绪论:写作既是个人情感的抒发,也是对学术真理的探索,欢迎阅读由发表云整理的11篇网络工程的基本知识范文,希望它们能为您的写作提供参考和启发。
2.系统地掌握计算机和网络通信领域内的基本理论和基本知识;
3.掌握计算机、网络与通信系统的分析、设计与开发方法;
4.具有设计、开发、应用和管理计算机网络系统的基本能力;
5.了解计算机及网络通信领域的一些最新进展与发展动态;
6.了解信息产业、计算机网络建设及安全的基本方针、政策和法规;
截至2008年,我国已经有143所高等学校开设了网络工程本科专业,其中大学类高校89所,“211”大学21所,学院类高校54所,高校所在地覆盖全国26个省和直辖市[1]。网络工程专业培养的是具有良好科学素养,系统地掌握网络工程技术的基本理论、方法与应用,有较强的获取新知识的能力、创新能力和实践能力,能从事网络工程及相关领域中的系统研究、设计、运行、维护和管理的高级工程技术人才。因此,该专业不仅要求学生掌握与网络工程相关的基础知识与理论,以及各种网络系统设计、建设与维护技术,如网络协议体系、网络互连技术、网络服务、信息安全、组网实践、网络测试与管理等相关知识,也要求学生掌握基本的网络应用软件与系统开发知识与技术,满足毕业生在今后的工作与学习过程中的多元需要。
为了让网络工程专业的学生掌握一定的网络应用软件与系统开发知识,很多高校都开设了网络程序设计或网络编程课程。然而,由于网络工程专业在大多数高校的开设时间不长,相关任课教师对网络程序设计课程的教学还缺乏足够的经验,因此对教学活动中的一些基本问题,如课程内容设置与学时分配、实践环节内容与安排等还缺乏统一的认识[2-3]。本文依据网络工程专业的培养目标,结合我们在教学过程中
的体会,对该课程教学活动中的基本问题进行了初步探讨,阐述了作者对这些问题的理解和认识。希望本文能引起更多同行对网络程序设计课程的关注,从而尽快提高该课程的建设水平。
1教学目标与特点
1.1教学目标
根据网络工程专业的培养目标,我们认为网络程序设计课程的教学目标是让学习者了解网络程序设计的基本概念和常用的网络编程接口,理解网络程序设计的基本原理,掌握基本的网络程序设计模型,同时具备进一步学习新的网络编程知识与技术的能力。网络工程专业的网络程序设计课程应重点教授基于网络编程接口的网络程序设计基础知识,为后续使用和开发网络应用系统打下基础。有别于信息管理类专业面向Web的网络程序设计,本课程的中心内容是基于操作系统套接口的客户/服务器程序开发技术。
1.2课程特点
程序设计课程对计算机类专业的学生来说并不陌生,但其多针对具体的程序设计语言,以学习某种程序设计语言的基本语法和用法为主。网络编程接口在本质上与编程语言无关,因此网络程序设计与以前
作者简介:纪其进(1974-),男,讲师,工学博士,研究方向为计算机网络与多媒体通信;朱艳琴 (1964-),女,教授,工学博士,副院长,研究方向为计算机网络与信息安全。
的程序设计课程并不相同。网络应用程序具有以下两方面的主要特点:
1) 程序结构较为复杂。网络程序至少涉及客户端与服务器两方面,且需要双方协同配合,因此程序的结构和逻辑都比较复杂。
2) 网络程序设计对操作系统知识和网络知识的依赖性很强。比如,多线程技术是避免程序在交互过程中发生阻塞的基本手段,因此开发者至少需理解操作系统的进程与线程的概念及多线程程序设计技术。再如消息驱动是Windows系统的基本机制,Windows网络应用程序开发也需要理解消息驱动机制。利用网络接口编程需要理解底层网络协议,特别是与网络接口直接相关的运输层协议知识。
2内容设置与学时分配
运输层以下的网络协议功能在操作系统内核中实现,或利用系统应用编程接口(API),通过专业的函数库实现[4]。尽管IEEE已经制定了网络编程的接口标准,各操作系统通常也支持标准接口,但一般会结合系统自身特点,对标准接口进行修改或扩展。因此,实际网络编程接口实现与操作系统密切相关。当前,Windows系统占据了工作站(含台式机)与小型服务器市场的主要份额,Unix系统(含Linux)则在服务器特别是大型服务器市场中仍然占据主导地位。考虑到学生毕业后的实际工作情况,接触Windows系统的机会应该更多。因此,教学内容选择的指导思想是以Windows平台网络编程接口为主,同时兼顾标准网络编程接口。
网络程序设计是网络工程专业的一门骨干专业课程,教学内容较丰富,实践性要求高。根据网络程序设计课程的教学目标和特点,我们为该课程安排了以下课堂教学内容:
第1章 网络程序设计基础知识。本章介绍网络编程相关的基本概念和知识,内容包括网络程序设计概念、进程与线程的基本概念、TCP/IP协议及其在操作系统中的实现、基于客户/服务器模式的网络应用程序模型等。
第2章 基于Berkley套接口的网络程序设计。Berkley套接口是事实上网络编程接口标准,它出自于Unix系统,Windows系统也尽可能地与之兼容。本章重点阐述Berkley套接口的基本用法,包括套接口编程的基本概念、面向连接的套接口编程、无连接的套接口编程及原始套接口编程等。
第3章 Windows程序设计基础。在Windows平台上进行网络程序设计离不开Windows系统编程知识。本章介绍Windows编程的基础知识,包括Windows操作系统的基本原理、Windows API的实现机制与调用方法及Windows消息机制。
第4章 Winsock网络编程接口规范。Winsock是Windows系统中的套接口实现,经历了Winsock1.1到Winsock2.2版本的发展。本章在第3章的基础上全面介绍Winsock网络接口规范及其使用,包括Winsock1.1及Winsock2.2的扩展能力。
第5章 基于MFC 套接口类的程序设计。MFC利用面向对象技术,对基本的Windows API进行了封装。Winsock编程接口的主要功能被封装成为CAsyncSocket和CSocket两个类。本章将通过实例说明这两个类的用法。
第6章 Windows多线程网络编程技术。多线程可以避免网络应用程序被某个调用阻塞。本章介绍多线程技术的必要性、Windows系统的多线程机制、MFC对多线程的支持及多线程机制在网络编程中的应用等。
第7章 Winsock编程接口I/O模型。支持异步网络程序开发是Windows系统的特色,为此Winsock引入了5种I/O模型实现非阻塞的套接口工作模式。本章分别介绍5种异步I/O模型的原理与使用。
第8章 Winsock编程接口选项与I/O控制命令。套接口选项和I/O控制命令是在套接口建立以后对其各种属性进行操作。本章介绍Winsock编程接口的基本选项及主要I/O控制命令的用法。
第9章 网络程序设计实例。网络编程技术具有很强的实践性,学习与分析实例可以更好地理解基本知识与技术。本章通过讲解分析实例中的各种网络编程技术巩固前面所学的知识,为以后的综合应用打下基础。
本课程重在教授网络编程的基础知识与技能,内容选择主要是为了满足教学需要,而非求全求深。因此,部分网络编程相关知识没有在课程中出现,如Winsock对网络服务质量的支持、IPv6版本套接口等。
本课程的重点内容在第3~6章。其中第3章是整个网络编程的基础部分,而第4章和第5章则包括了Windows平台下网络程序设计的基本知识,第6章的多线程技术是无阻塞同步网络编程的基本技术。第7、8两章内容与操作系统关系较密切且较抽象,是课程的难点。我校为该课程安排64 学时,其中理论讲授48学时,实验教学16 学时。根据重点难点内容分析结果,我们按表1分配课堂教学学时。
3课程实践环节
3.1实践环节的必要性
传统的网络课程教学方法多以讲授计算机网络基础理论为主、少量的验证性实验为辅。网络程序设计本身是一门实践性非常强的课程,对引导学生掌握最新的网络编程技术,培养学生的动手能力、协作精神和创新能力都具有重要作用。在学生学习过程中,如不注重理论和实践紧密结合,则不仅所学基本知识难以得到深入理解和巩固,更不能将其灵活运用于解决新的问题。因此,教师在系统讲述网络编程基础知识的同时,要充分调动学生的主动性,认真完成网络编程实验的教学。
3.2教学组织与学时分配
实验是基本的实践教学手段。通过实验教学,学生可以更快地实现从概念理解到实际编程能力的转变。每次实验前,教师首先讲解实验的设计目标、要求和所需的编程技术,要求学生做好充分的准备工作,进行初步的需求分析和程序设计。在实验过程中,教师通过解答学生提出的需求分析、设计与实现问题,为学生提供帮助。实验结束后,学生需按一定的格式规范按时提交实验报告;教师通过实验报告检查和评价学生的实验质量。如有条件,可组织学生对实验结果进行简短的讨论,让学生总结和分析自己的实验体会。
我们根据网络程序设计课程的教学大纲和实验大纲制定了实验计划。实验包括验证型、设计型和综合型实验三种。验证型实验主要让学生理解所学的网络编程知识,通过重复课堂示例掌握某一项网络编程技术。设计型实验需要学生利用某一项网络编程技术,根据具体问题要求设计并实现一个网络应用程序。综合性实验需设计并实现一个相对复杂的网络应用程序,其中需用到多种网络编程知识和技术。全部实验内容包括Berkley套接口编程实验,Winsock套接口编程实验,利用原始套接口进行PING 程序的设计及实现,基于MFC套接口类的网络编程,电子邮件程序的设计与实现(SMTP客户端、POP3 客户端程序)或FTP客户端实现及聊天室软件的设计及实现。实验报告与其他课程基本类似,有相应的实验题目、实验目的与要求、实验步骤和实验结果等内容。实验结果要包括实验过程中的问题分析、解决方式及心得。表2总结了实验的内容与学时分配计划。
有条件的学校还可以集中1周左右的时间进行课程设计。课程设计以课程教学内容为基础,实现一个具有一定规模和实用价值的网络应用系统。课程设计对所学的理论知识及实验中所学的各种方法与技巧进行综合性应用,对培养学生综合分析能力、编程动手能力具有重要作用。课程设计报告包括系统需求分析、功能设计及各模块详细设计等,类似于计算机类毕业设计论文格式。
4结语
网络工程专业是近年来为满足社会信息化需求而出现的相对较新的专业。该专业目前还没有一个明确的规范,开设该专业的各个院校对某些课程的教学尚缺乏统一的认识。本文以该专业的培养目标为依
据,结合个人教学过程中的体会,探讨了网络工程专业网络程序设计课程的基本问题。文中讨论了该课程的教学目标与特点,给出了具体的课程内容设置和实践环节安排建议,希望对完善网络工程专业以及网络程序设计课程建设具有一定的借鉴意义。
参考文献[ 规范格式]:
[1] 刘悦,张远,贾忠田. 高等学校网络工程本科专业的科学规范探讨[J]. 计算机教育,2008(4):120-121.
