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关键词:职业岗位技能 实践教学环境 项目式教学 课程改革
一、引言
随着3G时代的来临和“三网融合”的大力推进,以及电子政务、商务和企业信息化的建设与发展,使局域网整体应用系统建设以每年超过30%的速度增长。据信息产业部调查显示,企业对高技能的网络工程师、网络服务工程师及网络安全管理工程师等网络技术人才的需求量平均每年增长高达71%。教育部[2006]16号文件也提出了高等职业院校要切实把工作重点放在提高质量上,其中之一要加大课程建设与改革力度,增强学生的职业能力。高等职业院校如何培养出满足企业信息化建设需求的高技能的人才,怎样教才能“使无业者有业,使有业者乐业”是我们每个老师必须研究的课题。
2007年我院推进“基于工作任务分析、突出职业岗位能力”的课程体系改革,形成在工作过程中学习、在学习过程中工作的职业教育课程体系。计算机网络技术专业通过聘请行业专家、企业专业技术人员、能工巧匠等实践专家和职业研发专家,根据本专业所面向的职业岗位群,参照职业资格标准,将本专业所涉及的职业活动分解成若干个具体工作任务,并对完成工作任务应掌握的职业能力做出较为详细的描述,再进行梳理、归并、整合成典型工作任务,获得本专业职业岗位的行动(能力)领域,并转换成学习领域(课程门类),构建突出职业岗位能力的课程体系。目前我院计算机网络技术专业定位在中小型网络组建能力,即能够进行中小型网络的建设、管理和应用开发。
就计算机网络技术专业来讲,核心工作是网络基础设施的建设和管理。计算机网络基础设施建设包括网络传输(综合布线)、网络设备、网络服务器以及网络安全等几个方面。因此,根据本专业人才目标及能力需求,计算机网络技术专业的核心课程确定《计算机网络组建》、《网络设备配置与管理》、《综合布线》、《LINUX操作系统管理》、《网络安全管理与维护》五门。
三、构建虚实结合的实践教学环境,培养学生的职业岗位技能
以工作过程为导向的教育中,行动导向是主导性的教学指导思想与策略,其核心要义是学习者必须在实际的专业情境中,参与设计、实施、检查和评价职业活动。联系我国传统教育思想精华,行动导向的教学实际上就是一种“教学做合一”模式。通过“学中做”、“做中学”的方式,按照“完整的工作过程”进行的综合性和案例性的教学项目。学生只有在职业实践活动中才能学会“做”,并能符合社会经济和技术发展的需要。因此构建真实的实践教学环境是培养网络专业学生的职业技能的基础。
以《综合布线》这门课程为例,学生要成为一名合格的布线工程师,必须要熟悉综合布线工程中设计、施工、工程管理、测试验收各环节的技术要素。因此理论实践一体化综合布线专业教室建设就必须具备三部分的功能:知识学习部分、技能训练部分和工程实践部分。
1.知识学习部分,学生初学阶段。这部分主要以视频录像即虚拟实验环境提供各种资料、图像等,整体呈现综合布线系统工程所涉及的各种知识和产品以及演示网线制作,模块端接,光纤熔接,链路测试等安装操作步骤。通过放电影的方式学习不仅可以提高学生的兴趣,而且可以反复观看,加深记忆,能够使学生熟记每个步骤的要领。这样做也是为下一步实际技能操作,提高学生操作正确性即减少误操作,也就是减少耗材损耗。同时操作规范正确也保证了学生人身安全。
2.技能训练部分,学生动手操作能力训练阶段。这部分需要通过真实的训练装置即真实的实验环境,提供给学生对各种布线产品的基本安装和操作的基本技能训练。主要有打线训练实训、网线制作与测试实训、配线间机架安装实训和信息插座实训等。
3.工程实践部分,分为实际工程项目教学和模拟工程项目教学,相对于实际工程项目这种实习型的教学,模拟工程项目实践教学是在构建的工程情景化的实践教学环境中,给学生提供布线工程涉及的各个子系统和路由的设计、管理、安装等全方位的训练。
四、确定以学生为中心的项目式教学方式
