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1.1科學定位,確定培養(yǎng)目標
隨著我國經(jīng)濟與信息化建設的發(fā)展,社會對網(wǎng)絡技術人才的數(shù)量與質量也在不斷的發(fā)生變化,網(wǎng)絡工程專業(yè)的人才培養(yǎng)目標也要不斷地豐富和發(fā)展。2012版的普通高等學校本科專業(yè)目錄和專業(yè)介紹中將網(wǎng)絡工程專業(yè)培養(yǎng)目標確定為“本專培養(yǎng)德、智、體等方面全面發(fā)展,掌握數(shù)學和其他相關的自然科學基礎知識以及計算機和通信基礎理論,掌握計算機網(wǎng)絡系統(tǒng)的規(guī)劃設計、維護管理、安全保障和應用開發(fā)相關的理論、知識、技能和方法,具有一定的工程管理能力和良好綜合素質,能承擔計算機網(wǎng)絡系統(tǒng)設計、開發(fā)、部署、運行、維護等工作的高級專門技術人才”。新建本科院校以產(chǎn)業(yè)的需求為導向,以培養(yǎng)工程應用型人才為目標,構建基于工程教育的人才培養(yǎng)模式,培養(yǎng)社會急需的有責任感的實踐能力強的與企業(yè)需求相匹配的高級工程型人才。學校要與企業(yè)深度合作,結合地方特色與學校的師資、科研、實驗等條件,細化人才培養(yǎng)專業(yè)方向,建立分層的多目標的人才培養(yǎng)多元目標模式,能充分發(fā)揮學生的專長與興趣,提高學生的工程能力,提高人才產(chǎn)出質量。
1.2網(wǎng)絡工程專業(yè)人才能力構成
隨著我國信息化建設從橫向規(guī)模發(fā)展轉向縱向深度應用發(fā)展,社會對網(wǎng)絡工程專業(yè)人才能力的需求正在發(fā)生變化。徐明等人依據(jù)社會對專業(yè)人才的能力需求、不同類型的人才培養(yǎng)目標、學科發(fā)展等方面將網(wǎng)絡工程專業(yè)人才專業(yè)能力歸納為“網(wǎng)絡設備、網(wǎng)絡協(xié)議、網(wǎng)絡應用系統(tǒng)的設計與開發(fā),網(wǎng)絡工程規(guī)劃、設計,網(wǎng)絡系統(tǒng)管理與維護以及網(wǎng)絡安全保障”等能力。新建應用型本科院校依據(jù)人才培養(yǎng)目標,重點培養(yǎng)工程應用型人才,網(wǎng)絡工程專業(yè)人才著重培養(yǎng)工程應用與創(chuàng)新能力。專業(yè)能力主要包括:工程基礎能力(認知能力、軟硬件基礎設計能力),網(wǎng)絡管理與維護、網(wǎng)絡工程規(guī)劃設計與實施、網(wǎng)絡應用系統(tǒng)設計與開發(fā)、網(wǎng)絡信息管理與處理等專業(yè)核心能力,專業(yè)專長能力與創(chuàng)新、創(chuàng)業(yè)的能力。
1.3課程體系模塊化模型
依據(jù)網(wǎng)絡工程專業(yè)的發(fā)展潮流、產(chǎn)業(yè)的發(fā)展需求、學校與地方的特點以及學生工程能力的培養(yǎng),構建模塊化的課程體系。網(wǎng)絡工程專業(yè)的工程教育是為了培養(yǎng)具有熟練技術基礎,善于構思、設計、構思和運行網(wǎng)絡產(chǎn)品或系統(tǒng)的能力,能夠適應網(wǎng)絡行業(yè)發(fā)展的網(wǎng)絡工程師。在課程體系建設中要堅持以產(chǎn)業(yè)需求為導向、應用為目標、能力為核心,形成以培養(yǎng)網(wǎng)絡工程能力為核心的課程體系,充分體現(xiàn)“做中學”的教育模式。以能力培養(yǎng)為核心的網(wǎng)絡工程課程模塊。每一個模塊由若干課程群(子模塊)組成完成特定能力的培養(yǎng),形成“主干課程->課程群->課程模塊->課程體系”的結構。每一個子模塊由若干相關的課程組成,完成特定的主題,以培養(yǎng)學生特定的能力。課程群中各種課程打破課程之間的界限,統(tǒng)一設計課程目標,將內(nèi)容整合,便于學生對知識的綜合應用。前兩年學生在校學習基礎課程學習,重點培養(yǎng)學生的綜合能力(價值判斷能力、身心調(diào)適能力、交流溝通能力等)、數(shù)理基礎、專業(yè)認知與專業(yè)基礎能力等;第三年企業(yè)與學校共同完成教學過程,有針對性指導學生完成項目、專業(yè)方向相關內(nèi)容的學習;最后一年,學生進入企業(yè)進行實習、項目開發(fā)、畢業(yè)設計等。通過“產(chǎn)、學、研”深度聯(lián)動,校企合作共同制訂人才培養(yǎng)目標、課程體系,企業(yè)全程參與專業(yè)人才的培養(yǎng),使“教、學、需”一致。以項目為驅動,通過“做中學”,將“知識、能力、探索興趣、解決問題能力和社會責任感”的培養(yǎng)融入到教學過程中,培養(yǎng)社會急需的有責任感的實踐能力強的與企業(yè)需求相匹配的高級工程型人才。
1.4基于CDIO的工程能力培養(yǎng)
