认识实习安排在第五学期初,占2周时间,参观IT企业或事业单位的科研环境或办公网络环境,见识不同厂家或品牌的网络设备(如交换机、路由器、服务器等)及网络应用系统的应用情况或研发过程,以增强学生对专业的兴趣,为后续专业课程的学习增加感性认识。
生产实习和毕业实习安排在第七学期和第八学期初,各占3周时间,为了保证实习的效果,与IT企业或思科认证培训机构合作,建立了多个校外实习基地,让学生参与到组网工程、网络管理与维护和网络软硬件系统开发等项目中。特别是在与思科认证培训机构的合作过程中,充分利用他们的师资与设备资源,很好地克服了我校网络组网设备不足的缺陷,为学生提供了一个理论与实践相结合的平台。
毕业设计为网络工程专业学生在毕业前提供了一次综合性专业技术实践锻炼,毕业设计课题围绕网络规划设计与网络信息处理两个方向展开,毕业设计周期为14周左右,包括选题、开题、课题任务的完成、书写毕业设计论文和论文答辩等环节。我们将校企合作方式也引入到毕业设计环节中,对部分学生实行校内和校外指导教师共同指导的方式,真题真做,以达到在完成毕业设计任务的同时,解决企业某方面实际问题的目的。
4结语
网络工程专业是在计算机科学与技术、通信等专业基础上经过发展逐步形成的专业,作为一个实用性强、服务面广的专业,在人才培养过程中不能简单地套用传统计算机专业的人才培养模式,需要根据专业特点不断地摸索、循序渐进和逐步完善。
参考文献:
中图分类号:G642.0 文献标识码:A 文章编号:1671-0568(2013)29-0094-03
作者简介:徐慧,女,博士,讲师,研究方向为网络与服务管理;邵雄凯,男,博士,教授,硕士生导师,教学副院长,研究方向为计算机网络、移动数据库技术和Web信息服务;陈卓,女,博士,教授,硕士生导师,研究方向为信息安全;阮鸥,男,博士,讲师,研究方向为网络安全。
作为一所地方工科院校,湖北工业大学(以下简称“我校”)目前面向本科生稳步推进“721”梯级、分类、多元人才培养模式改革:针对70%左右的本科生,以就业为导向,实施以培养实践动手能力为主体、创新创业精神为两翼的高素质应用型人才培养模式;针对20%左右的本科生,培养具有一专多能、湖北工业经济发展急需的复合型中坚人才;针对10%左右的本科生,扎实推进卓越工程师项目计划,培养高素质创新型的、未来湖北工业经济发展的领军人物。在这一背景下,网络工程专业与物联网工程专业在培养方案设置和修订的过程中,考虑利用科研平台、培训、竞赛等方式,切实加强实践环节的设计,进一步推进我校“721”人才培养模式改革,并以此为契机,进行培养和提高学生的创新精神和实践动手能力的教学改革与实践。本文旨在讨论网络工程专业与物联网工程专业的网络管理与安全综合课程设计的改革实践。
一、网络管理与安全综合课程设计的定位
按照“721”梯级、分类、多元人才培养模式改革思路,我校依据学科专业特点探索实施“实验教学――实习实训――毕业设计(论文)――创新教育――课外科技活动――社会实践”六元结合的实践教学体系。在这一实践教学体系的规划下,网络工程专业与物联网工程专业的人才培养方案都明确规定六大内容的基本要求和学分,并分为基础层次(基础课程实验、生产劳动、认知实习等)、提高层次(学科基础实验、课程设计、专业实习或生产实习、学年论文等)、综合层次(设计性实验及科研训练、学科竞赛、毕业实习、毕业设计或论文等)三个层次,从低年级到高年级前后衔接,循序渐进,贯穿整个本科生培养过程,旨在增强本科生的创新意识,提高他们的实践能力。
面向网络工程专业本科生的网络管理与安全课程群,主要包括“信息安全概论”、“应用密码学”、“计算机网络管理”、“网络防御技术”、“网络性能分析”和“网络安全编程与实践”这六门专业课程。在课程安排上,“信息安全概论”课程首先引入信息安全的基本概念和基本原理,包括消息鉴别与数字签名、身份认证、操作系统安全、数据库安全技术以及数据的备份与恢复等知识点;而“应用密码学”课程则介绍密码学基本概念、基本理论以及主要密码体制的算法与应用;更进一步,“计算机网络管理”课程以协议分析为导向讲授网络管理的相关理论,包括功能域、体系结构、协议规范、信息表示等知识点;“网络防御技术”课程以统一网络安全管理能力作为培养目标,阐述网络攻击的手段和方法以及网络防御的基本原理;在此基础上,“网络性能分析”课程着重讨论网络性能管理的理论与应用;“网络安全编程与实践”课程讨论网络安全编程实现的基本技术。值得注意的是,网络工程专业的网络管理与安全课程群建设成果,目前正在为面向物联网工程专业的相关课程体系设置与教学方法改革所借鉴。
网络管理与安全综合课程设计介于实践教学体系中提高层次到综合层次的过渡阶段,作为网络工程专业与物联网工程专业本科生第四学年实践能力培养的一个重要环节,有利于深入培养相关专业本科生的网络管理与安全综合实践能力。
二、基于项目角色划分的实施方案
为了培养网络工程专业与物联网工程专业本科生的工程实践能力,网络管理与安全综合课程设计实施过程的改革思路是:采用自主团队方式,选择并完成一个网络管理与安全项目。对于相关专业本科生而言,因为是自由组成团队,项目角色划分显得尤为重要。在这一背景下,提出基于项目角色划分的网络管理与安全综合课程设计实施方案。
网络管理与安全综合课程设计并不是要求本科生在短时间内便可以完成一个很大的网络管理与安全项目,主要是希望他们能够利用已有网络管理与安全课程群的知识基础,按照软件工程的思路合作完成一个规模适中的网络管理与安全项目,提高网络管理与安全综合实践能力。基于不太大的项目规模,网络管理与安全综合课程设计的项目角色划分与相应职责见表1。
三、网络工程专业与物联网工程专业的协同设计
作为一所地方工科院校,我校自2008年开始面向本科生开设网络工程专业,并于2012年面向本科生开设物联网工程专业,同时已获批“湖北省高等学校战略性新兴(支柱)产业人才培养计划本科项目”。网络工程专业与物联网工程专业虽然是两个不同的专业,却具有一定的关联性,如何保证网络管理与安全综合课程设计的实施方案对于这两个专业的协同设计,是专业改革实践过程中需要考虑的问题。图1给出网络管理与安全综合课程设计在实施过程中网络工程专业与物联网工程专业的协同设计方案:
如图1所示,网络工程专业的网络管理与安全综合课程设计的选题主要包括四个方向,即“信息安全与密码学”、“网络防御技术”、“计算机网络管理”与“统一网络安全管理”。其基本的选题思路在于帮助本科生熟悉常用的网络管理与安全编程开发包,并掌握网络管理与安全项目实践的基本技术,为将来从事网络管理与安全方面的研发工作打下一定的基础,各方向的参考选题见表2。
更进一步,较之网络工程专业,物联网工程专业具有更强的整合性与自身的特色,见图1,物联网工程专业的网络管理与安全综合课程设计的选题主要包括两个方向,即“物联网安全”与“物联网管理”,各方向的参考选题如表3所示。[1,2]
按照我校“721”梯级、分类、多元人才培养模式改革思路,作为实践教学体系中提高层次到综合层次过渡阶段的一个重要环节,网络管理与安全综合课程设计在改革实践过程中,考虑采用基于项目角色划分的实施方案,并尝试实现该方案在网络工程专业与物联网工程专业的协同设计,同时给出这两个专业不同方向的参考选题。
2依托认证标准的专业建设
