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1.1科学定位,确定培养目标
随着我国经济与信息化建设的发展,社会对网络技术人才的数量与质量也在不断的发生变化,网络工程专业的人才培养目标也要不断地丰富和发展。2012版的普通高等学校本科专业目录和专业介绍中将网络工程专业培养目标确定为“本专培养德、智、体等方面全面发展,掌握数学和其他相关的自然科学基础知识以及计算机和通信基础理论,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,能承担计算机网络系统设计、开发、部署、运行、维护等工作的高级专门技术人才”。新建本科院校以产业的需求为导向,以培养工程应用型人才为目标,构建基于工程教育的人才培养模式,培养社会急需的有责任感的实践能力强的与企业需求相匹配的高级工程型人才。学校要与企业深度合作,结合地方特色与学校的师资、科研、实验等条件,细化人才培养专业方向,建立分层的多目标的人才培养多元目标模式,能充分发挥学生的专长与兴趣,提高学生的工程能力,提高人才产出质量。
1.2网络工程专业人才能力构成
随着我国信息化建设从横向规模发展转向纵向深度应用发展,社会对网络工程专业人才能力的需求正在发生变化。徐明等人依据社会对专业人才的能力需求、不同类型的人才培养目标、学科发展等方面将网络工程专业人才专业能力归纳为“网络设备、网络协议、网络应用系统的设计与开发,网络工程规划、设计,网络系统管理与维护以及网络安全保障”等能力。新建应用型本科院校依据人才培养目标,重点培养工程应用型人才,网络工程专业人才着重培养工程应用与创新能力。专业能力主要包括:工程基础能力(认知能力、软硬件基础设计能力),网络管理与维护、网络工程规划设计与实施、网络应用系统设计与开发、网络信息管理与处理等专业核心能力,专业专长能力与创新、创业的能力。
1.3课程体系模块化模型
依据网络工程专业的发展潮流、产业的发展需求、学校与地方的特点以及学生工程能力的培养,构建模块化的课程体系。网络工程专业的工程教育是为了培养具有熟练技术基础,善于构思、设计、构思和运行网络产品或系统的能力,能够适应网络行业发展的网络工程师。在课程体系建设中要坚持以产业需求为导向、应用为目标、能力为核心,形成以培养网络工程能力为核心的课程体系,充分体现“做中学”的教育模式。以能力培养为核心的网络工程课程模块。每一个模块由若干课程群(子模块)组成完成特定能力的培养,形成“主干课程->课程群->课程模块->课程体系”的结构。每一个子模块由若干相关的课程组成,完成特定的主题,以培养学生特定的能力。课程群中各种课程打破课程之间的界限,统一设计课程目标,将内容整合,便于学生对知识的综合应用。前两年学生在校学习基础课程学习,重点培养学生的综合能力(价值判断能力、身心调适能力、交流沟通能力等)、数理基础、专业认知与专业基础能力等;第三年企业与学校共同完成教学过程,有针对性指导学生完成项目、专业方向相关内容的学习;最后一年,学生进入企业进行实习、项目开发、毕业设计等。通过“产、学、研”深度联动,校企合作共同制订人才培养目标、课程体系,企业全程参与专业人才的培养,使“教、学、需”一致。以项目为驱动,通过“做中学”,将“知识、能力、探索兴趣、解决问题能力和社会责任感”的培养融入到教学过程中,培养社会急需的有责任感的实践能力强的与企业需求相匹配的高级工程型人才。
1.4基于CDIO的工程能力培养