CDIO(Conceive、Design、Implement、Operate)是由麻省理工學院和瑞典皇家工學院等四所前沿工程大學自2000年起經(jīng)過四年的探索研究而創(chuàng)立的工程教育模式。CDIO代表構思、設計、實現(xiàn)和運行,它以任務驅動,構建以項目為主導的知識、能力和創(chuàng)新培養(yǎng)一體化的教學體系。CDIO通過“做中學”,激發(fā)學生的學習興趣,強調(diào)工程實踐訓練,強化能力的培養(yǎng),著重培養(yǎng)學生工程基礎知識、個人能力、團隊合作能力和工程應用能力。通過“做中學”實現(xiàn)學生能力的培養(yǎng)基于CDIO的“做中學”人才培養(yǎng)模式,通過分層的項目訓練,幫助學生進行知識學習與能力的培養(yǎng),同時幫助學生提高自主學習、團隊合作以及創(chuàng)新應用的能力。主要體現(xiàn)在:1)通過專業(yè)認知與“做”激發(fā)學生的學習興趣;2)分層遞進的能力培養(yǎng),避免了重復技能的訓練;3)通過綜合課程設計與項目實踐,提升了綜合運用知識的能力,培養(yǎng)學生工程意識,并且培養(yǎng)學生合作協(xié)商的能力;4)通過素質拓展訓練,提升學生創(chuàng)新、創(chuàng)業(yè)與終生學習的能力。通過CDIO的“做中學”最終實現(xiàn)學生專業(yè)能力的培養(yǎng)。
1.5實踐教學體系建設依托
校內(nèi)外實踐基地、產(chǎn)學研合作企業(yè),整合校內(nèi)實驗資源,構建“兩大平臺、四個模塊”的分層實踐教學體系。兩大平臺即校內(nèi)教學實訓平臺與校外工程實訓平臺,四個模塊即工程基礎能力實訓、專業(yè)核心能力實訓、專業(yè)專長能力實訓、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力實訓,構成逐層遞進的實踐教學。
2結論
關鍵詞:網(wǎng)絡管理與安全課程群;綜合課程設計;項目角色劃分;協(xié)同設計
中圖分類號:G642.0 文獻標識碼:A 文章編號:1671-0568(2013)29-0094-03
作者簡介:徐慧,女,博士,講師,研究方向為網(wǎng)絡與服務管理;邵雄凱,男,博士,教授,碩士生導師,教學副院長,研究方向為計算機網(wǎng)絡、移動數(shù)據(jù)庫技術和Web信息服務;陳卓,女,博士,教授,碩士生導師,研究方向為信息安全;阮鷗,男,博士,講師,研究方向為網(wǎng)絡安全。
作為一所地方工科院校,湖北工業(yè)大學(以下簡稱“我?!保┠壳懊嫦虮究粕€(wěn)步推進“721”梯級、分類、多元人才培養(yǎng)模式改革:針對70%左右的本科生,以就業(yè)為導向,實施以培養(yǎng)實踐動手能力為主體、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)精神為兩翼的高素質應用型人才培養(yǎng)模式;針對20%左右的本科生,培養(yǎng)具有一專多能、湖北工業(yè)經(jīng)濟發(fā)展急需的復合型中堅人才;針對10%左右的本科生,扎實推進卓越工程師項目計劃,培養(yǎng)高素質創(chuàng)新型的、未來湖北工業(yè)經(jīng)濟發(fā)展的領軍人物。在這一背景下,網(wǎng)絡工程專業(yè)與物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)在培養(yǎng)方案設置和修訂的過程中,考慮利用科研平臺、培訓、競賽等方式,切實加強實踐環(huán)節(jié)的設計,進一步推進我?!?21”人才培養(yǎng)模式改革,并以此為契機,進行培養(yǎng)和提高學生的創(chuàng)新精神和實踐動手能力的教學改革與實踐。本文旨在討論網(wǎng)絡工程專業(yè)與物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)的網(wǎng)絡管理與安全綜合課程設計的改革實踐。
一、網(wǎng)絡管理與安全綜合課程設計的定位
按照“721”梯級、分類、多元人才培養(yǎng)模式改革思路,我校依據(jù)學科專業(yè)特點探索實施“實驗教學――實習實訓――畢業(yè)設計(論文)――創(chuàng)新教育――課外科技活動――社會實踐”六元結合的實踐教學體系。在這一實踐教學體系的規(guī)劃下,網(wǎng)絡工程專業(yè)與物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)的人才培養(yǎng)方案都明確規(guī)定六大內(nèi)容的基本要求和學分,并分為基礎層次(基礎課程實驗、生產(chǎn)勞動、認知實習等)、提高層次(學科基礎實驗、課程設計、專業(yè)實習或生產(chǎn)實習、學年論文等)、綜合層次(設計性實驗及科研訓練、學科競賽、畢業(yè)實習、畢業(yè)設計或論文等)三個層次,從低年級到高年級前后銜接,循序漸進,貫穿整個本科生培養(yǎng)過程,旨在增強本科生的創(chuàng)新意識,提高他們的實踐能力。