工程教育专业认证是由专业性认证机构针对高等教育机构开设的工程专业实施的专门性认证,是认证机构颁发给高校专业的一种标志,证明其现在和在可预见的将来能够达到办学宗旨和认证机构规定的办学标准[3]。工程教育专业认证的核心是认证标准,我国《工程教育专业认证标准(试行)》包括通用标准和专业补充标准。通用标准规定各工程教育专业应该达到的基本认证要求,共包含七大指标(19小项),分别是学生、培养目标、毕业要求、课程体系、师资队伍、支撑条件、持续改进。补充标准是针对各专业不同特点提出的更加明确具体的认证要求。笔者认为该工程教育专业认证标准应从3方面强化专业建设:一是指标的量化、相互支撑及确信达成,这是关键;二是工程性、实践性,这是根本;三是闭环反馈、持续改进,这是活的灵魂。
2.1指标、相互关系及达成
工程教育认证不是质量水平评估,而是合格性认证,通用标准的七大指标都是围绕这个目的求证,它们之间的相互关系如图1所示。其中,学生是中心,高等教育专业开展的一切活动都是为了培养满足社会需求的“合格”学生。培养目标和毕业要求是衡量合格与否的标杆和准则。课程体系、师资队伍以及支持条件是实现目标、达成要求的手段和保障,而且必须有可量化的数据予以佐证。持续改进是提高质量、不断完善、持续发展的必需措施。通用标准对培养目标的一个基本要求是应公开、符合学校定位、适应社会经济发展并建立必要的制度定期评价达成度。据此,各专业在制订培养目标时,向上应面向社会和市场,向下应考虑自身实力以确保达成。以网络工程专业为例,由于社会对网络人才的需求是多层次、多方面的,各高校首先应客观认识和评价自身的办学历史、行业背景、学校层次、资源条件、毕业生深造及就业等要素,合理进行专业定位,然后再确定培养目标。部队院校通常应培养学生具有在军事领域从事网络系统开发、维护、安全保障、组织管理等的初步能力。研究型重点大学应强调科技素质和创新精神的养成,不但培养学生具有在网络工程领域胜任实际工作的能力,还要培养其具有较强的科学研究和创新能力。培养目标通过达到毕业要求实现,毕业要求是培养目标的具体体现。通用标准给出人文素养、职业道德、自然科学基础理论及应用、工程设计和实验、创新精神、文献检索、组织管理、国际合作交流与竞争等方面的素质、知识或能力基本要求,各高校可根据自身实力和特色制订更高目标,但必须提供相关机制及证据以保证达成,尤其是在课程体系、师资队伍以及支持条件这3方面都需有所贡献并有据可查。例如,国防科技大学网络工程专业为达到创新意识和能力的培养要求,除了在课程体系建设中采取研讨式小班授课、增加设计和创新型实验比例、从部队实战需求中提炼毕业设计课题等措施以外,还在一定机制上鼓励学生参加校或院举办的“银河之光”文化节、“新星杯”大学计算机基础竞赛、程序设计竞赛、信息安全竞赛、校Android手机软件设计大赛等活动。在师资队伍建设中,除了定期邀请国内外名师来校授课、作学术报告外,还积极选派教师出国留学访问或培训;新进教师则都具有国外留学经历和博士学历。在支持条件建设中,我们具有军队重点实验室及“十二五”国家级实验教学示范中心,并自行开发NetMagic网络实验平台和Net-Demo网络辅助教学系统,可进行路由器、交换机及相关协议的设计、开发、测试、功能验证和演示。图书馆除了存有大量的纸质书刊和论文外,还建成包括80多个大型综合数据库和140多个专题数据库的数字图书馆,实现SCI、EI、ISTP三大系统及其他各类外文文献数据库的国际同步检索等。这些措施和平台都为创新意识和能力要求的达成提供了有力支持和保证。
2.2工程性和实践性
培养学生具有相当的工程实践能力是工程教育认证的根本,也是出发点,是毕业学生能否具有国际水准的关键。通用标准的7项指标中都重点突出对工程实践性的要求,主要包括:
①必须具有“工程”职业道德,能正确认识“工程”对于客观世界和社会的影响;
②具有从事“工程”工作所需的数学等基础理论、工程基础和专业理论知识;
③应设置完善的实践教学体系,“工程”实践与毕业设计学分至少应占总学分的20%;
④具有系统的“工程”时间学习经历,应与用人单位合作开展实习实训及建立实习基地;
⑤教师应有“工程”背景和经验,并应聘请用人单位专家作为兼职教师。可见,要达到对学生的工程实践性培养要求,一是高校应具有培养学生良好工程素质、知识以及能力的课程体系、实验环境及教师队伍;二是高校应与企业相结合,设立实习基地并根据企业需求设置课程体系及实践环节。国防科技大学计算机学院是产学研一体化教学科研单位。为了加强网络工程专业的工程实践教学,我们从多方面开展教学实践改革。
(1)积极推进卓越工程师教育培养计划项目的实施。
(2)设置多种实验教学环节,包括课内实验环节、见习环节、综合性课程项目设计环节、创新设计环节以及毕业设计环节等。其中,见习环节由任课教师带领学生现场参观校园网和办公专网,并请网络中心技术人员讲解网络规划与部署情况;综合性课程项目设计环节针对典型的应用需求完成网络的规划、设计、组网与测试;毕业设计环节根据网络工程系和网络与信息安全研究所导师所从事的网络相关科研项目,指导学生开展毕业设计和科研训练;创新实验与设计环节依托学院在计算机网络领域的优势科研项目,积极将科研项目转化为教学实验项目,引导学生深入学习高水平的技能,自主开发网络应用系统。
(3)我们与部队有关基地、技术局、自动化站等密切合作,共建本科专业实习基地,使部队用人单位需求和网络工程专业人才培养实现无缝对接,既可以锻炼学员的工程实践能力,又有助于解决部队信息化建设和管理等方面的实际问题。
(4)许多教师来自于学院其他研究所并承担了国家自然科学基金和部队相关科研项目。为提高科研与教学水平并与国际接轨,学院有计划地派遣所有教师到国外知名大学访学或培训,也邀请国外名师全程英文上本科生实验课和新生研讨课,同时也安排教师到一线部队代职实习锻炼,了解部队现状和需求,形成教学、科研、部队反馈相长的良性循环。
2.3持续改进
持续改进是保证专业建设持续发展的关键。标准要求:从招生、毕业生反馈到其他各项指标都必须有必要的制度或措施保证定期评价。评价结果和反馈信息必须用于持续改进,并且整个过程必须要有用人单位专家参与。例如,培养目标和毕业要求必须定期评价达成度;培养方案和教学计划的制订与修订、授课与考核、教材选定、评教、专业与社会实践实习、创新能力训练、毕业设计等教学环节都必须有明确的机制进行监督、评价和质量控制;教师必须有足够的时间和精力参与学术及教改活动;实验设备和图书资源必须定期更新与维护等。为了保证持续改进的达成,可以采取的措施有:建立教学督导组,对教学全过程进行监督控制并定期监督结果和改进意见;建立学员评教机制,每门课程授课结束后,由学生根据调查表进行网上评教,只有参与评教,才能查看考试成绩;教室和实验室等教学场所安装摄像设备,可实时监视全程授课过程;定期走访用人单位,与用人单位专家及毕业生进行座谈,建立毕业生跟踪反馈机制并通过网上调查获取反馈信息;根据反馈信息定期开展教学研讨活动和修订培养方案;对教师参与教改活动及发表相关论文制订具体要求等。所有这些措施都必须有明确的机制及数据予以保证。
针对不同阶段的实验教学确定不同的任务定位。院定必修课着眼于提高学生的科学素质与人文素养,以培养学生的基本实验技能、科学的思维能力和创新意识为主要教学目标。系定必修课和专业方向课及实践教学着眼于对学生进行工程技术人员的基本训练,以培养工程实践能力和创造能力为主要教学目标。
