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关键词:CDIO;工程教育;计算机网络技术专业;课程体系
中图分类号:G434文献标识码:A文章编号:16727800(2012)009020603
1CDIO工程教育模式
1.1CDIO工程教育模式产生及特点
CDIO工程教育模式是由瑞典皇家工学院、瑞典查尔姆斯技术学院、瑞典林克平大学和美国麻省理工学院等4所大学于2000年10月共同合作创立的新型工程教育模式。CDIO构想是来源于产品、过程或系统的“构思-设计-实现-运作”生命周期,即Conceive(构思)、Design(设计)、Implement(实现)、Operate(运作)等4个英文单词首写字母的缩写构成了CDIO名称。它创建以工程项目即产品、过程或系统的研发到运行的生命周期为工程教育的环境,改变学生的求知方式以主动的、实践的、课程之间有机联系的方式学习工程。CDIO工程教育理念不仅继承和发展了欧美20多年来的工程教育大改革的理念,更重要的是参照工业界的需求提出了具有可操作性和系统性的能力培养、实施指导以及实施过程和结果检验的12条标准。
1.2CDIO课程大纲的内容
CDIO课程大纲的设计是为了能培养出适应现代化工程需求且全面发展的未来工程师。他们具备扎实的工程技术知识,在现代团队合作的环境中具有良好的个人职业技能和人际沟通协作技能,能对产品或系统进行“构思-设计-实现-运行”的能力,而且能致力于工程产品或系统的创新与改进,并充分理解在企业和社会背景下进行“构思-设计-实现-运行”的工程系统。因此,CDIO课程大纲的主要内容分为4个方面:技术知识与推理、个人与职业的技能、人际技能、在企业和社会环境下的构思、设计、实现和运行(CDIO)工程产品或系统的能力,如表1所示。在充分理解CDIO课程大纲内容,并结合教学的实际情况,将知识传授与能力培养融于一体是CDIO工程教育课程体系的最大特点。
2基于CDIO工程教育模式高职计算机网络技术专业课程体系的构建策略
2.1CDIO模式下高职计算机网络技术专业人才培养目标
随着社会多元化的发展,各学科和技术领域不断地呈现出相互交叉、渗透和融合的局面,这一综合发展的趋势在工程学科研究和工程实践领域表现尤为突出,使得工程领域的问题不再是简单的单一问题,而是融合了科学、技术、经济、社会、人文、道德、论理等多种元素的复杂型问题。这无疑对高级工程人才素质提出了更高的要求。我国的高等工程教育更是要适应工程领域的发展,培养适合产业界需求的素质能力全面发展的工程人才。因此,在工程教育与产业紧密合作的背景下,我们通过走访具有国际化标准的IT企业、召开专业指导委员会和行业专家研讨会、分析已毕业的学生调查反馈信息来确定产业界用人单位要求,同时引入CDIO理念,帮助高职院校的计算机网络技术专业能明确人才培养目标,即培养符合国际化标准且为现代化工程需求的网络工程师,如图1所示。
2.2以工程项目为载体,工程能力培养为主体的创新型课程体系设计
传统的课程体系设计是以学科知识为导向,它注重知识积累与学科逻辑,但与工程实践脱节,较大程度地限制了工程教育的发展,妨碍了学生多重目标的发展,使得培养的学生知识面狭窄,缺乏解决问题能力、动手实验能力、学习能力、自主创新实践能力与系统构建能力,而且几乎无法促进学生在人际交流、团队协作、管理与领导、职业道德、责任心、专业态度等方面的发展。而CDIO工程教育模式对传统的课程体系进行了革新。由于高职院校计算机网络技术专业的课程具有工程实践性强、学科涉及面广、交叉性强、项目化突出、注重综合应用能力等的特点,因此我们根据CDIO课程大纲的培养体系,提出了“以工程项目为载体,工程能力培养为主体”的创新型课程体系设计。
工程项目乃是工程实践的核心,特别是工程实践中所要考虑到的生产、技术、功能、环境、人类社会及历史使命的要求与限制都要体现在工程项目中。而CDIO工程教育课程体系就是使学生的知识获取与能力培养都紧紧围绕着项目设计,以工程项目生命周期为载体,从而使全部课程有机系统地结合成一个整体,因此,我们将整个课程体系的工程项目设置为三级。