[2] 王一飞,吴素芹. 网络编程技术课程教学研究与探索[J]. 科技信息,2008(34):20.
[3] 冯健昭,肖德琴. 网络编程教学改革探索[J]. 现代计算机,2009(8):69-70.
[4] 叶树华. 网络编程实用教程[M]. 2版. 北京:人民邮电出版社,2010.
Discussion on Network Program Design for Students Majoring in Network Engineering
JI Qi-jin, ZHU Yan-qin
1、系统地掌握计算机和网络通信领域内的基本理论和基本知识;
2、掌握计算机、网络与通信系统的分析、设计与开发方法;
3、具有设计、开发、应用和管理计算机网络系统的基本能力;
作者简介:胡中栋(1958-),男,江西婺源人,江西理工大学信息工程学院,教授;涂燕琼(1981-),女,江西南昌人,江西理工大学信息工程学院,讲师。(江西 赣州 341000)
基金项目:本文系江西省教育厅教改资助课题(项目编号:JXJG-10-6-33)的研究成果。
中图分类号:G642?????文献标识码:A?????文章编号:1007-0079(2012)31-0017-02
“卓越工程师教育培养计划”是贯彻落实《国家中长期教育改革和发展规划纲要(2010-2020 年)》和《国家中长期人才发展规划纲要(2010-2020 年)》的重大改革项目,也是促进我国由工程教育大国迈向工程教育强国的重大举措。[1]工程师作为新生产力的重要创造者和新兴产业的开拓者,在当今社会扮演着越来越重要的角色。如何持续高效地培养工程师,从而提高国家的竞争力、造福人类社会是世界各国政府关心的重要议题。[2]随着互联网的迅猛发展,对网络工程师人才的需求量相当大。几十年来,我国培养了大批工科毕业生,可是满足社会需要的工程师仍然显得紧缺。[3]我国工程教育存在的“学术化”取向使工科学生在读期间以理论课为主,缺少工程实践。[4]而很多学生毕业后到了工作单位又很难适应岗位的需求;用人单位也反映本科生动手能力差、再培训的经费支出较大的问题。针对此问题,根据长期以来对网络工程专业人才培养的实践,探讨网络工程专业卓越工程师人才培养方案。
一、确定网络工程专业人才培养目标
网络工程专业应用型“卓越工程师培养计划”的主要培养目标是通过“知识—能力—素质”一体化培养的课程体系,培养创新能力强、适应我国经济社会发展需要的高级网络工程技术人才,系统地培养学生掌握网络工程技术的基本理论及专业知识,为社会培养出具有现代高级网络工程师的知识、能力和素质,具有可持续发展潜力的新世纪卓越工程师。培养的网络工程专业学生应具有较好的获取知识和综合应用知识的能力,具有在大、中、小企业网络与骨干网络等方面从事网络系统的规划、设计、实施、管理与维护等的能力,同时具备网络应用软件的开发能力,以满足国家与社会经济发展的需求。
二、改革人才培养方案与课程体系
本着基本知识、基本技术和基本技能培养的要求,将知识点和实训能力的训练模块化、目标任务化、项目工程化,课程体系更加优化。教学内容要保持先进,要及时反映本学科领域的最新科技成果。要不断改革教学内容和体系,注意随时更新知识内容。将培养标准进一步细化为知识能力大纲,针对大纲中的各要素设计所需要开设的相关课程和教学环节,形成适合《卓越工程师培养计划》的教学大纲、培养方案、课程体系、教学环节。网络工程专业课程体系设计了八个课程模块,分别是:素质教育模块、基础模块、网络与计算机基础模块、路由交换模块、网络应用软件模块、网络安全与视频监控模块、数据中心与存储模块、工程实训模块,如图1所示。
素质教育模块包含思想道德与法律基础、中国近现代史纲要、职业规划、形势与政策、创业教育、创新教育等;基础模块包含高等数学、工程数学、大学物理、电路分析、模拟电子技术、数字电路与逻辑设计、大学英语等课程;网络与计算机基础模块包含计算机基础、C程序设计、计算机网络、构建中小企业网络等;路由交换模块包含高性能园区网络、大规模网络路由技术、构建广域网等课程;网络应用软件模块包含JAVA语言程序设计、WEB技术开发、数据库系统、软件工程等课程;网络安全与视频监控模块包含安全防火墙系统、构建安全VPN网络、入侵防御系统与安全审计、IP视频监控系统等课程;数据中心与存储模块包含数据中心网络、存储基本原理、Neocean网络存储技术等课程;工程实训模块是强化学生工程能力的模块,紧密结合企业现场的研究与应用环境,进行网络工程认识实习、构建中小型企业网与高性能园区网络实训、网络安全技术实训、数据中心实训、数据库开发实训、Java方向(或DotNet方向)软件开发实训等。
三、改革教学模式与教学方法
近年来,为适应国家经济结构战略性调整的要求,实现中国网络工程技术人才的跨越式发展,我国部分高校从2001 年开始设立网络工程本科专业。由于网络工程专业是一个综合了计算机科学与技术、通信工程等多个学科的专业知识的边缘学科,又是一个新兴专业,使得各高校的人才培养模式存在一定的分歧。如何根据本专业的特点、汲取相关院校的经验、人才市场新的需求制定出适合当前需要的培养特色的人才培养方案,是我们需要研究的重要课题。
一、网络工程专业人才培养模式的思路
为充分调动学生学习的主动性与创造性,加强学生的创新精神和实践能力,以适应信息化社会对高素质的拔尖创新人才的需要。我们根据“以人为本、因材施教”的育人理念,以培养学生创新精神和实践能力为出发点,统筹本科总体培养方案。按照“理论教学与实践教学相结合、课内教学与课外培养相结合、共性培养与个性发展相结合”的原则,将培养创新人才的理念始终贯穿理论教学、实践教学和第二课堂教学中,构建“三位一体”的创新人才培养模式。在课内与课外全程全方位支持学生个性发展,使网络工程专业创新人才得以充分发挥其潜力和才能,为高素质人才的脱颖而出创造良好的成长条件。
二、理论与实践相结合
网络工程专业理论教学体系的优化主要包括:优化网络工程本科专业的培养方案,确保理论教学系统化;课程设置及教材的选用、选编力求优化;课程教学内容的优化。其总体要求是确保基本内容(基本知识、基本理论、基本原理等),兼顾发展性内容(学科发展前沿、动态以及与其他学科的联系等),强调计算机科学与Internet网络相结合,更好地服务于信息现代化,同时通过引入网络技术应用于信息现代化建设的典型案例,构建网络工程教学特色课程。
在优化调整理论教学体系,创建理论教学新模式的同时,加强实践教学建设,创建科学的实践教学环境,真正做到理论与实践的完美结合。网络工程专业培养的是应用型专业人才,课程设置、教学过程强调应用性,理论教学和技术训练的侧重点突出“学以致用”。考虑到网络工程专业毕业生在工作岗位上承担“网络与信息技术”的具体任务,在实际工程技术方面应具有较强的优势,因此,我们对学生的应用性技能尤其是动手操作能力要提出了较高的要求,整个培养过程突出了实践性,要特别注重本科学生专业技能的训练。
三、确立专业定位与培养目标,紧扣高素质应用型人才培养的主旨
将网络工程专业的人才培养目标定位为:培养德、智、体全面发展,具有系统的网络工程专业所需的计算机科学基础理论和专业理论知识,具有较强专业实践能力和较高的综合素质,具有较强创新能力,适应 21 世纪经济建设和信息产业发展需要的高级应用型人才。网络工程专业人才培养模式始终坚持以党的教育方针为指导,坚持基础牢固、支柱坚实、专业灵活的原则,坚持知识传授、能力培养、素质教育的协调统一,坚持理论联系实际、强化实践教学,最终能够培养适应 21 世纪经济建设和信息产业发展需要的高级应用型人才。
四、加大实践课程体系建设
网络工程专业实践教学力争形成较完善的实践教学课程体系,构建一系列由实验、课程设计、实习、实训等环节具体体现的实践教学体系,在教学方法上采取由入门到发展,突出综合性、专业性、设计性、创造性和研究性的教学思路,使学生真正得到动手实践的机会,提高专业实验和毕业设计的能力及创新能力。基于网络的软件开发和信息网络安全,同时考虑到了网络工程能力训练的前段、中段和后段问题。
五、课堂与就业相结合
“学有所用”是网络工程专业学生培养的终极目标,也是专业得以继续发展壮大的源在动力。应把学生的在校学习体系与学生将来的市场需求相结合,进一步体现网络工程的重要专业特色。随着我国经济和科学技术的快速发展以及开设网络工程专业的院校逐步增多,未来毕业生的就业形势会更加严峻,竞争会更加激烈。毕业生的质量是网络工程专业竞争成败的关键,是关系到我校网络工程专业能否长久生存与发展的重要因素之一。目前,各类企、事业单位对毕业生的要求不断提高,其中最重要的一点是学生动手能力要强,要善于使用新的技术,能很快为企业创造效益。
六、结语
