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[关键词] 物联网;移动互联网;人才培养
[中图分类号] G642.0 [文献标志码] A [文章编号] 1005-4634(2014)04-0080-04
网络工程专业是随互联网的发展壮大而兴起和发展的,自 1998年被教育部列入本科专业目录以来,全国已有近 300 所高校设置了该专业,为社会培养了大批网络专业技术人才[1]。我国大多数高校的网络工程专业以计算机科学与技术专业为基础开设,在专业建设过程中,各高校本着“培养高层次的网络规划建设、网络管理维护、网络应用人才”这一专业培养目标,通过增设通信原理、互联网工程建设与规划、网络管理、网络程序设计、网络安全等课程开展专业人才培养,与原有的计算机科学与技术专业培养模式相近[2,3]。由于教学体系、教学实践经验的不足以及硬件设备更新换代的滞后,使得学生分析问题、解决问题的能力和实践工程能力相对较弱,毕业生的专业特色和优势不够明显。近些年,由于低端网络人才市场趋于饱和,本科生就业市场上出现了“网络工程专业学生就业难、用人单位招聘不到合适人才”的普遍现象,导致部分应用型高校网络工程专业出现萎缩或停招。这足以说明,“传统”网络工程专业亟需在专业内涵、人才培养目标和培养模式等方面进行重大的改革创新。
1 “新互联网”时代大潮对网络工程专业 的影响
互联网技术经过40多年的长足发展,其产业变革席卷全球,颠覆传统行业的节奏也进一步加快。2014年1月8日,在钓鱼台国宾馆召开的“2014互联网产业年会”上,互联网产业各界人士一致认为:移动互联网、物联网必然将在工业应用中扮演更加深入和广泛的角色,促进工业全产业链、全信息链的信息共享和协同集成。思科首席执行官约翰钱伯斯(John Chambers)在拉斯维加斯举办的“CES2014展会”演讲中也对物联网的发展充满信心,表示:“这一转变已经开始,它(指物联网)将改变我们生活、工作和娱乐的方式……2014年将是物联网发生关键转变的一年,并且到2017年,物联网产生的影响,将比整个互联网更为深远”。
物联网和移动互联网等新网络技术的兴起给网络工程专业带来了新的契机和挑战,只有正视这种汹涌的“新互联网”时代大潮,不断丰富和发展网络工程专业的内涵、人才培养目标和培养模式,才能适应新网络时代的要求,培养面向企业需求的实践人才,焕发专业活力。本文分析总结大连工业大学网络工程专业的培养实践经验:“突出专业特色,彰显时代特点”、“优化专业层次结构,大类培养”、“加强实践,注重校企合作”,旨在探索一条适应新技术发展的面向物联网、移动互联网的网络工程实用型人才培养的新道路。
2 “新互联网”时代下网络工程专业的建 设思路
大连工业大学于2004年开设网络工程专业,经历了传统意义上的网络工程人才培养,迄今已毕业6届、300余名网络工程专业本科生。通过对本专业毕业生就业情况的跟踪统计可知,目前网络工程专业学生的就业方向主要有四个领域:传统互联网系统设计及应用、Web软件设计与开发、嵌入式系统应用和移动互联网软件开发。随着物联网、移动互联网技术的兴起和蓬勃发展,近几年嵌入式系统应用和移动互联网应用领域的就业比例逐年上升,已渐有超过传统互联网应用这一传统就业主体的趋势。根据这种现状,大连工业大学从2010年起着手改革新的网络工程专业人才培养模式,学生就业优势明显加强。
首先,拓展传统的网络工程专业内涵,突破传统的“互联网建网、管网、用网”领域,以时代需求为导向,引入物联网、移动互联网等技术知识,拓宽专业领域;在人才培养目标方面,既要培养传统互联网络系统设计与开发、网络工程规划与设计、网络管理与维护等层次的专业人才,也要培养物联网系统设计与开发、移动互联网系统设计与开发的多领域专业人才。