CDIO(Conceive、Design、Implement、Operate)是由麻省理工学院和瑞典皇家工学院等四所前沿工程大学自2000年起经过四年的探索研究而创立的工程教育模式。CDIO代表构思、设计、实现和运行,它以任务驱动,构建以项目为主导的知识、能力和创新培养一体化的教学体系。CDIO通过“做中学”,激发学生的学习兴趣,强调工程实践训练,强化能力的培养,着重培养学生工程基础知识、个人能力、团队合作能力和工程应用能力。通过“做中学”实现学生能力的培养基于CDIO的“做中学”人才培养模式,通过分层的项目训练,帮助学生进行知识学习与能力的培养,同时帮助学生提高自主学习、团队合作以及创新应用的能力。主要体现在:1)通过专业认知与“做”激发学生的学习兴趣;2)分层递进的能力培养,避免了重复技能的训练;3)通过综合课程设计与项目实践,提升了综合运用知识的能力,培养学生工程意识,并且培养学生合作协商的能力;4)通过素质拓展训练,提升学生创新、创业与终生学习的能力。通过CDIO的“做中学”最终实现学生专业能力的培养。
1.5实践教学体系建设依托
校内外实践基地、产学研合作企业,整合校内实验资源,构建“两大平台、四个模块”的分层实践教学体系。两大平台即校内教学实训平台与校外工程实训平台,四个模块即工程基础能力实训、专业核心能力实训、专业专长能力实训、创新创业能力实训,构成逐层递进的实践教学。
2结论
关键词:网络管理与安全课程群;综合课程设计;项目角色划分;协同设计
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。
参考文献:
1.科学设置课程结构
网络工程专业构建了“三平台、六模块”课程体系。搭建了“通识教育、专业教育和生涯教育”三个平台,形成了“公共基础课、素质教育课、生涯教育课、专业基础课、专业核心必修课、专业方向选修课”六个板块。其中,通识教育平台包括公共基础课和素质教育课两个板块,占总学分36.9%;专业教育平台包括专业基础课、专业核心必修课和专业方向选修课三个板块,占总学分58%;生涯教育平台贯穿于四年全过程,主要包括入学专业教育、职业生涯规划等必修课程和创业意识、校企合作班等选修课程,占总学分5.1%。课程在设置上妥善处理了公共课程与专业课程、专业基础课程与专业核心课程、第一课堂与第二课堂的关系。并通过引进、改造、借鉴等途径,加强与行业企业的合作,构建符合专业、经济社会和学生个性发展需要的、多样化的“平台+模块+课程群”的课程结构。
2.创新教学环节安排
为提高学生对网络的认识,避免在今后学习中产生盲目性,学院对新入校的新生在第一学期即安排了为期一周的网络工程实训。利用学院锐捷网络基础实验室、西元网络综合布线实验室、H3C网络工程实验室和云虚拟网络安全实验室等实验实训平台,让学生带着好奇去了解网络,带着问题去进一步学习网络。通过综合布线工程的现场讲解,通过网络互联通信的现场操作,通过网络安全攻防的现场演示,让学生对网络有了一个更为全面、更为直观且全新的认识,激发他们对网络的兴趣,也为他们今后更加明确地进行网络工程学习指明了方向。
二、以实践教学为重点,完善实践教学体系
实践教学是应用型本科高校教学优势、学科优势和科研优势的集中整合,是培养学生创新意识的重要环节,也是培养高素质应用型人才的重要途径。要加快应用型人才培养步伐,必须加强实践教学,构建科学的实践教学体系。要以社会发展对人才需求为背景、以基本能力训练为基础、以综合素质培养为核心、以创新精神教育为主线,培养学生的实践动手能力、科学研究能力,锻造学生的创新思维、培养学生创新能力,提高学生的综合素质。
1.构建科学合理的实践教学体系
网络工程专业构建了“一主线、四层次、五平台、八模块”的实践教学体系。做到四年实践教学不断线这“一主线”;加强公共实践、基础实践、专业实践和创新实践“四层次”的实践训练;搭建起实验实训平台、实习实训平台、科技创新平台、创业就业平台和社会实践平台“五平台”;保证素质训练模块、实验教学模块、实习教学模块、实训教学模块、课程设计模块、毕业论文(设计)模块、应用与创新模块、社会实践模块“八模块”真正落到实处。