计算机网络技术专业的核心课程《计算机网络组建》、《网络设备配置与管理》、《综合布线》、《LINUX操作系统管理》、《网络安全管理与维护》通过07、08、09三年的教学实践,确定了以学生为中心的项目式教学方法为主,其它教学方法为辅。项目教学法是师生通过共同实施一个完整的“项目”工作而进行的教学行动。以工程项目的实施流程设计教学流程,以项目进展中某项任务的工作过程引导知识扩展,使学生在“教”中“学”,“学”中“做”,“做”中再“学”,做到“教学做”合一,建立起一个完整的、系统的项目实施与管理的概念。最大限度地调动学生学习的主动性、参与性和探索精神,促其独立思考、团结协作,发挥想象力和创造力,有效地锻炼和提高学生的职业能力。
以学生为中心的项目式教学创造一种以学生为中心学习环境,以小组形式开展教学。项目式教学方式中教师称为“导师”,不再是领导者,而是项目的促进者,导师的角色是推进项目。教师是学生解决问题时的同伴,也是认知教练。导师为学生提供学习资源,引导、激励和促进学生解决项目中问题,提高学生理解和解决问题的能力。导师调动每个学生的积极性,顺利完成项目目标。项目案例是教学的焦点和框架,起教师的作用,是整个教学的核心,由教师规划和设计。如图1。
图1以学生为中心的项目式教学方式
五、结论
以工学结合的人才培养模式改革为龙头,我们网络专业教师积极进行课程建设与和教学改革。在教学过程中我们不断探索,不断改革,努力构建具有本课程特点的行之有效的教学模式和教学方法。通过三年的实践,我们通过在“虚实结合”实践教学环境,采用以学生为中心的项目式教学法,通过真实的项目,教师在真实环境里和非真实实验环境“边讲、边演示”,学生“边听、边看、边做”,提高了学生的学习兴趣,加强了学生职业岗位能力的培养,取得很好的教学效果。
参考文献:
[1]赵志群.职业教育工学结合一体化课程开发指南[M].北京:清华大学出版社,2009.
[2]赵志群.对工学结合课程的认识(一)[J].职教论坛,2008,(1).
[3]吴浙.黄炎培职业教育思想的时代意义[J].中国职业技术教育2004,(8).
关键词:需求驱动;西部地方高校;网络工程;培养模式
中图分类号:G642 文献标识码:A 文章编号:1009-3044(2012)28-6727-03
1 概述
随着互联网的高速发展和应用普及,网络发挥着无可替代的作用,社会对网络工程人才的需求越来越大。网络工程专业是为了满足社会需求和迎合当前就业形势而设置的一个新专业,整体发展前景良好。从2002 年起至今,全国已有270多所高校开设了网络工程本科专业,而且还在不断增加。然而,受到西部地区地理位置和经济发展水平的影响,与中东部相比,网络工程专业的发展还有较大的差距。我们通过对西部多所普通地方本科院校网络工程专业人才培养方案的研究,结合用人单位对网络工程人才需求进行分析后发现,目前西部地方高校网络工程专业人才培养与社会需求之间存在较大差距。主要体现在:1)人才培养目标不明确,专业特色不明显,人才缺乏竞争力;2)学生网络开发和创新能力不足,难以满足社会对网络开发型人才的需求;3)学生虽具有一定的理论知识,但普遍工程实践能力欠缺,难以适应用人单位对实践能力的要求。在教育部2012年3月刚刚的《关于全面提高高等教育质量的若干意见》(教高〔2012〕4号)的文件中明确指出要“全面实施素质教育,把促进人的全面发展和适应社会需要作为衡量人才培养水平的根本标准”[1] 。正是社会的需求决定了专业的发展方向。专业的发展只有与社会需求相适应,为社会发展服务,这样才能保证专业的可持续发展。因此,对于西部地区地方高校而言,如何办好网络工程专业,以便更好地适应社会形势发展就成了摆在我们面前的一道严峻课题。
本文根据西部地方高校实际,对网络工程专业人才培养模式进行探讨。以适应社会需求为目标,拟通过对网络工程人才培养知识体系、创新能力、工程实践能力三个方面进行探讨,形成可操作性强的网络工程人才培养新模式。
2 相关研究