面向網(wǎng)絡工程專業(yè)本科生的網(wǎng)絡管理與安全課程群,主要包括“信息安全概論”、“應用密碼學”、“計算機網(wǎng)絡管理”、“網(wǎng)絡防御技術”、“網(wǎng)絡性能分析”和“網(wǎng)絡安全編程與實踐”這六門專業(yè)課程。在課程安排上,“信息安全概論”課程首先引入信息安全的基本概念和基本原理,包括消息鑒別與數(shù)字簽名、身份認證、操作系統(tǒng)安全、數(shù)據(jù)庫安全技術以及數(shù)據(jù)的備份與恢復等知識點;而“應用密碼學”課程則介紹密碼學基本概念、基本理論以及主要密碼體制的算法與應用;更進一步,“計算機網(wǎng)絡管理”課程以協(xié)議分析為導向講授網(wǎng)絡管理的相關理論,包括功能域、體系結構、協(xié)議規(guī)范、信息表示等知識點;“網(wǎng)絡防御技術”課程以統(tǒng)一網(wǎng)絡安全管理能力作為培養(yǎng)目標,闡述網(wǎng)絡攻擊的手段和方法以及網(wǎng)絡防御的基本原理;在此基礎上,“網(wǎng)絡性能分析”課程著重討論網(wǎng)絡性能管理的理論與應用;“網(wǎng)絡安全編程與實踐”課程討論網(wǎng)絡安全編程實現(xiàn)的基本技術。值得注意的是,網(wǎng)絡工程專業(yè)的網(wǎng)絡管理與安全課程群建設成果,目前正在為面向物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)的相關課程體系設置與教學方法改革所借鑒。
網(wǎng)絡管理與安全綜合課程設計介于實踐教學體系中提高層次到綜合層次的過渡階段,作為網(wǎng)絡工程專業(yè)與物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)本科生第四學年實踐能力培養(yǎng)的一個重要環(huán)節(jié),有利于深入培養(yǎng)相關專業(yè)本科生的網(wǎng)絡管理與安全綜合實踐能力。
二、基于項目角色劃分的實施方案
為了培養(yǎng)網(wǎng)絡工程專業(yè)與物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)本科生的工程實踐能力,網(wǎng)絡管理與安全綜合課程設計實施過程的改革思路是:采用自主團隊方式,選擇并完成一個網(wǎng)絡管理與安全項目。對于相關專業(yè)本科生而言,因為是自由組成團隊,項目角色劃分顯得尤為重要。在這一背景下,提出基于項目角色劃分的網(wǎng)絡管理與安全綜合課程設計實施方案。
網(wǎng)絡管理與安全綜合課程設計并不是要求本科生在短時間內(nèi)便可以完成一個很大的網(wǎng)絡管理與安全項目,主要是希望他們能夠利用已有網(wǎng)絡管理與安全課程群的知識基礎,按照軟件工程的思路合作完成一個規(guī)模適中的網(wǎng)絡管理與安全項目,提高網(wǎng)絡管理與安全綜合實踐能力?;诓惶蟮捻椖恳?guī)模,網(wǎng)絡管理與安全綜合課程設計的項目角色劃分與相應職責見表1。
三、網(wǎng)絡工程專業(yè)與物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)的協(xié)同設計
作為一所地方工科院校,我校自2008年開始面向本科生開設網(wǎng)絡工程專業(yè),并于2012年面向本科生開設物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè),同時已獲批“湖北省高等學校戰(zhàn)略性新興(支柱)產(chǎn)業(yè)人才培養(yǎng)計劃本科項目”。網(wǎng)絡工程專業(yè)與物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)雖然是兩個不同的專業(yè),卻具有一定的關聯(lián)性,如何保證網(wǎng)絡管理與安全綜合課程設計的實施方案對于這兩個專業(yè)的協(xié)同設計,是專業(yè)改革實踐過程中需要考慮的問題。圖1給出網(wǎng)絡管理與安全綜合課程設計在實施過程中網(wǎng)絡工程專業(yè)與物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)的協(xié)同設計方案:
如圖1所示,網(wǎng)絡工程專業(yè)的網(wǎng)絡管理與安全綜合課程設計的選題主要包括四個方向,即“信息安全與密碼學”、“網(wǎng)絡防御技術”、“計算機網(wǎng)絡管理”與“統(tǒng)一網(wǎng)絡安全管理”。其基本的選題思路在于幫助本科生熟悉常用的網(wǎng)絡管理與安全編程開發(fā)包,并掌握網(wǎng)絡管理與安全項目實踐的基本技術,為將來從事網(wǎng)絡管理與安全方面的研發(fā)工作打下一定的基礎,各方向的參考選題見表2。
更進一步,較之網(wǎng)絡工程專業(yè),物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)具有更強的整合性與自身的特色,見圖1,物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)的網(wǎng)絡管理與安全綜合課程設計的選題主要包括兩個方向,即“物聯(lián)網(wǎng)安全”與“物聯(lián)網(wǎng)管理”,各方向的參考選題如表3所示。[1,2]
按照我?!?21”梯級、分類、多元人才培養(yǎng)模式改革思路,作為實踐教學體系中提高層次到綜合層次過渡階段的一個重要環(huán)節(jié),網(wǎng)絡管理與安全綜合課程設計在改革實踐過程中,考慮采用基于項目角色劃分的實施方案,并嘗試實現(xiàn)該方案在網(wǎng)絡工程專業(yè)與物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)的協(xié)同設計,同時給出這兩個專業(yè)不同方向的參考選題。