针对传统的专业实验课与工程严重脱节的状况,实行专业实验课的工程化,即系定必修课程及实验课要面向工程,要紧紧围绕工程和联系工程进行。
针对传统的专业实验基本都是验证性实验的状况,增设综合性、设计性和创新性实验,以培养学生的创新能力和综合实践能力。
针对传统的专业实验课从属于理论课的状况,实行独立设置的实训课程和单独考核。在进入毕业实习前,进行一次网络工程综合实训,这一独立设置的实训课程名为网络集成技术,它涉及网络技术的所有方面,并可通过专业实验室实施。
针对高等职业院校只局限于校内教学活动的情况,实施“走出去、请进来”的面向工程的授课方式,加强校内外实习实践基地建设。
二、计算机网络专业面向工程的实践教学体系
建立面向工程的实践教学体系是一个复杂的系统工程。该体系包含三个部分:课程体系及内容、网络实践体系(实验、实训和实习)、网络工程应用。在该体系中,要始终以网络工程应用为最终目标,建立课程体系、整合课程内容,设置层次网络实践体系;课程体系及内容服从、服务于网络实践;网络实践容服从、服务于网络工程应用。
1.建立面向工程的课程体系
从应用型人才培养的全局来看,当前课程改革的主要任务是重新审定、合理调整总的课程设置。在计算机网络专业中,减少专业必修课,按照计算机网络、网络工程、网络管理与安全和网络软件开发4个方向增加选修课。明确每门课程在培养计划中的地位与作用,增加综合素质养成需要的宏观性课程,充实新兴的高科技应用成果。
课程改革不仅要以就业岗位群对人才知识结构的要求为依据,建立模块化的课程体系,而且要改革课程内容设置,打破课程的界限,根据高职计算机网络教学的实际,进行课程内容的整合与拆分,提高课程教学的效果和质量。
调整网络专业系定必修课和实验课的教学方式,将实验、实训、实习等实践性课程与理论教学有机统一起来,面向工程应用实施教学计划,重点突出知识的应用性和实践性。
2.建立面向工程的网络实践体系
面向工程的实践教学体系包括实验、实训和实习三个部分。实验基于网络基础理论知识,进行基本技能的培养。实训主要锻炼学生对网络工程的整体规划、设计和创新能力。实习要求学生走出校园进入企业锻炼,在实际网络工程项目实践中进行锻炼,总结经验、教训,提高综合设计创新能力。其中,实验是工程实训的基础,实训又是实习的基础,这三者之间关系是逐层深入的,从而形成了系统而有层次的实践教学体系。
(1)实验项目的设计。按照实验教学方式,实验教学分为以下几种形式:验证性实验、综合性实验、设计性实验和研究创新性实验。过去在教学过程中,多以验证性实验项目为主,各任课教师需要进一步优化设计课程实验方案,适当精简验证性实验,增加综合性实验和设计性实验比重。实验教学做到精讲多练。
(2)实训项目的设计。在本专业“计算机网络”、“网络工程”、“网络管理与安全”和“网络软件开发”等多门课程学习的基础上,增加了“计算机网络工程综合实训”这门课程,通过2个专业实践周完成。目的是将所学的网络基础知识结合实际网络工程项目要求进行系统性的训练。实训业务参照各行业信息化规范、企业用人标准和岗位要求,从职业道德和职业技能两方面强化学生的能力培养,其培养目标涵盖:项目经理、网络架构设计师、网络施工员、网络维护员、网络管理员和信息安全师等。计算机网络综合实训的内容包括:工作组级局域网设计与应用;校园网的规划与设计;校园网站建设维护;电子商务平台建设维护;企业构建IP电话系统。
(3)网络工程实习。实施“走出去、请进来”的面向工程的授课方式。建立校企培养模式,使学生即学即用,了解网络技术及施工特点和规范,激发学生的学习兴趣,达到了传统教学方式所不及的效果。同时,聘请一批网络工程和网络开发第一线的工程技术人员,定期到校进行课程教学和开设讲座,让学生了解到网络技术新发展、新工艺,通过讲课和讲座,提高学生对专业实践能力的重视程度。
3.面向工程的网络实验、实训平台的设计
面向工程的网络实验、实训平台应提供真实的网络环境,可以让学生亲自动手完成实验实训项目,加深对网络原理、协议、标准的认识,从而提高学生的网络技能和实战能力。因此,网络实验实训平台的建设尤为重要。根据实验台功能的不同,分为基础实验台、安全试验台、无线试验台和VoIP实验台。每种试验台由实验需要的硬件组成,包括路由器、核心交换机、三层交换机、二层交换机、防火墙、工作站、服务器、无线AP、VoIP语音模块等。该环境有很强的适应性,根据不同的实验实训要求,可以配置不同的基础平台,如软件开发平台可以直接提供路由和DNS环境,网络安全实验台则可提供完全的Internet技术环境。该平台可以实现计算机网络、网络工程、网络管理与安全和网络软件开发4个方向的所有实验实训项目。实现了理论的实验化、实验的工程化、工程的系统化、系统的集成化。
论文摘要:本文在调查、分析了用人单位对网络工程专业人才技术、技能要求和目前网络工程专业培养目标的基础上,进一步明确了网络工程专业涉及到的知识领域和对应的知识点,设计了网络工程专业的课程体系结构,并制订了相应的教学计划,供相关单位借鉴和参考。
1引言
随着计算机网络技术的快速发展,大到国民经济各个领域,小到人们生活的点点滴滴都离不开计算机网络,并且这种应用趋势还在不断向更广的领域、更深的层次、更高的要求发展。于是,包括政府、军队、科研院校、企事业单位等组织在内的社会各行各业对网络技术各方面的人才需求急剧增长,作为高等院校,如何适应时代需求,培养掌握网络及其相关技术的高素质人才,以满足不同行业不同岗位的工作对网络工程专业人才的技术需求,成为一项紧迫而又重要的战略任务。
目前各行各业需要什么样的网络技术人才呢?而国内的高等院校网络工程专业培养的人才能否完全满足这些需求呢?为此,我们一方面调查并分析了多个典型行业对网络工程专业人才的技术与技能要求,另一方面跟踪分析了包括清华、北大、上海交大、美国MIT、加州大学伯克利分校、西点军校、CC2005、加拿大Dalhousie大学、澳大利亚昆士兰大学和国立大学、瑞士联邦理工学院等多所国内外知名院校当前网络工程或相关专业的培养方案,并以此为依据,确定网络工程专业涉及到的知识领域及对应的知识点,然后制定覆盖各知识点的课程体系和教学计划。
2用人单位对网络工程专业人才技术、技能的要求
我们对国内外从事网络设备设计、生产的科研院所和厂家的技术人员、从事网络组网工程的系统集成公司的工程师、从事网络运行管理与维护的军政机关和企事业单位网络管理员、从事网络技术教育的高等院校教师等典型单位及相关工作岗位进行了关于网络工程专业人才技术、技能要求的现状和和发展方向的问卷调查和统计分析,得出结论,围绕图1所示的网络工程生命周期,目前及未来五到十年网络工程专业培养的人才主要分为科研型、工程型和应用型三个层次,且应具有以下五方面的技能。
(1) 网络设备的设计与制造技术
掌握网络交换机、路由器、防火墙、网络存储、网闸、网关等网络设备的体系结构、工作原理、设计方法、制造工艺等相关技术,将来主要就业于科研院所和生产厂家的网络硬件工程师岗位,从事网络新技术、新设备的研发、设计与制造等的工作。
(2) 网络协议的设计与实现技术
掌握包括局域网协议、广域网协议、TCP/IP协议、网络安全协议、网络管理协议及其他网络新应用协议等的工作原理、协议标准描述、协议分析与设计、协议实现、协议测试与验证等相关技术,将来主要就业于科研院所和生产厂家的网络系统软件工程师岗位,与网络硬件工程师一起从事网络新技术、新设备、新协议的研发、设计与实现等工作。