其次,在课程设置上优化专业层次结构,结合计算机科学与技术专业制定“宽口基础+特色方向”的课程体系,开展大类培养。
最后,网络工程专业作为一个跨学科、实用性强、服务面广的专业,要大力加强学生实践应用能力的培养。这既需要高校本身的努力,加大教师实践能力培养、加大硬件设备的更新换代,更需要社会、企业和学校的紧密配合,探索一条群策群力培养学生实践能力的切实可行的新模式。
3 拓展专业内涵,彰显时代特点
物联网技术是在互联网技术的基础上,结合射频标签和传感器网络等技术,实现人与物、物与物智能沟通和对话的网络信息技术[4]。近几年,国内申请增设物联网相关专业的高校数量众多,但在不同程度上都存在着物联网课程体系规划不完善、教材建设计划不完备、师资力量薄弱、实验室配套设备缺乏和实验方案标准有待规范等问题。
实际上,在培养目标和专业课程设置等方面,传统网络工程专业已涵盖了大多物联网知识领域,拥有物联网网络层的学科建设优势,具备应用层的基础知识,需要补充的主要是物联网感知层的相关课程[4]。显然,传统网络工程专业与物联网专业在知识结构上有很多共性,只要适当补充和调整网络工程专业的课程设置,即可培养具有物联网技术知识的专业人才。
物联网、移动互联网是“新互联网”时代两个最热点的技术领域和应用领域,根据新技术发展和企业岗位需求,大连工业大学网络工程专业重新定位了专业内涵,调整原有的专业课程体系,补充物联网和移动互联网技术相关知识,制定了新的网络工程专业培养方案,目的是培养面向工程的具有创新精神的应用型、复合型、技能型的“新”网络工程人才。新培养方案中将网络工程专业方向设定为4个方向:(1)传统互联网方向;(2)系统集成方向;(3)物联网及移动互联网方向;(4)Web软件开发。
4 优化专业层次结构,大类培养
《国家中长期教育改革和发展规划纲要(2010~2020年)》明确提出:“优化结构,办出特色……优化学科专业、类型、层次结构,促进多学科交叉和融合。重点扩大应用型、复合型、技能型人才培养规模。”
大连工业大学网络工程专业是以校计算机科学与技术专业为基础、依托校网络中心工程环境开展学生培养的,具有坚实的教学师资和教学资源基础。为优化网络工程专业的层次结构、培养“应用型、复合型、技能型”人才,网络工程专业采用与计算机科学与技术专业联合的交叉大类“2+2培养”模式:前两年教学内容与计算机专业保持一致,使学生具有扎实的计算机技术基础;后两年根据专业特色,按照行业技术发展和企业岗位需求,设立了“传统互联网应用”、“系统集成”、“Web软件开发”、“物联网及移动互联网应用”四个特色方向,形成合理、有时代特色的课程群体系(见表1),及有效的实践环节,从而保证学生在校学习内容和企业需求的有机接轨。
5 面向工程应用,优化实践教学模式
《国家中长期教育改革和发展规划纲要(2010~2020年)》同样明确提出:“提高人才培养质量……加强实验室、校内外实习基地、课程教材等基本建设……强化实践教学环节……创立高校与科研院所、行业、企业联合培养人才的新机制。”
网络工程专业对学生的实践能力要求较高,实践能力的提升是培养网络工程人才工作的重中之重。根据大连工业大学网络工程专业本身的特点,笔者采取“校内+校外”、“校企联合”的创新与实践教学模式开展对学生实践工程能力的培养。
5.1 实践教学体系
实践教学体系设置坚持“面向工程应用,优化实践教学模式”原则。具体划分为“四层次、七类别”实践教学体系,见图1。“四层次”是指学生应获取基础实验和认知能力、初步设计能力、综合实践能力、创新和工程能力等四个层次的能力;“七类别”是指课程实验、课程设计、专题训练、各类实习、毕业设计、参加创新和科研课题、职业培训等七个环节[5]。