应用型本科计算机网络专业的任务是培养适应社会经济发展和网络人才市场需求的应用型人才。网络实验是网络工程专业教学中的重要一环,而实验课程体系的建设则是网络实验教学的基础。实验课程体系架构是否完善,是否决定能否提高实验教学质量的关键。为此,在网络工程专业课程体系建设时,应充分考虑其工程特点,多方位考察社会对网络工程专业人才的需求要素,并以此为依据。
考虑实验课程体系建设的规划和设计。在实训基地建设方面,应特别注意与校内实验室在工程实践环境上的互补,选择好合作企业,为学生提供综合的工程实践环境。
参考文献:
[1]刘悦,张远,贾忠田.高等学校网络工程本科专业的科学规范探讨[J].教育与教学研究,2008(24).
[2]丰洪才,李雅琴.网络工程应用型人才培养模式探索[J].计算机教育,2010(23).
中图分类号:G642文献标识码:B
随着计算机技术、通信技术、网络技术及多媒体技术的发展,社会各领域对网络工程应用人才有大量的需求,近年来许多院校纷纷开设网络工程专业。根据教育部有关专业指导性意见和社会对网络工程应用人才的需求,我们认为网络工程专业的培养目标应为:培养掌握计算机技术、通信技术和网络工程相关基础理论知识人才,使之能够具备网络规划、设计、开发、维护与管理等基本技能,能够从事网络工程、电子商务、电子政务、办公自动化、信息管理等行业的研发、教学、管理、维护等专业技术工作。该培养目标要求学生通过四年的课程学习,掌握网络工程中的实用技术;了解网络协议体系、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;具有较强的分析问题、解决问题的能力。
计算机网络技术的成熟和普及,一方面社会对网络人才的需求迅猛增加,另一方面对他们的应用能力提出了越来越高的要求。因此,在应用型本科办学过程中,如何理顺理论教学和实践教学的关系,解决实践教学与社会需求脱钩的现状,加强实践教学、培养动手能力,积极适应市场发展的需求,这是需要努力探索和解决的问题。我们认为,抓好实践教学的关键,除了要有一批专业、敬业的师资队伍,还必须建立合理、科学的实践教学体系。结合我校实际,提出了该专业的实践建设方案并逐步创造条件予以实施。
1网络工程专业实践体系建设思路
我院将网络工程专业的学生的培养目标定位在“应用型与工程型”人才,其特点就是要侧重实践和工程化;但同时,网络工程专业又是计算机科学与技术、通信通讯相关的边缘专业,网络工程专业的学生应该同时具备计算机科学与技术的基本知识和网络工程专业的工程技能,因此网络工程专业的学生一方面要求具有计算机科学与技术学科的基本知识,另一方面具有网络工程的工程应用能力,使得我们的毕业生达到我们的培养目标。
目前高校在教学过程中,实验教学越来越受到得到重视。目前以“培养学生实验能力、提高学生实验素质”为主线的思路得到很多高校教师的认同,构建新的实践教学体系提到议事日程上来。在该项目的实施过程中,以培养与提高学生的科学实验与工程实践素质和应用能力为目标,更新实验实训内容,按层次化、模块化、开放化的要求组织实践教学,着力构建以“条件支撑(基地建设)”为基础,实验室功能和教学环节重组为重点,双师型师资为关键的实践教学体系。
2网络工程专业实践课程设置
网络工程专业培养方案中的实践环节,一般分为课程内实验、实验课程、集中实践三大模块。
课程内实验包括:程序设计语言(C)、面向对象程序设计(C++)、数据库原理、Web程序设计技术、Java程序设计、数据结构、软件工程、TCP/IP协议、网页设计与网站开发、综合布线系统、局域网络技术与组网工程、通信原理、网络路由原理及计算机组成原理等。课程内实验的目的主要是为了加深对课程理论知识的理解,加强一些基本专业技能的训练,课内实验必须在课内学时完成。
实验课程是为了让学生系统掌握专业技能而开设的专门实验课程,如网络工程实训、工程制图等。
集中实践包括金工实习、毕业实习、课程设计、毕业设计等环节。如计算机硬件综合课程设计、构建中小企业网络(含网站设计)、IP交换与路由技术等课题。
3网络工程专业实践环节体系建设
3.1实验室的设置
网络工程专业的校内实验室建设可采用以下三种模式共存的方式,利用计算机机房进行软件应用及开发设计类实验;针对原理性很强的验证性实验建设独立的专用实验室;整合专业课的实验,建设综合实验室。
(1) 充分利用现有资源
对于软件应用及软件开发设计类实验,如程序设计、数据库原理与应用、软件工程等,可以在现有的公用计算机机房内开设。
(2) 建设独立的专用实验室
对于计算机组成原理、计算机体系结构、计算机接口技术等原理性比较强的课程,可以分别建设各自独立的专用实验室。利用一些模拟实验设备,比如实验箱、模拟操作台等,用于学生基础理论课程的学习及研究。这些实验以验证性实验为主,配合少量的综合性和设计性实验,学生在课内学时里完成。
上面两类可以利用原有的计算机相关专业的实验室,并且这些课程都是计算机类课程的基础课,在其他专业前期建设的过程中都已经建设并正在使用。
(3) 网络工程综合实验室
网络工程专业有自己的专业基础课和专业课,有自己的特色,并满足高年级学生对实践环境的要求,那么对于这些方面的实验内容要建立自己的实验室。为此,2006年,我院申请“中央――陕西省共建资金”建设网络工程训练中心实验室,成功获批,并已经建设完成。中心建筑面积约160m2,拥有网络路由器32台、交换机36台、无线路由器8台、防火墙2台、入侵检测系统2台、服务器3台、网络管理平台软件一套、网络协议仿真分析平台40台套(软硬件设备)、网络语音模块实验设备4套、学生实验用PC机65台,可以同时满足8组共64名学生同时进行广域网、局域网、路由协议、设备配置、VoIP语音、网络安全等各类型网络实验。这些设备的投入使用,极大地改变了我们的实验设备层次,有利于网络工程专业实践教学的展开。
3.2教学环节的重组
目前,大多数的网络工程专业都是简单采用与计算机科学与技术、软件工程等专业完全相同或相近课程设置,课程内容完全相同。这样,在总课时的限制下,就无法开设所需的专业课程,不仅如此,还导致课程之间的过度重复、关系不明等问题。
从专业发展的长远角度看,必须按照专业需求来优化改革课程内容,具体可从以下几个方面来优化:
(1) 原有课程之间的内容整合;
(2) 新课程的内容规范;
(3) 各门课程中理论教学与实践教学内容的优化;
(4) 各门课程中工程化思想的体现;
(5) 新技术的融入。
通过课程内容优化,在减少不必要重复的基础上,进一步明确各课程的知识范畴和技能架构,将相近课程合并形成新的课程。比如,原来沿用计算机科学与技术专业的“计算机组成原理”和“计算机体系结构”课程,就可以整合为“计算机原理与体系结构”一门课程;原来的“汇编语言”和“微型接口技术”整合成新的“微机原理”一门课;“离散数学”由原来的两个学期的教学改成一个学期,这样,所节省的课时可以开设必须的专业课程。
参照《教育部关于进一步深化本科教学改革全面提高教学质量的若干意见》(〔2007〕2号文件)中“实践教学环节累计学时一般不少于总学时的25%”的基本要求,合理规划专业基础课和专业课的理论教学课时与实验教学课时比例,在实验条件允许的前提下,尽可能提高实验教学的课时比例,给学生创造更多的实验和技能训练机会。例如我们“网络工程实训”由最初的16学时,根据文件和教学的需要改成了32学时,提高学生的实训机会。
3.3双师型师资的培养
“双师型”师资匮乏是实践教学的“软肋”。所谓“双师型”是为了强调实践性教学环节的重要性,促使理论教学和实践教学正确定位,有机结合,适应以能力培养为主线的理念而提出来的。在目前的教学过程中,存在以下情况:一是知识结构错位,许多教师理论有余而实践不足,因而在教学过程中表现出热衷与偏好理论教学的倾向。二是教学过程错位。理论教学和实践教学是两拨人,不能融合沟通,造成各自为政的教学局面。三是知识传导错位。两种课型被人为割裂与肢解,知识传授陷入怪圈和盲区,造成实践需要的理论知识没讲或少讲,实践不需要的却讲了许多,做了很多无用功。我们对“双师型”教师的理解,基本内涵有二点:一是认为教师既能从事理论教学,也能从事实践教学;二是认为教师既能担任教师,也能担任专业技术人员。简言之,“双师型”教师应同时拥有“教师资格证书”和“专业技术职务证书”。
为了使我院的实践教学更快更好的开展,建设一支“双师型”教师队伍,是全面提高网络工程专业实践教学质量的关键。
安排专业教师到项目中进行锻炼、进行专业实践。在平常的教学过程中,让教师积极的申请纵向项目,并参加横向项目的开发研制等,提高自己的科研水平,在科研过程中锻炼提高自己的实践水平;同时也可使老师把在实践过程中碰到的问题带到课堂或者实践的教学过程中,增强学生的认知能力。