一级项目是以培养学生构思-设计-实现-运行的系统构建能力为主线贯穿三年整体培养模式里。一级项目的初级引导项目是让学生在刚就读时就开始接触,例如计算机网络技术专业的大一教育项目让学生通过知名IT企业调研最初接触与实践产品/系统从研发到运行的一体化过程,让学生尽早形成工程项目实践意识并了解产业所需人才应具备的素质知识能力,可为以后一级项目的高级引导项目做好基础准备。一级项目的高级引导项目为综合实践项目,例如计算机网络技术专业的网络编程综合应用实践项目、网站设计综合应用实践项目、网络集成综合应用实践项目、顶岗实习、毕业设计等。学生通过一级项目的实践可以得到CDIO系统掌控与构建能力的训练及实现专业知识与素质能力的相互融合。
二级项目是以相关核心课程群和相关能力要求为基础的项目。为了支持实现共同目标,二级项目将建立起多门课程之间的关联,让各类型知识内容与技能有机地结合,使学生不会掌握孤立的知识点。在计算机网络技术专业,我们设计了职业道德与交际技能项目、计算机基本操作与应用能力项目、程序设计基本技能项目、数据库管理与开发能力项目、计算机网站规划与组建能力项目、计算机网络操作与应用能力项目、计算机网络管理能力项目,计算机网络工程能力项目等8个二级项目。例如计算机网络操作与应用能力项目覆盖了计算机网络基础、计算机网络基础实训、网络服务器架构、网络操作系统、网络操作系统实训、电子商务导论和网络营销等多门课程。
三级项目是以单门课程为基础的项目,主要是为了加深与强化学生对这门课程的理解与应用而设的。核心课程应依据专业课程教学需求,创设以小规模实践项目为载体,帮助学生尽可能扎实地掌握专业知识与专业技能。针对计算机网络技术专业的专业核心课程,我们设计了网络设备配置与管理、网站规划与建设、网络操作系统、网络编程技术、网络安全与管理等5个三级项目,而其他三级项目的设立与否应依据各门课程的标准与需求而建立。
这种以工程项目为载体的计算机网络技术专业的整个课程体系创新地创立了三维立体式架构:工程项目、知识获取、能力培养的关系,改变了传统的单维架构即学科知识。它是以“一级项目为主线,二级项目为支撑,三级项目为基础”的方式,与项目训练相整合,而且计算机网络技术专业的课程体系所包括的导论性课程、学科课程、专业核心课程和“设计-制作”实践项目课程之间相互嵌合,实现了课程的空间逻辑性与时间连续性的紧密结合。这种高度结构化的课程体系能最大程度地激发学生主动参与学习的兴趣与热情,从而帮助学生掌握专业知识,锻炼学生个人解决问题能力、动手实践能力、人际交往能力和团队合作能力,培养学生责任感、职业道德等全面发展,如图2所示。
3CDIO模式下高职计算机网络技术专业课程实施的关键要素
3.1建立标准化的课程评价
为了完全满足产业对工程人才质量的要求,CDIO标准中的要求是直接参照工业界的要求而制定的,例如很多院校的机械系和航空航天系都是直接参照波音公司的素质要求以及ABET的标准EC2000来培养学生。由于计算机网络技术领域发展迅猛,目前各行各业都需要大量该专业的高素质应用型人才,为了培养符合社会各界广泛认同的未来网络工程师,可以参照该领域中一些龙头IT企业的要求,建立标准化的计算机网络技术专业的课程评价体系。
3.2建设系列化的专业教材
专业教材的建设是保证CDIO计算机网络技术专业课程体系实施的一个重要载体。为了提高教学质量,需要建设系列化的专业教材,这些教材不仅体现产学合作的教育机制,提高工程教育质量,而且可以确保学生在学校里能学到应有的知识技能与素质能力,毕业后能满足产业界的需求。
3.3采用多样化的教学方法