2.形成模块化实践教学环节
重视实践教学环节,重新制(修)订了网络工程专业人才培养方案实践教学体系设置上,网络工程专业实践课程分为公共实践、基础实践、专业实践和创新实践等四个层次。除公共实践外,共设置了21个课内实验、6个课程设计、3个实训教学,外加认识实习、生产实习、毕业实习、毕业论文(设计)等集中实践教学环节。其中,实践教学共58学分,占总学分的28.4%(不含公共实践学分)。实践教学内容安排上,有针对性地开发实验项目,合理设计综合性、设计性实验项目内容,积极开展实验课程(设计)、实习实训、课外科技训练、毕业论文(设计)等。为锻炼学生的实际动手能力,提高了团队协作意识,在专业实验教学中广泛采用“岛式实验台”,将学生们分成若干小组,明确每个学生在任务中的具体分工,使得每位学生都能明确实验的复杂过程。另外,针对学生网络基础的不同情况,在实践教学中对不同学生开出不同的“菜单”,因势利导地进行分层教学、差异教学和订单式实验选择,针对不同水平、不同要求的学生采取不同的实践教学体系,如“网站配置与管理(低级要求)”、“网络互联设备配置(中级要求)”、“网络仿真与网络编程(高级要求)”。同时,通过设置科技实践环节、鼓励学生积极参与教师科研课题等途径,促使学生积极参与科研活动。
三、以内涵建设为保障,提升教学质量与效果
加大传统课堂教学模式与教学内容改革,促进教学改革与创新,提升教学质量。
1.改革传统课堂教学模式
针对性地对课堂教学模式进行改革,对课程的重点、难点进行分析、讲解,对相关知识平台进行扩展。在课堂教学中摒弃“一言堂”的教学方法,采取主要内容、重点内容以“老师讲授为主、学生提问为辅”,其他内容以“学生课后自学为主、老师答疑为辅”的方法开展教学;课堂教学过程中改变讲细讲透的灌输式教学方法,采用精讲、选讲,通过对课程的网络化改造,在满足既定的教学要求下尽量减少课内学时,增加学生课外自主学习和实践。另外,通过增加“案例教学”,提高学生分析问题和解决问题的能力。
2.尝试双语教学
教育部在教高[2001]4号文件中明确提出:“本科教育要创造条件使用英语等外语进行公共课和专业课教学,高新技术领域的信息技术、生物技术等专业要先行一步”。2007年,教育部在《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》文件中又进一步指出,要鼓励高校开展双语教学工作。为培养具有国际化视野、适应信息化社会要求的网络综合技能人才,提高学生阅读国外教材、文献的能力。安徽新华学院以省级精品课程———计算机网络原理为依托,采用清华大学出版社出版的《ComputerNetworkFourthEdition》教材,对计算机网络原理课程大胆尝试双语教学。在教学方法上通过“简单渗透层次整合层次双语思维层次”梯度模式,让学生逐步学会用母语和英语来表达计算机网络知识,思考、解答问题,即从教学手段、教学形式上采用逐步过渡的方法让学生接受双语教学。
3.完善课程考核与评价方式
课程考核与评价一改传统方式,更加注重学生应用能力与学习过程相结合,考核采用结构化评分方法,极大地提高了考核的客观公正性。理论课程考核不以“一张试卷定终身”,课程总成绩由期末闭卷考试成绩、课堂表现与作业成绩三部分组成。改变传统的以学生实验报告为主要依据的考核方法,通过知识的综合运用来评价学生自主设计实验项目的能力、实验过程中疑难问题的排除能力以及实验故障的分析与解决能力,以此来探索多元化的实验考核方法,培养学生的工程实践能力。
4.突出双证教育