根据大连工业大学网络工程专业自身特点,针对“课程群”系列课程,开设综合性较强的专题训练实践环节,既有利于提高学生的综合实践能力,又有利于与企业实训项目相结合、置换。例如,笔者将第七学期的“网络规划与设计专题训练”、“网络安全课程设计”和“生产实习――网络管理+Linux系统运维”三个实践环节组合成一个综合性专题训练模块,引进合作企业的生产实践项目,由学校教师和企业技术人员共同对学生进行综合实训,取得了非常好的效果。
5.2 “校内+校外”、“校企联合”的创新与实践教 学模式
根据专业培养目标,充分关注行业、企业需求,密切校企合作,建立了“校内+校外”、“校企联合”的创新与实践教学模式。
1)有效利用校内资源,将教学实践与实际生产环境有机融合。网络工程专业依托大连工业大学网络中心开展校级实践活动,将教学实践落实到生产现场,开展从校网络中心到教育网地区中心全方位的教学实践活动。在这个过程中,既可以引入网络中心具有丰富实践经验的教师承担认识实习、操作实习、毕业设计等实践教学任务,将网络中心技术人员的工程实践经验更好地融入到教学环节中,还可以引导学生参与勤工俭学,通过承担一定的网络维护开发等活动,有意识地引导学生参与专业实验室、学校网络的建设维护工作,提高学生的专业认知和动手能力。通过上述方式,将网络工程专业的教学实践融入实际的生产环境中,使学生学以致用,既深化了对专业理论的理解,也提高了学生的工程实践能力,突出了网络工程专业的工程特点。
2)扩大校企合作。根据行业、企业需求,结合学校实际,笔者重新定位网络工程专业方向,建立了“企业岗位定制”教学;同时,加强校企教师的双向培训机制,与企业在学生和师资培养等方面建立长期稳定的合作关系。在图1所示的四个层次实践课程体系中,强调培养过程中的企业参与,将企业的实际项目引入专题训练环节,实现学校和企业的无缝接轨。
3)支持学生参与创新科学研究,推行产学研联合培养的“导师制”。从大学一年级入学开始,即进行专业介绍和行业发展规划,逐步引导和培养学生的专业兴趣和方向,鼓励本科学生参与科技创新实践活动,建立“导师制”师生研究室。教师带领本科生积极开展科研创新实践活动,建立了课内与课外相结合的创新与实践教学模式。目前,网络工程专业学生已参加了多项国家级大学生创新与创业项目,科研实践能力大幅提升。
4)积极开展专业竞赛,以赛促学。引导学生积极参加各种专业竞赛,以优秀获奖学生为榜样,带动更多的学生积极向上、锐意进取。同时,通过联合开办的思科网络技术学院、红帽学院,鼓励学生考取思科认证网络工程师(CCNA)、思科认证网络高级工程师(CCNP)等行业国际资格认证,极大地调动了学生的积极性和学习热情,也增强了学生的就业竞争力。
6 结论
物联网和移动互联网技术的蓬勃发展为传统网络工程专业建设带来了新的机遇,本文讨论在“新互联网”时代背景下,以《物联网“十二五”发展规划》和《卓越工程师教育培养计划》为契机,将物联网技术、移动互联网技术与高校传统网络工程专业建设有机融合,通过整合教学资源、扩展专业内涵、优化教学体系、建立创新实践教学模式等一系列举措,大力加强学生实践能力的训练,探索了一条以行业需求为目标,培养基础扎实、实践能力强、富有创新精神和团队意识的复合型、应用型网络工程人才的新思路。
参考文献
[1]曹介男,徐明,蒋宗礼,陈明.网络工程专业方向设置与专业能力构成研究[J].中国大学教学,2012,(9):31-34.
[2]岳峰,王桢.浅谈高校网络工程专业学生实践能力的培养[J].教育与职业,2012,(21):126-127.
[3]张新有,曾华,窦军.就业导向的网络工程专业教学体系[J].高等工程教育研究,2010,(4):156-160.
