網(wǎng)絡工程專業(yè)培養(yǎng)體系建設(shè)與實踐

彭碧濤　羅海蛟

摘要：針對當前高校計算機網(wǎng)絡工程人才培養(yǎng)中存在的問題，基于從事網(wǎng)絡工程專業(yè)培養(yǎng)體系建設(shè)的實踐，從網(wǎng)絡工程專業(yè)的培養(yǎng)目標、課程體系、師資團隊、教學模式和實驗教學等多個方面的內(nèi)容和建設(shè)進行了的探討，提出了有效的網(wǎng)絡工程專業(yè)培養(yǎng)體系和培養(yǎng)方案，以培養(yǎng)具有扎實理論基礎(chǔ)、熟練動手能力和創(chuàng)新能力的網(wǎng)絡工程人才。

關(guān)鍵詞：網(wǎng)絡工程；培養(yǎng)體系；創(chuàng)新能力；教學模式；實驗教學

隨著計算機網(wǎng)絡相關(guān)技術(shù)的快速發(fā)展，信息社會對網(wǎng)絡工程人才的要求也在不斷發(fā)生變化，對計算機網(wǎng)絡人才的培養(yǎng)提出了新的要求和挑戰(zhàn)。但是目前高等院校的學歷教育偏向于網(wǎng)絡技術(shù)的基本理論和基礎(chǔ)知識的傳授，課程內(nèi)容滯后于不斷發(fā)展的專業(yè)技術(shù)；同時部分院校網(wǎng)絡工程專業(yè)課程體系未能立足網(wǎng)絡工程人才培養(yǎng)進行合理、完善的規(guī)劃與設(shè)計，難以支撐培養(yǎng)目標的達成。因此如何培養(yǎng)具有扎實理論基礎(chǔ)、熟練動手能力和創(chuàng)新能力的網(wǎng)絡人才，如何充分滿足社會對網(wǎng)絡人才的需求是當前網(wǎng)絡工程人才培養(yǎng)的一項重要課題。

各大高校和教育機構(gòu)都在積極探索新時期網(wǎng)絡人才教育的培養(yǎng)模式和改革思路。筆者長期在計算機網(wǎng)絡一線從事教學和科研工作，所在的課程教學組堅持以網(wǎng)絡工程人才培養(yǎng)目標為依據(jù)，以培養(yǎng)學生實踐創(chuàng)新能力為宗旨，以提高學生素質(zhì)為核心，通過多年的教學實踐、教學探索和教學改革，逐漸形成一個較為穩(wěn)定的網(wǎng)絡工程專業(yè)本科生的培養(yǎng)體系，并且取得了良好的效果。

1.網(wǎng)絡工程專業(yè)培養(yǎng)目標

網(wǎng)絡工程專業(yè)的人才培養(yǎng)目標應該是培養(yǎng)具有良好的綜合素質(zhì)和創(chuàng)新能力，扎實的專業(yè)基礎(chǔ)，能夠系統(tǒng)地掌握計算機科學和計算機網(wǎng)絡工程的基礎(chǔ)理論和工程技能，具有從事科學研究工作或?qū)I(yè)技術(shù)工作的能力，適應社會發(fā)展和市場需求的具有一定研究基礎(chǔ)的工程應用型人才。在專業(yè)能力上具體而言，應該包含以下幾個方面的基本能力：網(wǎng)絡協(xié)議研發(fā)、網(wǎng)絡應用軟件系統(tǒng)開發(fā)、網(wǎng)站建設(shè)與管理、網(wǎng)絡規(guī)劃和管理以及網(wǎng)絡安全管理。

1）網(wǎng)絡協(xié)議研發(fā)。網(wǎng)絡協(xié)議研發(fā)能力包括協(xié)議分析和應用能力以及協(xié)議仿真和優(yōu)化能力。一方面對于計算機網(wǎng)絡的基本通信協(xié)議TCP/IP協(xié)議棧要非常熟悉，能夠有效的對協(xié)議數(shù)據(jù)包進行深度分析和處理，熟練掌握常用的網(wǎng)絡仿真軟件中的一種，如NS2、OPNET、OMNET++等，對協(xié)議用到的算法進行優(yōu)化與分析；另一方面，對于常用的應用層協(xié)議，如HTTP協(xié)議、FTP協(xié)議和Telnet協(xié)議等能夠熟練掌握，能夠分析這些應用層協(xié)議的數(shù)據(jù)包，并熟練地應用這些協(xié)議進行相關(guān)開發(fā)。