(3) 网络应用系统的设计与开发技术
掌握包括C/S模式和B/S模式的网络编程技术、基于网络的MIS系统的设计与开发技术、Web系统与技术、网络多媒体技术、网络分布处理技术、网格计算与云计算技术、网络备份与恢复技术、P2P网络技术、.NET技术、J2EE技术等在内的网络应用系统设计与开发技术,将来主要就业于网络应用软件开发技术公司的网络软件开发系统分析员与工程师岗位,从事各行业网络应用系统的设计与开发等工作。
(4) 网络系统的规划设计与施工技术
掌握网络拓扑结构的设计、网络路由的设计、网络服务的部署、网络可靠性与安全性方案的设计与实施、子网与IP地址的规划、综合布线方案、网络施工方案以及网络测试与验收方案设计、论证等技术,将来主要就业于网络系统集成公司的网络工程师岗位,从事各行业网络组网工程的方案设计与论证、工程实施与系统集成等工作。
(5) 网络系统的管理与维护技术
掌握网络设备与系统的配置管理、故障管理、性能管理、安全管理、计费管理、网络性能评价与优化、网络安全防范等技术,将来主要就业于军政机关、企事业单位的信息中心网络管理与维护岗位,从事各单位网络日常管理与维护等工作。
其中(1)、(2)属于科学研究型人才,(3)、(4)属于工程型人才,(5)属于应用型人才。
3网络工程专业人才培养方面存在的不足
从2002年起开设网络工程专业到目前为止,开设网络工程专业的高等院校已有两百多所,即使未开设的院校在其计算机专业中也大量涉及到计算机网络的教学,积累了较为丰富的办学经验和教学成果,但也暴露了一些问题,其中最主要的是网络工程专业定位问题以及由此产生的课程体系建设问题。
在各个高校开设网络工程专业之时,正是国内企事业单位网络工程项目建设蓬勃发展的时期,当时人们对网络工程专业人才培养的定位主要侧重组网工程的建设者、网络系统的管理与维护者,但随着时间的推移,用户单位对组网的需求增速放慢,同时网络管理与维护的工作逐渐被一些大专、职高的学生占据,从而导致按上述定位培养的网络工程专业本科毕业学生找工作困难的局面。究其原因,主要是当时对网络工程专业的定位太低,网络工程专业只关注了组网工程的建设环节,没有涵盖网络工程生命周期中的全部环节,因而导致网络工程专业的学生就业面窄、参与技术研发的后劲不足,进而使用人单位甚至院校本身对网络工程专业培养的学生能力乃至网络工程专业存在的必要性产生了怀疑。为此,许多有识之士建议提升计算机网络的学科地位,从原来隶属于系统结构下的三级学科提升为计算机科学技术下的二级学科,并更名为网络技术(NI),然后对网络工程专业(或更名为网络技术专业)人才培养进行重新定位,使该专业的教学内容覆盖整个网络工程的生命周期,并根据新的定位,研究并制定网络工程专业的课程体系和实践教学体系,以指导、规范网络工程专业的教学与实践,提高网络工程人才培养的质量和水平。
4网络工程专业人才培养目标
根据图1所示的网络工程生命周期和行业用户对网络工程专业人才技术、技能的要求,我们对网络工程专业人才培养目标重新定位,包括以下五个目标或专业方向:(1)网络硬件设备的设计与开发;(2)网络协议的设计与实现;(3)网络应用系统的设计与开发;(4)网络工程设计、规划与实施;(5)网络系统的管理、维护与评估。
5网络工程专业知识领域
为了达到网络工程专业人才培养的新目标,在教学计划中除了数学、物理等公共学科领域外,还需要包含以下知识领域(各领域涉及到的知识点由于篇幅关系,在此未列出):(1)电子科学与技术;(2)计算机科学与技术;(3)网络与数据通信技术;(4)信息安全技术。
6网络工程专业课程体系设计
围绕网络工程专业涉及到的知识领域和知识点,网络工程专业课程体系由五模块组成:公共基础模块、专业基础模块、专业必修模块、专业选修模块、专业实践模块。首先通过基础课程、专业必修课程的学习,初步掌握本专业的基础理论、关键技术;然后根据专业方向或自己将来准备从事的工作岗位选修相应的课程;最后通过专业实践环节的综合训练,起到对所学知识和技能融会贯通的作用。具体来讲,重点培养学生以下几方面的能力:
(1) 网络硬件设备研发方面的能力培养
通过电工与电路、模拟电子技术、数字电子技术、信号分析与处理、计算机原理、计算机体系结构、嵌入式系统、计算机系统工程、计算机接口与控制、VLSI技术及应用、人机交互技术等课程的教学与训练,着重培养学生在网络新技术、新产品的硬件方面的创新研究和设计制造的能力,以满足科研单位和网络设备厂家的硬件设计工程师工作岗位对网络技术人才的需求。
(2) 网络协议分析与设计方面的能力培养
通过计算机网络、Internet协议分析、高级语言程序设计、汇编语言程序设计、数据结构、算法设计与分析、软件工程等课程的教学与训练,着重培养学生在网络新技术、新产品的系统软件方面的创新研究和设计的能力,以满足科研单位和网络设备厂家的系统软件设计工程师工作岗位对网络技术人才的需求。
(3) 网络应用系统设计与开发方面的能力培养
通过高级语言程序设计、汇编语言程序设计、数据结构、算法设计与分析、软件工程、操作系统、数据库原理与技术、网络计算技术、分布式系统导论、多媒体技术、人工智能导论等课程的教学与训练,着重培养学生在网络应用系统设计与开发方面的能力,以满足行业软件公司软件工程师工作岗位对网络技术人才的需求。
(4) 网络工程规划设计与实施方面的能力培养
通过网络工程、信息系统集成、移动通信技术、通信系统、程控数字交换原理、接入网技术、网络性能评价等课程的教学与训练,着重培养学生在网络工程规划、技术方案设计与评估、组网工程实施等方面的能力,以满足系统集成公司的网络工程师工作岗位对网络技术人才的需求。
(5) 网络系统管理维护与评估方面的能力培养
通过网络管理、网络安全、网络性能评价、网站设计与维护、计算机故障诊断与维护、信息安全法规等课程的教学与训练,着重培养学生在网络系统故障管理、配置管理、性能管理、安全管理等方面的能力,以满足企事业单位网络管理员工作岗位对网络技术人才的需求。网络工程专业课程体系。
7网络工程专业课程体系实施计划
在制定实施计划时,需要考虑课程之间的依赖关系、各学期课时量平衡关系等问题。同时,为了让学生集中精力完成必修课学习的同时又兼顾学生的专业方向,选修课程主要安排在第三、四学年秋。另外,为了更好地开展毕业实习和毕业设计工作,我们建议第四学年春不安排课程教学,如果需要可以适当安排2~3次专业讲座。课程体系中各课程的学分、总课时、实验课时、考试课时及教学安排。
8小结
【中图分类号】 G423 【文献标识码】 A 【文章编号】 1006-5962(2012)03(b)-0038-02
1 课程改革的背景和意义
1.1 背景
2010年12月25日,工业和信息化部在北京召开2011年全国工业和信息化工作会议。此次会议提出,“十二五”期间,在加快通信业创新转型方面,要求加快3G和光纤宽带网络发展,加快TD-LTE研发和产业化并开展区域性试验示范;加快推进三网融合,推动广电、电信业务双向进入,加快业务推广和网络建设改造,推动上下游产业发展;加强电信市场监管,强化互联互通和资费服务监管。在互联网管理方面,强调“安全”环节,要求加强码号、域名、IP地址、网站准入和接入服务管理,做好网络信息安全顶层设计,加强网络安全防护,加强IPv6、三网融合、云计算、物联网的信息安全问题研究等。