专业教师要积极承担实践教学任务,在指导课程设计、毕业设计和实训教学中,尽量结合实际,真题真做,提高教师的专业实践能力和技术开发能力。
每年的暑假,安排专业老师参加思科、神州数码等专业培训,或者聘请师资培训基地专家和具有丰富实践经验
的专业技术人员做教员给我们教师上课,提高老师的实践水平。
除了安排专业老师进行学习培训之外,积极引进相关单位或公司中有丰富实践经验和教学能力的工程技术人员来校做兼职教师,他们可以给学校带来在实际的工程中的遇到的问题。他们在和学校教师共同进行教学活动中,可以促进学校教师向“双师型”转化。目前建设一支相对稳定的兼职教师队伍,改善教师结构,以适应人才培养和专业变化的要求。
4结论
作为网络方向的应用型本科专业,除了要在基础理论的教学上花大力气外,更应从就业的角度理顺理论教学与实践教学的关系,办出自己的特色。通过对网络实践教学体系探索与实践,指出了在日常的教学过程中加强实践教学的途径,其目的是增强学生面对社会需求的动手能力,提高学生的社会竞争力。初步实践结果表明:该实施方案有利于促进该专业的实践性环节建设,能够达到提高教学质量,为社会培养高质量的合格的网络工程技术及网络应用人才的目的。
参考文献:
(1)计算机网络实验课程不是一门独立的课程。网络工程专业中的计算机网络原理课程是网络安全、网络工程、网络编程等专业核心课程的前导课程,在网络工程专业的课程体系中属于专业基础核心课程。同理,计算机网络实验课程也是上述专业核心课程的实验前导课程。因此,计算机网络实验课程在课程内容的设置上,应摒弃大而全的指导思想,重点在于引导学习者理解计算机网络原理中体系结构思想,了解网络工程专业的课程体系结构。
(2)计算机网络的实验课程应协调与相应原理课程的衔接,在内容和模式上辅助学习者加深对网络原理的认知和理解。当前,计算机网络原理课程在教学模式与内容上主要采用“自顶向下”和“自底向上”两种方式,如果计算机网络实验课程同样在内容与模式上与原理课程相对应,实验课程的设置紧跟原理课程需求,不仅可以消除对计算机网络原理的抽象感,还可以使原理课程教学达到最好的效果。
1计算机网络实验课程在专业课程体系中的地位
计算机网络实验课程是培养技能型、应用型人才的基础,也是网络工程专业所有专业核心课程实验的基础。通过对大多数应用型本科院校关于计算机网络实验教学改革方面的文章进行分析,可得出以下结论:应用型高等院校在如何搞好计算机网络实验教学的过程中,大多采用建立宽口径、分层次、突出前沿的实验教学体系思路,将实验类型设置成基础验证型实验、配置操作型实验、编程设计型实验、综合提高型实验四大类,详见表1。在计算机网络实验课时非常有限的情况下,做到面面俱到是一件艰难的任务,即使采用网络仿真模拟器的形式来增加学生课后练习的时间,也很难保证达到所要求的实验效果。因此首先应明确,无论是原理课程,还是实验课程,高等院校网络工程专业的计算机网络课程都属于该专业的核心基础课程,一般开在第二学年的第四学期,或者第三学年的第五学期。它为后续学期的专业核心课程(如网络工程技术、网络安全技术、网络编程技术、网络操作系统等)打下坚实基础。仔细分析表1不难发现,第一大类基础验证型实验中,部分实验内容可以放在网络操作系统实验课程中;第二大类配置操作型实验中,部分实验内容可以放在网络工程技术实验课程中;第三大类编程设计型实验,部分实验内容可以放在网络编程技术课程中。许多应用型本科院校在第四学年专门开设了一门综合实训课程,表1中的第四大类实验更是可以放在网络工程专业的综合实训课程中进行。计算机网络原理课程的教学目的是使学习者了解计算机网络的基本概念、网络体系结构模型以及网络协议工作原理等。因此,计算机网络实验课程的设置,首先应明确该门课程在整个网络工程课程体系中的位置与作用;其次,应结合该门课程原理课程的教学模式与内容,以达到通过实验辅助理论教学,提高学习者动手能力的目的。
2“自底向上”的教学模式与实验课程的结合
目前,计算机网络原理课程普遍采用两种教学模式:“自底向上”和“自顶向下”,即基于OSI参考模型和TCP/IP参考模型的混合层次结构,由底层(物理层)向高层(应用层),或者由高层(应用层)向底层(物理层)展开讲解。两种教学模式各有特点。“自底向上”教学模式一般采用Tanenbaum编著的教材《ComputerNetworks(4thEdition)》是计算机网络的经典教材之一,属于典型的“自底向上”教学组织形式。该模式的特点在于强调通信原理,注重物理层与数据链路层的具体实现技术,注重计算机网络发展历史,内容包含较为全面。因此,在此基础上的计算机网络实验课程的内容设置,从底层的基础实验作为起点较为符合原理课程的需求。“自底向下”的教学模式对学习者的基础理论要求较高,强调通信原理基础理论的重要性。网络工程专业学生尚未学习过,或者刚刚开始学习通信原理课程,在对底层基础技术细节理解中感觉难度较大,实验验证的难度也较大。因此,第一次实验内容建议以增强学生的自信心和兴趣为主,例如网线制作与网络连接实验,鼓励学生大胆尝试用自己动手制作的网线进行电脑间的连接。实验虽然简单,但却非常容易激发学生的兴趣,同时也引导学生了解计算机网络诞生的目的。第二次实验开始于原理课程讲解数据链路层的知识,重点在于理解数据帧的概念以及了解网络中间设备的知识。建议实验内容以计算机网络的中间设备以及数据帧的概念为主,例如采用多台电脑通过网线接入集线器或交换机,进行交换机配置。使学生了解到数据帧既可以在总线结构的网络上进行总线广播,使总线上所有的终端都可以接收到数据帧;也可以通过网络中间设备进行转发,使互连的多台电脑可以接收到数据帧。当原理课程进入到网络层知识的讲解时,协议分析的重要性凸显出来。第三次实验内容建议以使用协议分析器进行数据包捕获、流量监控、IP报头分析为主,直观地将复杂与抽象的网络协议展现在学生面前,强调网络协议在计算机网络体系结构中的重要性,加深对计算机网络理论知识的理解。当“自底向上”的原理课程讲解到网络传输层时,原理课程重点在于介绍TCP协议与UDP协议的各自特点,因此,第四次实验设置建议使用协议分析器捕获HTTP协议,分析其中的TCP三次握手的连接过程的,以及四次握手的关闭过程,帮助学生理解TCP协议与UDP协议二者之间的相同与不同之处。计算机网络的最后一层是应用层,建议第五次实验内容重点分析应用层的协议,例如通过Socket的基本知识与某种高级语言结合,去实现某个经常使用的应用软件或命令,比如实现Ping命令。鼓励学生通过实验了解如何用程序实现Ping命令的运行过程,尤其是实现Ping请求与应答报文,进一步加深理解网络通信的具体实现过程。通过上述每一层的实验内容设置,可以较好地帮助学生从底层开始,逐步向上深入理解计算机网络的体系结构与协议的重要性,理解计算机网络的基本知识与工作原理,使实验课程和原理课程的教学模式达到良好契合。
3“自顶向下”的教学模式与实验课的结合
“自顶向下”的教学模式从计算机网络的体系结构上来看,内容组织形式正好相反,从网络的体系结构概述开始,依次到网络的应用层、运输层、网络层、数据链路层、物理层,较为经典的教材是Kurose&Ross编著的《ComputerNetworking:ATop-DownApproach(5thEdition)》,属于典型的“自顶向下”教学组织形式。“自顶向下”教学模式的特点是注重应用,以Internet为对象,强调理论联系实际应用,内容重点突出。实验内容的设置以结合Internet应用为主,教学方式以激发学生热情,提高学生学习热情为目的。本着实验的目的是为了理论知识学习服务的指导思想,笔者所在学校的网络工程专业,在采用“自顶向下”的教学模式前提下,第一次实验内容的设置通常是利用某种高级语言,结合Socket函数,设计大多数学生在Internet应用中曾经用过的应用软件。例如用于文件处理的FTP客户端应用程序设计,实验题目看似较难,但对于已经是本科三年级的学生来说,在学习计算机网络课程之前通常已经学过高级语言程序设计、面向对象程序设计、操作系统、数据库原理等课程,只需在实验课上稍微补充一些Socket函数的知识,并且不需要复杂的网络底层知识,在简单的硬件设备(例如PC)上,就可以实现该实验。在实验教师的指导下,学生们自己动手设计并实现了一个网络应用程序,并且该网络应用与现实生活中的网络应用结合,极大地激发了学生对计算机网络后续课程学习的热情与兴趣。通过第一次实验,学生对网络应用层的理论知识也有了初步理解,例如学生们在设计FTP客户端程序时,注意到FTP服务器使用熟知端口来提供服务,而客户端使用临时端口来发送请求,在程序设计过程中,需仔细设计不同的端口号。同时,对应用层的其他协议也能很好地掌握,学习能力较好的学生甚至利用课余时间练习设计其他协议的客户端,如HTTP、POP3等。随着原理课程的逐步深入,同第二节中“自底向上”的教学模式一样,每一层设计一个实验内容,紧随原理课程的进度与要求。实验内容的设置遵循3个原则:①实验不求多而全,但要力求使每个实验有代表性和启发性,能够启发学生解决一类问题或能触类旁通,促进学生思考;②每个实验都紧紧围绕原理课程的知识进行设计,争取做到边讲解边做实验验证;③实验项目的设计虽然有一定的难度,但能增加学生学习的自信心与兴趣。