近几年,对于如何构建科学的网络工程专业的课程体系也有人做了一些研究。张远等人在实践的基础上,从指导思想、确立培养目标、建立教学质量保障系统、编制教学计划、革新教学方法和评价教学质量等方面对网络工程专业的教学改革进行了详细介绍[2]。胡山泉等人提出“平台+方向”的建设方式的网络工程本科专业课程知识体系[3]。田生文等结合网络工程的专业发展方向和就业趋势出发,探讨了网络工程专业的培养目标及相应的课程体系设置[4]。为了适应应用型人才的培养需求,丰洪才等对网络工程应用型人才培养模式进行了探索,取得较好的效果[5]。为了更好的适应就业需求,张新有等人对网络工程的教学体系进行了深入分析,提出了就业导向的网络工程专业教学体系[6]。根据地方高校实际,马莉等人结合实际,探讨了地方院校网络工程专业的教改研究与实践[7]。为了更好的提升实践教学,何建新等人对地方高校网络工程专业实践教学改革进行了研究[8]。张蕾等提出一种分阶段分层次的实训教学体系[9]。钟鸣等结合桌越计划,提出了一种基于工程师工作室的网络工程实践教学模式[10]。此外,基于项目的网络工程教学改革方式也受到重视。金永涛等对网络工程专业实施项目教学的内容、效果及关键问题等进行了探讨[11]。吴许俊将国外的CDIO工程教育理念引入网络工程教学中,并对其进行了详细介绍[12]。蒋吉频等对目前网络工程专业建设的一些研究报道进行归纳、总结、分析和改进,并提出目前研究中存在的不足和下一步研究思路及展望[13]。徐明等结合国防科技大学网络工程专业的建设,对重点院校的网络工程专业建设进行了全面的研究[14]。最近,张棋飞等人提出了新的社会形势下网络工程专业的发展新思路,实现学科渗透、交叉和互补,促进专业融合[15]。
综上所述,网络工程专业是国内高校普遍开设的新兴专业。如何创建网络工程专业,国内外并没有统一模式和现成规范,为此,国内众多教学专家展开这方面的研究工作,并发表大量教学论文,其研究主要集中在网络工程专业的培养目标、课程体系、实验体系等方面。《关于全面提高高等教育质量的若干意见》(教高〔2012〕4号)的文件中明确提出要“促进科研与教学互动,及时把科研成果转化为教学内容”,“强化实践育人环节”,但从现有的研究成果来看,针对西部地方高校实际,具有可操作性的相关研究还不多见。
3 人才培养模式探讨
3.1 目标
网络技术的一个突出特点是发展迅速,这就要求高等学校一方面要准确的定位专业培养目标,并根据培养方向传授给学生网络工程应用型各岗位必备的知识和技能;另一方面要培养学生自主探索并解决实际问题的能力。本方案从西部地方高校实际出发,以满足社会需求为根本目标,从知识体系构建、创新能力培养、实践能力培养三个方面对网络工程专业人才培养模式进行深入研究,探索出一条符合西部地方高校实际的,以提高学生理论知识为基础,以提高学生工程实践能力和创新能力为核心的网络工程人才培养模式。改变西部高校网络工程人才难以适应社会需要的被动局面。
3.2方案介绍
1) 在需求驱动的人才培养知识体系方面,对社会需求深入细致的调研,在网络工程人才需求方面,如下四个方向:网络应用开发,网络工程与设计、网络安全与管理和网络性能测试,对于西部高校而言是比较合适的。网络应用开发方向主要包括网站开发、手机程序设计、网络通信编程等方面。主要侧重学生的编程能力训练。网络工程与设计方向主要包括网络设备的选用、规划和设置和布线和调试等方面,主要侧重学生的网络设计与动手能力。网络安全与管理主要包括网络安全配置、设备管理、故障诊断与维护等方面,主要侧重于学生的网络安全知识和网络管理能力。网络性能测试人才需求量大,但国内培养这方面的人才极少。该方向主要侧重于学生对网络性能测试的过程及方法的理解与掌握。对于以上四个方向,需要考虑各专业方向理论体系与实践体系的构建。在实施过程中可采用一种“平台+方向”的模式。即在公共课程的基础上,通过选修不同的专业课程来体现方向差别。