广西壮族自治区“十二五”发展规划中强调,全面提高信息化水平。建设覆盖城乡的信息基础设施,加快经济社会各领域信息化。实现电信网、广播电视网、互联网“三网融合”,构建宽带融合安全的下一代信息基础设施。启动物联网建设布局,建设数字化城市管理信息系统。
随着柳州市城市化进程的推进,网络覆盖面的增加、新城区的开发、旧城区的改造等等因素,网络工程的工作量会逐年稳步增加,因此对网络工程方面人才的需要量在未来几年也会随之稳步增加。
1.2 意义
1.2.1 打破当前网络专业教学中的学科体系,使教学真正适应中级技能型人才培养的需要。
1.2.2 以企业的实际需求为目标,以技术应用能力的培养为主线制定培养方案,建立起一套以网络工程工作任务为导向的教学体系。通过课题研究与实践,开发出以网络工程生命周期为核心的递进式项目教学的实施方案。
1.2.3 提升网络专业教师的教学能力及相关专业技能。
2 课程改革的目标和主要内容
2.1 预期目标
通过按照网络工程生命周期实施教学的递进式项目化网络工程课程改革,每个项目都有明确的教学目标,针对网络工程有选择性地构建教学内容,为网络工程方向教学服务,培养网络工程施工、网络管理、系统管理等技术岗位专业人员,提高学生的职业素养和岗位能力,提升计算机网络技术专业网络工程专门化方向学生就业质量。
2.2 主要内容
(1)充分进行市场调查和人才需求调查,研究并明确作为网络工程实施、网络管理、系统管理等技术岗位专业人员应掌握的基本知识、基本技能以及应具备的职业素养、综合职业能力。在此基础上打破学科体系,按照由浅入深、由简到繁的认知规律设计若干个网络工程项目,以项目为核心整合所有知识、技能、态度、方法,制定出网络工程方向递进式项目教学的教学方案及课程标准、实训指导书。
(2)会同行业专家研究制定在各项目教学中,对学生进行考核的方式及评价标准。
(3)从本校计算机网络技术专业网络工程方向2010级开始进行递进式项目教学的实践,研究并总结适应递进式项目教学的典型教学方法和教学流程。
(4)整合教师资源,组建并培训一支能进行该递进式项目化教学的教师团队。
2.3 研究重点
(1)制定网络工程方向递进式项目教学的教学方案及课程标准、实训指导书。
(2)制定在各项目教学中,对学生进行考核的方式及评价标准。
3 课程改革的实施
3.1 第一阶段:调查阶段
到网络企业调研、分析网络工程施工、网络管理、系统管理等技术岗位专业人员应具备的基本知识、基本技能、基本素养、基本职业能力;到网络工程专门化方向毕业生就业单位调研、分析毕业生知识结构、综合素质的不足;撰写调查报告和递进式项目化教学的可行性报告。
3.2 第二阶段:制定草稿
结合前期调查信息及查阅有关资料,研究确定中职学校计算机网络技术专业网络工程方向学生应掌握的基本知识、基本技能、基本素养、职业道德、基本职业能力,在此基础上打破学科体系,按照由浅入深、由简到繁的认知规律设计若干个网络工程项目,以项目为核心整合所有知识、技能、态度、方法,制定出网络工程方向递进式项目教学的教学方案及课程标准、实训指导书。
3.3 第三阶段:评审定稿
邀请行业专家、教育专家共同对教学方案、课程标准、实习实训指导书进行论证和修改,研究制定对学生的考核方式和评价标准、确定实施性教学方案及其标准、实训指导书。
3.4 第四阶段:实践教学
在本校计算机网络技术专业2010级开始进行的按照网络工程生命周期实施递进式项目教学的实践,在实践中整合教师资源,打造进行递进式项目教学的教师团队,总结适合于递进式项目教学的典型教学方法和教学流程以及团队管理模式,制作并收集教学资源包。
3.5 第五阶段:实习推荐
进一步联系单位和推荐学生到相关公司进行项岗实习,并与用人单位建立紧密的联系,及时了解用人单位对学生的反馈信息和优化和完善该教学体系的信息。
3.6 第六阶段:项目总结
对项目进行总结,整理相关文档,进一步优化和完善递进式项目化教学体系。
4 预期成果及保障措施
4.1 按照网络工程生命周期实施递进式项目教学的课程改革的项目总结报告。
1、引言
随着计算机网络技术的迅速发展和应用领域的不断扩大,计算机网络已渗入人们工作和生活的方方面面。据中国互联网络信息中心报告显示,截至 2012 年 6 月底,中国网民规模已达到5.38亿[1]。在网民数量激增的同时,越来越多的企事业单位开始建立基于自身业务的网络系统,并开发基于网络的应用和业务。目前,国内高校的网络工程专业大体分为两大类:一类是以原有的计算机本科专业为基础,课程体系[2]沿用计算机本科体系,无法体现网络工程专业特色。例如:以编程类课程来说,计算机专业[3]强调的是语言编程,而网络工程专业强调的是网络管理编程及其底层协议通信。因此,这样的课程设置泛而不专,不能体现一专多能的作用。另一类是以通信工程为主体,强调计算机网络与原有电信网络相结合,主要体现在各个邮电学院的培养计划中。这两类都不符合目前网络工程专业的发展需求,没有给出清晰的专业定位,造成教学质量和效率下降。
目前各行各业需要什么样的网络技术人才呢?而国内的高等院校网络工程专业培养的人才能否完全满足这些需求呢?为此,我们一方面调查并分析了多个典型行业对网络工程专业人才的技术与技能要求,另一方面跟踪分析了包括清华、北大、上海交大、美国 MIT、加州大学伯克利分校、西点军校、CC2005、加拿大 Dalhousie 大学、澳大利亚昆士兰大学和国立大学、瑞士联邦理工学院等多所国内外知名院校当前网络工程或相关专业的培养方案,并以此为依据,确定网络工程专业涉及到的知识领域及对应的知识点,然后制定覆盖各知识点的课程体系和教学计划。
2、网络工程专业的培养目标
高等教育的目的是培养高等技术人才,网络工程专业主要是为了培养网络工程师,目前网络工程专业的培养方向主要有网络工程管理与规划设计、网络维护与管理以及网络应用程序开发等方向[4-8]。根据普通工科高校办学层次和培养对象,我们立足于“宽口径,厚基础,高素质,强能力,突出创新意识”的教学理念,确立该专业的培养目标为:培养系统掌握计算机技术、通信技术及网络技术的基本理论、基本知识,掌握计算机网络系统分析和设计的基本方法,具备计算机应用、网络编程与应用开发、网络规划设计部署、网络管理等基本能力,具有较强创新意识的计算机网络工程技术人才。
3、制订专业培养方案的方法
在制定专业培养方案时,可以采用“需求驱动”的方法。首先,对人才市场进行需求分析,确定本专业的培养目标;然后,根据培养目标和人才需求分析,得到了本专业人才应具备的专业理论知识和专业技能,大致确定本专业的专业课程;根据这些专业课程又需要哪些专业基础课程的支持,从而大致确定本专业的专业基础课程;通过分析这些专业基础课程应该得到哪些基础课程的支持,大致确定本专业的基础课程;最后,根据培养目标和培养方案的制订原则,仔细、合理地调整各模块内容和学分分配。
4、网络工程专业课程体系设计
4.1课程体系设计的原则
