網(wǎng)絡(luò)工程專業(yè)實(shí)踐教學(xué)研究

王丹丹 曹利

摘要： 分析了網(wǎng)絡(luò)工程專業(yè)加強(qiáng)實(shí)踐教學(xué)的意義。通過對人才能力的分析，提出了適應(yīng)專業(yè)人才培養(yǎng)的網(wǎng)絡(luò)工程實(shí)踐教學(xué)體系。深入研究了在該模式下網(wǎng)絡(luò)實(shí)踐環(huán)境的建設(shè)問題，通過把真實(shí)網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)平臺和虛擬實(shí)驗(yàn)環(huán)境結(jié)合的方法，實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)效率最大化。

關(guān)鍵詞： 網(wǎng)絡(luò)工程； 實(shí)踐教學(xué)； 實(shí)踐平臺； 課程體系

中圖分類號：G642文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1006-8228(2012)07-69-02

0 引言

網(wǎng)絡(luò)工程專業(yè)的建立源于網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用普及和企事業(yè)單位對網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)建設(shè)、管理和維護(hù)的強(qiáng)大需求。國家教育部在2002年設(shè)立了目錄外專業(yè)——網(wǎng)絡(luò)工程[1]。該專業(yè)的目標(biāo)是為了適應(yīng)社會對網(wǎng)絡(luò)專業(yè)人才的需求，培養(yǎng)系統(tǒng)地掌握計(jì)算機(jī)、通信和網(wǎng)絡(luò)方面的基本理論、知識和技能，具有良好工程素質(zhì)，并能運(yùn)用所學(xué)知識去分析和解決相關(guān)的實(shí)際問題，能在信息產(chǎn)業(yè)、企事業(yè)單位、行政管理部門從事計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的規(guī)劃、設(shè)計(jì)，網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的安全管理與維護(hù)，以及網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、開發(fā)、集成和項(xiàng)目管理的高級工程技術(shù)人才。

網(wǎng)絡(luò)工程專業(yè)和計(jì)算機(jī)其他相關(guān)專業(yè)相比，具有明顯不同的特點(diǎn)。該專業(yè)人才的能力可以分解為網(wǎng)絡(luò)設(shè)備研究和設(shè)計(jì)，網(wǎng)絡(luò)協(xié)議分析、設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)與開發(fā)，網(wǎng)絡(luò)工程規(guī)劃、設(shè)計(jì)與實(shí)施，網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)管理與維護(hù)，網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)安全保障等六個方面的能力。這六個方面的能力就相當(dāng)于六個維度，每個維度的培養(yǎng)內(nèi)容除了包含基本理論知識，更重要的是實(shí)踐能力的培養(yǎng)。

從目前情況看，國內(nèi)的網(wǎng)絡(luò)工程專業(yè)在專業(yè)定位、培養(yǎng)模式等方面均不成熟，甚至存在爭議。

我校的網(wǎng)絡(luò)工程專業(yè)是在本校計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)科的基礎(chǔ)上發(fā)展而來的。根據(jù)教育部《面向21世紀(jì)教育教學(xué)內(nèi)容和課程體系改革》的要求，為保證人才培養(yǎng)質(zhì)量，適應(yīng)快速發(fā)展的信息產(chǎn)業(yè)對人才的需求，我們近幾年一直堅(jiān)持網(wǎng)絡(luò)工程專業(yè)人才的教學(xué)改革與實(shí)踐，取得了一些成效，積累了一些經(jīng)驗(yàn)。