參考文獻:
1.科學設置課程結構
網(wǎng)絡工程專業(yè)構建了“三平臺、六模塊”課程體系。搭建了“通識教育、專業(yè)教育和生涯教育”三個平臺,形成了“公共基礎課、素質教育課、生涯教育課、專業(yè)基礎課、專業(yè)核心必修課、專業(yè)方向選修課”六個板塊。其中,通識教育平臺包括公共基礎課和素質教育課兩個板塊,占總學分36.9%;專業(yè)教育平臺包括專業(yè)基礎課、專業(yè)核心必修課和專業(yè)方向選修課三個板塊,占總學分58%;生涯教育平臺貫穿于四年全過程,主要包括入學專業(yè)教育、職業(yè)生涯規(guī)劃等必修課程和創(chuàng)業(yè)意識、校企合作班等選修課程,占總學分5.1%。課程在設置上妥善處理了公共課程與專業(yè)課程、專業(yè)基礎課程與專業(yè)核心課程、第一課堂與第二課堂的關系。并通過引進、改造、借鑒等途徑,加強與行業(yè)企業(yè)的合作,構建符合專業(yè)、經(jīng)濟社會和學生個性發(fā)展需要的、多樣化的“平臺+模塊+課程群”的課程結構。
2.創(chuàng)新教學環(huán)節(jié)安排
為提高學生對網(wǎng)絡的認識,避免在今后學習中產(chǎn)生盲目性,學院對新入校的新生在第一學期即安排了為期一周的網(wǎng)絡工程實訓。利用學院銳捷網(wǎng)絡基礎實驗室、西元網(wǎng)絡綜合布線實驗室、H3C網(wǎng)絡工程實驗室和云虛擬網(wǎng)絡安全實驗室等實驗實訓平臺,讓學生帶著好奇去了解網(wǎng)絡,帶著問題去進一步學習網(wǎng)絡。通過綜合布線工程的現(xiàn)場講解,通過網(wǎng)絡互聯(lián)通信的現(xiàn)場操作,通過網(wǎng)絡安全攻防的現(xiàn)場演示,讓學生對網(wǎng)絡有了一個更為全面、更為直觀且全新的認識,激發(fā)他們對網(wǎng)絡的興趣,也為他們今后更加明確地進行網(wǎng)絡工程學習指明了方向。
二、以實踐教學為重點,完善實踐教學體系
實踐教學是應用型本科高校教學優(yōu)勢、學科優(yōu)勢和科研優(yōu)勢的集中整合,是培養(yǎng)學生創(chuàng)新意識的重要環(huán)節(jié),也是培養(yǎng)高素質應用型人才的重要途徑。要加快應用型人才培養(yǎng)步伐,必須加強實踐教學,構建科學的實踐教學體系。要以社會發(fā)展對人才需求為背景、以基本能力訓練為基礎、以綜合素質培養(yǎng)為核心、以創(chuàng)新精神教育為主線,培養(yǎng)學生的實踐動手能力、科學研究能力,鍛造學生的創(chuàng)新思維、培養(yǎng)學生創(chuàng)新能力,提高學生的綜合素質。
1.構建科學合理的實踐教學體系
網(wǎng)絡工程專業(yè)構建了“一主線、四層次、五平臺、八模塊”的實踐教學體系。做到四年實踐教學不斷線這“一主線”;加強公共實踐、基礎實踐、專業(yè)實踐和創(chuàng)新實踐“四層次”的實踐訓練;搭建起實驗實訓平臺、實習實訓平臺、科技創(chuàng)新平臺、創(chuàng)業(yè)就業(yè)平臺和社會實踐平臺“五平臺”;保證素質訓練模塊、實驗教學模塊、實習教學模塊、實訓教學模塊、課程設計模塊、畢業(yè)論文(設計)模塊、應用與創(chuàng)新模塊、社會實踐模塊“八模塊”真正落到實處。
2.形成模塊化實踐教學環(huán)節(jié)
重視實踐教學環(huán)節(jié),重新制(修)訂了網(wǎng)絡工程專業(yè)人才培養(yǎng)方案實踐教學體系設置上,網(wǎng)絡工程專業(yè)實踐課程分為公共實踐、基礎實踐、專業(yè)實踐和創(chuàng)新實踐等四個層次。除公共實踐外,共設置了21個課內(nèi)實驗、6個課程設計、3個實訓教學,外加認識實習、生產(chǎn)實習、畢業(yè)實習、畢業(yè)論文(設計)等集中實踐教學環(huán)節(jié)。其中,實踐教學共58學分,占總學分的28.4%(不含公共實踐學分)。實踐教學內(nèi)容安排上,有針對性地開發(fā)實驗項目,合理設計綜合性、設計性實驗項目內(nèi)容,積極開展實驗課程(設計)、實習實訓、課外科技訓練、畢業(yè)論文(設計)等。為鍛煉學生的實際動手能力,提高了團隊協(xié)作意識,在專業(yè)實驗教學中廣泛采用“島式實驗臺”,將學生們分成若干小組,明確每個學生在任務中的具體分工,使得每位學生都能明確實驗的復雜過程。另外,針對學生網(wǎng)絡基礎的不同情況,在實踐教學中對不同學生開出不同的“菜單”,因勢利導地進行分層教學、差異教學和訂單式實驗選擇,針對不同水平、不同要求的學生采取不同的實踐教學體系,如“網(wǎng)站配置與管理(低級要求)”、“網(wǎng)絡互聯(lián)設備配置(中級要求)”、“網(wǎng)絡仿真與網(wǎng)絡編程(高級要求)”。同時,通過設置科技實踐環(huán)節(jié)、鼓勵學生積極參與教師科研課題等途徑,促使學生積極參與科研活動。
三、以內(nèi)涵建設為保障,提升教學質量與效果
加大傳統(tǒng)課堂教學模式與教學內(nèi)容改革,促進教學改革與創(chuàng)新,提升教學質量。
1.改革傳統(tǒng)課堂教學模式