CDIO工程教育要求学生在集成化教学过程中不仅获得专业知识技能,而且能提升个人自身能力、人际交往团队协作能力及产品和系统的构建能力。这就要求有相应的教学方法来实现。在整个教学过程中,教师应该摒弃传统灌输式、重知识轻理论的教学方法,采用引导式教学法、启发式教学法、小组讨论式教学法、情景模拟教学法、讲授-演示教学法、案例教学法、任务驱动教学法、基于问题教学法、项目教学法等多样化的教学方法,让学生在学习期间达到双重目标:知识获得与能力培养。
3.4组建双师型的教学团队
在传统教学中,通常是一位“学科型”教师担任一门课程的教学,而在CDIO工程教学中,需要有一支“双师型”教师团队协同完成教学,因此,组建双师型的教师团队是顺利完成CDIO工程项目教学的保障。所谓“双师型”的教师团队是指学校要建设一支由学校的专职教师和来自IT企业的兼职教师相组合的教师团队。专职教师会重在理论知识的教学,而兼职教师会重在工程实践的教学,但专职教师必须加强工程实践技能,而兼职教师必须加强理论知识。这样的教师团队不仅能使队内的教师在专业知识、个人自身技能、人际交往团队协作、产品和系统的建造等能力方面不断地取得自我提升与完善,而且还能给学生提供丰富真实的工程实例,给学生树立起当代工程师的榜样,真正担任起学生全面知识与能力的培养。
3.5完善合理化的课程考核
由于CDIO工程教育的课程教学是以工程项目为载体,因此课程考核应与项目的各个环节相联系,这样才能有效地衡量学生的CDIO能力。针对不同能力的评价,应采用多种不同的方法来实施,例如项目构思与设计的能力可以通过学生的项目可行性分析报告和小组互评与自评方法来衡量,项目实现能力可以通过学生作品演示方法来衡量,项目运行能力可以通过学生考察记录方法来衡量,掌握专业知识能力可以通过学生的笔试与口试方法来衡量等等。只有逐渐完善课程考核的科学合理化,对课程建立起多方位多维化的评价体系,才能较准确地反映出学生学习效果,体现课程考核的有效性、公平性和合理性。
参考文献:
[1]查建中.工程教育改革战略“CDIO”与产学合作和国际化[J].中国大学教学,2008(5).
[2]陶勇芳.CDIO大纲对高等工科教育创新的启示[J].中国高教研究,2006(11).
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。
二、计算机网络技术专业职业岗位技能分析及核心课程
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】网络工程专业 中职与本科 “3 + 4”分段培养 课程衔接
【中图分类号】G71 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089(2016)09-0049-02
长期以来我国的职业教育别称为断头教育,大多数职业教育的学生在完成职业技能学习后,就进入到工作岗位,很少进入本科进行继续学习,完成硕博研究生教育的专职学生更是微乎其微,这种现象的存在严重影响了我国职业教育向终生教育迈进的进程[1]。专业中职与本科“3 + 4”分段培养课程相脱节是造成职业教育成为断头教育的主要原因,中职与本科“3 + 4”分段培养课程一体化教学模式的构建势在必行。
一、网络工程专业中职与本科“3 + 4”分段培养课程衔接现状
网络工程专业中职教育的教学目标就是通过三年的中职教育,培养网络应用型人才,因此在中职中专网络工程专业的教学过程中,无论是教学内容还是教学方法都倾向于让学生掌握网络应用型知识以及职场技能,成为社会中高素质的劳动型人才。而本科课程开设的目的是让学生掌握理论知识,并在此基础上培养学术精神,成为高、精、尖科研人员或者高级工程师。不同的人才的培养目标致使中职教育网络工程专业教学中专业课教学内容以及企业实训不匹配的问题,从教学内容上割裂了网络工程专业中职教育与本科教育之间的联系,极大的影响了我国职业教育向终生教育迈进的进程。
1.网络工程专业中职基础教学内容和本科教育相脱节