作为地方二本类高校,如何培养网络工程专业应用型人才是我们现在亟待需要考虑的重要问题。尽管现在很多高校已经就网络工程应用型人才的培养模式展开了广泛的讨论与实践,但目前一些重要的问题仍然十分棘手,其主要体现在以下问题。(1)网络工程应用型人才培养模式与培养方案设计问题。(2)理论教学与实践教学的合理安排与考量问题。(3)与其他计算机类专业的区别及关联性问题。(4)以就业为驱动的学生基本能力培养问题。(5)以创新为目标的学生综合能力培养问题。这些问题是地方二本类高校在培养网络工程专业应用型人才时所面临的重要问题,只有这些问题得到了解决,才有可能培养出具有特色的网络工程应用型人才。
2人才培养模式与方案设计
人才培养模式与人才培养方案的设计既能体现出一个专业设置的好与坏,也能表现出一个专业的办学特色。合理的人才培养模式与方案设计是培养符合社会特定人才需求的根本与基础,也是成功发展该专业的重要基石。人才培养模式与人才培养方案相辅相成,在合理的人才培养模式下设计符合社会实际需求的人才培养方案,才有可能培养出优秀的应用型人才。在人才培养模式上既要考虑内部的人才培养模式改革,又要考虑外部的社会需求驱动。各高等院校根据其人才培养目标不同,人才培养模式也各不相同,特别是地方二本类应用型院校人才培养多定位为培养应用技术类人才。2007年,怀化学院提出“三位一体”应用型人才培养模式[9],着重强调对学生的公共能力培养、专业能力培养和发展能力培养;同时在这种人才培养大框架下,为适应社会需求,网络工程专业首先在怀化学院提出“3+1”、“2+2”的人才培养模式,并取得了较好的成效。网络工程专业强调对应用型人才的培养,其人才培养模式与方案的设计显得尤为重要。针对怀化学院近5年来在网络工程专业的人才培养情况和经验,在人才培养模式和方案设计上还有待进一步探讨与深入,主要表现在以下两个方面。(1)从以往的人才培养方案修订经验方面,应把眼光放得更远,从更长远规划着手,高度凝练专业方向,注重学生能力培养,面向社会需求形成一套符合该专业发展的人才培养模式和机制,如5年一规划和两年一微调。一方面有利于学生在较为稳定的、良好的学习环境中成长;另一方面有利于教学与管理人员从中更好地发现、总结优点和不足,为今后制定更为成熟的人才培养模式与方案提供宝贵经验。(2)从人才培养途径方面,进一步拓宽学生的学习视野,通过入学教育、课程见习、专业见习、专业实习等途径,增强学生对专业的感性认识,激发学生的学习与创新意识,制定出一种“稳基础、重实践”的人才培养模式与方案。
3课程规划与考核
专业课程规划与考核是我们为社会培养合适人才的重要组成部分。社会需要什么样的人才,我们在最初申报专业时就应该做充分的调研,了解该专业的社会需求以及对社会的推动作用。作为地方二本类高校,我们在培养网络工程应用型人才时,要以本地为中心,向周边地带辐射,培养适合以本地为中心的专门化网络工程应用型人才,促进本地及周边地带的科技、文化和经济发展。在课程规划设置上,怀化学院网络工程专业课程已做过多次修改,公共能力培养和专业能力培养两个模块比较稳定,但主要体现在发展能力培养模块。针对社会对网络工程应用型人才需求的侧重点不同,我们需要培养满足社会所需的特定类型人才,如网络规划型、信息安全型和网络管理型人才,这也正是发展能力培养模块所存在的必然性。在课程考核方面,为适应应用型人才培养目标,我们将课程考核分为3种模式,考试、考查和认证,对于理论性较强的课程采用考试方式;对于偏重实践实训性的实用性课程采用考查方式;而对于一些培训类课程或行业类技术采用认证方式。近年来,我们在网络工程专业课程规划与考核上做过许多尝试性工作,并取得了较好的成效,从学习效果和知识掌握上看,得到了学生较好的反馈信息,但目前还面临一些问题。(1)对一些实践性较强的课程,要通过多种途径引进一些双师型教师,或者通过校企合作方式将行业内具有丰富实践经验的工程师等技术人员请进学校,增强学生的实际动手能力。(2)甄选专业课程,避免出现课程之间内容重叠或模糊现象、课程内容过于陈旧现象、课程体系设置不严谨现象等;在课程规划与设置时,往往因为教师参与过少、调研时间仓促、探讨不够深入等原因,出现专业课程设置不合理的现象。(3)考核方式应该采取多样化,考试可通过纸质方式进行,也可采用无纸化途径进行,充分利用计算机和互联网资源,开发在线考试系统来实现无纸化考试;而对于课程考查,可以通过多种途径进行,比如开卷考试、网络规划、网络程序或小型应用系统开发、撰写论文和调查报告等,通过多种考核方式,充分发挥学生的优势。