針對性地對課堂教學模式進行改革,對課程的重點、難點進行分析、講解,對相關知識平臺進行擴展。在課堂教學中摒棄“一言堂”的教學方法,采取主要內(nèi)容、重點內(nèi)容以“老師講授為主、學生提問為輔”,其他內(nèi)容以“學生課后自學為主、老師答疑為輔”的方法開展教學;課堂教學過程中改變講細講透的灌輸式教學方法,采用精講、選講,通過對課程的網(wǎng)絡化改造,在滿足既定的教學要求下盡量減少課內(nèi)學時,增加學生課外自主學習和實踐。另外,通過增加“案例教學”,提高學生分析問題和解決問題的能力。
2.嘗試雙語教學
教育部在教高[2001]4號文件中明確提出:“本科教育要創(chuàng)造條件使用英語等外語進行公共課和專業(yè)課教學,高新技術領域的信息技術、生物技術等專業(yè)要先行一步”。2007年,教育部在《關于進一步深化本科教學改革全面提高教學質量的若干意見》文件中又進一步指出,要鼓勵高校開展雙語教學工作。為培養(yǎng)具有國際化視野、適應信息化社會要求的網(wǎng)絡綜合技能人才,提高學生閱讀國外教材、文獻的能力。安徽新華學院以省級精品課程———計算機網(wǎng)絡原理為依托,采用清華大學出版社出版的《ComputerNetworkFourthEdition》教材,對計算機網(wǎng)絡原理課程大膽嘗試雙語教學。在教學方法上通過“簡單滲透層次整合層次雙語思維層次”梯度模式,讓學生逐步學會用母語和英語來表達計算機網(wǎng)絡知識,思考、解答問題,即從教學手段、教學形式上采用逐步過渡的方法讓學生接受雙語教學。
3.完善課程考核與評價方式
課程考核與評價一改傳統(tǒng)方式,更加注重學生應用能力與學習過程相結合,考核采用結構化評分方法,極大地提高了考核的客觀公正性。理論課程考核不以“一張試卷定終身”,課程總成績由期末閉卷考試成績、課堂表現(xiàn)與作業(yè)成績?nèi)糠纸M成。改變傳統(tǒng)的以學生實驗報告為主要依據(jù)的考核方法,通過知識的綜合運用來評價學生自主設計實驗項目的能力、實驗過程中疑難問題的排除能力以及實驗故障的分析與解決能力,以此來探索多元化的實驗考核方法,培養(yǎng)學生的工程實踐能力。
4.突出雙證教育
為進一步突出“雙證”教育,提高網(wǎng)絡專業(yè)技術證書的考證率與通過率,為社會培養(yǎng)更多有用的網(wǎng)絡工程師人才,提高學生畢業(yè)時的就業(yè)競爭力。2012年,安徽新華學院與杭州華三通信有限公司(H3C公司)合作成立了安徽新華學院信息工程學院H3C網(wǎng)絡學院。網(wǎng)絡學院以“專業(yè)務實,學以致用”為理念,積極推廣以網(wǎng)絡技術為主要內(nèi)容的教育計劃,并通過課程植入、考核置換等方式積極進行相關課程改革。目前學院已有160多名同學拿到了H3CSE證書(網(wǎng)絡工程師證書)。
四、結語
關鍵詞:網(wǎng)絡工程;課程體系;通信類課程;實踐
文章編號:1672-5913(2013)01-0062-04
中圖分類號:G642
0 引言
網(wǎng)絡工程專業(yè)是在計算機科學與技術、通信工程和電子工程等專業(yè)的基礎上,通過多專業(yè)知識不斷交叉、融合而發(fā)展壯大的一門較新的學科和專業(yè)。與計算機專業(yè)相比,網(wǎng)絡工程專業(yè)基本上是從計算機專業(yè)的計算機網(wǎng)絡專業(yè)方向發(fā)展起來的,其教學組織管理大多也由計算機學院/系實施。網(wǎng)絡工程專業(yè)的知識體系主要是通過精簡一部分計算機專業(yè)課程,增加一部分網(wǎng)絡與通信類課程來構建,其專業(yè)課程可分為4個系列:電子類、計算機類、通信類和網(wǎng)絡類,如圖1所示。其中網(wǎng)絡類課程主要涉及IP層以上的有關協(xié)議和理論,更加關注IP網(wǎng)、企業(yè)網(wǎng)、專用網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)及其設備和系統(tǒng)的開發(fā)、規(guī)劃、組網(wǎng)、安全與管理,它與計算機類課程一起構成網(wǎng)絡工程專業(yè)的骨干課程體系。通信類課程主要由通信工程專業(yè)的部分專業(yè)課程精簡而來,其主要知識單元涉及網(wǎng)絡體系結構中IP層以下的協(xié)議知識,偏重于電信或廣電等公用網(wǎng)絡系統(tǒng)平臺及設備的開發(fā)與建設。因此,學好通信類課程是學好網(wǎng)絡類課程的一個重要基礎,而且兩者相輔相成。只有融會貫通地理解并掌握兩者的主要專業(yè)知識,才能理解三網(wǎng)融合、全程全網(wǎng)的大概念,掌握完整的網(wǎng)絡與通信知識體系。另外,網(wǎng)絡工程專業(yè)與市場需求和應用結合密切,更加強調(diào)工程性、系統(tǒng)性和實踐性。