1 網(wǎng)絡(luò)工程專業(yè)人才能力分析

網(wǎng)絡(luò)工程的知識技能覆蓋網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)的軟硬件設(shè)計(jì)、研發(fā)、生產(chǎn)、測試，網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計(jì)開發(fā)，網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)工程的方案設(shè)計(jì)、論證、施工和調(diào)試，網(wǎng)絡(luò)與應(yīng)用系統(tǒng)的使用、管理、維護(hù)和安全防范等方面。據(jù)此我們可以認(rèn)為，網(wǎng)絡(luò)工程專業(yè)人才的能力可分解為網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的研究和設(shè)計(jì)，網(wǎng)絡(luò)協(xié)議分析、設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)，網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)與開發(fā)，網(wǎng)絡(luò)工程規(guī)劃、設(shè)計(jì)與實(shí)施，網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)維護(hù)和安全保障六個方面的能力。在教學(xué)過程中，需要在專業(yè)課程的基本原理和方法講解的基礎(chǔ)上引入大量實(shí)踐環(huán)節(jié)，以培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)踐的能力和對知識的綜合運(yùn)用的能力，提高其自主研究性學(xué)習(xí)、創(chuàng)新性研究和科研訓(xùn)練的能力。

2 網(wǎng)絡(luò)工程專業(yè)實(shí)踐教學(xué)體系

網(wǎng)絡(luò)工程專業(yè)實(shí)踐性很強(qiáng)，為了充分培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力，在課程建設(shè)中，我們注意到以下幾個方面的問題。

第一，在專業(yè)課程中包含適量的專業(yè)課內(nèi)試驗(yàn)環(huán)節(jié)，目的是讓學(xué)生更好地理解和掌握專業(yè)課程的基本原理和基本方法。

第二，針對各課程設(shè)計(jì)綜合性實(shí)踐環(huán)節(jié)，以培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際的能力和在各個專業(yè)方向上的專業(yè)知識綜合運(yùn)用能力。

第三，為了培養(yǎng)學(xué)生自學(xué)和創(chuàng)新能力，鼓勵學(xué)生在高年級參與自主研究性學(xué)習(xí)、創(chuàng)新研究和科研訓(xùn)練環(huán)節(jié)。

第四，為了縮短學(xué)生崗前培訓(xùn)和實(shí)習(xí)時間，滿足第一任職需求，還設(shè)置了畢業(yè)前的實(shí)訓(xùn)和畢業(yè)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，針對學(xué)生第一任職過程中可能遇到的知識、技術(shù)、技能、平臺工具進(jìn)行訓(xùn)練。

由此，我們在專業(yè)實(shí)踐中基本形成了以課內(nèi)實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)、以課程設(shè)計(jì)為中心、以各類競賽和創(chuàng)新活動為重要環(huán)節(jié)、以實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)為核心的實(shí)踐教學(xué)體系[2]，如圖1所示。

每個課內(nèi)實(shí)驗(yàn)一般分配2學(xué)時，目的是讓學(xué)生加深、鞏固對相關(guān)原理的理解和掌握。課內(nèi)實(shí)驗(yàn)一般是由驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)、操作配置類實(shí)驗(yàn)和簡單設(shè)計(jì)類實(shí)驗(yàn)組成，適合于在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)原理、TCP/IP協(xié)議、無線通信技術(shù)等課程的學(xué)習(xí)過程中進(jìn)行，以加深學(xué)生對原理的理解、為后繼實(shí)驗(yàn)打好基礎(chǔ)。這類實(shí)驗(yàn)一般可分為軟件設(shè)計(jì)類和硬件設(shè)計(jì)類實(shí)驗(yàn)。軟件類主要是進(jìn)行基本的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序的設(shè)計(jì)和開發(fā)，滿足未來網(wǎng)絡(luò)工程建設(shè)中的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)和應(yīng)用系統(tǒng)間的通信和互聯(lián)、數(shù)據(jù)庫訪問、動態(tài)網(wǎng)頁設(shè)計(jì)等應(yīng)用系統(tǒng)集成需求。通過這樣的環(huán)節(jié)讓學(xué)生初步了解網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用系統(tǒng)的開發(fā)思路。硬件類主要是在硬件已有模塊基礎(chǔ)上的總體設(shè)計(jì)、組裝和仿真等實(shí)驗(yàn)，目的是讓學(xué)生熟悉網(wǎng)絡(luò)硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)和開發(fā)過程，掌握相關(guān)的設(shè)計(jì)、開發(fā)和仿真分析工具的使用方法，為將來在硬件方面的相關(guān)工作打下良好基礎(chǔ)。

