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当我们打开个人邮箱时,总会发现邮箱内填满了各式各样的莫名其妙的邮件,占用内存和网络带宽,严重影响网络安全问题质量。而邮件地址的获得途径多种多样,比如人工收集、各类信箱自动收集机、垃圾信制造者之间的交易、邮件列表等,让人们防不胜防,只能不随便打开这些来历不明的邮件来避免受到侵害。
2.1数据存储时的防护策略当数据存储在用户主机或系统服务器时,为了保证数据不受到外部不明入侵者的窃取和损害,我们必须在系统和外部网络的接口处安装某种机制,检测外部用户的安全性,解决请求是否合法、内部用户是否向外部非法用户传递机密不可共享性文件等问题。并在此同时保证内外部用户之间正常合法的通信质量。
2.1.1入侵检测系统(IDS)
入侵检测系统是一种实时监测网络通信的网络安全设备,根据设备安装位置可分为基于主机的IDS和基于网络的IDS。基于主机的IDS安装在主机与网络接口处,该设备一般只是保护单一用户,配置简单。但在用户数量较大的时候,网络设备升级较为麻烦。基于网络的IDS一般配置在内部可信任网络与外部不可信任网络的接口处,它可以保护整个内部网络。但配置比较复杂。而当病毒变异事件数据库需要更新时,只需更新该IDS就可以保护整个内部用户主机,十分方便。从技术上来分,入侵检测技术可分为基于异常检测和基于行为检测。基于异常检测系统会给出用户正常操作所具有的轮廓用来构建事件数据库,当用户操作与正常行为有重大偏差时,则认为入侵。而基于行为检测系统则由专家分析用户非正常操作的行为特征,并建立相应特征库,当发现用户行为与特征库的记录相匹配时,则认为入侵。
2.1.2入侵保护系统(IPS)IPS与IDS相似,但IDS在发现入侵时只是发出警报不采取措施,而IPS在发现入侵时,发出警报的同时采取相应措施,能更全面地保护网络信息安全。(1)防火墙技术(firewall)防火墙技术是一种软硬件结合的技术,使得intranet与internet之间形成一个保护级网关,从而保护内部网络免受外部非法用户的入侵。从实现原理上划分可分为简单包过滤防火墙、状态监测包过滤防火墙和应用防火墙。简单包过滤防火墙是配置最简单的防火墙,它只检查IP数据包的包头、原地址、目的地址和端口号,通过定义TCP或UDP的端口号来决定是否允许该连接的建立。状态监测包过滤防火墙是配置最复杂的防火墙,它需要检查每一个数据包的内容,包括具体通信内容,形成较严谨的访问控制,但是在现实中较为复杂,不具有透明性。应用防火墙处于简单包过滤与状态检测包过滤之间,它主要检测受信用户与不受信用户之间的TCP握手连接。(2)身份认证通过口令密码或用户生物特征来认证操作者身份,避免非法人员窃取隐私信息。
2.2数据传播时的防护策略
由于网络链路的不可靠传输,数据在传播过程中容易被拦截,为了避免机密数据的泄露,需要对发送的数据加密,根据加密技术可分为对称与非对称加密。对称加密发送方与接收方的密钥相同,由同一机构PKI为每对连接发放临时密钥,著名的有DES、3DES、AES等算法。非对称加密不需要统一密钥,提高了安全性,CA机构为每个用户发放各自的公钥,发送方用接收方的公钥加密信息,而接收方用自己的私钥就可以解密数据,著名的有RAS算法。
3结语
关键词:计算机网络;教学改革;知识链构建;两个层面、两次转变、三个阶段
文章编号:1672-5913(2013)14-0059-05 中图分类号:G642
1 背景
从学科体系角度来讲,计算机网络既是网络安全、网络管理和协议工程等传统学科的基础,也是云计算、社会计算、物联网和移动互联网等新兴技术的重要基石。鉴于其在学科体系中所处的重要地位,全国各高校几乎都设有计算机网络技术相关课程。从学科特征来讲,计算机网络是一门理论与实践并重的学科,这要求计算机网络教育必须贯彻理论知识传授与实践技能培养同步并进的原则。从目前高校计算机网络课程的开展情况看,这一原则已经开始逐步落实。越来越多的计算机网络教育工作者业已认识到实践教学不再是可有可无的辅助手段,而是应该摆放到与理论教学同等重要、甚至更高的位置。