2) 在需求驱动的创新能力培养方面,采用竞赛加认证的课程教学模式、本科生参与科研计划和教师工程实践能力提升计划。目前主要的竞赛有全国软件专业人才设计大赛,计算机应用能力大赛,数学建模竞赛。这些竞赛题目很多都是来源于实际,具有很强的指导性。在程序设计、数据结构、算法设计与分析、Web编程等课程中,可以采用与竞赛相关的教材与例子,激发学生的学习热情,鼓励学生参加此类竞赛。对于网络工程专业高水平的网络工程师培训和认证也日益深入人心。比如有思科、华三、锐捷的各级各种认证, 也有国内的国家网络技术水平考试和华为网络工程师认证。这些考试都非常强调理论与实践的结合, 强调动手能力, 重视独立分析问题、解决问题能力的培养。因此,在网络工程专业课程教学过程中,拟选用相关的教材和实例进行讲解,并鼓励学生参加此类认证考试。此外,为培养学生的创新能力和创新思维,实施本科生参与科研计划,提升学生的程序设计与创新能力。师资水平直接关系到学生创新能力。拟通过选送教师参加网络技术培训,承担学校和企业网络工程项目,以提升教师工程实践能力。
3) 在需求驱动的工程实践能力培养方面,采用一种全方位实践平台建设方案。可从如下几个方面入手来开展有关工作。充分利用校内外资源,加强实践平台建设。网络的应用十分普遍,而高校内部的网络中心和图书馆就是一个很好的综合实践平台。每年这些部门都有一些相关的网络建设项目,加强与这些部门的合作与联系,让学生有机会参与这些项目中,为学生的综合实训创造条件。对于校外资源,随着网络的普及,当地出现了有一定规模的从事网络技术的公司(企业),积极主动与这些公司(企业)联系,建立校外实习基地,为学生提供更多的实践机会。充分整合校内资源,建立面向课程群的网络工程专业实验室,提高设备的利用率,节约建设成本。利用学校网络设备采购与网络实验室建设,加强与网络设备供应商的联系,积极与他们合作进行人才培养,以便为学生创造更多的实践与就业机会。
整体方案可用图1来描述。
4 小结
总而言之,虽然近几年在网络工程专业建设方面进行了大量的研究,并取得一定的成绩,极大的促进了网络工程专业的人才培养。但现有的研究主要集中在经济和教育相对发达的地区及一些重点高校,其大部分条件和要求对于西部地方高校来说是无法做到的。因此,其成功模式并不适用于西部地方高校。本文结合西部地方高校的实际情况,对网络工程人才培养模式进行了探讨,提出了一种需求驱动的西部地方高校网络工程专业人才培养模式,并对其具体实施方案进行了探讨。为西部地方高校网络工程专业人才培养提供了一套经济、可行的方案,具有较重要的参考价值。
参考文献:
[1] 教育部.《关于全面提高高等教育质量的若干意见》.教高〔2012〕4号,2012.3.
[2] 张远.网络工程专业本科教学改革的探索与实践[J].黑龙江高教研究,2006(4):155-157.
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[4] 田生文,邹海林,杨洪勇.网络工程本科专业课程体系的探讨与实践[J].计算机教育,2012(5):101-105.
[5] 丰洪才,李雅琴,阮灵.网络工程应用型人才培养模式的探索[J].计算机教育,2009(23):91-93.
[6] 张新有,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.
[7] 马莉,钟勇,杨文茵.地方院校网络工程专业的教改研究与实践[J].2010(12):135-138.
[8] 何建新,周建存,张永红.地方高校网络工程专业实践教学改革探索[J].创新与创业教育,2011(5):45-48.
[9] 张蕾,孙润元,等.面向应用型人才培养的网络工程实训教学体系[J].计算机教育,2012(1):79-82.
[10] 钟鸣,陈晓龙.基于工程师工作室的网络工程实践教学模式[J].计算机教育,2012(5):58-61.
[11] 金永涛,邹澎涛,魏艳娜,刘洁.基于项目的网络工程专业教学模式探究[J].中国大学教学, 2010(12):30-32.
[12] 吴许俊.基于CDIO 理念的网络工程教学改革研究[J].计算机教育,2011(22):40-42.
[13] 蒋吉频,高东发,阳爱民,谢建国.我国网络工程专业建设的研究现状述评[J].计算机教育,2010(12):29-31.