2）網(wǎng)絡應用軟件系統(tǒng)開發(fā)。良好網(wǎng)絡應用系統(tǒng)開發(fā)能力要求學生掌握多種常用程序設(shè)計語言應用能力（c++、JAVA）、軟件系統(tǒng)項目管理能力、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)開發(fā)和管理能力、軟件架構(gòu)設(shè)計能力和軟件界面開發(fā)能力。能力熟練開發(fā)基于C/S模式的軟件系統(tǒng)，利用軟件工程的知識和項目管理技術(shù)，選擇系統(tǒng)的開發(fā)框架和所使用的軟件架構(gòu)，設(shè)計和開發(fā)對應的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)和處理邏輯以及對應的界面系統(tǒng)，最終完成整個軟件系統(tǒng)的開發(fā)。在網(wǎng)絡應用軟件系統(tǒng)中，不僅僅要掌握開發(fā)桌面系統(tǒng)的能力，而且要開發(fā)基于移動系統(tǒng)的網(wǎng)絡應用軟件，如針對An-droid系統(tǒng)的軟件開發(fā)。

3）網(wǎng)站建設(shè)與管理。網(wǎng)站建設(shè)與管理能力要求學生掌握網(wǎng)站開發(fā)的相關(guān)技術(shù)，具體而言包括HTML、XML、CSS、JSP、oracle/mysql/sqlserver、J2EE相關(guān)技術(shù)和JavaScript等，能夠熟練運用這些技術(shù)開發(fā)基于Web的應用系統(tǒng)。當前隨著移動設(shè)備的日益流行，學生還需要掌握移動Web的開發(fā)技術(shù)，如基于HTML5和CSS3等開發(fā)基于移動設(shè)備的網(wǎng)站系統(tǒng)。

4）網(wǎng)絡規(guī)劃與管理。網(wǎng)絡規(guī)劃與管理能力要求學生具有復雜整合式網(wǎng)絡進行籌劃、準備、運營、監(jiān)控和故障排除的技能。具體而言包括交換機、路由器和防火墻等設(shè)備的規(guī)劃與配置管理。

5）網(wǎng)絡安全管理。網(wǎng)絡安全管理能力要求學生掌握常用的密碼學、網(wǎng)絡攻防技術(shù)、PKI架構(gòu)、網(wǎng)絡設(shè)備安全配置、訪問控制、防火墻、入侵檢測和VPN等技術(shù)。

2.網(wǎng)絡工程專業(yè)本科生培養(yǎng)體系

2.1課程體系

網(wǎng)絡工程專業(yè)是計算機、軟件工程和網(wǎng)絡技術(shù)交叉的專業(yè)，重點在與基于網(wǎng)絡的知識學習與應用，涉及很多的理論、概念、協(xié)議和技術(shù)，包括數(shù)學、計算機相關(guān)理論、通信原理、軟件開發(fā)相關(guān)知識和網(wǎng)絡知識等各個方面，同時這些知識間存在漸進性和相關(guān)性。構(gòu)建合適的課程體系，將知識點分散的每一學年的教學任務中，循序漸進的引導學生掌握網(wǎng)絡工程所需的理論和知識。在課程體系建設(shè)中，要把握以下幾個原則：

1）以培養(yǎng)目標為基礎(chǔ)。學校對于網(wǎng)絡工程專業(yè)人才的培養(yǎng)目標應該作為課程體系建設(shè)的基礎(chǔ)。筆者所在學校是一所研究與應用兼?zhèn)涞谋究圃盒?，學校定位是教研并重，以培養(yǎng)具有一定研究基礎(chǔ)能力的應用型人才，因此網(wǎng)絡工程專業(yè)的課程體系也應該以培養(yǎng)兼具研究基礎(chǔ)的應用型人才為標準。

2）課程循序漸進。為了讓學生更好地掌握網(wǎng)絡工程專業(yè)相關(guān)的知識，課程的安排應該遵循從易到難、從淺到深、從基礎(chǔ)到高級、從簡單到復雜的規(guī)則。專業(yè)課程上，在大一階段主要學習高等數(shù)學、線性代數(shù)、概率論、計算機基礎(chǔ)、高級語言程序設(shè)計和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)等學科基礎(chǔ)課程；大二階段主要學習Java語言程序設(shè)計、離散數(shù)學、算法設(shè)計、操作系統(tǒng)、通信原理、計算機網(wǎng)絡、數(shù)據(jù)庫原理、匯編語言與計算機系統(tǒng)組成、電子電路、接口技術(shù)等專業(yè)必修課程；大三階段主要學習數(shù)據(jù)庫工程、網(wǎng)站建設(shè)與管理、網(wǎng)絡編程、移動設(shè)備軟件開發(fā)、移動Web設(shè)計、Linux系統(tǒng)程序設(shè)計、網(wǎng)絡安全、J2EE高級系統(tǒng)設(shè)計、軟件工程、網(wǎng)絡互聯(lián)技術(shù)；大四階段主要包括高級網(wǎng)絡協(xié)議、網(wǎng)絡工程設(shè)計（實）、數(shù)據(jù)挖掘、人工智能、編譯原理、軟件項目管理等。