虽然计算机网络二元教育模式已经得到行业的公认,但要充分发挥二元教育的作用仍有许多棘手的问题亟待解决,其中之一就是理论教学与实践教学究竟如何组合才能最大限度地提升教学效果,目前对此却鲜有讨论。为尝试解决该问题,笔者提出了一种面向知识链构建的计算机网络课程组织模式,并将该模式运用到了南京审计学院计算机网络课程的优化教学中。
2 知识链构建路径
计算机网络应用水平的高低取决于网络知识链的完善程度与强度。与其他课程相比,计算机网络课程的知识点具有多、杂、难等特征,就初学者而言,其知识链通常很难一次构建完成,而是需要经过多次逐步反复与强化才能最终完善。基于该思想,我们提出了如图1所示的计算机网络知识链构建模式。整个计算机网络知识链的构建牵涉两个层面(理论教学层面和实践教学层面)、两次转变(静态知识向动态知识转变、理论知识向实践知识转变)和三个阶段(知识链框架建立阶段、知识点有机关联阶段和知识链强化阶段)。
理论教学层面主要侧重于计算机网络体系结构原理,重点传授网络分层思想和协议结构等静态知识,让学生从宏观上掌握计算机网络的工作方式,帮助他们搭建网络知识链的粗框架。
实践教学层面,其一侧重于网络动力学机理,从微观角度展现网络交互的行为模式,实现从静态知识向动态知识的转化,帮助学生在网络知识链粗框架内实现知识点的有机关联与无缝组合;其二侧重于网络工程,从工程化角度展现网络体系结构和网络动力学机理在真实网络中的作用范围与应用方式,实现从理论知识向实践知识的转化,帮助学生提升网络知识链的强度。
3 课程组织模式
为了检验网络知识链构建技术在提升计算机网络教学效果上的作用,我们将其应用到南京审计学院计算机网络的实际教学中。南京审计学院是全国唯一一所审计类特色财经院校,人文学术氛围浓厚,学生对计算机网络这门工学课程的接受度和兴趣度长久以来未曾出现过喜人的提升。学校原有的计算机网络教学由两部分组成:前期54个学时的理论教学和后期40个学时的网络工程实训。在教学过程中我们逐步发现原先的课程组织模式存在一些问题,学生在网络工程实训中无法做到理论联系实际、举一反三等。如某个小组在做局域网组建实验时,单个主机可以与交换机PING通,但主机与主机之间无法PING通,他们百思不得其解,更为夸张的是,后来发现全班30多位同学尽然无一人能解决此问题。事实上,只要对计算机网络中VLAN的工作机理有一丝了解的人,都能迅速判断出这是交换机划分了VLAN的缘故。学生已经学习近90个学时计算机网络课程却不了解这个基本的网络动力学原理,主观能动性不足是一个方面,更重要的是暴露出我们先前采用的计算机网络教学模式给学生构建出的网络知识链存在断裂的现象。
为了帮助学生摆脱知识链断裂的困境,我们对计算机网络课程进行了大胆调整。依据第2节提到的网络知识链构建模式,我们在计算机网络理论课程与网络工程实训课程之间新开了一门选修课――计算机网络高级实验课程(独立实验课程)。同时为保持总学时不变,我们将计算机网络理论课程从54学时降为48学时(砍去了原有6学时共3个课程内实验),将网络工程实训课程从40学时降为22学时,将抽取出的24学时分配给计算机网络高级实验课程。为凸显实验内容的基础性、综合性、实用性以及创新性,在这24学时的课程可操作空间内,我们以原有的3个课程内实验为基础,扩展编写出12个能够充分展现网络动力学机理的实验项目。
重新组合后的课程元素安排如下:
(1)在计算机网络体系结构原理传授方面,我们仍将谢希仁老师的计算机网络(第5版)作为教材,重点关注该书的1-6章。精讲内容包括:第一章最后一节的网络体系结构框架模型部分,这是全课程的总纲;第三章数据链路层的3个基本问题(封装成帧、透明传输和差错检测)以及它们在点对点信道和广播信道中的解决方式;第四章网络层是重中之重,IP划分、分组转发、路由选择都是重点;第五章传输层的可靠传输机理;第六章应用层的DNS、WWW和电子邮件等实用网络服务。整个课程自始至终向学生传授水平角度上的协议实体对等交互思想和垂直方向上的网络服务分层原则。