关键词: 网络工程; 实践教学; 实践平台; 课程体系
中图分类号:G642 文献标志码:A 文章编号:1006-8228(2012)07-69-02
0 引言
网络工程专业的建立源于网络技术发展,网络应用普及和企事业单位对网络系统建设、管理和维护的强大需求。国家教育部在2002年设立了目录外专业——网络工程[1]。该专业的目标是为了适应社会对网络专业人才的需求,培养系统地掌握计算机、通信和网络方面的基本理论、知识和技能,具有良好工程素质,并能运用所学知识去分析和解决相关的实际问题,能在信息产业、企事业单位、行政管理部门从事计算机网络系统的规划、设计,网络系统的安全管理与维护,以及网络应用系统的设计、开发、集成和项目管理的高级工程技术人才。
网络工程专业和计算机其他相关专业相比,具有明显不同的特点。该专业人才的能力可以分解为网络设备研究和设计,网络协议分析、设计与实现,网络应用系统设计与开发,网络工程规划、设计与实施,网络系统管理与维护,网络系统安全保障等六个方面的能力。这六个方面的能力就相当于六个维度,每个维度的培养内容除了包含基本理论知识,更重要的是实践能力的培养。
从目前情况看,国内的网络工程专业在专业定位、培养模式等方面均不成熟,甚至存在争议。
我校的网络工程专业是在本校计算机科学与技术学科的基础上发展而来的。根据教育部《面向21世纪教育教学内容和课程体系改革》的要求,为保证人才培养质量,适应快速发展的信息产业对人才的需求,我们近几年一直坚持网络工程专业人才的教学改革与实践,取得了一些成效,积累了一些经验。
1 网络工程专业人才能力分析
网络工程的知识技能覆盖网络互联的软硬件设计、研发、生产、测试,网络应用系统的设计开发,网络组网工程的方案设计、论证、施工和调试,网络与应用系统的使用、管理、维护和安全防范等方面。据此我们可以认为,网络工程专业人才的能力可分解为网络设备的研究和设计,网络协议分析、设计和实现,网络应用系统设计与开发,网络工程规划、设计与实施,网络系统维护和安全保障六个方面的能力。在教学过程中,需要在专业课程的基本原理和方法讲解的基础上引入大量实践环节,以培养学生理论联系实践的能力和对知识的综合运用的能力,提高其自主研究性学习、创新性研究和科研训练的能力。
2 网络工程专业实践教学体系
网络工程专业实践性很强,为了充分培养学生的实践能力,在课程建设中,我们注意到以下几个方面的问题。
第一,在专业课程中包含适量的专业课内试验环节,目的是让学生更好地理解和掌握专业课程的基本原理和基本方法。
第二,针对各课程设计综合性实践环节,以培养学生理论联系实际的能力和在各个专业方向上的专业知识综合运用能力。
第三,为了培养学生自学和创新能力,鼓励学生在高年级参与自主研究性学习、创新研究和科研训练环节。
第四,为了缩短学生岗前培训和实习时间,满足第一任职需求,还设置了毕业前的实训和毕业设计环节,针对学生第一任职过程中可能遇到的知识、技术、技能、平台工具进行训练。
由此,我们在专业实践中基本形成了以课内实验为基础、以课程设计为中心、以各类竞赛和创新活动为重要环节、以实习实训为核心的实践教学体系[2],如图1所示。
每个课内实验一般分配2学时,目的是让学生加深、巩固对相关原理的理解和掌握。课内实验一般是由验证型实验、操作配置类实验和简单设计类实验组成,适合于在计算机网络原理、TCP/IP协议、无线通信技术等课程的学习过程中进行,以加深学生对原理的理解、为后继实验打好基础。这类实验一般可分为软件设计类和硬件设计类实验。软件类主要是进行基本的网络应用程序的设计和开发,满足未来网络工程建设中的网络应用系统设计和应用系统间的通信和互联、数据库访问、动态网页设计等应用系统集成需求。通过这样的环节让学生初步了解网络应用系统的开发思路。硬件类主要是在硬件已有模块基础上的总体设计、组装和仿真等实验,目的是让学生熟悉网络硬件系统设计和开发过程,掌握相关的设计、开发和仿真分析工具的使用方法,为将来在硬件方面的相关工作打下良好基础。