4与其他计算机类专业的关系
目前教育部公布的计算机类本科专业共9个,其中对于计算机科学与技术、软件工程、网络工程、物联网工程4个专业,有关部门不限制开设这些专业的院校类型,且特别受到培养应用型人才的地方二本类院校的青睐。地方二本类应用型院校对于这些专业在人才培养定位和课程体系设置方面还存在一定的模糊性。在人才培养研讨会上,如何把这些专业清晰地区分开,如何设置不同专业相关课程,如何培养与该专业一致的应用型人才,如何突出它们各自的优势,这些问题通常会成为大家讨论的焦点。近几年来,由于很多考生不能清晰了解各专业的主要区别,在招生过程中很多学生通常会选择传统的计算机科学与技术专业,怀化学院网络工程专业2009—2013年实际招收到的人数分别为:81、50、61、43和50,招生情况不容乐观。因此,如何区别网络工程专业与其他计算机类专业,以及把握它们之间的内在关系是我们当前必须要解决的重要问题。对于地方二本类院校,针对学校对应用型人才的培养要求以及在师资力量上所表现的薄弱性,在考虑计算机类各专业的关系时,既要抓住它们的共性,又要严格区分它们的不同点,认真规划各专业的课程体系,明确学生未来的就业去向,符合社会对各类人才的具体需求,建议如下。(1)高度凝练不同专业的共同课程。目前怀化学院有3个计算机类专业,计算机科学与技术、网络工程和软件工程,在公共能力培养和专业能力培养这两个模块中,可以考虑设置这3个专业具有共性的一些专业基础课程。尽管这3个专业的人才培养目标不同,但它们都具有相同的专业理论基础,均可设置相同的专业基础课程并特别适合在地方二本类院校实施。一方面可以避免培养出畸形人才,比如在网络工程专业原培养方案中没有考虑算法设计与分析、软件工程等核心课程;另一方面可以充分合理地利用有限的师资力量。(2)突出各专业在发展能力培养模块上对专业方向课程群的设置。对于网络工程专业,在专业方向课程群上要形成一种体系,既要考虑与计算机类相关的理论课程,又要考虑与网络通信类相关的理论课程,同时,也要考虑面向社会需求的网络管理、网络规划或网络安全等方向课程设置,还要避免在方向课程设置上与其他专业的重叠性。我们的最终目标是不仅要培养面向社会需求的网络工程应用型人才,而且也要注重拓宽学生未来的发展方向。
5学生应用能力培养
网络工程专业是一门应用性很强的专业,其强调对应用型人才的培养,这也是许多地方二本类院校开设该专业的根本原因。因此,要培养适合社会需求的网络工程应用型人才,就要以就业为驱动培养学生的基本能力、以创新为目标培养学生的综合能力。从怀化学院已毕业的两届网络工程专业学生就业情况看,大部分学生选择去IT企业、小部分学生选择对口事业单位、另有少量学生选择公务员或读研,就业情况较为乐观,这表明我们的应用型人才培养模式的前期探索工作得到了社会的初步肯定。但我们在学生应用能力培养工作上还有待进一步深入探讨,主要体现在3个方面:①以就业为驱动,加强实践性课程教学,提升学生的基本操作能力。尽管我们在教学计划中增加了大量实验课时,课时数已经达到教学计划总课时的25%,但很多实验等实践性项目较为陈旧,有的项目与课程理论知识点脱节,有的项目没有结合最新技术或实际工程应用,因此项目设计不仅要结合理论知识点,而且还要结合前沿技术和学生可能的就业需求等因素。②以创新为目标,重视学生课程设计、项目实训、学科竞赛、专业培训和毕业设计,提升学生的综合实践能力。目前,在创新环节上面临的问题是相当一部分学生热情不高,没有被引起足够重视,特别是课程设计和项目实训环节。因此,我们需要通过一系列有效措施对学生积极引导、有效监管,为学生营造一种良好的学习氛围,激发学生兴趣,增强综合实践能力。③加大校企合作力度,为学生进入对口企业参加培训或顶岗实习提供更宽的途径。我们已经在校企合作方面做了阶段性工作,前期工作争取每位大四学生能在相关计算机企业进行技术培训或顶岗实习,通过校企合作提升了学生专业实践能力,并且大部分学生能够找到比较称心的工作。在下一阶段,我们希望为该专业学生找到更多与专业对口的企业从事专业培训和顶岗实习,一方面进一步强化该专业学生的专业综合技能,另一方面更加明确该专业学生的就业方向,为社会培养有特色的网络工程应用型人才。