(2)在网络动力学机理方面,为了能够从微观层面上展现网络交互的行为模式,在计算机网络高级实验课程中我们采取了纵向阶梯式的实验教学体系,以计算机网络体系结构为总纲,围绕VLAN划分、网络互联、地址安全、服务架设、灾难恢复等网络典型应用大做文章。表1展示的12个重要实验由下往上依次涵盖了TCP/IP网络协议体系结构中的数据链路层、网络层、传输层和应用层4个核心层面,涉及包括负载均衡、链路冗余、三层交换、动态路由、访问控制、地址转换、动态主机配置、域名管理、万维网、网络备份等在内的网络高级应用技术。所有实验皆遵循应用需求描述、实验设计操作、关键机理讲解和课后自我提升4个教学步骤。所选用的实验工具是思科提供的CISCO PACKET TRACER,图2展示了基于该工具开展的路由选择动力学机理的探索过程。为确保考核过程可控性和考核结果可信性,我们制订了如下的考核方法:学生必须按要求完成全部实验项目,凡缺做1/3实验者必须在本课程考试前补做,否则不得参加考核。考核时以抽签方式确定考核题目,学生在抽到题目后,在规定考核时问内,按要求独立实验,具体评分依据实验结果、操作熟练度、创新能力等情况来综合确定。
(3)在网络工程方面,我们对先前网络工程实训课程的素材依据实用原则进行了大胆取舍。为了提高网络知识链强化的效率,我们采用了基于任务驱动的教学方法。学生以团队为单位进行自由组合,以团队合作的形式完成整个实训任务。整个实训存在一个总任务(互联网服务架设)。为了在实现总任务过程中让学生掌握网络综合布线的最新知识和实际经验,我们将该总任务划分为9个子任务(见图3)。同时为了保护学生实训的积极性,防止团队合作中出现南郭先生,在成绩评估方面我们采取了二元考核制度:教师依据团队任务完成的质量和速度,以团队为单位统一打分;每个团队自行决定团队分数在内部成员间的分配,但不能平均分配。这样每个人的付出和回报就能初步结合起来。通过这种考核制度,学生能体验到如何做绩效评估和团队管理,如何衡量自己在团队中的地位和在别人心目中的分量。
综上所述,整个网络课程的组织模式可以简单概括为:以网络体系结构为框架基础,以网络动力学机理为关联纽带,以网络工程实践为强化手段,以完善网络知识链为课程目标,借助理论传授与实践探索的互补实施与协同作用,提升学生分析与解决计算机网络实际问题的能力。
4 模式实施效果
为了评估计算机网络课程组织模式的有效性,我们从课程不及格率、网络工程任务完成率、课程可接受度和毕业论文自由选题率等方面对样本数据进行统计,发现课程重组后学生对计算机网络的接受度和兴趣度均有所提升(见表2)。
5 结语
教学效果表明,通过帮助学生完善计算机网络知识链,能极大地提升他们对计算机网络的接受度和兴趣度。下一步工作主要有两个方面,其一是依据后期教学效果反馈对模式进行调整与优化,以促进计算机网络教学的良性发展;其二是尝试该模式的校内推广,使其能够尽可能多地服务于具备二元教学特征的相关课程建设。
参考文献:
[1]任国英,计算机网络课程教学改革的思考[J],佳木斯教育学院学报,2013(3):92-93
[2]张海洋,李现伟,应用型高校计算机网络课程教学的思考[J],宿州学院学报,2012,27(6):119-120
[3]姚琳,孙伟峰,吴国伟,等,计算机网络教学模式探讨[J],计算机教育,2011(191:70-73
关键词:网络工程;培养方案;人才培养;课程体系;实践教学
中图分类号:G434文献标识码:A文章编号:16727800(2012)008021202
作者简介:赵卿松(1972-),男,硕士,武汉工程大学计算机科学与工程学院副教授,研究方向为计算机网络、数据库技术。
1专业培养方案的体系结构
根据素质教育和专业教育并重的原则,课程体系的设置以“低年级实行通知教育和学科基础教育以提升学生素养,高年级实行有特色的专业教育以提升学生的实践动手能力、创新精神和创新能力”为准则,构建理论教学平台、实践教学平台和创新教育平台。