课程设计分配16个学时,内容是专业方向知识的综合应用,具有一定难度。一般由老师提供软硬件系统的总体框架,由学生完善各部分功能,并进行总装和集成,最后完成设计目标。在实验组织方面以4到8人组成的小组为单位进行。学生必须完成书写完整的实践报告,包括遇到的问题、实践收获和体会等内容。通过在专业方向上的综合性课程实践环节能够进一步培养学生理论联系实际的能力和对专业知识的综合应用能力。
为了进一步提高学生的实践能力,扩大知识面,我校积极鼓励有能力的学生在老师的指导下,利用业余时间和假期参与老师的科研项目、参加学校、企事业单位、省、教育部的各种级别的大学生学科或专业竞赛。
实训和实习的主要目的是缩短第一任职岗前培训时间,为此,需要让网络工程专业的学生学习和掌握将来主要就业行业和领域中可能遇到的主流软硬件系统开发工具、网络软硬件产品功能和配置方法、网络应用平台使用方法等。学生的实训任务可通过在企业、事业单位的见习、在校内实验和实训基地完成;实习任务可通过和校外企业或培训基地合作,让学生参与的实习环节来完成。毕业设计是大学生专业知识学习后的一次综合性专业技术实践锻炼机会,毕业生通过对经典类和创新类项目的毕业设计,实践能力能进一步得到提升。
摘要:本文在认识“学”与“术”和分析网络工程专业特点的基础上,规范了应用型本科网络工程专业的“学”、“术”范畴,并通过课程体系和课程内容的优化以及课时的合理分配,探索一种既有“学”又有“术”、“学”“术”和谐的应用型本科专业教学模式。
关键词:网络工程;学与术;课程体系;课程内容
中图分类号:G64
文献标识码:B
1对“学”与“术”的认识
基础理论教育与应用技术教育的平衡与协调问题,可归结为“学”与“术”的关系问题。在计算机及其相关专业的人才培养过程中,专业基础知识即为“学”,专业技能即为“术”,“学”、“术”结合并且相互协调,才能培养出符合社会需求的应用型人才。否则,有“学”无“术”或有“术”无“学”对于应用型本科人才培养来说都是不合格的。
2网络工程专业的“学”与“术”
2.1网络工程的专业特点
网络工程专业的专业编码是080613W,属于自然科学门类中的工学学科,其专业教学的核心内容包括网络工程的需求与可行性分析、规划、设计、设备选型、系统布线、组网、应用开发、测试、运营、管理等,这些内容在时间关系上反映了网络工程的全过程。这一过程所追求的目标是以合理的性价比实现需求说明中要求的网络设施和网络服务,其中包括服务质量和信息安全。因此,网络工程专业的突出特点就是它的工程性特点。
从网络工程专业教学内容的层次看,各部分教学内容中均都包含基础理论、基本技术以及相关协议与标准等内容,这些内容都会通过不同的网络产品(硬件产品或软件产品)体现出来。另外,由于网络工程所完成的是现代信息社会中的信息基础设施,对社会的政治、经济、军事、国防等领域产生重大影响,因此,还会涉及更多的法律问题。
基于以上原因,结合应用型本科教育的系统性和应用性,网络工程专业从工程性特点出发,还会进一步细化出技术特点、管理特点、标准特点和法律特点。因此,网络工程专业教学不仅需要基础知识教育,更需要基本技能和工程实践经验的训练,还要强调工程思想和法律意识的养成,形成合理的知识与能力结构。
2.2网络工程专业的“学”
依据“学主知”的功能划分,可从以下几个方面来规范应用型本科网络工程专业的“学”,从而构建满足人才培养目标要求的基本理论与基础知识体系。主要包括:工科电子信息专业本科生必须具备的基本理论和基础知识,如高等数学、线性代数、概率论与数理统计、电路原理、模拟电子技术、数字电路等;计算机科学的基本理论与基础知识,主要包括计算机原理与体系结构、计算机语言与翻译系统、数据结构与程序设计、微型计算机技术、操作系统与系统管理、数据库技术与信息处理等;计算机网络通信基础知识,主要包括数据通信、网络体系结构、网络协议、Internet以及网络应用等;网络工程需求分析、规划、设计、施工、管理和维护的基本知识和相关标准;综合布线系统的设计、施工、测试和维护的基本知识和相关标准;计算机网络管理、维护以及网络安全的基本知识和相关标准;网络应用开发的基础知识,主要包括网络程序设计、多媒体信息处理技术、网络数据库技术、网站设计等;相关法律、法规以及具体案例等。
2.3网络工程专业的“术”