課程設(shè)計(jì)分配16個學(xué)時，內(nèi)容是專業(yè)方向知識的綜合應(yīng)用，具有一定難度。一般由老師提供軟硬件系統(tǒng)的總體框架，由學(xué)生完善各部分功能，并進(jìn)行總裝和集成，最后完成設(shè)計(jì)目標(biāo)。在實(shí)驗(yàn)組織方面以4到8人組成的小組為單位進(jìn)行。學(xué)生必須完成書寫完整的實(shí)踐報(bào)告，包括遇到的問題、實(shí)踐收獲和體會等內(nèi)容。通過在專業(yè)方向上的綜合性課程實(shí)踐環(huán)節(jié)能夠進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際的能力和對專業(yè)知識的綜合應(yīng)用能力。

為了進(jìn)一步提高學(xué)生的實(shí)踐能力，擴(kuò)大知識面，我校積極鼓勵有能力的學(xué)生在老師的指導(dǎo)下，利用業(yè)余時間和假期參與老師的科研項(xiàng)目、參加學(xué)校、企事業(yè)單位、省、教育部的各種級別的大學(xué)生學(xué)科或?qū)I(yè)競賽。

實(shí)訓(xùn)和實(shí)習(xí)的主要目的是縮短第一任職崗前培訓(xùn)時間，為此，需要讓網(wǎng)絡(luò)工程專業(yè)的學(xué)生學(xué)習(xí)和掌握將來主要就業(yè)行業(yè)和領(lǐng)域中可能遇到的主流軟硬件系統(tǒng)開發(fā)工具、網(wǎng)絡(luò)軟硬件產(chǎn)品功能和配置方法、網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用平臺使用方法等。學(xué)生的實(shí)訓(xùn)任務(wù)可通過在企業(yè)、事業(yè)單位的見習(xí)、在校內(nèi)實(shí)驗(yàn)和實(shí)訓(xùn)基地完成；實(shí)習(xí)任務(wù)可通過和校外企業(yè)或培訓(xùn)基地合作，讓學(xué)生參與的實(shí)習(xí)環(huán)節(jié)來完成。畢業(yè)設(shè)計(jì)是大學(xué)生專業(yè)知識學(xué)習(xí)后的一次綜合性專業(yè)技術(shù)實(shí)踐鍛煉機(jī)會，畢業(yè)生通過對經(jīng)典類和創(chuàng)新類項(xiàng)目的畢業(yè)設(shè)計(jì)，實(shí)踐能力能進(jìn)一步得到提升。

3 實(shí)驗(yàn)環(huán)境的建設(shè)

由于網(wǎng)絡(luò)工程實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的多樣性和設(shè)備的復(fù)雜性[3]，因此網(wǎng)絡(luò)工程實(shí)驗(yàn)室建設(shè)比較復(fù)雜：實(shí)驗(yàn)內(nèi)容既要有驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)又要有創(chuàng)新和綜合性實(shí)驗(yàn)；既要有工程實(shí)踐又要有理論研究相關(guān)實(shí)驗(yàn)。同時目前市場上不同主流的網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品，它們有不同的配置和管理方式，網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)室必須兼兼顧多類網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品，讓學(xué)生了解和掌握。