目前有關網(wǎng)絡工程專業(yè)實踐內(nèi)容探討的研究和論文較多,但對通信類系列課程實驗環(huán)節(jié)的研究則較少。例如,文獻[3]介紹了國防科技大學計算機學院通過開展多類型、多層次實驗教學,加強網(wǎng)絡工程專業(yè)人才實踐能力培養(yǎng)的有關經(jīng)驗和建議;文獻[4]給出了武漢大學計算機學院建設網(wǎng)絡工程實訓平臺的方案、實驗項目以及實踐改革思路和措施。但上述兩文獻涉及的實驗平臺、項目和方法主要針對的是“計算機網(wǎng)絡”等網(wǎng)絡類系列課程。文獻[5]介紹了北京郵電大學電信工程學院建設全程全網(wǎng)綜合型實驗室的構建方案與設想、實驗設置與開發(fā),以及部分實施情況和所收到的成效。實驗網(wǎng)絡平臺涉及電話網(wǎng)、移動網(wǎng)、智能網(wǎng)、接入網(wǎng)、光纖網(wǎng)、信令網(wǎng)、同步網(wǎng)、網(wǎng)管網(wǎng)、數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)等,主要針對通信專業(yè)的實驗室建設。因此,無論從實驗設備購置、實驗深度,還是從實驗學時等方面來看,都不太適合網(wǎng)絡工程專業(yè)的實驗建設。文獻[2]給出了網(wǎng)絡工程專業(yè)開設通信類系列課程及其主要知識單元的有關看法和建議,但并未對有關課程實踐內(nèi)容的設置給出相關見解和說明。因此,本文將在文獻[2]的基礎上,作補充和探討。
1 通信類課程內(nèi)容實驗設置
網(wǎng)絡工程專業(yè)的通信類課程主要源自通信工程專業(yè)相應的課程,實驗內(nèi)容和手段豐富、成熟,主要問題是如何適當取舍。目前較常用的課內(nèi)通信實驗工具有兩類:一是“教學實驗箱+常用儀表”,二是通信仿真軟件或系統(tǒng)。兩者均可開展包括信號變換、編/解碼、基帶和頻帶傳輸、多路復用、無線信道衰落以及電信、移動等各類通信網(wǎng)絡主要技術方面的實驗,實驗項目基本可涵蓋理論教學中的所有重要知識點,并可與課堂教學同步展開;實驗層次可囊括從基礎驗證實驗到綜合設計和創(chuàng)新實驗,以及從綜合課程設計到本科畢業(yè)設計課題;實驗方法和技術都是長期教學經(jīng)驗的結晶和科研成果的濃縮。利用硬件實驗箱或系統(tǒng)不但可以加深學生對知識點的理解,還可熟悉實驗工具的使用,提高動手能力。利用通信仿真軟件,如MATLAB和SystemView等,界面直觀明了,實驗開展更加豐富靈活。例如,通過拖拽SystemView功能元件庫中的圖符塊(Token)并配置好參數(shù),就可構成各式各樣的仿真系統(tǒng),對相應信號頻域和時域的波形進行動態(tài)觀察及分析,概念、原理和現(xiàn)象顯示清晰明了,分析窗口還可給出眼圖、星座圖及BER等曲線圖,非常有利于學生加深理解和掌握課堂理論知識。
實驗教學體系一般可分為基礎驗證、綜合設計和研究創(chuàng)新三個層次。課內(nèi)實驗項目大多以驗證性實驗為主,綜合設計性實驗為輔,目的是為了加深對課程理論知識的理解,增強基本專業(yè)技能的訓練。根據(jù)文獻[2],由于專業(yè)定位、數(shù)理基礎、學時限制等原因,網(wǎng)絡工程專業(yè)通信類系列課程可設置在5門左右(見圖1)。主要教學內(nèi)容以基本的通信理論和電信、衛(wèi)星、光纖、移動等通信網(wǎng)的關鍵技術原理為主,對一些復雜而抽象的信號變換、電磁傳播等數(shù)學知識僅作介紹。課程理論及實踐教學的基本要求是能支撐網(wǎng)絡類系列課程的學習和實踐。因此實驗項目的設置也應與之相適應。我們根據(jù)教學實踐經(jīng)驗,提出如下幾點看法:
1)實驗內(nèi)容除了開設一些重要且較抽象的通信原理或技術方面的實驗外,建議盡量設置一些與計算機類或網(wǎng)絡類課程關聯(lián)較大的實驗內(nèi)容。這樣,不僅可提高學生的學習興趣,也有助于加強和鞏固計算機和網(wǎng)絡類課程知識。例如,除了專門設置調(diào)制解調(diào)、碼分擴頻等實驗外,可選擇數(shù)字信號編碼(如CRC、HDB3編碼)、計算機數(shù)據(jù)傳輸通信系統(tǒng)測試(見圖2)等實驗。在圖2中,兩臺計算機通過通信原理實驗箱連接,實驗內(nèi)容涉及計算機通信軟件的設置與使用、RS232接口、數(shù)據(jù)通信控制規(guī)程、不同速率下的系統(tǒng)性能測量、信道誤碼和調(diào)制解調(diào)方式對通信性能的影響等知識點。
2)插圖2具體實驗項目安排要注意循序漸進、先易后難、先模塊后系統(tǒng)。例如,在圖2中,可先單獨做BPSK/DBPSK實驗和漢明編碼實驗,再做計算機數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)測試實驗。對于BPSK/DBPSK實驗,如采用SystemView仿真軟件,可先做BASK/BFSK的驗證性實驗,即給出完整的原理框圖及所有圖符模塊和參數(shù)配置,實驗目的是驗證原理和熟悉仿真軟件的使用。做BPSK/DBPSK實驗時,則抽掉部分功能模塊或僅給模塊不給參數(shù),讓學生自己根據(jù)原理,設計、配置和調(diào)試系統(tǒng),鍛煉學生的綜合設計能力。被抽掉的模塊和參數(shù)最好是對應于學生容易忽視但又重要的知識點。
3)不同的實驗項目可采用不同的實驗工具,有利于學生了解和掌握更多的實驗手段,也為今后畢業(yè)設計、創(chuàng)新研究甚至將來深造或科研打下一定基礎。例如,“信號分析與處理”使用MATLAB工具,“數(shù)據(jù)通信”等其他課程就采用通信實驗箱或SystemView仿真軟件。在上述調(diào)制解調(diào)實驗中采用SystemView,則在計算機數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)實驗中使用原理實驗箱。如果條件允許,還可購置程控交換機、SDH設備、移動通信等實用設備,構建出真實的通信實訓環(huán)境,通過開設演示驗證、設備操作、配置、管理以及互通測試等各種類型的實驗,使學生能盡快地建立真實、完整的通信和網(wǎng)絡系統(tǒng)概念和掌握系統(tǒng)工作原理。