理论教学平台由三类课程组成:通识教育课程、学科基础课程和专业课程。通识教育课程由公共基础课和素质教育课两个模块组成;学科基础课程按照学科大类安排学科基础课程;专业课程则分为专业主干课和专业选修课两个模块。
实践教学平台由实训、实验和实习组成:①实训包括:军训、综合课程设计等;②实验教学以课程内实验为主,并开设一定比例的综合性、设计性实验等;③实习包括:认识实习、生产实习、毕业实习、毕业设计(论文)等环节。
创新教育平台由课程创新教育、学术创新活动和实践创新活动组成。课程创新教育包括学科前沿课程和创新教育课等;学术创新活动包括学科竞赛、课外科技活动和创新性实验计划项目等;实践创新活动包括以取得职业资格证书或企业培训合格证为目的的各类专业技能培训活动等。
2专业培养目标及课程体系
结合本校的实际情况及社会对网络专业人才的需求,以培养“高级应用型网络人才”为目标,具备计算机科学与网络技术的基础理论知识、具备网络规划设计及计算机网络应用系统开发能力、具有网络维护与管理专长、能从事网络工程领域的科学研究、技术开发、管理维护等工作。
课程体系是专业培养方案的核心内容,是培养目标的具体体现,很大程度上决定了学生的知识结构。按照学校整体的人才培养特色,结合学院目前的学科发展状况,按照“宽口径、厚基础、重实践、有特色”的培养原则,在课程设置方面认真考虑了以下几点:
(1)由于网络工程是多学科交叉融合的新兴专业,因此,在计算机科学技术、数字通信技术、信息处理等方向上,设置了对应的专业核心基础课程,以提高学生的适应性。
(2)课程设置强调了公共基础和学科基础的重要性,对重要的基础课程给予了充足的学时。
(3)将方向的选修课程分为网络规划设计及管理、网络信息处理两部分,以适应社会对网络工程专门人才的需求。网络工程专业课程体系如表1。
表1网络工程专业课程体系
作为工科专业,公共基础课程的设置与其它工科专业类似,开设大学英语、数理、政治理论基础和计算机基础等课程。学科基础课程除了电类基础和计算机软硬件系统基础外,增加了网络工程导论、计算机网络和数字通信原理等课程,以补充学生在数字通信领域上的基础知识,为进一步学习网络工程的后继课程打下良好的基础。针对网络规划设计方向,在专业主干课和专业选修课中设置了现代通信技术、网络操作系统、网络规划设计、现代网络技术、网络系统集成、网络设备等课程,以培养学生在网络组网和网络规划设计方面的能力;针对网络信息处理方向则设置了网络编程、网络协议、网络互联技术、Linux系统管理、Linux程序设计、Java程序设计等课程,以培养学生在网络应用程序设计与开发方面的能力。
3实践教学环节
3.1课程内实验
所有的学科基础课程、专业主干课程和专业选修课程都设置了一定比例的实验,课程内实验以加深、巩固对基本原理的理解和掌握。课程内实验以实验项目的形式来组织,每个实验项目占2学时或4学时,实验项目分为基础性实验项目、设计性实验项目或综合性实验项目,一般设计性或综合性实验项目的学时数占课程内实验学时的30%~40%。
基础性实验项目主要是对课程所涉及到的基本原理与过程、基本方法进行实验验证,以消除学生对课程基本原理理解上的抽象性和神秘感。综合性实验项目以基础性实验项目的掌握为基础,综合运用课程涉及到的知识,以增强学生对课程基本原理的掌握并融会贯通,适用于数字通信原理、网络操作系统、网络规划设计、现代网络技术、网络系统集成、网络设备等课程学习过程中进行,为后继的综合课程设计打下基础。设计性实验项目也是以基础性实验项目的掌握为基础,提出实验任务与要求,由学生自主设计完成实验任务的方案、实验步骤和方法,适用于程序设计、计算机网络、网络编程、网络协议、数据库系统原理等课程学习过程中。通过设计类实验项目的锻炼,学生可以初步了解网络应用系统开发的思路,掌握网络程序设计的基本方法,培养学生的创新能力。
3.2综合课程设计