不论是技术型人才的培养,还是研究型人才的培养都离不开扎实的基础理论知识,基础理论知识是让学生学习专业技能的基础,能够让学生更加快速的掌握专业知识,提升专业素养。因此中职和本科网络工程专业教学中都应当重视基础理论教学,但目前我国网络工程专业教学中存在着中职基础理论教学内容和本科教育相脱节的问题,例如中职网络工程专业教学中将大量的时间和精力放在网络工程专业知识的学习上,而忽视数学、英语等基础知识的学习,导致大部分中职网络工程专业的学生在进入本科进行学习时,往往因为无法跟上学习进度,而产生自卑的心理情绪,最终导致厌学与弃学问题的产生。
2.网络工程专业中职专业课设置与本科教育相冲突
目前教育部已经出台了中职与本科“3 + 4”分段培养的模式,并根据网络工程专业培养模式的定位,提出了纵向中职和本科课程一体化的课程设置要求以及横向中职专业技能标准和本科专业学位认证标准一体化的认证机制[2]。这种双一体化的培养模式从一定程度上缓解了目前专职教育与本科教育难以衔接的现状,但在双一体化教学模式的具体实施过程中,工作落实不到位的问题,特别是专业课程设置一体化的模式没有建立起来,中职网络工程专业教学工程中,专业课过于偏向应用化,在学生没有掌握专业理论知识的情况下,强行推进专业技能培养,这种过于偏向应用化的中职专业课程体系势必会与本科网络工程专业课教育相冲突。
3.网路工程专业本科实训环节效果不佳
网络工程专业中职与本科“3 + 4”分段培养是为了让学生经过七年的学习成为高级工程呢技术人员,因此在网络工程“3 + 4”分段培养过程中,本科的教学也应当注重教学实训环节,让学生在实训环节中提升专业应用技能。而现行高等院校网络工程专业教育依然采用传统的理论教学为主的教学模式,难以满足社会对于网络工程专业应用型人才的需求,致使本科教学成为网络工程应用型人才培养过程中的鸡肋。
二、加强网络工程专业中职与本科“3 + 4”分段培养课程衔接策略
1.加强中职基础知识教学
数学、英语等基础知识教学是网络工程专业人才培养中最为重要的一环,中职基础知识教学工作的不畅是导致目前我国网络工程专业中职与本科“3 + 4”分段培养课程难以衔接的重要原因。加强网络工程专业中职基础知识教学,中职学院校方应当重视基础知识的教学,增加数学、英语等基础知识课程的教学时间不被占用,提升基础知识教学的课程地位,同时还应当调动基础知识课程任课教师的工作积极性,让他们认识到基础基础知识教学在中职教育中的重要地位,从而保证基础知识教学工作的开展效果,让学生更加扎实的掌握基础知识,为中职学生的本科继续学习打下坚实的知识基础。
2.落实专业课程一体化
教育部已经提出了中职教学与本科教育专业课程一体化的教学模式,中职教育应当摒弃传统的教学模式,将专业课程一体化的教学模式落实到位,在网络工程专业课程教学中讲究理论和应用知识教学并用,增强学生的理论专业素养。
3.本科教育重视实训环节
中职与本科“3 + 4”分段培养课程体系中,本科教学存在实训环节形式主义的问题,针对这一问题,教育部门应当建立严格的本科实训监督措施,用强有力的监督机制促进本科实训工作的顺利开展,提升学生的专业应用技能。
三、结束语
网络工程专业中职与本科“3 + 4”分段培养中,课程的一体化设置极为重要,相关部门应当从“3 + 4”分段培养目标出发,设置合理的教学内容,促进中职与本科课程一体化的进程。
参考文献
社会需求类型及人才培养定位根据用人单位对网络工程专业技能需求的分析,基本上可以将网络工程专业划分为网络设计、网络应用、组网工程、网络管理与网络安全4个专业方向[2]。粗略来说,网络设计方向面向科研型人才培养,网络应用方向面向网络应用系统设计开发类即应用型人才培养,组网工程面向工程型人才培养,网络管理与网络安全面向管理型人才培养。
准确定位人才培养类型对于一些具有完善的学科专业建设、先进的实践条件、齐备的办学环境和雄厚师资队伍的国家级重点大学比如国内著名的“985”与“211”高校,可以采取科研型人才培养模式;对于一些具有良好的办学环境与较好的师资队伍学校,同时具有一定的学科支撑和工程实践的学校,比如部分省属理工类一本及少部分条件较好的二本高校可以采取工程型、管理型人才培养模式;对于一些具有较好办学条件和师资队伍但缺少良好科研环境的学校,最好以应用型人才培养为主。