关键词:网络工程专业;人才培养方案;知识、能力和素质
中图分类号:G642 文献标识码:B
近年来,为适应国家经济结构战略性调整的要求,实现中国网络工程技术人才的跨越式发展,我国部分高校从2001年开始设立网络工程本科专业。由于网络工程专业是一个综合了计算机科学与技术、通信工程等多个学科的专业知识的边缘学科,又是一个新兴专业,使得各高校的人才培养模式存在一定的分歧。如何根据我校相关专业的特点、相关兄弟院校的经验、人才市场新的需求制定出适合我校培养特色的人才培养方案,是我们需要研究的重要课题。
1 国内高校网络工程专业课程体系剖析
国内申请网络工程专业的院校在早期以普通本科院校居多,近两三年来才逐步向一些重点院校倾斜,分析一下我国各高校的网络工程专业的培养体系,不难发现目前各院校的网络工程专业的课程体系设置的特点:
① 侧重于两个不同的专业方向。一类,侧重于通信类课程的网络工程课程体系,如成都电子科技大学等;而另一类,则把课程的重点置于计算机类课程的网络工程课程体系,如重庆大学、中山大学等。
② 体现各自的科研特色。由于各重点高校致力于将科研应用于教学中,所以各重点高校又根据自身的科研实力开设部分个性化的课程。
③ 实现部分的定制培养。部分高校利用自身地处沿海、网络相关企业较多的地理优势,将很大一部分的学生送到企业,对学生进行定制课程和项目实践的培养,使学生毕业后直接进入到企业工作,对就业提供保障。
各高校在制定网络工程专业的人才培养方案的时候,可谓八仙过海、各显神通,应该说这些高校在进行网络工程专业人才培养上是各具特色、非常成功的。
2 我校网络工程专业人才培养方案
2.1 指导思想
我校以前并没有办通信类专业的经验,所以在这个方面我们不具有优势,但我们办计算机科学与技术本科有多
年的经验,因此我们将网络工程专业的课程体系侧重在偏计算机类模式上,指导思想如下:
(1) 以计算机科学与技术专业的核心课程为基础。由于网络工程专业是由计算机科学与技术专业演化出来的新专业,计算机科学与技术专业仍然应该是网络工程专业的基础,将来学生就业可以在计算机科学与技术和网络工程两个专业上进行发展,同时又兼顾到学生将来的考研需要。
(2) 突出网络的工程特点。从我校学生的定位来说,我们将网络工程专业的培养目标定位在“工程型”人才,按网络工程前段、中段和后段三个阶段设置课程,每个阶段都有相应的支撑课程。根据市场调研及时调整部分课程,通过网络工程生命周期的专业学习,学生具有网络的规划、设计、构建、维护和管理等能力。
(3) 强化特色方向。
基于网络的软件开发特色方向。通过该特色方向的专业学习,学生具有网络软件的分析和设计能力。主要课程有:TCP/IP原理与应用、网站程序设计、J2EE企业级应用开发等。
强化信息安全特色方向。通过该特色方向的专业学习,学生具有网络安全的应用和开发能力。主要课程有:密码学与应用、网络安全技术、网络安全程序设计等。
2.2 理论课程体系
在课程的设置上,按照上述指导思想制订理论课程体系,如表1所示。
2.3 实践课程体系
网络工程专业实践教学力争形成较完善的实践教学课程体系,构建一系列由实验、课程设计、实习、实训等环节具体体现的实践教学体系,在教学方法上采取由入门到发展,突出综合性、专业性、设计性、创造性和研究性的教学思路,使学生真正得到动手实践的机会,提高专业实验和毕业设计的能力及创新能力,如表2所示。
我院网络工程专业人才培养方案的特色
(1) 培养目标定位准确
网络工程专业的培养目标为:系统掌握计算机科学技术、网络技术的基本理论、基本知识和基本技能,以网络项目的分析、设计、实施及管理为主要业务范围,具有网络工程实践、网络项目开发、团队协作等方面的基本专业素质,能在网络、通信、软件公司以及企事业行业从事网络工程、网络软件和网络安全等方面的开发、维护和应用工作的工程型人才。
(2) 知识、能力、素质关系明确
培养目标紧扣前述指导思想,参照《高等学校计算机科学与技术专业发展战略研究报告暨专业规范(试行)》中对相关专业学生应具备的知识、能力、素质的描述,根据专业的特点和市场的需求对该专业进行定位,对本专业从知识、能力、素质三个层面提出培养规格,具体的知识、能力、素质的关系图如图1所示。
图1 知识、能力、素质关系图
(3) 实践环节较好体现该专业的工程特点
本培养方案实践环节针对网络工程专业的特点,体系上分为:网络技术、网络操作系统、网络应用、网络管理、网络安全几块,完成我们所要培养的两个方向的人才:基于网络的软件开发和信息网络安全,同时考虑到了网络工程能力训练的前段、中段和后段问题。在实施中,依托校内、外实训基地,从网络维护、施工角度对学生进行工程能力、职业化素质、综合能力和就业竞争力培养。同时,为保证学生进一步与社会接轨,采取信息安全CIW培训基地、Cisco网络学院与专业结合的方式,使学生了解“准职业人”的定位,使学生在思想观念、专业理论、专业技能方面真正受到职业化的、全方位的培养、锻炼。
4 人才培养方案中需要解决的问题
我们的培养方案由于兼顾到计算机科学与技术和网络工程两个专业的知识点,所以在实施中存在一些问题,比如学时紧张、课程内容有所重叠等,针对这些问题,我们采取了一些行之有效的解决措施:
(1) 压缩或合并部分课程,同时将一些计算机科学与技术中相对重要的课程放入选修课。按照教高〔2005〕1号文件精神,高等学校要构建新的课程结构,加大选修课程开设比例,积极推进弹性学习制度建设,要切实改变课堂讲授所占学时过多的状况。但我们要完成两个专业的重点课程,难免学时会存在紧张的局面,因此我们将部分课程进行合并并压缩,比如汇编语言和微型计算机技术合并为现代微机技术,电路和模拟技术合并为一门课等。同时,由于必修课学时比较紧张,我们将一些课程放入选修课,通过将计算机学院的各专业的选修课全部打通来完成有精力的学生对计算机科学与技术部分重要课程的学习。
(2) 在教学大纲中详细规定各门课程的教学侧重点。由于网络工程相关专业课设置较多,部分内容难免重叠,我们通过教研活动环节严格制定了系列课程的教学大纲,规定各门课程的教学侧重点,尽量避免重叠,就算有少部分内容有重叠也是各有侧重。
(3) 准备将网络相关课程的实验单列成一门课。为保证网络工程专业各阶段的实验能够在所有课程中开设,解决原实验体系中课程实验划分不清、自身优势发挥不明显的问题,同时为更好地实施分层次实验教学,进行创新型人才的培养,我们对专业所有网络相关课程的实验进行资源整合,单独开设实验课程,借鉴Cisco和CIW的思路和经验,利用专有的师资力量进行网络工程专业实验的设计,对今后网络工程实验环节的建设将有很大的帮助。
参考文献
中图分类号:G642文献标识码:A文章编号:1009-3044(2011)10-2470-03
"Network Engineering" Course Teaching Reform in the CDIO Study of Teaching
QIU Shu-wei
(Anhui Institute of Architecture and Industry Information & Network Center, Hefei 230022, China)
Abstract: The "Network Engineering Technology" characteristic of the course is analyzed. According to CDIO engineering education model,the computer network project of teaching reformation scheme is proposed,and we improved on model of teaching,and the pilot reform program to improve their engineering quality and teamwork, and achieved good results Practice has proved that the implementation of better teaching practice.