综合性的课程设计是一个重要的实践环节,其目的是进一步培养学生理论联系实际的能力和专业知识综合运用的能力。从第四学期开始至第七学期,开设了基础软件综合设计、基础硬件综合设计、网络工程综合设计、网络通信综合设计、网络应用综合设计等综合课程设计。每个综合课程设计集中安排在学期末,占2周时间,为了更好满足学生的兴趣,采用教师给出多个设计题目供学生选择这种双向选择的方式。同时要求课程设计指导教师的最多指导学生的人数不能超过30人,以保证教师对学生的指导效果。
为培养学生的论文书写能力,要求学生书写完整的综合设计报告,包括课题背景、设计简介及设计方案论述、详细设计、设计结果及分析、总结等内容;为保证综合设计的质量,安排了综合设计答辩环节,答辩中由学生先对设计的内容进行阐述和演示,然后答辩教师针对设计内容随机提问,以考察设计完成情况。综合设计成绩评判由平时表现、完成情况、报告质量和答辩情况等内容按照一定比例组成,能比较客观地评价学生完成综合设计质量。
3.3实习与毕业设计
为让学生接触社会,体验未来就业单位的工作环境和实际项目开发过程,从三年级上学期开始分别组织3次实习,即认识实习、生产实习和毕业实习。
认识实习安排在第五学期初,占2周时间,参观IT企业或事业单位的科研环境或办公网络环境,见识不同厂家或品牌的网络设备(如交换机、路由器、服务器等)及网络应用系统的应用情况或研发过程,以增强学生对专业的兴趣,为后续专业课程的学习增加感性认识。
生产实习和毕业实习安排在第七学期和第八学期初,各占3周时间,为了保证实习的效果,与IT企业或思科认证培训机构合作,建立了多个校外实习基地,让学生参与到组网工程、网络管理与维护和网络软硬件系统开发等项目中。特别是在与思科认证培训机构的合作过程中,充分利用他们的师资与设备资源,很好地克服了我校网络组网设备不足的缺陷,为学生提供了一个理论与实践相结合的平台。
毕业设计为网络工程专业学生在毕业前提供了一次综合性专业技术实践锻炼,毕业设计课题围绕网络规划设计与网络信息处理两个方向展开,毕业设计周期为14周左右,包括选题、开题、课题任务的完成、书写毕业设计论文和论文答辩等环节。我们将校企合作方式也引入到毕业设计环节中,对部分学生实行校内和校外指导教师共同指导的方式,真题真做,以达到在完成毕业设计任务的同时,解决企业某方面实际问题的目的。
4结语
网络工程专业是在计算机科学与技术、通信等专业基础上经过发展逐步形成的专业,作为一个实用性强、服务面广的专业,在人才培养过程中不能简单地套用传统计算机专业的人才培养模式,需要根据专业特点不断地摸索、循序渐进和逐步完善。
参考文献:
\[1\]王春枝,李红.网络工程专业培养方案探索与实践\[J\].计算机教育,2010(23).
【关键词】 网络工程生命周期 课程改革 项目教学法
【中图分类号】 G423 【文献标识码】 A 【文章编号】 1006-5962(2012)03(b)-0038-02
1 课程改革的背景和意义
1.1 背景
2010年12月25日,工业和信息化部在北京召开2011年全国工业和信息化工作会议。此次会议提出,“十二五”期间,在加快通信业创新转型方面,要求加快3G和光纤宽带网络发展,加快TD-LTE研发和产业化并开展区域性试验示范;加快推进三网融合,推动广电、电信业务双向进入,加快业务推广和网络建设改造,推动上下游产业发展;加强电信市场监管,强化互联互通和资费服务监管。在互联网管理方面,强调“安全”环节,要求加强码号、域名、IP地址、网站准入和接入服务管理,做好网络信息安全顶层设计,加强网络安全防护,加强IPv6、三网融合、云计算、物联网的信息安全问题研究等。
广西壮族自治区“十二五”发展规划中强调,全面提高信息化水平。建设覆盖城乡的信息基础设施,加快经济社会各领域信息化。实现电信网、广播电视网、互联网“三网融合”,构建宽带融合安全的下一代信息基础设施。启动物联网建设布局,建设数字化城市管理信息系统。
随着柳州市城市化进程的推进,网络覆盖面的增加、新城区的开发、旧城区的改造等等因素,网络工程的工作量会逐年稳步增加,因此对网络工程方面人才的需要量在未来几年也会随之稳步增加。