为进一步突出“双证”教育,提高网络专业技术证书的考证率与通过率,为社会培养更多有用的网络工程师人才,提高学生毕业时的就业竞争力。2012年,安徽新华学院与杭州华三通信有限公司(H3C公司)合作成立了安徽新华学院信息工程学院H3C网络学院。网络学院以“专业务实,学以致用”为理念,积极推广以网络技术为主要内容的教育计划,并通过课程植入、考核置换等方式积极进行相关课程改革。目前学院已有160多名同学拿到了H3CSE证书(网络工程师证书)。
四、结语
关键词:网络工程;课程体系;通信类课程;实践
文章编号:1672-5913(2013)01-0062-04
中图分类号:G642
0 引言
网络工程专业是在计算机科学与技术、通信工程和电子工程等专业的基础上,通过多专业知识不断交叉、融合而发展壮大的一门较新的学科和专业。与计算机专业相比,网络工程专业基本上是从计算机专业的计算机网络专业方向发展起来的,其教学组织管理大多也由计算机学院/系实施。网络工程专业的知识体系主要是通过精简一部分计算机专业课程,增加一部分网络与通信类课程来构建,其专业课程可分为4个系列:电子类、计算机类、通信类和网络类,如图1所示。其中网络类课程主要涉及IP层以上的有关协议和理论,更加关注IP网、企业网、专用网和互联网及其设备和系统的开发、规划、组网、安全与管理,它与计算机类课程一起构成网络工程专业的骨干课程体系。通信类课程主要由通信工程专业的部分专业课程精简而来,其主要知识单元涉及网络体系结构中IP层以下的协议知识,偏重于电信或广电等公用网络系统平台及设备的开发与建设。因此,学好通信类课程是学好网络类课程的一个重要基础,而且两者相辅相成。只有融会贯通地理解并掌握两者的主要专业知识,才能理解三网融合、全程全网的大概念,掌握完整的网络与通信知识体系。另外,网络工程专业与市场需求和应用结合密切,更加强调工程性、系统性和实践性。
目前有关网络工程专业实践内容探讨的研究和论文较多,但对通信类系列课程实验环节的研究则较少。例如,文献[3]介绍了国防科技大学计算机学院通过开展多类型、多层次实验教学,加强网络工程专业人才实践能力培养的有关经验和建议;文献[4]给出了武汉大学计算机学院建设网络工程实训平台的方案、实验项目以及实践改革思路和措施。但上述两文献涉及的实验平台、项目和方法主要针对的是“计算机网络”等网络类系列课程。文献[5]介绍了北京邮电大学电信工程学院建设全程全网综合型实验室的构建方案与设想、实验设置与开发,以及部分实施情况和所收到的成效。实验网络平台涉及电话网、移动网、智能网、接入网、光纤网、信令网、同步网、网管网、数据传输网等,主要针对通信专业的实验室建设。因此,无论从实验设备购置、实验深度,还是从实验学时等方面来看,都不太适合网络工程专业的实验建设。文献[2]给出了网络工程专业开设通信类系列课程及其主要知识单元的有关看法和建议,但并未对有关课程实践内容的设置给出相关见解和说明。因此,本文将在文献[2]的基础上,作补充和探讨。
1 通信类课程内容实验设置
网络工程专业的通信类课程主要源自通信工程专业相应的课程,实验内容和手段丰富、成熟,主要问题是如何适当取舍。目前较常用的课内通信实验工具有两类:一是“教学实验箱+常用仪表”,二是通信仿真软件或系统。两者均可开展包括信号变换、编/解码、基带和频带传输、多路复用、无线信道衰落以及电信、移动等各类通信网络主要技术方面的实验,实验项目基本可涵盖理论教学中的所有重要知识点,并可与课堂教学同步展开;实验层次可囊括从基础验证实验到综合设计和创新实验,以及从综合课程设计到本科毕业设计课题;实验方法和技术都是长期教学经验的结晶和科研成果的浓缩。利用硬件实验箱或系统不但可以加深学生对知识点的理解,还可熟悉实验工具的使用,提高动手能力。利用通信仿真软件,如MATLAB和SystemView等,界面直观明了,实验开展更加丰富灵活。例如,通过拖拽SystemView功能元件库中的图符块(Token)并配置好参数,就可构成各式各样的仿真系统,对相应信号频域和时域的波形进行动态观察及分析,概念、原理和现象显示清晰明了,分析窗口还可给出眼图、星座图及BER等曲线图,非常有利于学生加深理解和掌握课堂理论知识。