6结语
关键词:网络工程专业;实践教学体系;实践教学内容;网络实验室建设
1 实践教学体系建设意义
近年来,随着计算机、通信、网络及多媒体技术的发展,社会各领域需要大量网络工程应用人才。为了顺应此需要,许多院校纷纷开设网络工程专业[1],我校也是其中之一。
基于教育部有关专业指导性意见和社会对网络工程人才的需求,结合我校实际,我们制定了网络工程专业培养目标:培养基础扎实、知识面宽、具有创新精神的二十一世纪计算机网络技术发展需要的高级人才。通过四年学习,该专业的毕业生能从事网络应用软件开发、网络工程设计与规划、网络安全防护、网络运行维护与管理等工作。由于网络工程专业是实践性很强的技术,要想实现培养目标,必须高度重视实践教学体系建设[2]。因为实践教学体系是教学的重要组成部分,是课堂教学的补充和延伸,也是学生将所学理论知识与实践相结合的一个重要手段和必不可少的重要过程。因此,建设实践教学体系有利于提高教学质量,能为社会培养高质量的网络技术人才[3]。
2 实践教学内容建设
网络工程专业实践教学内容大致可以分为两大块:1)专业基础实践;2)专业方向实践。前者是计算
机科学与技术一级学科基础技能,其下所有专业都必须掌握,网络工程也不例外。如程序设计基础实践、计算机组成原理实践、操作系统实践、数据库系统实践、数据结构实践和软件工程实践等;后者则是网络工程区别于其他专业的特定技能,如计算机网络原理实践、网络工程实践、网络安全实践等。前者具有共性、后者具有特性;并且前者是基础、后者是拓展,前者是为后者服务的。由于专业基础实践体系目前已经基本成熟,有很多可以借鉴的研究和实际成果,而网络工程专业作为一个新专业,其专业方向实践教学内容还处于探索阶段,所以本文的实践教学内容以网络工程专业方向实践为主。如无特殊说明,以下的实践教学内容均指专业方向实践教学内容。图1是网络工程专业的实践教学内容。我们将网络工程的专业方向实践教学内容分为四块:1)课程实验;2)课程设计;3)专业实习;4)综合设计。下面分别介绍。
2.1 课程实验
网络工程专业方向的课程可以分为计算机网络原理、网络编程、网络安全、网络工程、网络管理和互联网应用与维护等课程。
计算机网络原理课程是网络工程专业的核心专
基金项目:国家自然科学基金(60803160);湖北省教育厅科学研究项目(Q20111110); 2011年武汉科技大学教学研究项目。
作者简介:金瑜,女,讲师,研究方向为分布式计算、P2P信任研究; 赵红武,男,副教授,研究方向为分布式数据库;顾进广,男,教授,研究方向为语义网,软件工程。
业基础课之一,着重介绍实现位于不同地点的节点之间通信的过程和原理,强调系统中软硬件之间的协商过程,即协议和分层。
因此该课程的实验重点在于解析各个层次协议包的格式、协议运行过程等。数据链路层实验有以太网链路帧格式分析;网络层实验有ARP协议分析、ICMP协议分析、IP分组分片、IP协议分析、距离向量路由算法分析、链路状态路由算法分析等;传输层实验有:UDP协议分析、TCP协议分析、TCP连接、超时重传等;应用层实验有RIP协议分析、OSPF协议分析、DNS协议分析、FTP协议分析、HTTP协议分析等。
网络编程也是网络工程专业的一门专业基础课,着重介绍在UNIX/Linux系统下基于TCP/IP网络套接字接口的基本编程方法,包括迭代与并发服务器编写方法、进程与线程编程技术、I/O编程技术、IPv4与IPv6的兼容性、原始套接口、数据链路访问技术、广播与多播技术等。可以开设的实验有Socket基本编程基础、基于TCP 的网络程序设计、基于UDP 的网络程序设计、Ping 程序设计、并发服务器程序设计、I/O 复用程序设计、Traceroute 程序设计等。
网络安全是一门涉及计算机科学、网络技术、通信技术、密码技术、信息安全技术、应用数学、数论、信息论等多种学科的综合性科学,也是网络工程专业的核心课程。该课程重点在于介绍基本网络安全理论、目前常见的网络攻击以及防御技术和工具等,开设的实验有使用Ethereal(或Sniffer)网络嗅探工具分析网络通信、漏洞扫描及入侵、网络隐身、木马攻击、DoS攻击、ARP欺骗攻击、Windows操作系统平台的安全设置、Windows 2000 Server操作系统平台主机的安全配置方案、网段安全实用防护、利用IPSec:筛选表屏蔽危险端口、利用PGP软件实现电子邮件加密、windows 2003 Server的Web证书服务、使用基于主机的入侵检测系统Blackice、数据备份与恢复等。