课程体系的设计必须分析网络工程的专业特性,且与当前社会的需求紧密结合。基于网络的社会需求众多,网络技术日益复杂,因此,最好根据需求,将这些特性分类,设计网络工程专业方向,然后为不同专业方向设计不同的课程体系。网络技术是计算机科学与通信技术结合的产物,我们从两个学科的本质出发,从硬件和软件两个方面划分社会需求,分为网络设备的研发与制造产业、网络系统软件的完善与拓展、基于网络的应用软件与工程设计 3 个方面。第 1 方面属于硬件领域,第 2 和第 3 方面属于软件领域的系统软件与应用软件。在网络设备的研发与制造产业,目前最具有代表性的公司有 CISCO、华为、H3C、中兴等;在网络系统软件的完善与拓展方面,有代表性的领域有下一代互联网的协议研究、无线通信协议的研究、网络安全相关协议的研究等;基于网络的应用软件与工程设计有 Web程序设计、防火墙和 IDS 软件的研发、网络规划与设计等。
4.2调整课程结构,优化课程体系
对专业基础课程及专业课程进行知识点的归类整合,在工科学生培养的框架内,重新组织课程,增强课程教学的一致性和连贯性,减少不必要的重复。在课程结构调整方面,以课群为基础组织和建设课程内容,这样既便于同类相关课程之间的知识衔接,又便于在课群内组织任课教师开展课程建设等教学研究活动。同时,专业课群也体现了培养目标所确定的学生应具备的主要技能,便于在课群的基础上通过修订课程内容,调整学生的知识结构,完善培养目标的具体内涵。
4.3课程体系强化方向性
网络工程专业作为一门新型的交叉学科,虽然与计算机、通信工程专业相近,但具有其鲜明的专业特色。网络工程专业的教学计划,虽然总在调整,但总体而言,没有实质性的突破。很多高校网络专业教师为了提高学生的综合能力,尝试以任务驱动及实例教学为主,通过学习和模仿,制作出一个相对完整的、能够完成一定操作的程序(或应用软件)。这种尝试,在提高学生的动手能力及学生的学习兴趣方面虽收到一定的效果,但改革力度是不够的。建立切实可行、符合本校特色的教学计划、培养方案和课程体系是网络工程专业建设的基础,教学内容和课程结构体系要瞄准人才培养目标,通过现代教育技术手段浓缩课时,科学合理地整合课程,构建合理的知识结构。对培养应用型本科来说石家庄铁道学院网络课程体系结构以四大专业主干课程为基础,三大专业方向为主导的课程体系。基础主干课程涵盖了电子科学技术、计算机科学技术、网络技术与通信技术和信息安全技术四大专业体系,保证了本科教学的宽基础平台。
4.4加强专业技能的培养
网络工程专业是一门工程性很强的专业,必须加强实践环节,IEEE-CS和ACM任务组在CC2001报告中也特别强调了将专业实践并人课程中的必要性。1999年,全国开始扩大本科生招生规模,IT类本科学生数量急增,这在一定程度上缓解了IT市场的人才紧缺状况。然而,从近两年的毕业分配情况看,许多学生找不到合适的工作单位,而许多IT类企业找不到合适的毕业生。其原因主要有两个:一是IT技术及其应用发展迅速,知识更新速度加快;二是学生专业技能掌握得不够。根据人才市场需求调查的结果,目前大学本科毕业的学生能够马上胜任本专业某个领域工作的人为数不多,在专业技能方面有些还不如高职毕业生,需要单位进行岗前培训,而高职毕业生,专业理论知识又不够,因此必须对本科毕业生进行正确定位,对本科培养方案作适当调整,以满足社会需求。
4.5专业课程的设置
教学计划以计算机网络规划、网络管理及应用开发能力培养为特色,加强包括计算机网络总体规划设计、网络管理、网站开发设计及维护等教学环节,涉及网络协议与路由技术、网络与信息安全、网络系统应用软件的设计开发等内容。专业课程主要分为以下三个课群:1)网络设计与规划课群;2)网络管理课群;3)网络应用技术课群。学校还应加强前沿与特色选修课程的开设。随着网络的普及,网络安全问题成为当前面临的紧迫问题。我校在网络工程专业课程体系设置中,强化网络安全特色方向,通过该专业特色方向的学习,使学生具有网络安全应用的配置和开发能力。
4.6加强实验室建设
对于实验室建设,我们遵循两个步骤:确定实验内容和实验方式、确定实验环境和实验设备。根据课程体系确定网络工程专业学生必须掌握的实验内容包括:网络组建/规划、网络设备配置/设置、网络操作系统使用/配置、网络管理、网络协议分析。对于实验方式,应采用分组进行,这样既便于实验课管理,也具有较好的课堂气氛,并且学生可以独自动手在真实设备上操作、配置,教师可以控制和检查学生配置、实验结果是否正确。但由于设备的各种接口易损坏,所以需要限制教师和学生此类操作。
5、结语
作为本科院校,在网络工程专业培养模式制定过程中,我们以为企、事业单位培养从事网络工程技术、网络管理及网络应用与开发工作的工程技术人才为目标,以专业培养目标为基础,以社会需求为导向,体现专业特色,加强实践教学环节,注重专业技能、动手能力、应用能力和创新能力的培养。
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结合高校优势学科培养网络工程专业人才
不同的发展历史、相异的学科建设等因素使得每一所大学都有自己的品牌专业、强势学科以及与其培养目标相配套的软硬件资源的建设与积累。物联网有着非常广泛的应用范围,高校在计算机网络工程专业物联网方向的专业定位上可以结合自身现有的优势学科,参考人才市场的用人需求,改革网络工程专业的课程体系,因地制宜地制定具有本校重点学科特色的培养方案和教学内容。网络工程(物联网)培养模式可以从专业定位、知识结构、创新能力培养和人才培养模式评价体系四个方面进行讨论。其中,专业定位和知识结构将在下一节论述。在复合型工程应用人才的创新能力培养上,需要转变以往的以传授知识为主导的教育模式,注重学生的创新思维和自主学习能力的培养,强化教学实践环节。例如:开设具有行业背景的工程训练课程,开展个性化的创新能力培养研究,提高实验和培训课程的比重,扩展大学生创新实践基地建设[5]等,形成以行业应用为背景的立体化培养模式。完善的评价体系可以实现人才培养模式与质量的跟踪与评价,依据评价结果可以适时地调整教学内容,有利于提高人才的适应性。从行业应用出发,可以分别从学生的综合素质能力培养、学生知识结构优化、工程实践与创新能力培养等方面对研究成果进行评价。计算机网络工程专业物联网方向人才培养模式如图1所示。将传统网络工程专业的课程设置与学校的优势学科的专业知识有机结合,使得毕业生不仅能够从事计算机网络方面的工作,也能直接从事行业背景下的物联网工程领域的工作,增强毕业生的工程实践能力,拓宽其就业范围。以天津科技大学为例,学校建有“食品营养与安全”、“工业发酵微生物”2个教育部重点实验室和1个教育部“食品生物技术工程研究中心”,在食品科学和生物工程等领域的研究与教学处于全国前列。依托天津科技大学的食品、生物等优势学科和应用背景,笔者认为,目前计算机学院的网络工程专业可以以食品安全和生物发酵与菌种保藏控制物联网为应用领域,融合食品学院和生物学院相关专业的教学资源,拓展网络工程专业的培养方向。通过多学科的交叉融合,建设以轻工行业物联网应用为特色的计算机网络工程专业培养体系。
优化网络工程专业培养目标和课程体系
由于物联网技术下的网络工程专业需要融入不同专业学科,所以,在确立了以轻工行业物联网应用为特色的网络工程专业培养目标的基础上,调整教学大纲,对原有专业的课程配置进行科学地增补和取舍。结合学校的优势学科的应用背景,依照网络工程专业物联网方向的培养目标设置相应的课程内容和实践环境,形成特色教育,增强毕业生的就业竞争力。