1.2 意义
1.2.1 打破当前网络专业教学中的学科体系,使教学真正适应中级技能型人才培养的需要。
1.2.2 以企业的实际需求为目标,以技术应用能力的培养为主线制定培养方案,建立起一套以网络工程工作任务为导向的教学体系。通过课题研究与实践,开发出以网络工程生命周期为核心的递进式项目教学的实施方案。
1.2.3 提升网络专业教师的教学能力及相关专业技能。
2 课程改革的目标和主要内容
2.1 预期目标
通过按照网络工程生命周期实施教学的递进式项目化网络工程课程改革,每个项目都有明确的教学目标,针对网络工程有选择性地构建教学内容,为网络工程方向教学服务,培养网络工程施工、网络管理、系统管理等技术岗位专业人员,提高学生的职业素养和岗位能力,提升计算机网络技术专业网络工程专门化方向学生就业质量。
2.2 主要内容
(1)充分进行市场调查和人才需求调查,研究并明确作为网络工程实施、网络管理、系统管理等技术岗位专业人员应掌握的基本知识、基本技能以及应具备的职业素养、综合职业能力。在此基础上打破学科体系,按照由浅入深、由简到繁的认知规律设计若干个网络工程项目,以项目为核心整合所有知识、技能、态度、方法,制定出网络工程方向递进式项目教学的教学方案及课程标准、实训指导书。
(2)会同行业专家研究制定在各项目教学中,对学生进行考核的方式及评价标准。
(3)从本校计算机网络技术专业网络工程方向2010级开始进行递进式项目教学的实践,研究并总结适应递进式项目教学的典型教学方法和教学流程。
(4)整合教师资源,组建并培训一支能进行该递进式项目化教学的教师团队。
2.3 研究重点
(1)制定网络工程方向递进式项目教学的教学方案及课程标准、实训指导书。
(2)制定在各项目教学中,对学生进行考核的方式及评价标准。
3 课程改革的实施
3.1 第一阶段:调查阶段
到网络企业调研、分析网络工程施工、网络管理、系统管理等技术岗位专业人员应具备的基本知识、基本技能、基本素养、基本职业能力;到网络工程专门化方向毕业生就业单位调研、分析毕业生知识结构、综合素质的不足;撰写调查报告和递进式项目化教学的可行性报告。
3.2 第二阶段:制定草稿
结合前期调查信息及查阅有关资料,研究确定中职学校计算机网络技术专业网络工程方向学生应掌握的基本知识、基本技能、基本素养、职业道德、基本职业能力,在此基础上打破学科体系,按照由浅入深、由简到繁的认知规律设计若干个网络工程项目,以项目为核心整合所有知识、技能、态度、方法,制定出网络工程方向递进式项目教学的教学方案及课程标准、实训指导书。
3.3 第三阶段:评审定稿
邀请行业专家、教育专家共同对教学方案、课程标准、实习实训指导书进行论证和修改,研究制定对学生的考核方式和评价标准、确定实施性教学方案及其标准、实训指导书。
3.4 第四阶段:实践教学
在本校计算机网络技术专业2010级开始进行的按照网络工程生命周期实施递进式项目教学的实践,在实践中整合教师资源,打造进行递进式项目教学的教师团队,总结适合于递进式项目教学的典型教学方法和教学流程以及团队管理模式,制作并收集教学资源包。
3.5 第五阶段:实习推荐
进一步联系单位和推荐学生到相关公司进行项岗实习,并与用人单位建立紧密的联系,及时了解用人单位对学生的反馈信息和优化和完善该教学体系的信息。
3.6 第六阶段:项目总结
对项目进行总结,整理相关文档,进一步优化和完善递进式项目化教学体系。
4 预期成果及保障措施
4.1 按照网络工程生命周期实施递进式项目教学的课程改革的项目总结报告。
4.2 教学方案,课程标准,实习指导书,学生考核方式及评价标准,教学资源包。