实验教学体系一般可分为基础验证、综合设计和研究创新三个层次。课内实验项目大多以验证性实验为主,综合设计性实验为辅,目的是为了加深对课程理论知识的理解,增强基本专业技能的训练。根据文献[2],由于专业定位、数理基础、学时限制等原因,网络工程专业通信类系列课程可设置在5门左右(见图1)。主要教学内容以基本的通信理论和电信、卫星、光纤、移动等通信网的关键技术原理为主,对一些复杂而抽象的信号变换、电磁传播等数学知识仅作介绍。课程理论及实践教学的基本要求是能支撑网络类系列课程的学习和实践。因此实验项目的设置也应与之相适应。我们根据教学实践经验,提出如下几点看法:
1)实验内容除了开设一些重要且较抽象的通信原理或技术方面的实验外,建议尽量设置一些与计算机类或网络类课程关联较大的实验内容。这样,不仅可提高学生的学习兴趣,也有助于加强和巩固计算机和网络类课程知识。例如,除了专门设置调制解调、码分扩频等实验外,可选择数字信号编码(如CRC、HDB3编码)、计算机数据传输通信系统测试(见图2)等实验。在图2中,两台计算机通过通信原理实验箱连接,实验内容涉及计算机通信软件的设置与使用、RS232接口、数据通信控制规程、不同速率下的系统性能测量、信道误码和调制解调方式对通信性能的影响等知识点。
2)插图2具体实验项目安排要注意循序渐进、先易后难、先模块后系统。例如,在图2中,可先单独做BPSK/DBPSK实验和汉明编码实验,再做计算机数据传输系统测试实验。对于BPSK/DBPSK实验,如采用SystemView仿真软件,可先做BASK/BFSK的验证性实验,即给出完整的原理框图及所有图符模块和参数配置,实验目的是验证原理和熟悉仿真软件的使用。做BPSK/DBPSK实验时,则抽掉部分功能模块或仅给模块不给参数,让学生自己根据原理,设计、配置和调试系统,锻炼学生的综合设计能力。被抽掉的模块和参数最好是对应于学生容易忽视但又重要的知识点。
3)不同的实验项目可采用不同的实验工具,有利于学生了解和掌握更多的实验手段,也为今后毕业设计、创新研究甚至将来深造或科研打下一定基础。例如,“信号分析与处理”使用MATLAB工具,“数据通信”等其他课程就采用通信实验箱或SystemView仿真软件。在上述调制解调实验中采用SystemView,则在计算机数据传输系统实验中使用原理实验箱。如果条件允许,还可购置程控交换机、SDH设备、移动通信等实用设备,构建出真实的通信实训环境,通过开设演示验证、设备操作、配置、管理以及互通测试等各种类型的实验,使学生能尽快地建立真实、完整的通信和网络系统概念和掌握系统工作原理。
验证性或综合性实验能够使学生尽快熟悉并掌握实验设备,为后续进阶型及自主设计型实验打下良好的基础;使学生从实验中逐步增强发现问题、分析问题、解决问题、积累实用经验的能力。通过实验不但能够加深对基本理论知识的理解,还能提高工程实践素质,激发创新意识。
2 综合课程设计和创新实验设置
通过提供高水平的实验系统或仿真平台,开设综合课程设计、本科毕业设计、创新项目竞赛等实验项目,使学生能进一步巩固基础知识、接触科研前沿、锻炼科研能力、提高工程素质、培养创新精神。