Key words: CDIO; network engineering; teaching model
在计算机网络技术迅猛发展和应用的今天,网络工程技术基本知识与基本操作技能成了计算机网络及通信专业类学生必不可少的专业素质,因此《网络工程技术》这门核心课程在人才培养过程中就显得尤为重要。网络工程专业必须围绕课程群支撑体系,为了使本课程的教学更有实效,在该课程的建设过程中,以知识构建和应用能力培养为重点,在此基础上进行网络工程技术实践教学体系的构建,选择与专业核心要素有关的基础理论知识,将应用能力与专业基础知识和专业技能重新组合,整合成新的课程结构,以工程化为主线,教学过程推行“工程案例式”,“目标任务驱动法”和“工程项目教学”法教学,使教学过程的针对性更强。同时依托自身的实验基地和学院信息网络中心、校内外实训基地开发建设,提供良好的工程实训环境,保证动手应用能力的培养;推行“教学外置”,鼓励学生参与学院实践的工程项目,使参与学生得到了很大的锻炼;考核过程注重“过程考核”,加大实训所占比例,使实训效果更加明显。
CDIO(Conceive-Design-Implement-Operate)工程教育模式是近年来国际工程教育改革的最新成果,是由美国麻省理工学院、瑞典哥德堡查尔姆斯技术学院、瑞典皇家技术学院和瑞典林雪平大学4所工程技术大学发起的一项工程教育改革计划。目前已经有来自全世界30多个国家的大学加入CDIO国际组织,并在各自的工程院系实施CDIO模式[1]。在国内,教育部CDIO工程教育模式研究与实践课题组成立后,已经在多所高校进行试点。
1 网络工程技术课程的特点
网络工程技术是网络工程专业和网络系统管理类的一门核心课程,本课程的主要任务是以网络工程的国际标准和国家标准为依据,从本科专业的认知能力出发,阐述网络工程的设计技术、施工技术、施工工程管理技术、网络测试技术、工程验收和管理维护等内容,围绕工程实践中的具体案例进行分析,突出学生在结构化综合布线技术、系统集成技术和网络管理与运营技术的工程施工和管理等实践能力的培养。使学生掌握各种网络工程和园区网设计、网络工程和园区网施工方案撰写、项目管理和积累工程实践经验。毕业后能够很快胜任网络工程工程师、网络管理员等职业岗位。
2 CDIO工程教育模式
CDIO以产品生命周期上的四个环节――构思(Conceive)、设计(Design)、实施(Implement)和运行(Operate)代表四个教育和实践训练环节[2]。其理念是以产品的从研发到运行的生命周期为载体,让学生以主动的、实践的、课程之间存在有机联系的方式学习工程,也有人称之为“做中学和学中做”。CDIO培养大纲将工程毕业生的能力分为工程基础知识、个人能力、人际团队能力和工程系统能力四个层面,大纲要求以综合的培养方式使学生在这四个层面达到预定目标[3]。并理解研究和技术发展对社会的重要性和战略地位。CDIO不仅提出以能力培养为目标的CDIO大纲,而且系统地提出能力培养、实施指导、实施过程和结果检验的12条标准,有很强的可操作性。
瑞典国家高教署(Swedish National Agency for Higher Educa 2tion) 2005年采用这12条标准对本国100个工程学位计划进行评估,结果表明,新标准比原标准适应面更宽,更利于提高质量,尤为重要的是新标准为工程教育的系统化发展提供了基础[4]。清华大学在数据结构和数据库系统原理两门课中采用CDIO教学方法,取得了满意的教学效果。
签于CDIO工程教育模式特别适合计算机网络和网络工程相关专业的教学,因此在教学过程中逐步推广应用于网络工程专业的《网络工程技术》等课程中。
3 实施面向CDIO的实践教学改革
3.1 教学思路
在教学过程中采用按照高等学校计算机应用型人才培养模式进行,研究和借鉴应用型大学人才培养模式,采用模块化教学将“以知识为本位”转变为“以能力为导向”的教学体系。模块描述的是围绕特定主题或内容的教学活动的组合,即一个模块是一个内容上和时间上自成一体的教学单位,它可以由不同的教学活动组合而成,可以对其进行定性(内容)和定量(学分)地描述,它还能够被评判(通过考试)。一个模块是一个专业中最小的教学构成单位,在这个专业中的每一个模块都具有特定的功能。
作为主干课程网络工程技术课程可以是一个模块,而该课程中每个章节就是一个子模块。每个子模块培养一定的专业能力,子模块包含培养这些专业能力所需要的知识及知识应用等相关教学内容。
教学过程按照OSI参考模型从低层到高层逐步展开,如物理层(综合布线)、数据链路层(交换技术)、网络层(路由和三层交换)、高层(网络应用服务、网络管理、网络安全)以及网络故障排除顺序进行教学,最后对整体大型工程案例进行综合分析。
3.2 课程实践环节依据的CDIO 标准
1) 标准1:以CDIO为基本环境。网络工程项目实施以项目工程生产周期作为工程管理的环境。基于工程项目需求要求学生从项目需求、项目设计、项目实施、项目验收和测试作四个环节,完成一个实际项目开发。项目小组由3至4名学生组成,结合阶段评审答辩。
2) 标准2:学习目标。要求运用网络工程技术理论、网络工程项目的管理标准和规范,系统掌握网络工程技术基础知识,具备计算机技术、网络规划与设计、网络管理技术、网络分析技术和网络安全技术实践应用能力[5]。掌握网络工程建设的各阶段(用户需求分析、网络规划、设计、实施、运行与维护)实际需求,并设计符合该项目的《网络工程设计标准和技术实施方案》标准的文档,达到中小型园区网设计和实施专业技术人才要求。
3) 标准3:一体化课程设置。网络工程专业的课程培养计划中突出网络的工程特点。从安徽建筑工业学院学生的定位来说,将网络工程专业的培养目标定位在“工程型”人才,按网络工程前段、中段和后段三个阶段设置课程,每个阶段都有相应的支撑课程。根据市场调研及时调整部分课程,通过网络工程一体化生命周期的专业学习,学生具有网络规划、设计、构建、维护、管理和开发等能力。
4) 标准4:工程导论。在网络工程技术课程之前,学生已经完成作为工程导论的计算机网络原理课程、TCP协议等课程学习,已理解计算机网络相关知识,并已具备初步网络工程项目的建设能力。