目前存在的主要问题1)重点高校在人才培养定位上没有与时俱进。从国内网络工程专业开设的历史来看,开设网络工程专业之时,是国内企事业单位建网最多、最迫切的时期,当时对人才技能的需求主要定位于组网、建网与管网。随着网络应用的逐步深入及国内一些科研创新类企业比如中兴、华为在国际上的崛起,对网络研发类高级人才需求量加大。然而一些重点大学对学生的培养仍然定位于集成类企业需要的工程类与应用类人才,没把网络设备开发、网络协议开发、大型网络应用系统开发需的科研类型人才培养提上日程。2)绝大部分高校没有正确处理好与计算科学技术专业的关系。大部分省属一本及部分二本高校在课程体系规划时,没有自己的特色,与计算机科学技术专业区分度不大,仅仅在学业期后半段添加上几门与网络相关的专业课或必修课或网络相关方向选修模块。3)网络专业毕业生动手能力不强,不论是工程技能与应用开发技能大都不足,不适应社会的需求,就业单位必须进行3~6个月的二次培训才能上手[3]。
众所周知,知识、能力和素质是人才培养与人才评价的3个主要因素。对于网络工程专业这一实践性很强的专业来说,能力是第一位的,知识与素质都是附属于能力并为能力做支撑服务的,最终还是要落脚于能力层面[2]。因此,先确定能力再确定知识点进而确定课程体系这一思路是合适的,也是比较科学的做法。根据4种类型人才必须具备的专业能力,结合当前计算机网络技术的应用现状,推导出4种类型人才所必须重点掌握的核心知识点。
网络工程专业人才的专业能力结构根据多方面的权威调查资料,进一步整理、汇总与分析,得出如下结论:科研型人才结构的专业能力具体为网络设备如交换机、路由器相关技术与产品的研究、设计、开发与生产能力,网络协议设计、开发、分析与测试、实现能力;应用型人才专业能力结构主要为开发基于C/S、B/S、Web的网络应用系统的设计与开发能力;工程型人才的专业能力主要包括网络规划、方案设计的能力,网络设备与系统安装、配置与调试能力;管理型人才的专业能力主要为网络系统管理与维护、网络系统安全策略制定、网络安全系统部署与安全事故防护能力。
网络工程专业人才的知识点体系科研型人才中侧重协议开发的人才除需要掌握计算机技术基础与计算机软件基础外,同时还需要掌握计算机网络协议的基本原理、局域网协议、广域网协议、互联网协议、Linux操作系统、协议工程、网络应用程序设计等网络软件系统设计与开发等方面的专业知识;科研型人才中侧重网络硬件设备研发的人才除了具有良好的数理和工科基础外,还需要具有电子学、数据通信、计算机硬件系统等方面的专业基础知识,同时还需要掌握网络体系结构和数字原理、数字系统设计、嵌入式系统开发、计算机系统工程、汇编语言程序设计等硬件系统设计与开发方面的知识。工程型人才重点掌握网络系统规划与设计、网络设备安装与调试、信息系统集成技术等组网方面的专业知识。需要指出的是,由于组网工程与数据通信领域有着密切的关系,所以还需要掌握数据通信、移动通信、光纤通信等方面的专业知识。应用型人才除了具有深厚的计算机技术基础和计算机系统软件技术基础,同时还需要掌握计算机网络基本原理、面向对象的设计语言、Web系统与技术、基于GUI的集成程序开发环境、J2EE技术、.NET技术、网络多媒体技术、网络计算技术、网络存储技术等网络应用软件系统设计与开发方面的专业知识。管理型人才需要掌握网络管理、网络性能评价、网站设计与维护、计算机故障诊断与维护、网络安全技术、信息安全技术、信息安全法规等方面的专业知识