依据“术主行”的功能划分,可从以下几个方面来规范应用型本科网络工程专业的“术”,从而构建满足人才培养目标要求的专业技术能力。主要包括计算机系统(软件、硬件和常用外部设备)熟练的操作和一定的维护能力;计算机设备和网络设备的管理能力;计算机网络系统的设计、施工、维护能力;综合布线(计算机网络、通讯、安防)系统的设计、施工、维护能力;网络系统的性能分析能力;网络服务的配置与管理能力;一定程度的互联网络系统安全防范与跟踪分析能力;网络应用系统的开发能力等。
3专业教学中的“学”“术”和谐
网络工程专业人才培养过程中的“学”与“术”和谐,可从课程体系、课程内容、课时分配、理论与实践、考核体系等五个方面来考虑。
3.1课程体系和谐
根据网络工程的特点,参考网络工程人才的职业需求和国家相关职业资格要求,网络工程专业的课程体系可按公共基础课、专业基础课、专业方向课和拓展课程四个层次来构建,课程内容既要涵盖网络工程的基本内容,更要区别于社会上的职业培训,在强调基础理论和系统性的同时,突显专业的应用型特点。
(1) 公共基础课
与计算机科学与技术等其他工科电子信息类专业相似,可在优化课程内容的基础上与其他专业使用相同的教学平台。
(2) 专业基础课
专业基础课主要分为计算机基础、网络通信基础、计算机网络基础和技术平台四大模块。其中计算机基础模块主要包括计算机组成原理与体系结构、数据结构、操作系统原理、面向过程/面向对象程序设计、数据库原理、多媒体技术与应用、软件工程概论等软硬件基础内容,并通过强化实践环节,训练基本的计算机应用和操作能力;网络通信模块主要包括数据通信原理、网络交换技术等内容;计算机网络基础模块主要包括计算机网络原理(层次结构模型与协议集)、TCP/IP协议集与Internet技术等网络基础内容,帮助学生建立网络体系结构和网络协议的基本概念,了解常用的网络协议,掌握计算机网络以及网络互联的基础知识,初步形成“按标准/协议/规程学习网络技术、规划网络系统、管理网络设施、开发网络应用”等规范意识;技术平台模块目前可选择基于MS Windows系统的.net平台和Linux环境下的Java平台,内容主要包括网络功能与性能介绍、安装与使用、开发工具等。四个模块的有机结合,可构成网络规划、设计、管理、开发、应用、维护等网络工程各环节的专业基础。
(3) 专业方向课
专业方向课主要分为网络规划与设计、网络管理与安全、网络应用系统开发三大模块。每个模块可选择一种主流平台(.net/Java)作为技术支撑,各模块中的主要课程将以此平台为基础,构成专业方向所需的知识框架。其中后两个模块与技术平台有非常密切的关系,因此,必须首先掌握相应的平台技术。
1) 网络规划与设计
网络规划与设计模块主要包括网络工程技术、结构化综合布线、现代交换技术、网络设备的互联与调试等内容,主要向学生介绍网络系统的规划设计原则、设计方法、工程实施方法,网络产品的技术性能、功能以及配置技术,结构化综合布线的基本知识、布线标准、传输介质的选择方法以及施工、测试、验收等诸多环节。使学生在掌握网络规划设计的基本概念、思想、方法的基础上,形成覆盖“规划设计选型施工测试验收使用管理维护”网络工程全过程的技术能力。
2) 网络管理与安全
网络管理与安全模块主要包括网络操作系统(Windows/Linux)、计算机网络安全、网络管理与维护、协议分析与跟踪技术、入侵检测技术、网络仿真技术与性能分析等内容。其中网络管理与维护课程,重点介绍网络管理的基本原理、网络管理平台、网络管理标准等更高层的管理技术,超越操作系统中简单的用户管理和权限管理内容。这些内容的有机结合,能够帮助学生建立网络管理和网络安全的基本概念和思想,掌握几种具体的安全防范技术和网络性能分析技术。
除了对网络功能、性能、安全等技术性管理和维护外,网络管理还包括对网络工作人员的管理和网络资源的管理,因此,可根据实际情况添加资源管理和网络运营管理方面的内容。
3) 网络应用系统开发
网络应用系统开发模块主要包括两方面的技术内容,一方面是基于C/S结构的各类网络应用开发技术,另一方面是基于B/S结构的各类Web网站开发技术。因此,主要课程包括网络数据库技术、网络通信程序设计、网站的规划与设计、多媒体信息处理技术等。