1.专业培养目标物联网技术下的计算机网络工程专业面向现代信息处理技术,主要培养学生良好的科学素养,使学生毕业后可在轻工行业、信息产业、科研单位从事物联网应用相关技术开发和研究,成为具备行业知识和专业技能的高级应用型人才。培养的学生具备通信技术、网络技术、传感技术的基本理论和应用能力,能进行系统集成及相关技术的开发和应用推广,具有物联网工程实践能力。专业能力培养要求:掌握计算机科学与技术和网络工程等方面的理论和方法,具有扎实的理论基础知识;掌握传感器技术、无线通信网等物联网感知层关键技术的基本知识和基本技能;具备各类网络系统的运维能力和一定的分析、设计和开发能力,拥有较强的软件编程功底;具备从事轻工行业物联网领域的科学研究能力;了解计算机网络及物联网的行业发展动态和技术标准,掌握文献检索、资料查询的基本方法,熟悉利用Internet获取信息的手段,具有获取信息的能力。
2.主干课程网络工程专业物联网方向的课程设置以专业培养目标为向导,注重学生动手能力和创新思维的提高。学生可以通过对计算机网络及物联网的基本理论和基本知识的学习,掌握网络分析和设计的基本方法,掌握物联网应用的基本技能。物联网中的感知层主要用来感知和采集现实世界中的信息,网络工程专业物联网方向的课程设置可以在现有计算机物理层的相关课程基础上,融合通信原理、传感器技术基础和射频技术与无线通信等课程,提高学生在物联网感知层理论知识的理解。对于物联网网络层方面,传统的网络工程专业已包含该领域涉及的大部分知识,需要增加无线传感网络和无线自组网理论课程,强化学生对物联网网络层的理解。物联网应用层的主要作用是依据各行业的实际需求开发信息管理平台,并根据行业应用的特点集成相应的内容服务[6]。结合应用层的特点,各院校可结合自身优势学科增设具有行业特色的物联网信息处理技术、无线自组网应用和物联网应用程序设计等课程。有关物联网安全技术的课程,不仅涉及物联网的三个层次,也关系到嵌入式知识的相关课程。网络工程专业物联网方向的课程体系结构如图2所示。综合考虑现有网络工程专业的课程设置,计算机网络工程专业物联网方向的专业课程主要有:离散数学、数据结构、计算机组成原理、操作系统、计算机网络、数据库原理、物联网技术概论、物联网应用程序设计、无线传感网络、嵌入式系统概论、嵌入式操作系统、网络系统集成、网络程序设计、网络管理、射频技术与无线通信、物联网安全技术、无线自组网理论及应用、物联网信息处理技术等。
随着现代社会的飞速发展,信息技术、通信技术和计算机网络技术在我们的日常生活得到广泛的应用。网络工程的建设也达到了发展期,目前的网络产品和科技不断地进步,创新,使很多新型的从事网络方面的企业大量发展,来满足我们的需求,本文主要从网络工程建设的过程和控制管理方面进行研究分析,让网络工程的建设提高效率提高收益的方法。
1特点
网络工程的投资一般来说比较小,而且覆盖范围比较小,一般的最大距离只有1到2千米,而且建设的时间比较短,但是涉及面比较广,包括网络技术、建筑结构、电工、电子测量、工程管理、预算等各方面的知识。目前建设中常出现的问题:
1.1人才欠缺
目前网络中的人才对发展来说还是不够,目前的网络人才主要从高中或者职业学校毕业,专业知识技能还不是很全面,二是从各种社会中的培训班中等自学进行培训,这种培训方式的培训时间较短,理论知识还不够到位,也无法在实际工作中应用。
1.2缺少设计管理
目前的网络工程建设的设计和管理还不是很规范,而且因为中小型局域网的建设来说,一般投资的规模也比较小,所以基本上没有第三方监督方能对工程进行监督。
1.3工程难维护
在工程建设中,对设备的性能、传输渠道、和安装设备的设计还不够,而且资金本来也比较有限,设备本省具备的性能和我们网络想到达的需求不合适,这样也会造成我们对网络工程建设的管理和维护性变差,难以维护。
1.4安全与兼容性低
在网络工程建设的中,网络的安全性和兼容性还比较低,在安全上,一方面是设备本身的安全性比较低,二是网络上的安全保障不够,三是我们网络用户本身的带来的限制,比如资金预算不够,对安全性的检测和预估不够,在兼容性的方面,因为不同品牌的设备与设备的传输介质和协议的兼容性可能会出现偏差。
2准备与设计规划
在中小型局域网工程建设的刚刚开始建设时,主要要做到两个方面,一是目前网络工程中的需求进行分析;二是要根据需求分析中要求来完成我们的设计和基本预算。
2.1网络工程需求分析
需求分析是我们规划网络的重点,主要要分析用户对通信方面的要求;建筑物内的结构和通信环境;用户的使用数量;用户的分布;网络的服务范围;服务器的功能和服务器的要求;网络采用的系统;设备的型号;对资源共享方面的要求;设备的兼容性;还有分析网络的流量和传播渠道等要求。
2.2设计与规划
中小型局域网结构经常使用核心层、分布层、访问层三个结构。依据访问层的规模和用户的要求的网络功能来选择合适的谁被和结构形式来完成设计图。然后在设计图的基础上和用户的网络工程的使用环境相联系,然后进一步弯身工程施工的设计方案,结合市场的实际情况,做出初步的预算,然后让用户进行检验后实施。
3中小型网络施工模块
中小型网络的施工模块主要是四个方面的内容:结构化综合布线,网络中心机房系统,设备和原料的采购,设备的安全和调整。
3.1结构化综合布线
网络布线的总体设计会对整个过程和设计的质量有关键性的作用,所以,设计者要谨慎的做好前期的调查研究,做好建筑图纸、电气和各种布线图的资料收集工作,结合网络布线是种种工作难题,尤其是强电干扰这一问题。根据客户的特殊需求在图纸中一一标明,来安排设计,但现在计算机网络大部分都是使用原有的建筑中的想不布线,这种布线要确保不毁坏原来的装修设计,又要整齐美观,同时要不收强电、磁的影响,保证网络环境的安全性。
3.2网络的中心机房系统在布线施工时要做到安全
保证不扰,机房的环境可以调节,因为中心机房的整个系统可以说是我们网络的心脏,流量都是在这里聚集,是网络中负荷最终的地方,所以重要的设备和数据等做好备份工作。
3.3工程设备和工程材料是工程的重要环节
我们要确定工程的进度不受影响的天前提下,一次性完成所需材料的采购。在实际中,许多设备都是客户自行购置的,但因为IT市场的透明化,设备的采购可以直接让建设方直接进行,在设备的购买中也要准确的考虑设备的兼容性问题。设备的安装和调试代表网络工程施工的结束,我们要对工程的正常运行做好准备。
4网络工程系统检测和验收
首先要对电气的性能进行检测,检测内容为电气的近端串扰NEXT、连接图、长度、时间差、频带宽、衰减对串扰比、回波损耗等,检测是不是按照规范要求设计的,还有设计定的内容都要进行仔细的检测。在验收时可以根据《综合布线系统工程设计规范》、《综合布线系统工程验收规范》等相关标准规范来进行验收,如果发现有不达标的项目,要查明原因,提出合理的解决方法,如果有第三方的监管单位,要在三方之中来协商。验收时要有现场的验收和文件的验收,保证工程建设的合格完成。
5结语
计算机网络给了我们丰富多彩的知识,和更加快捷便利的交流平台,我们的生活离不开网络技术。但是计算机网络工程的建设却十分复杂,需要综合性和专业性都很强,因为它包含了计算机技术、网络通信技术、建筑工程技术和管理等多方面的知识,我们要不断学习,对局域网的建设做出更多的贡献。
参考文献:
[1]王志雄.网络工程中的安全防护技术[J].计算机光盘软件与应用,2015.