课程体系一个完整的课程体系结构一般包括公共基础课、专业基础课、专业必修课、专业选修课、专业实践课[5]。有了知识点体系,课程体系结构各部分的内容也容易确立了。公共基础课是面向人文、自然科学等类似的校级公共课,一般都是由校教务处负责,在此不展开讨论。从学科建设的角度来看,网络工程专业是在计算机科学与技术、通信工程、电子工程等专业的基础上,通过这3个专业的不断交叉、融合、内涵不断地丰富和扩展得以产生并迅速发展成长起来的。因此,网络工程专业课程体系中的专业基础包含计算机技术基础、计算机系统基础、通信技术基础、电子技术基础等课程。专业必修课、专业选修课、专业实践课可根据向向人才培养类型的不同,根据上面所罗列的知识点充分论证后进行取舍,选取合适的开设课程。为便于说明情况,下面以我们自身为案例讨论。
1网络工程专业学生网络系统安全保障能力培养的现状分析
网络工程专业是依托于计算机科学与技术专业发展起来的。网络工程专业的人才应该具备计算机类专业人才的四大基本能力:计算思维、算法设计与分析、程序设计与实现和系统能力。网络工程专业人才的专业能力可以进一步细化为:网络协议分析设计与实现、网络设备研发能力、网络应用系统设计与开发能力、网络工程设计与实施能力、网络系统管理与维护能力、网络系统安全保障能力等[1]。因此,网络系统安全保障能力是网络工程专业有别于其他计算机类专业的一个重要能力。但在目前的现实情况下,大家对网络工程专业和其他相关专业在专业能力构成上的差异认识不够,很多学校不同专业在网络系统安全保障能力培养方面存在同质化现象。在专业知识体系上,网络系统安全保障知识领域的核心知识单元应有:信息安全基础、安全模型、加密、认证、数字签名、安全协议、防火墙、入侵检测系统、漏洞检测与防护、安全评估与审计等。从知识体系上来看,网络工程专业中的网络系统安全保障知识基本上是信息安全专业中密码学、网络攻防技术及信息系统安全领域基础知识的综合,具有内容多、涉及面广的特点。另外,目前的知识体系主要从防御角度出发,攻击和渗透的知识还很欠缺。如何在确保知识体系覆盖完整的条件下,突出网络工程专业的特色,是一个尚待深入研究的课题。在课程体系结构上,网络系统安全保障能力对应的网络安全课程,对网络工程、信息安全和信息对抗专业来说是主干课程,而对计算机类其他专业来说,往往是扩展课程;信息安全专业和信息对抗专业一般将其细化为至少4门主干课程,如密码学、网络安全、信息系统安全和信息内容安全。网络工程专业需要强化网络安全课程,并开设相应的扩展课程,以完善网络系统安全保障课程体系的完整性。教学条件上,在网络与信息安全方面比较突出的国内高校主要以密码学领域的科学研究与人才培养见长,缺少网络系统安全保障的师资,特别是缺少既有工程背景和网络攻防实战经验又有高学术水平的师资,导致一些高校网络安全课程的教学质量不高,甚至无法开设,影响了网络系统安全保障能力的培养。网络系统安全保障不仅有理论性,也具有实践性,许多方法和手段需要在实践过程中认识和领会。一些高校的网络工程专业缺少必要的实验条件,有些仅仅进行加密与解密、VPN、入侵检测或防火墙等方面的简单配置性实验,缺少网络对抗等复杂的综合性实验,致使网络系统安全保障实践环节质量不高,影响学生动手能力的培养。
2网络工程专业学生网络系统安全保障能力构成
网络系统安全保障能力的教育需要以网络系统安全保障知识为载体,通过探讨知识发现问题求解过程,培养学生灵活运用所学知识有效地解决网络系统安全防御、检测、评估、响应等实际问题的能力。计算机类专业培养学生的计算思维、算法思维、程序思维、系统思维、过程思维、数据思维、人机系统思维等思维能力,而网络工程专业还要培养学生的对抗思维、逆向思维、拆解思维、全局思维等网络系统安全保障所特有的思维能力。网络系统安全保障体系是一个复杂系统,必须从复杂系统的观点,采用从定性到定量的综合集成的思想方法,追求整体效能。从系统工程方法论的观点出发,网络系统安全保障不能简单地采用还原论的观点处理,必须遵循“木桶原理”的整体思维,注重整体安全。网络系统安全保障的方法论与数学或计算机科学等学科相比,既有联系又有区别,包括观察、实验、猜想、归纳、类比和演绎推理以及理论分析、设计实现、测试分析等,综合形成了逆向验证的独特方法论。从不同的角度看网络系统安全保障可以得到不同的内涵和外延。