3）理論與實踐并重。網(wǎng)絡工程是一個理論性和實踐性都很強的專業(yè)，因此在課程體系設(shè)置上需要理論與實踐并重，在學習理論基礎(chǔ)的同時，通過實踐操作來進一步理解理論的內(nèi)容，提高動手能力。一方面在每一門具體的理論課程上，都設(shè)置了專門的實踐環(huán)節(jié)；另一方面，開設(shè)的以實踐為主的課程，如數(shù)據(jù)庫工程、網(wǎng)絡編程、移動設(shè)備軟件開發(fā)、移動Web開發(fā)等等十多門課程，來提高學生的實踐開發(fā)能力。

2.2師資團隊

高素質(zhì)的師資隊伍是良好教學效果的重要保障。組建優(yōu)秀的師資團隊不僅可以提交網(wǎng)絡教學水平，而且可以通過教改項目和學術(shù)交流來提高青年教師的教學能力和科研水平。針對網(wǎng)絡工程的特點，學院組建了由青年骨干教師為主體的網(wǎng)絡工程教學團隊，包括2名教授，3名副教授和若干名講師和助教，團隊成員都具有多年的網(wǎng)絡方面教學和科研經(jīng)驗，同時教學團隊定期開展教學改革的研究活動。為了提高教學和科研水平，教學團隊成員積極參與相關(guān)研究，目前主持省部級以上教學和科研項目18項，所有成員均主持和參與校級以上教學和科研項目。

為了提高教師實踐操作能力，學院大力支持團隊教師參與網(wǎng)絡相關(guān)專業(yè)認證培訓和時間，目前有6人獲得了CCNP認證，1人獲得了CCIE安全的認證，還有3名教師分別在學習路由交換和無線認證；除了思科的認證，多名教師還參加了JAVA相關(guān)培訓，并獲得了證書；聯(lián)合吉大東軟公司開展網(wǎng)絡協(xié)議和網(wǎng)絡安全攻防師資培訓；此外，網(wǎng)絡教學團隊還積極參加各種網(wǎng)絡前沿技術(shù)的培訓，以提高實操水平。

除了在編教師以外，學院與知名IT企業(yè)合作，如思科、IBM、匯豐軟件、花旗數(shù)據(jù)等，通過外聘教師的方式，將企業(yè)工作在一線的工程師引入教學中，實現(xiàn)“校企”人才資源共享；同時學院制定相關(guān)激勵政策，鼓勵并安排教師去企業(yè)一線定崗鍛煉，以提高工程實踐能力。

2.3教學模式

傳統(tǒng)的灌輸式教學只是將書本內(nèi)容教授給學生，不利于專業(yè)知識的學習，也不利于學生獨立思考和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。因此，在改進教學課程體系、提高教學團隊能力的同時，教學模式的改革和實踐也一直的探索之中。

1）啟發(fā)式教學。啟發(fā)式教學法的特點是抓住學生思維過程中的矛盾，啟發(fā)誘導，層層深入，最終引導至正確結(jié)論。例如在學習滑動窗口概念時，首先提出滑動窗口的原理，然后讓學生討論為何需要滑動窗口，滑動窗口技術(shù)可否存在改善之處，或者是否有其他更好的機制來提高通信的性能。

2）案例教學。由于網(wǎng)絡工程是一個實踐性很強的專業(yè)，案例教學在教學中很有必要，而且可以起到很好的效果。通過實際的案例，提過問題的解決方案，一方面可以讓學生更好地理解書本上的理論知識，能夠?qū)⒊橄蟮睦碚摵透拍顟玫骄唧w的問題，有利于提高學生的對知識的掌握；另一方面同時可以很好地提高學生學習的興趣，明白學到的知識可以這樣應用到現(xiàn)實的問題中。例如在網(wǎng)絡層IP地址劃分和靜態(tài)路由的講解上，構(gòu)建一個包含2個路由器、2個交換機和4臺PC機的網(wǎng)絡拓撲，設(shè)計和配置，P地址，子網(wǎng)掩碼，網(wǎng)關(guān)地址，路由協(xié)議等，實現(xiàn)全網(wǎng)互通。