目前比較好的方法是采用專業(yè)實(shí)驗(yàn)室方案。現(xiàn)在有很多廠家可提供整體網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)室解決方案，除了硬件，還提供實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)用書等。但這些方案價格昂貴，建設(shè)成本較高。我們可以采用一些網(wǎng)絡(luò)仿真軟件作為專業(yè)實(shí)驗(yàn)室的補(bǔ)充。比如packet tracer、ns2、sniffer等軟件可以出色地完成網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的構(gòu)建配置、協(xié)議分析、數(shù)據(jù)包捕獲、報(bào)文分析等網(wǎng)絡(luò)工程的核心實(shí)踐內(nèi)容。學(xué)生往往對仿真軟件的偏愛甚于真實(shí)設(shè)備，因?yàn)榉抡鎸?shí)驗(yàn)不受地點(diǎn)、時間、和設(shè)備的限制。但我們也要注意一個問題，仿真的理想環(huán)境受物理干擾少，與真實(shí)環(huán)境相比還有差距。所以實(shí)驗(yàn)時一定要把真實(shí)的實(shí)驗(yàn)環(huán)境和仿真環(huán)境結(jié)合使用。

我校為網(wǎng)絡(luò)工程專業(yè)搭建的實(shí)驗(yàn)平臺有：

⑴ 協(xié)議分析實(shí)驗(yàn)室。該實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)主要利用網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)協(xié)議分析軟件，剖析網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)通信的整個過程，揭示TCP/IP網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)協(xié)議在通信過程過程中所起的作用。對計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)原理等相關(guān)課程內(nèi)容進(jìn)行驗(yàn)證性教學(xué)，使得學(xué)生可以通過可視化的組包及分析界面了解各種協(xié)議的分層結(jié)構(gòu)；另一方面，利用各層協(xié)議開發(fā)的編程接口和輔助函數(shù)，學(xué)生能夠集中精力實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的核心機(jī)制，而無需關(guān)心不重要的細(xì)節(jié)。

⑵ 網(wǎng)絡(luò)安全實(shí)驗(yàn)室。該實(shí)驗(yàn)平臺具備完善的信息安全教學(xué)實(shí)驗(yàn)體系，涉及密碼學(xué)及應(yīng)用、主機(jī)安全、網(wǎng)絡(luò)攻防、病毒攻防、容災(zāi)備份、無線安全和生物特征等多個方面[4]。

⑶ 綜合布線實(shí)驗(yàn)室。該實(shí)驗(yàn)平臺主要由實(shí)訓(xùn)墻體、配線裝置、光纖熔接等構(gòu)成。通過綜合布線實(shí)驗(yàn)，學(xué)生可以熟悉并掌握網(wǎng)絡(luò)工程與綜合布線的基本知識，加深對課堂教學(xué)內(nèi)容的理解，掌握基本的綜合布線技巧，能夠進(jìn)行一些簡單綜合布線方案設(shè)計(jì)，提高綜合布線的應(yīng)用能力[5]。

⑷ 網(wǎng)絡(luò)通信實(shí)驗(yàn)室。該實(shí)驗(yàn)平臺主要是由各種型號的交換機(jī)、路由器、防火墻構(gòu)成，用以滿足學(xué)生對通信網(wǎng)絡(luò)的交換、路由、網(wǎng)絡(luò)安全等實(shí)驗(yàn)需求。

4 結(jié)束語

經(jīng)過幾年的努力探索，我們在網(wǎng)絡(luò)工程專業(yè)的教學(xué)實(shí)踐中取得了一些經(jīng)驗(yàn)，我們的畢業(yè)生在地方網(wǎng)絡(luò)相關(guān)就業(yè)崗位競爭中的優(yōu)勢明顯增強(qiáng)。但是我們知道，在網(wǎng)絡(luò)工程專業(yè)的發(fā)展過程中，專業(yè)定位、課程體系建設(shè)等問題目前還沒有一個標(biāo)準(zhǔn)或規(guī)范，而網(wǎng)絡(luò)工程的實(shí)踐課程模式更是百家爭鳴，需要我們根據(jù)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展和社會形勢的變化適時調(diào)整實(shí)踐教學(xué)的方法和手段，以期形成一個科學(xué)、合理、可操作的網(wǎng)絡(luò)工程專業(yè)實(shí)踐課程體系建設(shè)方案。

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