网络工程专业知识领域较广,口径较宽,需要开展和加强的实践项目也较多。因此根据专业培养目标,目前大多数院校开设的综合课程设计主要对应的是网络类系列课程,如网络工程课程设计、网络协议或应用软件开发课程设计、网络管理课程设计、网络攻防课程设计等。因此,如何在有限的实践学时内,开展通信类系列课程的综合课程设计及创新研究也是值得探讨的问题。我们认为可采取以下思路:
1)开展一些相对简单且与计算机或网络类知识紧密结合的综合课程设计,便于学生上手,提高积极性。例如,将计算机编程、仿真及硬件相结合,利用集成的仿真工具,通过电路原理图及硬件描述语言设计出通信电路,编译仿真后下载到实验板芯片上,并完成从设计、仿真到制作、验证的整个实验过程。
2)在网络工程等综合课程设计中增加一些与通信类知识单元有关的综合设计内容。通过购置一些程控交换设备、SDH光纤网设备、宽带接入网等设备,并集成入网络实训系统中,开设从底层通信到上层网络协议及应用,从语音到数据,从管理到传输,从接入网到核心网等综合课程设计内容。
3)结合毕业设计环节和创新研究竞赛,根据指导老师所从事的科研项目,如无线传感网、RF网、认知无线电等,开展一些有关通信新技术方面的研究和创新项目,并将这些科研项目设备融入到实验室网络与通信综合实验平台中,由此不断积累经验,完善系统,开设更多的综合或创新实验项目,丰富整个实验体系。
另外,也要加强实验教学管理,制定灵活的实验室开放和成绩评定等制度,提高学生课内学时实验效率,并鼓励学生利用课余时间加强和丰富实验内容。
3 结语
随着三网融合、物联网、云计算等发展,网络工程专业知识体系及内涵也在不断发展和成熟。计算机类和网络类课程构成了网络工程专业的主要知识体系,通信类课程是学好网络类课程的重要基础。而通信类课程的实践教学是掌握通信与网络类课程知识,实现素质教育和创新人才培养目标的重要环节。本文在文献[2]的基础上,就网络工程专业如何开展通信类系列课程实验设置提出了相关建议,有待进一步实践验证和完善。
参考文献:
[1]毛羽刚,徐明,网络工程专业调查及思考[J],计算机工程与科学,2010(增刊1):60-61。
[2]毛羽刚,曹介南,徐明,网络工程专业通信类课程设置[J],计算机教育,2010(23):119-121。
[3]蔡开裕,朱培栋,曹介南,等,提高网络工程专业人才素质之我见[J],计算机教育,2010(23):55-58。
1.1课程设计的要求
分发给学生的课程设计要求(后简称课设要求)是:某县级医院拥有1号楼(6层)、2号楼(6层)、3号楼(6层)、4号楼(8层)和体检中心(2层)。现在拟构建一个计算机网络系统,支撑医院的HIS(医院信息系统)、办公系统、视频监控系统和门户网络。其中视频监控系统的支撑网络需要跟其它网络隔离。请同学们设计、模拟部署和测试。总体要求如下:(1)需求分析;(2)逻辑网络和物理网络的设计;(3)安全策略的制定和实施;(4)研究和部署必须的公共服务;(5)预算;(6)项目和文档管理;(7)整个设计和最后答辩以2~4人组完成,自由成组,分工明确。在课程要求中还配发了楼宇分布图、各楼层的信息点需求、访问外网需求、无线需求等详细内容。没有条件在实际环境中搭建要求的计算机网络,所以网络的部署实施需在模拟软件上仿真完成,采用什么模拟软件不限制。
1.2课程设计赋予的能力构成
每一门课程,都可以锻炼学生的多方面能力,以网络工程设计这门实践课程为例,它培养的能力主要由两大部分构成,专业技术能力和软技能。上述网络工程设计实践课程的内容和要求可培养的专业技术能力主要包括网络规划和设计、网络部署与设施、网络管理与维护、网络安全保障、网络测试等五个方面,每个方面又包含有更细致的专业能力点,比如网络规划和设计包括需求分析、逻辑拓扑设计、子网规划、VLAN划分、路由规划等等。而软技能主要包括团队工作能力、口语交流能力、书面交流能力、时间管理能力、解决问题的能力和适应能力六个方面。