1.1来自培养方案和课程体系的需求众所周知,目前国内各普通高校的计算机专业本科人才培养方案,基本是以国际主流的ACM和IEEE系列课程教学计划即著名的计算学科教学计划2004(ComputingCurricula2004,简称CC2004)为主制订的,CC2004列出该专业学生建构其领域核心知识体系结构框架所必需的核心知识单元模块,并基于此开设相应的专业课程。计算机网络或曰面向网络的计算便是其中之一的重要核心知识单元。[1][2]多年来的教学实践和反馈表明,仅仅开设《计算机网络》一门课程,对于主要以培养工程应用型本科毕业生、以满足学生就业和在该行业领域内生存与职业发展需求为主的普通高校,以及具有自主设置目录外二级学科网络工程专业、定位于为社会培养网络工程师的高校而言,还远远不足,对课程体系的研究与改革、整合与建设势在必行。参考笔者《普通高校工程型应用型网络人才培养专业方向课程改革与实践初探》一文,[3]将计算机网络这一公认的较难学懂、理论与实践性较强的课程作为基础入门性的必修课程,通过网络工程与技术、网络管理、信息安全、网络程序设计、Web开发技术等一系列后续拓展的特色课程群,构建出一个完整的网络专业课程体系和具有特色及优势的专业方向课程群。[4]例如:可以形成以网络工程与技术、网络管理、信息安全等课程为主的、适当偏硬的系统集成/组网工程类网络人才的培养路线,其未来的职业定位以网络工程师、网络/系统管理员为主;或者也可以形成以网络程序设计、WEB开发技术等课程为主构成的、适当偏软的网络应用系统研发/站点设计类网络人才的培养路线,其未来的职业定位以软件工程师、网站站长等为主。基于课程整合和课程体系/课程群建设的理念,改革人才培养方案和教学内容与教学方法,并开展配套实验教学条件的建设。如图1所示,在建设网络工程专业实验室时,需要统筹规划,兼顾多门专业课程的实践教学需求,并配合课程群的建设需要,避免出现很多高校把专业实验室建成了计算机机房、仅有联网PC机数量优势的普遍现象。1.2来自课题研究型教学环节和课外延伸教育的需求毋庸置疑,普通高校网络工程专业的人才培养,应以大力培养学生的动手实践能力和适应社会需求的职业技能为首要目标,同时支撑专业方向上的课程群(课程体系)的建设。因此,实验室的建设在满足课程内的实验教学需求的同时,还要考虑到课程设计环节,以及校内实习实训基地、毕业设计/毕业论文环节的条件改善和综合实践教学体系建设的需要。只有充分运用好这些配套的实践教学环节,才能使学生在网络工程的方案规划设计、网络系统管理与运行维护、网络程序设计与开发、网络设备配置与安全保障等方面的动手实践技能得到综合训练和提高。由于近年来社会和IT行业对网络工程、网站建设、网络运行管理和安全维护等方面的人才需求持续升温,驱动学生看好网络工程与技术领域的就业前景,使得学生选择该方向作为就业首选或选择该专业方向作为自己的毕业设计或论文题目的数量逐年上升。但是,由于不少院校现有硬件条件不足,缺乏必要的硬件设备作为支撑,使得指导教师在课程设计、毕业设计/毕业论文题目的选题设计上受到极大限制,一些非常想做或者值得指导学生去做的课题项目或题目,不得不迫于无法给学生提供相应的实践环境而被迫放弃,制约了师生进一步提高课程设计、毕业设计或论文的选题水准和课题质量,加剧了在课程设计、毕业设计教学环节上师生对于实践条件的需求与现实条件不具备之间的矛盾。因此,除了满足课内实验项目的需要,网络工程专业实验室还应提供开展集中式课程设计实习、毕业设计/毕业论文和以SRP项目、大学生创新实验项目等研究型、课题型教学环节改革试点的基础硬件条件和场所。此外,还可兼顾考虑提供开展面向社会或学生需要的诸如思科认证考试、NCNE国家软考、NCRE全国计算机等级考试等相关考试培训、学生竞赛活动参赛集训等课外延伸教育项目的场所和设备,使学生在分析设计能力、工程化的思想和理念、动手实践应用等方面都能得到良好的综合训练机会和条件。
2网络工程专业实验室的建设规划与设计方案