驗證性或綜合性實驗能夠使學生盡快熟悉并掌握實驗設備,為后續(xù)進階型及自主設計型實驗打下良好的基礎;使學生從實驗中逐步增強發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題、積累實用經(jīng)驗的能力。通過實驗不但能夠加深對基本理論知識的理解,還能提高工程實踐素質,激發(fā)創(chuàng)新意識。
2 綜合課程設計和創(chuàng)新實驗設置
通過提供高水平的實驗系統(tǒng)或仿真平臺,開設綜合課程設計、本科畢業(yè)設計、創(chuàng)新項目競賽等實驗項目,使學生能進一步鞏固基礎知識、接觸科研前沿、鍛煉科研能力、提高工程素質、培養(yǎng)創(chuàng)新精神。
網(wǎng)絡工程專業(yè)知識領域較廣,口徑較寬,需要開展和加強的實踐項目也較多。因此根據(jù)專業(yè)培養(yǎng)目標,目前大多數(shù)院校開設的綜合課程設計主要對應的是網(wǎng)絡類系列課程,如網(wǎng)絡工程課程設計、網(wǎng)絡協(xié)議或應用軟件開發(fā)課程設計、網(wǎng)絡管理課程設計、網(wǎng)絡攻防課程設計等。因此,如何在有限的實踐學時內(nèi),開展通信類系列課程的綜合課程設計及創(chuàng)新研究也是值得探討的問題。我們認為可采取以下思路:
1)開展一些相對簡單且與計算機或網(wǎng)絡類知識緊密結合的綜合課程設計,便于學生上手,提高積極性。例如,將計算機編程、仿真及硬件相結合,利用集成的仿真工具,通過電路原理圖及硬件描述語言設計出通信電路,編譯仿真后下載到實驗板芯片上,并完成從設計、仿真到制作、驗證的整個實驗過程。
2)在網(wǎng)絡工程等綜合課程設計中增加一些與通信類知識單元有關的綜合設計內(nèi)容。通過購置一些程控交換設備、SDH光纖網(wǎng)設備、寬帶接入網(wǎng)等設備,并集成入網(wǎng)絡實訓系統(tǒng)中,開設從底層通信到上層網(wǎng)絡協(xié)議及應用,從語音到數(shù)據(jù),從管理到傳輸,從接入網(wǎng)到核心網(wǎng)等綜合課程設計內(nèi)容。
3)結合畢業(yè)設計環(huán)節(jié)和創(chuàng)新研究競賽,根據(jù)指導老師所從事的科研項目,如無線傳感網(wǎng)、RF網(wǎng)、認知無線電等,開展一些有關通信新技術方面的研究和創(chuàng)新項目,并將這些科研項目設備融入到實驗室網(wǎng)絡與通信綜合實驗平臺中,由此不斷積累經(jīng)驗,完善系統(tǒng),開設更多的綜合或創(chuàng)新實驗項目,豐富整個實驗體系。
另外,也要加強實驗教學管理,制定靈活的實驗室開放和成績評定等制度,提高學生課內(nèi)學時實驗效率,并鼓勵學生利用課余時間加強和豐富實驗內(nèi)容。
3 結語
隨著三網(wǎng)融合、物聯(lián)網(wǎng)、云計算等發(fā)展,網(wǎng)絡工程專業(yè)知識體系及內(nèi)涵也在不斷發(fā)展和成熟。計算機類和網(wǎng)絡類課程構成了網(wǎng)絡工程專業(yè)的主要知識體系,通信類課程是學好網(wǎng)絡類課程的重要基礎。而通信類課程的實踐教學是掌握通信與網(wǎng)絡類課程知識,實現(xiàn)素質教育和創(chuàng)新人才培養(yǎng)目標的重要環(huán)節(jié)。本文在文獻[2]的基礎上,就網(wǎng)絡工程專業(yè)如何開展通信類系列課程實驗設置提出了相關建議,有待進一步實踐驗證和完善。
參考文獻:
[1]毛羽剛,徐明,網(wǎng)絡工程專業(yè)調(diào)查及思考[J],計算機工程與科學,2010(增刊1):60-61。
[2]毛羽剛,曹介南,徐明,網(wǎng)絡工程專業(yè)通信類課程設置[J],計算機教育,2010(23):119-121。
[3]蔡開裕,朱培棟,曹介南,等,提高網(wǎng)絡工程專業(yè)人才素質之我見[J],計算機教育,2010(23):55-58。
1.1課程設計的要求
分發(fā)給學生的課程設計要求(后簡稱課設要求)是:某縣級醫(yī)院擁有1號樓(6層)、2號樓(6層)、3號樓(6層)、4號樓(8層)和體檢中心(2層)?,F(xiàn)在擬構建一個計算機網(wǎng)絡系統(tǒng),支撐醫(yī)院的HIS(醫(yī)院信息系統(tǒng))、辦公系統(tǒng)、視頻監(jiān)控系統(tǒng)和門戶網(wǎng)絡。其中視頻監(jiān)控系統(tǒng)的支撐網(wǎng)絡需要跟其它網(wǎng)絡隔離。請同學們設計、模擬部署和測試??傮w要求如下:(1)需求分析;(2)邏輯網(wǎng)絡和物理網(wǎng)絡的設計;(3)安全策略的制定和實施;(4)研究和部署必須的公共服務;(5)預算;(6)項目和文檔管理;(7)整個設計和最后答辯以2~4人組完成,自由成組,分工明確。在課程要求中還配發(fā)了樓宇分布圖、各樓層的信息點需求、訪問外網(wǎng)需求、無線需求等詳細內(nèi)容。沒有條件在實際環(huán)境中搭建要求的計算機網(wǎng)絡,所以網(wǎng)絡的部署實施需在模擬軟件上仿真完成,采用什么模擬軟件不限制。