课程赋予的能力可用如图3所示的能力构成树来表述。网络工程设计是一门课程,通过它,除了专业技术能力的培养,软技能的培养不可忽视。在中,除了强调软技能的作用,还提到个人特征(PersonalAttribute)[10],它主要包括风险承受能力、共同决策(Collegiality)、耐心、工作伦理、机会确认(IdentificationofOpportunity)、社会责任感、认同多样性(AppreciationforDiversity)等方面。这些个人特质因人而有很大的不同,在课程设计过程中,通过不断地磨合,有意识地提升正能量的特质,以促进课程设计的整体推进和完成。
2软技能的培养方法探索
很多教师都很重视专业能力的培养,也有很多举措来促进专业能力的提升,但是对软技能的培养却忽视了,也缺乏对软技能培养方法的了解。在网络课程设计过程中,笔者努力探索能力培养和提升方法,尤其是软技能的培养方法,有些心得体会,跟大家一起分享。首先教师要重视,认识到软技能正成为一个专业人士不可或缺的重要技术。随着计算机网络的普及,人们越来越多地借助网络来交流,正在丧失自信、活力和面对面的交流能力。当学生们写毕业论文的时候,经常出现内容缺乏组织逻辑、无法描述清楚自己的工作,或者错误百出等情况;当学生们答辩或去面试的时候,无法流畅、正确地表达自己的想法;当几个同学一起完成一个项目时,因为分歧、互不相让而导致项目无法继续;这些现象都跟学生们缺乏软技能及其培训有关。如果教师们认识到软技能能影响到学生的未来发展,才会重视它,教师重视了,才会在课程的设计上充分考虑到软技能培养点,才会在课程的教学过程中自觉地实施软技能的培养。其次,强化文档编撰,展示书面交流能力:要求每份文档拿出来在形式上是干净整洁的,有封面、目录、插图、表格、公式或计算式,参考科技论文写作规范,但对具体的编排不做要求,各组可自由发挥。特别要求同学们用专业绘图工具绘制拓扑图、布线图等插图,而不使用字处理软件中的画笔来绘制。提交了之后,教师检查每组的文档,及时指出存在的问题,并请同学修改后重新提交,直到满足要求。当然这样做,需要教师付出大量时间和精力。在没做这样的要求之前,拿出来的文档极不规范,随着笔者的坚持和鼓励,学生提交的文档越来越规范了。如图4a所示,规范要求前,学生的文档在内容组织、结构方面是比较差的,而图4b是按照规范要求修改的大纲,已经显示出了学生对内容的组织驾驭能力。再次,采用多种途径,提升口语交流能力:以分组形式完成课程设计内容,组内成员如何分工、如何合作,要求展开讨论,鼓励每位同学发表自己的看法;分头行动后整合各自的工作时,通常会有很多的分歧,成员之间通过交流慢慢达成一致,推进课程设计往前走。课程设计提交之后,举行答辩,要求每位同学上台讲述自己的工作,鼓励其它组的同学自由发问,因为每组都做同样一个题目,对内容有很深的理解,所以同学的提问会很踊跃;教师在答辩的过程要适当点评,尤其是表述方式、回应问题方面,鼓励为主,以委婉的方式指出问题,以利于同学接受。在课程设计过程中,其它的软技能也得到了强化和提升:以组为形式完成课设,正是强化团队工作能力的好机会,团队成员之间取长补短、互相帮助,你追我赶,有协作也有竞争;课程设置了分组分工时间点、中期检查点和最后提交点等三个时间控制线,每组须在这三个时间点达到相应的要求,必须进行时间管理和控制,错过了时间点,系统将关闭提交口,敦促学生以时间点来安排和调节组内的进展;课程设计过程中,每组都遇到了或大或小的问题,鼓励学生首先自行分析解决,组间讨论、网上搜索答案、向老师求助等。为了打通学生们跟老师的联系渠道,特设讨论群,教师经常在这里解答问题,提出新的问题,使同学们解决问题能力和适应能力得到了一定的提升。
3结束语