4) 拓展课程
拓展课程主要可考虑以下几方面内容,一是新技术课程,如NGN/NGI技术,网格技术,移动多媒体网络技术,P2P技术、全光网络技术,多媒体网络技术等;二是与应用方向相关的课程,如网络游戏开发方向的游戏创意和美工处理,网站管理方向的网络运营课程等;三是研究性、方法类课程以及其他需要拓展的课程,如MATLAB应用编程、神经网络模型等。拓展课程将更好的匹配各类学生(考研、网络设计、应用开发、网络管理、网站运营等)的特殊需求。
3.2课程内容和谐
课程内容的和谐是课程体系和谐的基础,目前,大多数应用型本科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,还导致课程之间的严重重复、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,平衡课程内部的“学”与“术”,同时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“微型计算机技术”可以整合成新的“微型计算机技术”一门课,这样,所节省的课时可以开设必须的专业课程。
3.3课时分配和谐
课时分配包括以下四个层面:一是课程内部理论教学与实验教学的课时分配,参照教高〔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;二是不同课程的课时分配,在课程内容重组整合后,适当调整所需课时数,使得课程内容与教学课时相适应;三是各类课程之间的课时分配,这是一组统计数字,主要用来衡量不同角度的课时统计数据是否平衡、协调,比如按照公共基础课、专业基础课、专业方向课以及拓展课程方式统计的课时分布,或者按照必修课、限选课、任选课方式统计的课时分布等;四是列入教学计划的实践环节的课时分配,比如专业实习、毕业实习、毕业设计等的课时分配,至少达到教育部“累计学时一般不少于总学时的25%”的基本要求。
3.4理论与实践和谐
要做到网络工程专业的“学”、“术”和谐,强化实验教学和实践环节是非常重要的,它是为学生提供操作技能和工程实践的主要途径。首先要在课程内容中加强实验内容,在一般性实验的基础上增加系统设计、规划、分析方面的实验;其次是加强实验指导,提高实验教学的有效性;第三是建设统一、规范、能适应课程体系需要的实验教学环境和网络应用开发平台,提供相应的实验能力和网络应用开发能力(网络游戏开发、移动智能应用开发、企业级Web网站开发等);第四是通过实践强化工程意识培养,主要包括任务意识、规范意识、质量意识、期限意识、组织意识、协调意识、合作意识、折中意识等诸多内容,在规范课程体系和优化课程内容的过程中将加强各类协议、标准和相关工程意识的教学内容,更要在实践环节中突出各类协议、标准在网络工程中的地位和作用,从而培养学生的工程化意识。
3.5考核体系和谐
改革传统的笔试考核方式,增加实验单元考核、实践单元考核、综合设计考核等考核方式,分散考核时间,把考核融入教学过程中,形成与专业基础理论与专业应用技术要求相适应的考核体系。
4结语
“学”与“术”的协调与平衡是高等院校专业建设与专业教学过程中的关键问题之一,应用型本科院校的网络工程专业应该在“学术并举、崇术为上”[5]的理念指导下处理专业建设中的“学”“术”协调问题。在专业建设过程中,首先要在课程体系和课程内容方面做到“学”“术”协调,在教学环节设置以及具体的教学过程中,更要考虑“学”“术”协调理念的实施与落实,使得专业基础理论与应用技术之间能够和谐相长。
参考文献
[1] 王达. 网络工程师必读―网络工程基础[M]. 北京:电子工业出版社,2006:1-23.
[2] 杨帆. 应用型本科网络工程专业的课程体系建设[C]. 大学计算机基础课程报告论坛论文集2006,高等教育出版社,2006:107-111.
关键词:CDIO;网络工程;教学模式
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.
[4] 姜春艳,吴克寿.CDIO工程教育教学模式在OOAD课程教学中的探索与实践[J].计算机教育,2010(14):24-29.