5) 标准5:设计和制作实践。网络工程技术课程可以要求学生安装园区网结构化综合布线项目、园区网络的系统集成项目和园区网运维管理项目建设周期进行构思、设计、实现以及运作。
6) 标准6:工程实践场所。实践环节通过校园网及校信息网络中心、校外实训基地和实际网络工程设计与施工现场教学,提供学生对网络系统集成实践能力锻炼的机会。在实训教学过程中部分学生参与校园网工程建设和后期网络运行工程。同时采用教师带领网络专业的学生走出校门,到真实的网络工程设计与施工现场,对《网络工程技术》课程实行实训和实际工程相结合。
7) 标准7:集成化教学过程。首先是构建集成化课程体系,在构建课程体系的过程中,重点对专业核心课程进行重构,以适应基于项目的做中学、做中练、做中教的教学模式,即课程以“做项目”为主线来组织课程,以“用”导“学”,选择实际工程项目来做主线,教师全程指导。
8) 标准8:主动学习。首先要使学生明确学习课程的目的,培养学生学习的毅力。使学生主动参与工程项目的实施、评审。让学生进行相应角色转换参与项目,让学生主动提出思路,再经小组讨论和全班讨论,充分激发学生的积极性。从而实现由学生被动转为学生主动学习。同时教师要注意对学生的思路加以引导,对学生所提的方案加以鼓励,帮助学生树立创新意识,学会从多角度思考问题。
9) 标准9:教师CDIO能力的提升。主讲教师通过参加思科、华为和锐捷等网络公司组织的各类师资培训来提升自身的CDIO能力,也通过与企业的横向项目合作来进一步提高教师的工程经验。此外还邀请华为和锐捷资深工程师为学生开设短期培训。
10) 标准10:教师教学能力的提高。首先要提高教师自身的基本教学能力和技能,同时要加强教师的教育科研能了的提高。并通过组织课程组教学研讨会,来提高教学在集成化教学过程、运用案例教学和基于项目的教学方法以及学生考核等方面的能力。
11) 标准11:学生考核。各个小组由小组长负责组织、分工、控制进度等,制定分阶段、互评定的二次考核体系。课程考核由三部分组成理论考核、实践考核和平时考核,实践成绩的评定包括小组成绩和个人成绩两部分;小组成绩由各个小组阶段成绩的平均值与完成的项目的最终验收的情况组成(主要包括工程实施和项目管理的汇报情况、系统工程的质量的抽检报告、项目文档等)。小组的阶段性成绩由教师和该项目组之外的其他项目组共同评定;个人成绩由教师根据小组每个成员的答辩成绩来评定,答辩的内容为小组成员在项目开发中所完成的任务,其中,评定项目负责人个人成绩时,还应考查其项目开发的组织、管理能力。
12) 标准12:专业评估。本课程通过实施CDIO后,学生在后续的课程,如岗位实践课程以及毕业设计项目中应用和理解网络原理、项目设计与工程实施相比实施前的学生明显提高。
3.3 本课程按照CDIO标准来分析,研究采用以下三种教学模式
1) 基于实践知识主导的案例教学模式
进行对比分析实践知识主导的案例教学模式和理论知识主导的案例教学模式,实践模式通过模拟真实实践情景,可为学生提供一种融会贯通所学知识的境遇性体验[6]。同时,实践模式能使学生在积累实践经验的过程中,体验知识的主观性、境遇性和生成性。可以在学生中创建共同的交流平台,营造一种促进学生经验学习的气氛,让学生在案例讨论中合作性地解决问题,保证每个学生在模拟实践的情况下,都会基于自己经验背景,建构与问题相关的实践知识。
按照此教学模式可以搭建网络教育互动平台,使学生学会在网络环境中合作解决问题。
2) 基于目标导向式教学模式
基于网络的目标导向式教学模式强调的是目标导向性,即教师在授课前,应根据有关课程的教学大纲和工程项目案例,在吃透教材的基础上理清该课程的知识体系,并明确各知识点及其所要达到的学习目标。在进行各知识点单元教学前,需预先告知同学们这个知识点所要达到的教学目标,如何应用在具体的工程项目中。使学生形成一种对学习目标的心理准备,从而做到有备而来。而在实现教学目标的过程中,可以通过涵盖各个知识点的案例和工程项目,不断地设法引导学生向既定的教学目标接近,并在实现教学目标后与学生一起进行课堂总结,以便学生巩固提高。
这种教学模式的教学目标明确,具有循序渐进的特点,适合于提高学生的学习主动性和激发参与意识。
3) 网络技术课程的项目教学模式
在项目教学模式中,学校和企业共同组成项目小组,深入实际,在解决问题的同时,学习和应用已有的知识,在实践的第一线培养解决问题的能力。在建构主义理论的指导下,师生通过共同实施一个完整的“项目”工作而进行的教学活动。通过示范项目让学生掌握基础的知识,并架起学习新知识的支点,然后运用知识迁移、协作讨论等方式来完成对知识的意义建构。通过完成相应的项目达到培养解决实际问题的能力。
项目教学模式提高了学生运用计算机网络原理、综合布线技术和网络工程技术等知识解决实际问题的能力。采用这种模式,使学生掌握各种网络工程和园区网设计、网络工程和园区网施工方案撰写、项目管理和积累工程实践经验。毕业后能够很快胜任网络工程工程师、网络管理员等职业岗位。
4 结束语
通过在网络工程技术课程实践教学中实施了CDIO,取得了良好的教学效果。通过整合网络工程师认证技术资源,按照CDIO能力大纲以及12条标准进行面向CDIO实践教学改革后,同时不断深化教学模式的研究,改进教学模式和教学方法后,学生普遍反映能够较好地理解并掌握综合布线理论知识、交换路由实用配置、操作系统各类服务器的架设,网络安全常规安全硬件防火墙等的方法和技术,通过在CDIO环境中学习,学生工程素质、团队合作能力都得到明显提高,更重要的是它增强了学生在今后求职过程中的信心。
参考文献:
[1] 雷环,汤威颐,Edward F. Crawley.培养创新型、多层次、专业化的工程科技人才[J].高等工程教育研究,2009(5):29-35.
[2] Crawley E, Malmqvist J, Ostlund S.Doris Brodeur (2007). Rethinking Engineering Education.The CDIO Approach.Springer,2007.
[3] 查建中.工程教育改革战略:产学合作、“做中学”和国际化[R].2008.