综合上节所述,问题的核心在于找寻和设计出一种既能兼顾满足各种教学环节需求、又能分阶段集成且一次性投入不高的可行方案。通过深入地分析比较和实践探索,笔者所在的课题组提出了如图2所示的一种可行的网络工程专业实验室建设方案。该方案通过逐步添购、分阶段调整到位配套的计算机与联网设备的方式,可使新建专业实验室提供不同的、可逐步扩展的实验条件。例如:在一次性投入的初期,可以提供8人一组一桌、一次支持2-3个行政班(共12个组/桌)的实验教学条件。若每班以32人计,则一次可支持3个行政班约96人同时上实验课,每8人一组,共12组,每组配备一台服务器、2台路由器、2台交换机、8台PC机;然后,根据资金情况和可能性,通过分期分批阶段性扩展,改善每实验组/桌的配套设备数。这样的每个实验组/桌,不仅可以保障学生人手一台PC机,同时还可以通过配置,使每实验组/桌的设备自成子网或以VLAN划分,独立构成一个典型的LAN网络应用环境,并能提供各种B/S、C/S架构的集成开发环境。实验组/桌上的服务器,可由学生根据项目需要自主安装和支配使用,条件不足时,可通过Vmware等虚拟技术构建多服务器OS系统,条件允许时,可通过添置多台物理硬件构建服务器集群环境。实验组/桌上的路由器/交换机设备,可供在相关课程中进行网络设备配置、IOS系统操作等课内实验项目、课程设计或毕业设计题目以及认证培训项目中使用。在数量上仍不足的,亦可通过在PC机上安装模拟器软件的方式,开展设备配置类实验和学生研究型课题;条件允许时,还可支持远程开放式实验,即通过远程登录方式连接至设备进行IOS系统的配置。DMZ区的服务器群还可为各门专业课程的教学提供基础性的公共资源存储与共享,或者作为实验室的网管或安全方面的基础设施,例如提供给网络管理、信息安全等课程作攻击用的靶机实例。每实验组即每张桌面上的设备连接拓扑可采用图3所示的逻辑设计,具体到实际的物理环境中,可视环境因素合理进行布局调整和摆放。
3网络工程专业实验室后期建设与管理刍议
3.1实验教学体系的建设实验教学在培养学生实际动手能力方面所具有的独特作用与优势,要求我们在实验内容设计、实验教学方法改革、实验教学体系完善等内涵建设上要下大力气、花真功夫。一方面,要认真研究如何对实验内容进行系统地优化组合,把培养目标真正融入到实验课程和实验项目中;另一方面,要积极探索对实验教学方法与教学手段的改革和实践,积极寻求能够真正突出学生在实践中进行自主性和创新性活动的主体地位的解决之道,尽量使学生能够较早地接触网络工程和技术实现过程中的实际问题,并较早地参与初步的科学研究和创新活动。在此基础上,研究建立多层次、一体化、开放式的实验教学新体系,将系统训练、技能培养和开放实验相结合,把单纯为课程实验教学服务的实验室转化为立体化的教学资源和能够为多元目标服务的实验条件,提高实验室建成后的功效。基于这一理念,笔者所在的教研室全体成员不仅针对新建的实验室进行了课内实验项目的再设计,而且整合了各门相关课程的配套课程设计和毕业设计课题等工作的需求,使新建实验室可统一支持下述8大类课题型的实践项目活动的开展:①网络工程项目规划/方案设计类题目②网络互联设备配置实现类题目③应用服务配置实现类题目④基于套接字编程的数据通信传输类题目⑤Web站点开发设计类题目⑥网络互联设备的协议仿真/算法实现类题目⑦网络管理及信息安全编程类题目⑧学生自拟的网络方向研究探索类题目3.2实验室管理规范的建设通常,一个专业实验室的建设需要分阶段实施,首先实现阶段性的目标。如在基础建设阶段,需要完成必备设备的购置、安装、调试,开出相应的实验项目,实现能够初步为专业方向的一系列课程提供实验教学服务;在第二步的规范性建设阶段,通过实验室的系列化规范管理制度的建设,为师生提供符合规范的开放式实践教学体系;在第三步的拓展性建设阶段,则要充分综合利用实验室的条件和资源,变单纯的实验教学条件为立体化的、能够为多元目标服务的多层次的一体化教学资源;而在第四步的稳定运行阶段,则需要新建实验室在健全完善的管理制度下,发挥最大的功效和作用,为师生提供一个优良的实验教学和研究环境。因此,基于阶段性建设、流程化管理的理念,实验室的管理规范、制度建设亦不容忽视。[5]例如:如何安排设计实验室的开放制度?有关实验室日常运行维护方面的管理规定,实验档案记录等等。
4结语