网络工程课程主要是从工程角度来描述构建网络系统所需要掌握的技术。重点阐述网络体系结构、交换机和路由器等通信设备功能、选型及应用,网络工程规划与设计,综合布线系统设计与施工技术,网络测试,以及相关工程标准与规范等。该课程的实验可以分为双绞线电缆的制作及简单以太网组网、交换机初步使用、交换机中VLAN配置、路由器的使用、路由器中的静态路由配置、路由器中OSPF的配置、ACL配置、NAT配置、小型网络的规划与设计等。
网络管理主要培养学生面向网络管理员岗位的核心职业能力和职业素质,是一门面向职业岗位的技术应用类课程。它介绍计算机网络管理系统的基本概念和实际应用,以SNMP协议为基础详细讨论网络管理系统的体系结构、管理功能域、协议规范、管理信息库组成、远程网络监视功能和安全机制,开设的实验有网管软件使用(如SNMPUtil,StarView,SNMPc,华为的Quidview)、SNMP基本原理验证、网络拓扑发现、性能管理、Windows 2003网络管理、应用WinSNMP进行网络管理编程等。
互联网应用与维护课程主要涉及在互联网中流行的应用以及对这些应用服务器的配置和管理。实验包括DNS服务器配置和使用、Active Directory安装管理、Web服务器配置和作用、FTP服务器配置和使用、电子邮件系统配置和使用、DHCP服务器配置和使用、Telnet服务器配置和使用、磁盘管理、备份和还数据、IE浏览器配置和使用、远程终端服务配置和使用。
2.2 课程设计
课程设计是对实验课程的进一步巩固和深入,可以从深度和广度上对实验教学进行扩展,能弥补实验教学上的实验环境和师资力量上的不足,更进一步地让学生理解和掌握所学的理论知识。鉴于计算机网络原理、网络安全、网络工程这三门课程在网络工程专业的核心和基础地位,我们认为网络工程专业方向应该开设这三门课程的课程设计,让学生加深对这几门课程的理解。
计算机网络原理可以开设的课程设计题目有计算校验和、帧封装、模拟Ethernet帧的发送过程、发送ARP包、解析ARP包、解析IP包、IP地址的合法性及子网判断、利用WinpCap进行协议分析等;网络安全课程设计的题目有端口扫描编程实现、服务器扫描编程实现、多线程扫描编程实现、网络数据包生成编程、入侵检测编程等;网络工程课程设计的题目可以为中型网络系统规划和设计,包括网络规划与设计需求分析、网络系统体系结构设计、网络地址和命名模型设计、系统中路由协议设计、网络安全设计、网络中服务器设计等。
2.3 专业实习
专业实习是让学生亲身参与实际项目开发过程,让学生对项目设计与开发有切身体会,毕业后能快速适应公司的环境和业务。根据所需技能程度,网络工程专业实致分为三种:计算机软硬件集成实习;网络工程专业方向生产实习;网络工程专业方向毕业实习。计算机软硬件集成实习要求的技能最低,一般只需学生对计算机的软硬件有感性认识,能够独立完成计算机系统的安装;生产实习对学生的技能要求次之,一般需要学生在指导老师的帮助下,熟悉利用软件工程或网络工程思想设计和开发实际项目的流程;毕业实习对学生技能要求最高,面向就业,要求学生能独立设计和实现实际项目的一个模块。
计算机软硬件集成实习对于计算机科学与技术学科的所有专业都是相同的,一般在学校的工程训练中心完成;而后两种实习要体现网络工程专业特色,我们通过与实训公司合作,让学生参与实际的网络应用或网络工程项目的开发过程,使学生对网络工程专业的专业技能和就业方向有更深刻的认识。
2.4 综合设计
综合设计要求学生利用所学理论和实践知识,解决本领域内实际问题,要求学生具有一定钻研和创新精神。综合设计按照题目大小和难易程度又分为专业方向课程设计和毕业设计,前者一般用三周完成,解决一个实际小问题,或者是大问题的一个小模块;而后者完成时间一般为三个月,利用软件工程或网络工程的思想完整地实现一个网络应用或系统。