3）任務驅(qū)動式教學。任務驅(qū)動指的是在學習網(wǎng)絡專業(yè)知識的過程中，學生在教師的幫助下，緊緊圍繞一個共同的任務活動中心，在強烈的問題動機的驅(qū)動下，通過對學習資源的積極主動應用，進行自主探索和互動協(xié)作的學習，來完成任務。在任務驅(qū)動教學中，首先要確定問題，選擇一個與當前學習知識點緊密相關(guān)的問題作為任務；然后學生可以組隊，也可以獨立去尋找問題的解決方法。教師可以提供需要去哪里尋找資料，按照怎樣的路徑去解決問題。同時鼓勵學生之間相互交流和溝通，以更好的尋找到問題的解決方案。最后教師對學生的結(jié)果進行評價，給出反饋意見。例如在學習無線協(xié)議時，教師提出要求模擬一個100個節(jié)點的，活動范圍為50M*50M的無線自主網(wǎng)絡的通信過程，可以選擇多種不同的路由協(xié)議來實現(xiàn)。

2.4實驗教學

網(wǎng)絡實驗教學指通過使用一定的實驗設(shè)備和軟件，讓學生動手實際操作，具體的熟悉理論知識和操作，通過實驗理解書本上的理論知識，同時進一步深入掌握協(xié)議和理論的思想與內(nèi)涵。

在硬件上，學校至今已投資300多萬元建設(shè)思科網(wǎng)絡實驗室和物聯(lián)網(wǎng)實驗室，其中思科網(wǎng)絡實驗室包含8組路由和交換設(shè)備和4套安全設(shè)備，可以滿足CCNP以上級別考試要求。學生可以構(gòu)建相應的網(wǎng)絡，配置，P地址、子網(wǎng)掩碼、網(wǎng)管、多種路由協(xié)議、VLAN、NAT、DHCP、DNS、多種通信冗余協(xié)議、多種VPN，訪問控制、PKI、防火墻和入侵檢測等網(wǎng)絡相關(guān)技術(shù)。物聯(lián)網(wǎng)實驗室提供了物聯(lián)網(wǎng)的感知、設(shè)計、應用等不同層次實驗內(nèi)容，并提供綜合性的應用場景展示。

在基于軟件的實驗方面，學院建立了網(wǎng)絡安全實驗室、網(wǎng)絡協(xié)議實驗室、協(xié)議仿真實驗室和移動設(shè)備軟件開發(fā)實驗室等。網(wǎng)絡安全實驗室可以實現(xiàn)包括密碼學、PKI.PMI、操作系統(tǒng)安全、數(shù)據(jù)庫安全、身份認證、計算機病毒、安全審計、容災備份、防火墻、入侵檢測與入侵防御、VPN、漏洞掃描、網(wǎng)絡攻防、Web安全、無線安全、通信安全、信息隱藏、安全編程在內(nèi)的多種安全實驗；網(wǎng)絡協(xié)議分析實驗室主要是中軟吉大開發(fā)的《網(wǎng)絡協(xié)議仿真教學系統(tǒng)》，針對網(wǎng)絡協(xié)議的相關(guān)內(nèi)容，該實驗系統(tǒng)設(shè)計了相關(guān)的實驗環(huán)境和實驗內(nèi)容，可以輔助學生很好地理解和掌握相關(guān)的網(wǎng)絡協(xié)議，其中包括從數(shù)據(jù)鏈路層、網(wǎng)絡層、傳輸層到應用層等各種具體協(xié)議的實驗。協(xié)議仿真實驗室主要通用的NS2協(xié)議仿真平臺基于事件驅(qū)動，提供了離散事件的模擬功能，可以很好地從源代碼層面輔助學生理解網(wǎng)絡協(xié)議的具體工作流程，提高計算機網(wǎng)絡的教學效果。移動設(shè)備軟件開發(fā)實驗室提供了基于Android系統(tǒng)的移動設(shè)備的學習和開發(fā)環(huán)境，在實驗系統(tǒng)中，學生可以實現(xiàn)包括Android基本架構(gòu)、Android數(shù)據(jù)存儲、Android界面，Android網(wǎng)絡連接、Android硬件訪問、位置控制和手機傳感器訪問等在內(nèi)的多方面Android實驗，最后以一個大型綜合實驗作為總結(jié)。

3.結(jié)論

廣東外語外貿(mào)大學網(wǎng)絡工程培養(yǎng)體系建設(shè)經(jīng)過幾年的探索和實踐，已經(jīng)取得了初步的成效。網(wǎng)絡工程培養(yǎng)體系從多個方面人手，根本上提高了培養(yǎng)學生實踐能力和創(chuàng)新能力。下一步的改革重點將利用已有的培養(yǎng)體系，進一步加強校企合作平臺建設(shè)、師資培訓建設(shè)和學生自主團隊建設(shè)，更好地培養(yǎng)具有獨立自主思維的、滿足社會需要的網(wǎng)絡工程人才。