1.2課程設計賦予的能力構成
每一門課程,都可以鍛煉學生的多方面能力,以網(wǎng)絡工程設計這門實踐課程為例,它培養(yǎng)的能力主要由兩大部分構成,專業(yè)技術能力和軟技能。上述網(wǎng)絡工程設計實踐課程的內(nèi)容和要求可培養(yǎng)的專業(yè)技術能力主要包括網(wǎng)絡規(guī)劃和設計、網(wǎng)絡部署與設施、網(wǎng)絡管理與維護、網(wǎng)絡安全保障、網(wǎng)絡測試等五個方面,每個方面又包含有更細致的專業(yè)能力點,比如網(wǎng)絡規(guī)劃和設計包括需求分析、邏輯拓撲設計、子網(wǎng)規(guī)劃、VLAN劃分、路由規(guī)劃等等。而軟技能主要包括團隊工作能力、口語交流能力、書面交流能力、時間管理能力、解決問題的能力和適應能力六個方面。課程賦予的能力可用如圖3所示的能力構成樹來表述。網(wǎng)絡工程設計是一門課程,通過它,除了專業(yè)技術能力的培養(yǎng),軟技能的培養(yǎng)不可忽視。在中,除了強調(diào)軟技能的作用,還提到個人特征(PersonalAttribute)[10],它主要包括風險承受能力、共同決策(Collegiality)、耐心、工作倫理、機會確認(IdentificationofOpportunity)、社會責任感、認同多樣性(AppreciationforDiversity)等方面。這些個人特質因人而有很大的不同,在課程設計過程中,通過不斷地磨合,有意識地提升正能量的特質,以促進課程設計的整體推進和完成。
2軟技能的培養(yǎng)方法探索
很多教師都很重視專業(yè)能力的培養(yǎng),也有很多舉措來促進專業(yè)能力的提升,但是對軟技能的培養(yǎng)卻忽視了,也缺乏對軟技能培養(yǎng)方法的了解。在網(wǎng)絡課程設計過程中,筆者努力探索能力培養(yǎng)和提升方法,尤其是軟技能的培養(yǎng)方法,有些心得體會,跟大家一起分享。首先教師要重視,認識到軟技能正成為一個專業(yè)人士不可或缺的重要技術。隨著計算機網(wǎng)絡的普及,人們越來越多地借助網(wǎng)絡來交流,正在喪失自信、活力和面對面的交流能力。當學生們寫畢業(yè)論文的時候,經(jīng)常出現(xiàn)內(nèi)容缺乏組織邏輯、無法描述清楚自己的工作,或者錯誤百出等情況;當學生們答辯或去面試的時候,無法流暢、正確地表達自己的想法;當幾個同學一起完成一個項目時,因為分歧、互不相讓而導致項目無法繼續(xù);這些現(xiàn)象都跟學生們?nèi)狈浖寄芗捌渑嘤栍嘘P。如果教師們認識到軟技能能影響到學生的未來發(fā)展,才會重視它,教師重視了,才會在課程的設計上充分考慮到軟技能培養(yǎng)點,才會在課程的教學過程中自覺地實施軟技能的培養(yǎng)。其次,強化文檔編撰,展示書面交流能力:要求每份文檔拿出來在形式上是干凈整潔的,有封面、目錄、插圖、表格、公式或計算式,參考科技論文寫作規(guī)范,但對具體的編排不做要求,各組可自由發(fā)揮。特別要求同學們用專業(yè)繪圖工具繪制拓撲圖、布線圖等插圖,而不使用字處理軟件中的畫筆來繪制。提交了之后,教師檢查每組的文檔,及時指出存在的問題,并請同學修改后重新提交,直到滿足要求。當然這樣做,需要教師付出大量時間和精力。在沒做這樣的要求之前,拿出來的文檔極不規(guī)范,隨著筆者的堅持和鼓勵,學生提交的文檔越來越規(guī)范了。如圖4a所示,規(guī)范要求前,學生的文檔在內(nèi)容組織、結構方面是比較差的,而圖4b是按照規(guī)范要求修改的大綱,已經(jīng)顯示出了學生對內(nèi)容的組織駕馭能力。再次,采用多種途徑,提升口語交流能力:以分組形式完成課程設計內(nèi)容,組內(nèi)成員如何分工、如何合作,要求展開討論,鼓勵每位同學發(fā)表自己的看法;分頭行動后整合各自的工作時,通常會有很多的分歧,成員之間通過交流慢慢達成一致,推進課程設計往前走。課程設計提交之后,舉行答辯,要求每位同學上臺講述自己的工作,鼓勵其它組的同學自由發(fā)問,因為每組都做同樣一個題目,對內(nèi)容有很深的理解,所以同學的提問會很踴躍;教師在答辯的過程要適當點評,尤其是表述方式、回應問題方面,鼓勵為主,以委婉的方式指出問題,以利于同學接受。在課程設計過程中,其它的軟技能也得到了強化和提升:以組為形式完成課設,正是強化團隊工作能力的好機會,團隊成員之間取長補短、互相幫助,你追我趕,有協(xié)作也有競爭;課程設置了分組分工時間點、中期檢查點和最后提交點等三個時間控制線,每組須在這三個時間點達到相應的要求,必須進行時間管理和控制,錯過了時間點,系統(tǒng)將關閉提交口,敦促學生以時間點來安排和調(diào)節(jié)組內(nèi)的進展;課程設計過程中,每組都遇到了或大或小的問題,鼓勵學生首先自行分析解決,組間討論、網(wǎng)上搜索答案、向老師求助等。為了打通學生們跟老師的聯(lián)系渠道,特設討論群,教師經(jīng)常在這里解答問題,提出新的問題,使同學們解決問題能力和適應能力得到了一定的提升。
3結束語
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