[2]孙荣.中小型局域网网络工程的建设及其管理控制[J].中小企业管理与科技(下旬刊),2015.
[3]部绍海.中小型局域网网络工程的建设及其管理控制[J].中国高新技术企业,2008.
[4]唐锡雷.论局域网网络工程的建设及其管理控制[J].无线互联科技,2014.
中图分类号:G642 文献标识码:B
1引言
网络工程专业旨在培养具有计算机网络基础知识和抽象思维能力以及计算机网络软硬件基本理论和技术,从事计算机网络信息安全应用、计算机网络管理和维护、网络系统设计开发和集成的高层次网络工程和应用专业技术和科研人才。
网络工程专业的毕业生应获得的知识和能力有以下几方面:
(1) 计算机网络原理、数据通信系统原理、计算机网络协议分析、网络信息安全、计算机网络管理、网络操作系统、网站建设及应用开发技术及其他相关的计算机科学与技术等方面的理论知识及应用能力。
(2) 扎实的计算机网络基础知识与网络管理及网络信息安全应用的专业理论知识与基本技能,以及计算机网络管理与网络信息安全应用的设计和开发的初步能力。
(3) 各种计算机网络、网络设备、Web应用、网络数据库系统的集成和开发以及相关的科研、设计、调试、维护运行和管理的初步能力。
(4) 掌握资料查询、文献检索及运用现代信息技术获取相关信息的基本方法,具有一定的技术设计、归纳、整理、分析实验结果、撰写论文、参与学术交流的能力。
(5) 有较宽的知识面,具有较高的职业素质,包括严谨的科学作风、独立工作和自我知识更新的能力。
要根据网络工程专业的培养目标,培养出高水平的网络人才,必须构建一套完善的、高质量的实践教学体系,包括大型综合实验、课程设计、实习实训、毕业设计等实践教学环节。使学生掌握近代通信网络的基本理论及网络工程的实用技术,理解网络协议体系、网络互联技术、组网工程、网络性能评估、网络编程与管理等相关知识,能够从事网络编程、网络规划、组网设计、网络工程设计与建设、网络运行维护及管理、网络安全防护和性能分析等工作。
但是,长期以来由于各种主观和客观因素,网络工程专业理论与实践教学之间存在着许多问题,原有的计算机网络实践教学已不能满足计算机网络技术的发展需求。目前大多数院校网络工程专业的实验室建设普遍存在“缺少专用的网络实验室”、“网络实验所需的软件和硬件短缺”、“忽视与企业间的合作”等问题。
2网络工程专业实践教学体系的结构
2.1网络工程专业实践教学的特点
根据当今网络的应用发展和网络工程专业的特点,实践教学体系应有如下特点:
(1) 实验平台的复杂性。一个普通的网络实验至少要两台微机才能构建一个最简单的网络环境,而网络环境太简单又会使实验在数量和质量上受到限制。为了取得较好的效果,每组实验需要多台微机和相应网络硬件设备,同时组与组之间也可以构成更大的网络实验环境。
(2) 实践教学的独特性。网络实践教学中的绝大多数实验,例如“网络系统集成”、“网络的规划和管理”在两节课的时间内是无法完成的。并且有些实验与实验之间是紧密联系的,例如后面的实验是在前面实验的平台上实现。这给实践教学的实施提出了很大的难题。
(3) 实践教学中知识跨度大、实用性强。网络工程实验要结合“局域网原理”、“互联网技术”、“TCP/IP协议”、“协议分析”、“网络编程”等多门课程来开设实验,是对网络工程的实施过程进行模拟仿真,具有很强的实用性。
2.2重组教学体系
根据社会对网络工程人才需求的变化,以及网络工程专业的现状和发展,确定实践教学内容,以实践教学内容定位理论教学内容,对整个教学体系的教学内容进行合理取舍。例如:
(1) 合并、压缩或调整原有课程中陈旧和重复的内容。如压缩或调整网络原理中一些比较陈旧的知识,如令牌环网、令牌总线网、FDDI网络、CSMA/CD、X.25、帧中继等技术,从而加大实验学时,增加课程设计和实习环节。
(2) 根据网络应用发展的具体情况和人才需求变化,对一些学科理论有重大发展的基础课程的教学内容进行重组。例如调整组网技术在整体教学中的比例,增加网络组建、安装、测试及其工程实施的知识单元比重,增加组网、网络应用、网络管理、网络编程、网络攻防等工程应用类的课程。
(3) 适时地把一些反映当代计算机技术发展趋势的内容充实到课程教学中。例如增加P2P技术的应用。
实践教学体系是以培养学生的技术应用能力为主线,培养学生的知识、能力和素质结构。把网络工程实践教学作为一个体系纳入网络工程专业人才的培养方案之中,在人才质量观、现代工程教育观、终生教育思想的指导下,围绕专业培养目标的要求,对不同的实践教学环节进行系统的完善和实施,从纵、横两方面考虑,形成网络工程专业实践教学体系结构,如图1所示。
纵向摆脱实践教学对理论课程的依附,按照从简单到复杂、从低级到高级、从单一到综合,循序渐进地认识规律,整体设计其内容,相对独立地形成一个有梯度、有层次、有阶段性的实践教学体系;横向与理论课程相互支撑,有机结合。在各自波浪式前进的过程中不断出现结合点,以培养具有综合的思维能力和综合处理问题能力的复合型人才。
作为网络工程专业实践教学体系建设的支撑,主要包括实验教学平台、实训教学平台、实习基地等的建设。
3实践教学平台的构建
3.1网络实验平台的设计和搭建