从物理域看,是指网络空间的硬件设施设备安全,要求确保硬件设施设备不扰、破坏和摧毁;从信息域看,重点是确保信息的可用性、机密性、完整性和真实性;从认知域看,主要是关于网络传播的信息内容对国家政治及民众思想、道德、心理等方面的影响;从社会域看,要确保不因网络信息传播导致现实社会出现经济安全事件、民族宗教事件、暴力恐怖事件以及群体性聚集事件等。网络系统安全保障涉及网络协议安全及相关技术研究、网络安全需求分析、方案设计与系统部署、网络安全测试、评估与优化、网络安全策略制订与实施等内容。培养网络系统安全保障能力就是培养学生熟悉信息安全基本理论和常见的网络安全产品的工作原理,掌握主流网络安全产品如防火墙、入侵检测、漏洞扫描、病毒防杀、VPN、蜜罐等工具的安装配置和使用,能够制定网络系统安全策略与措施,部署安全系统,同时具有安全事故预防、监测、跟踪、管理、恢复等方面的能力以及网络安全系统的初步设计与开发能力,以满足企事业单位网络安全方面的实际工作需求。
3网络工程专业学生网络系统安全保障能力课程设置
网络工程专业涉及计算机网络的设计、规划、组网、维护、管理、安全、应用等方面的工程科学和实践问题,其网络安全课程使学生了解网络系统中各种潜在的安全威胁与攻击手段以及针对这些威胁可采用的安全机制与技术。掌握常见的网络安全工具和设备,如防火墙、入侵检测、漏洞扫描等工具的工作原理,学生可以了解网络安全的相关政策法规,并具有网络安全策略与措施制定、安全事故监测等能力。为了保质保量地完成网络工程专业学生的网络系统安全保障能力的培养,可设置相应的主干课程:网络安全技术和网络安全技术实践及扩展课程安全测试与评估技术。课程涉及的核心知识点。通过开设安全测试与评估技术,教师引导和培养学生用逆向、对抗和整体思维来学习并思考网络系统安全保障问题。
4培养学生网络系统安全保障的实践和创新能力
实践动手能力是网络系统安全保障能力培养中的重要一环。许多网络信息系统安全保障能力知识点比较难掌握,必须通过实践环节来消化、吸收、巩固和升华,才成为学生自己的技能。为此,我们一方面努力争取解决实验条件,与企业联合共建网络安全教学实验室;另一方面,自主开发实现了一系列的教学演示和实践工具,弥补部分环节难以让学生动手实践的不足。通过完善的实践体系(包括课内实验、综合实验、创新实践、实习及学科竞赛等),培养学生网络系统安全保障的实践和创新能力。课内实验包括安全测试与评估技术课程的信息收集、内部攻击、KaliLinux的安装与使用、Metasploit、缓冲溢出攻击、Shellcode、Web攻击、数据库安全、逆向分析等实验。网络安全技术课程对应的实践课程网络安全技术实践设置了加解密编程、PGP、PKI、VPN服务器和客户端、病毒与恶意代码行为分析、Iptables防火墙、Snort入侵检测、以太网网络监听与反监听、端口扫描、WinPcap编程、Windows和Linux安全配置等实验;另外还设置了两个综合实验——综合防御实验(安全配置、防火墙、入侵检测、事件响应)和综合渗透测试实验(信息收集、缓冲溢出渗透、权限提升、后门安装、日志清除)。在课内实验和综合实验环节采用分工合作、以强带弱、小组整体与个人测试评分相结合等措施,确保让每个学生掌握相应的网络系统安全保障实践能力。目前,我们正积极与网络安全相关企业建设实习和实训基地,开展社会实习和实践,探索利用社会力量培养实践能力的模式。专业实践是一门2学分的创新实践和实习课程。通过专业实践和毕业设计,学生可以根据自己的兴趣选择网络系统安全保障方面的创新实践拓展和深化。一方面,积极鼓励并组织优秀学生参加全国性和地方性的网络安全技能竞赛;另一方面,让高年级的同学参与教师的网络系统安全保障科研项目中来,让学生在竞争与对抗中和解决实际问题过程中增强自己的动手能力和创新能力,培养学生的自主学习能力和研究能力,激发他们的网络系统安全保障创新思维。
5结语
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