中图分类号:G642.0 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2015)13-0242-02
计算机网络是一门交叉学科,涵盖内容广泛。随着社会应用需求的发展,对网络工程专业的学生,除了要求理论知识外,还要求具有实践动手能力。本校结合学生学习和就业实际情况,将网络工程专业教育主要分为网络工程方向和网络信息安全方向,抓住方向共性,突出方向特性,不断加强方向性建设,已取得初步成效。由于本学科发展迅速,理论和技术不断更新,这要求我们在进行网络工程专业方向横向建设的同时,也要进行两个方向的纵向建设,既在做出专业特色的同时,也与时俱进。
一、网络工程专业方向划分
目前高等院校基于网络工程教学的人才培养模式主要有研究型人才、应用型人才和技能型人才三种。自教育部《关于进一步加强高等学校本科教学工作的若干意见》以来,开展实践教学活动,强化学生的实践动手能力已经成为构建新教学体系的重要目标。[1]根据社会对网络工程人才的需求以及教育部对学生培养教育的指导思想,我们将本校网络工程专业划分为两大主要方向:网络工程方向及网络信息安全方向。其中,网络工程方向主要培养学生的工程实践能力、网络规划设计能力和网络文档编写能力。网络信息安全方向主要培养学生思维研究能力、实际动手能力和网络管理能力。在师资配备方面,两个方向分别有教授、副教授及讲师组成的教师梯队,结合自身研究水平及专业特长,承担不同教学任务及学生能力培养。
二、方向性建设的共性与特性
(一)方向共性
网络工程方向及网络信息安全方向,都注重人才培养,响应国家培养工程型、创新型、实践性人才号召,从过去的“以教为主”向“以学为主”转变,提高学生学习积极性和主动性。拓宽学生在专业方向上的视野,提高学生对专业技术的兴趣,教学目标不仅仅停留在学生学会书本内容,更要让学生通过专业知识的学习而提高实际动手的能力。在课程设置方面,通过主流专业课程教育培养学生基本技能及专业技能;通过各专业课程内容的交叉涵盖,培养学生的综合技能;最后通过前沿性课程及课外实践发掘和提高学生创新技能。以网络工程专业为依托,除计算机本科大类基础课程外,还设置了5门专业核心课程,突出网络工程专业特色,体现专业需求,为两个方向建立系统的专业知识结构打下基础。此外,还提供13门网络工程专业课程作为任意选修,两个方向的学生都可以根据兴趣和专业规划进行选择。课程主要内容见表1。
(二)方向特性
在课程设置上,两个方向各有三门具有代表性和方向性的专业课程。这三门课程是作为该方向学生学习的专业必选课程,同时也作为另一方向的可选课程。课程主要内容见表1。
网络工程专业实践教学体系主要包括验证性实验、综合性实验、自主实验、课程设计、认识实习、生产实习、毕业实习、毕业设计、创新创业训练、大学生学科竞赛等环节[2],在提高学生实际技能和人才竞争力方面,两个方向通过课内外多项实践,达到对学生个人能力的提升。
1.网络工程方向。①模拟招投标:学生在进入方向学习的初期,就获得模拟项目目标,要求学生在一学年内按照网络设计招投标和网络安装调试及测试两部分完成此项目。项目以学生为主,教师为辅,在整个方向课程的学习过程中都带有目的性,而学习到的知识和方法,学生都会主动应用到项目中去。分组实施,团队分工合作的方式,也培养了学生的团队合作精神,让学生在长期与他人合作的过程中,发掘自身长处。项目完成后,由多名专业教师共同对项目完成情况作出评价,总结优点与不足。[3]②具体工程项目参与:利用学校机房建设的机会,让学生到工程现场参观学习,并直接参与到工程进行和验收过程,担任网络工程监理、工程测试员及工程验收员的角色。让学生真正地将课程所学应用到工程项目中,实际基础项目流程,积累大量实践经验。③与专业认证结合:结合专业要求及学生就业特点,课程内容与权威专业认证接轨,实现课程与网络工程技术前沿性和理念先进性的接轨。截止目前,已有各年级多名同学通过了国家软考、思科、微软等认证考试并取得证书。
2.网络信息安全方向。①专业实验项目:网络信息安全方向建立了信息安全实验室和网络攻防实验室,有完整系统的实验内容和项目,学生可根据课程要求进行验证性实验,也可以结合多个知识点进行综合性实验。并将网络管理与网络具体项目要求相结合,提高网络管理的实际操作性。②开展和参与学科竞赛:积极组织学生参加校级、省级、国家级的信息安全相关竞赛,在巩固基本知识的同时,更多地接触网络安全新技术和新理论,拓宽视野。学生在竞赛过程中,激发学习主动性,从被动接受逐渐变为主动学习,从简单应用逐步实现创新。整个竞赛过程中,学生是主体,教师只起方向性指导和思维启发的辅助作用。
三、专业方向的横向建设与纵向建设
(一)横向建设
网络工程专业两个方向,既有区别又有联系,专业方向的横向建设旨在让两个方向各有侧重分别建设,注重专业的深度和广度,建出专业方向特色。两个方向在课程内容制定和方面,注重课程之间的联系和知识结构的完整性,力求建立完整的专业知识体系。这不仅需要关注两个方向的共同点,也要区别两个方向的特性,兼顾发展。例如网络工程方向在工程后期实施和维护,离不开网络管理;网络安全也与网络初期设计及组网息息相关。两个方向分别建立了专项实验室,其目标不仅仅是针对课程,更重要的是培养学生实际动手能力。例如网络信息安全方向的信息安全实验室,可以完成网络攻击、计算机病毒、身份验证、访问控制、信息隐藏、加密通信、安全操作系统、防火墙技术、入侵检测技术、网络扫描、协议分析等一般实验室无法完成的实验。例如网络工程方向的组网实验室,通过真实交换机、路由器等设备,完成网络组建实验。这些实验室的建立,学生能够在实验室的教学环境中,接触到社会工作岗位上正在应用的主流知识和技术,全面掌握应对职业岗位的技术技能,加强对学生实际动手操作技能的培训,从而弥补了专业技术人才培养与社会实际需求之间的差距。
(二)纵向建设
纵向建设主要注意各专业方向的与时俱进。网络工程专业发展迅速,不断有新技术新概念出现。这就要求我们在专业建设中不断改进课程设置和培养方案。在课程设置上,每一次新的培养方案都会将目前最主流的技术和内容放在最重要的位置,或将这些内容加入到已有的课程中。大胆地去掉一些已经过时的内容,并将暂露头角的新内容安排到任意选修中。在实验室建设上,我们正在建设网络工程综合布线实验室和网络测试实验室,一方面加强学生工程实践能力,一方面为学生实训和开展创新创业提供平台。在新实验室的建设上,力求使将来实验内容由验证性实验和综合性实验,拓展到学生自主实验,让学生能对学习内容举一反三,激发对专业的热爱和兴趣,缩短学校培养和社会需求之间的差距。
四、结语
综上所述,网络工程专业需要培养应用型人才,培养方案、课程设置和实验室建设等内容,都将决定人才培养的效果。而方向性建设,是为了培养更专业的综合素质人才,只有有特长有能力的人才,才是具有社会竞争力的,这是我们教学改革的目标。根据近几年的学科竞赛、职业资格证书考取及就业情况来看,我们的教改是成功的。在未来的教学改革中,我们将继续加强实践条件,拟建网络工程综合布线实验室、信息安全竞赛模拟平台等,并不断更新教学内容,与时俱进,理论实践结合,培养更加优秀的网络工程人才。
参考文献:
[中图分类号] G624 [文献标识码] A [文章编号] 2095-3437(2016)06-0157-02
网络工程专业是以“工程”为导向的,因此有很强的实践要求。很多高校进行了实践教学体系的研究与探索:湖南信息学院设计了四种驱动力、四种推力、四种拉力的“ 三力合一”实践教学体系[1];北华航天工业学院提出了一种多元立体化课外实践教学模式[2];许昌学院网络工程专业开展“工程+创新”实践教学体系研究[3];长沙理工大学进行网络工程专业多层次实践教学体系研究。[4]
我校网络工程专业2002年开始招生,经过多年的建设,尽管取得了很多建设成果,但在实践教学环节仍然存在以下不足之处。第一,毕业生工程实践能力与企业用人需求之间存在差距;第二,课程学习资源单一,教学缺乏工程实践指导;第三,学生对企业快速开发节奏适应周期长,学生编码缺乏规范意识;第四,学生学习主动性不足,学校缺乏对学生自主学习的培养。针对网络工程专业现状,结合校内网络工程人才培养实际情况,给出以能力培养为核心的网络工程专业实践教学体系。
一、以能力培养为核心的实践教学体系的构建思路
实践是内容最丰厚的教科书,是实现创新的最重要源泉,是完成由简单到综合,由知识到能力的必由之路。在网络工程实践教学体系的构建上,从人才培养体系整体出发,调整培养目标与要求,创新工程教育模式,建立以工程实践、设计、创新和应用能力培养为主线,以自主学习能力培养为补充,以完善校企合作培养机制和课程建设为基础,通过课堂教学―实验教学―学科竞赛―创新计划―科研项目―项目实训―校企联合指导毕业设计的综合能力培养体系,构建与人才培养方案和专业能力培养相一致,层层递进、环环相扣的一体化实践教学体系。实现理论与实践相结合、课内与课外相结合、学习与应用相结合、学校与实习基地相结合、学习与就业相结合,突出实践教学的参与性、设计性和创新性,实践教学八个学期不断线。
二、实践教学体系的构建与实施
(一)调整培养目标与要求
根据IT 行业发展和经济社会发展需求,充分调研国内网络工程专业本科人才培养状况以及在校学生、毕业生和企业的反馈,调整培养方案和培养目标。与Oracle 公司合作,引入企业定制的网络相关的Linux 系列课程和工程案例,加大力度开展实践课程,形成模块化专业知识结构,使人才培养面向工程、回归工程,着力加强工程意识、工程实践能力和工程创新能力的培养。以提高工程人才培养质量为核心,培养掌握计算机网络系统的规划设计、维护管理、安全保障和应用开发相关的理论、知识、技能和方法,具有一定的工程管理能力和良好综合素质,能够承担计算机网络系统设计、开发、部署、运行、维护等工作,同时掌握Web服务技术及Linux平台下的网络应用开发技术,具有从事网络系统软件、网络应用软件设计与开发能力的高级工程技术人才。
(二)创新工程教育模式
在教学实践的基础上,引入工程项目案例,通过案例激发学生的学习兴趣、充分尊重学生在教学过程中的主体地位,变单向灌输为师生互动,既改革教学方法,又指导学生改进学习方法和思考方法。在案例教学中完成基础理论、基本知识学习,同时,在案例运用中培养学生的实践动手能力,强化实践意识。
引入校园网、企业网、城域网,强化组网技术模块课程实战性;拆分10余个案例系统,应用到组网技术应用、Linux网络开发、Web应用开发等模块课程,提高学生编程团队合作、系统编程能力。工程案例的引入,提高了学生的学习兴趣、增强了学生对课程知识在工程项目中的应用认识,提高了学生实践能力追求的目标,积累了学生工程实践的经验,增强了学生就业力,提高了教学质量。
(三)完善校企合作培养机制
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