根据学生不同兴趣(或者就业行业不同),综合设计题目大致可以分为三个方向:网络应用系统开发、网络工程规划与设计、网络管理。网络应用系统开发对学生的要求最高,就业方向是网络公司或软件公司的网络应用开发工程师;网络工程规划与设计次之,就业方向是系统集成工程师;而网络管理对学生的要求最低,就业方向一般为企事业单位的网络管理员。指导老师可以根据学生能力、兴趣、就业期望为学生制定个性化综合设计题目,让每个学生都能各尽其能并增长理论和实际动手能力,实现网络工程专业的培养目标。
3 网络实验室建设
为了满足网络工程专业学生以及全院本专科计算机网络教学需要,我们网络工程系在锐捷网络有限公司的帮助下,组建了网络实验室。
整个网络实验室共有8组设备,一台服务器、一套协议分析软件。每组设备由4 台路由器、2台三层交换机、2台二层交换机、8 台PC机及一个RCMS控制系统组成。RCMS对组内的8个设备进行统一管理(4台路由器和4台交换机),每次可以容纳64人同时实验。学生可以通过访问RCMS控制系统,对组内任意路由器和交换机进行配置,实现设备间的平滑切换。教师也可以通过远程访问RCMS系统,对组内设备进行快捷管理,如可以对组内所有设备进行一键清,自动删除所有配置,为下次实验做好准备工作。并且每个实验设备组都有一套插口槽,代替部分路由器和交换机以及所有PC机的端口,学生做实验室时,一般情况下都不用在路由器和交换机上插拔线缆,这可以保证设备端口的使用寿命。
网络实验室承担的教学任务有计算机网络原理、网络编程、网络安全、网络工程、网络管理等课程的实验教学,还有网络工程专业的课程设计、专业实习和综合设计等实践环节的教学工作。为了让学生更充分地利用网络设备,我们正在建设开放实验室,目前相应管理软件正在开发中。
4 师资队伍建设
网络工程专业具有实践性强等特点,如果教师缺乏实践经验,科研和工程能力差,培养学生的实践能力就会成为一句空话。因此我们非常重视师资队伍建设,主要采取如下措施。
1) 坚持师资培训。为了加强教师们的实践动手能力,我们持续派骨干教师参加全国网络相关精品课程培训以及著名网络公司专项培训;选派教师参加全国网络工程专业相关会议,去年,我们参加了在国防科技大学举办的第二届网络工程专业研讨会,今年参加了在东南大学举办的第三届会议。专家们对网络工程专业设置的经验可以为我们建立实践教学体系指引方向。
2) 科研促进教学。鼓励教师将科研融入到教学中,让学生了解本领域内前沿,跟上社会和学科发展步伐。目前,我们网络工程系成立了很多兴趣小组并吸引学生参加,如网格计算、云计算、P2P计算、无线网络、协议分析可视化等,教学效果较好。为了让更多学生加入教师的科研团队,我们提出了一个新举措,即“本科生导师制”。与硕士、博士导师制相类似,每个教师指导2~4个网络工程专业本科生。教师要为学生的学习和就业提供指导性意见,学生要定期向教师汇报工作进展。
5 结语
为了与网络工程专业理论教学体系相配合,我们提出了实践教学体系建设方案,为后期的精品课程建设奠定基础。虽然我们在实践教学体系建设中已经取得了一定成绩,但还有很多地方需要我们落实和完善,今后我们准备从以下几个方面加强实践教学:1)继续组建新的实验室,如网络安全实验室、实时工业网络实验室等;2)将理论教学与实践教学更紧密地结合起来。有些理论非常枯燥,教与学都很困难,在这种情况下,我们可以到实验室去教学,边讲授理论边进行实验验证,如在计算机网络原理课程里,协议报文格式对学生来说很难理解,更谈不上识记,但当他们在实验中编辑或截获报文后,字段含义对他们来说就很好理解了,学生掌握了报文的关键字段,教学的效果就会更好。
参考文献:
[1] 李道全,薛炜华,姜梅,等. 网络工程专业实践教学体系研究与实践[J].计算机教育,2010(6):141-144.
[2] 肖锋,唐俊勇,容晓峰. 网络工程专业实践教学体系的探索与实践[J]. 计算机教育,2009(12):180-181.
[3] 张杰,张建伟. 构建网络工程专业实践教学体系[J]. 计算机教育,2009(19):119-122.
Preliminary Exploration of the Construction of Practice Teaching System for Network Engineering
JIN Yu, ZHAO Hongwu, GU Jinguang
(School of Computer Science, Wuhan University of Science and Technology, Wuhan 430081, China)