网络工程专业实践教学体系研究与实践

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摘要:本文提出网络工程专业实践环节教学的建设思路,设计了由实验、课程设计、实习、实训、毕业设计等环节的实践教学体系,并结合实际介绍实验室和实习、实训基地等的建设,提出有关执行和管理措施,最后总结该实践教学体系的特点。实践结果表明:该实施方案有利于促进该专业的实践性环节建设,提高教学质量,为社会培养高质量的合格的网络工程技术及网络应用人才。

关键词:网络工程;实践教学体系;课程实验;课程设计;实训

青岛理工大学计算机学院在原有计算机科学与技术专业网络技术方向的基础上组建了网络工程专业。在组建该专业时我们对市场做了充分调研,并根据教育部《高等学校计算机科学与技术专业发展战略研究报告暨专业规范》(以下简称《规范》)等规范[1-3],结合我院原有的办学资源,制定并多次修订本专业的培养计划,特别对实践环节进行了反复的论证,并参考了兄弟院校的一些做法[4-6],制定出了相应的实践环节教学体系。经过多年的实践,我们取得了许多的经验和体会,下面做一简要介绍。

1网络工程专业实践环节建设思路

根据《规范》的相关要求,结合我校的办学指导思想,我院将网络工程专业的学生的培养目标基本定位在“信息技术”型人才,需要考虑基本理论和原理的综合应用,特别是要侧重实践和工程化。但同时网络工程专业又是计算机科学与技术、通信通讯相关的交叉、边缘专业,网络工程专业的学生应该同时具备计算机科学与技术、通信技术的基本知识和网络工程专业的工程技能,使得毕业生就业可以从网络系统的规划设计、建设、管理和维护、网络安全系统的设计、软件开发、网络应用等几个层面进行,从而为学生将来进一步深造打下坚实基础(即学科基础课程应涵盖硕士生入学考试大纲所要求的全部内容)。

本专业培养计划由通识课、学科基础与专业基础平台课、专业课(包括必修课、方向选修课及专业任选课)等组成,因此实践教学体系应做到基础实践教学、专业实践教学、综合实践教学“三个层面”的有机结合。应结合专业特点与社会需求,认真研究并改革实验教学的内容、方法和手段,增加综合性、设计性和创新性实验的比例;改革课程设计、毕业设计(论文)模式,加大与生产、科研、社会实际结合的力度;改革实习、社会实践环节的设置,加强校企合作,鼓励学生走出校门,融入社会;积极鼓励学生参加各种科技竞赛活动和相关社团活动。

总之,实践教学体系是学校教学的一个重要组成部分,是课堂教学的补充和延伸,也是学生将所学理论知识与实践相结合的一个重要手段和必不可少的重要过程。

2网络工程专业实践体系的具体内容

从学科平台角度来看,网络工程专业实践课程体系主要包括以下两大部分(如图1所示)。

(1) 学科实践技能。包括:

学科基础实验及课程设计――帮助学生完成基本的学科实践技能,涉及到的课程主要包括计算机导论、计算机程序设计、数据结构、数字逻辑、C++面向对象程序设计等。

一级学科平台实验及课程设计――帮助学生完成作为计算机科学与技术一级学科的学生所必备的实践技能,本部分同本学科的其他专业(包括计算机科学与技术、网络工程、软件工程等专业,以下简称3个专业)的学生掌握的内容基本相同,设置中同时考虑实验和课程设计,某些课程还同时设有实验和课程设计环节。涉及课程有计算机组成原理、操作系统、计算机网络、数据库系统概论、软件工程等。

(2) 专业实践技能。包括:专业平台实验及课程设计――针对网络工程专业的特点,体系上分为网络规划与设计、网络管理与维护、网络信息安全、电子商务、网络程序设计等几块。

从课程形式形式上来看,可划分为以下几个系列(如图2所示)。

(1) 实验系列(以下课程均包含实验内容):计算机导论、计算机程序设计、数据结构、数字逻辑、计算机组成原理、C++面向对象程序设计、操作系统、计算机网络、网络管理、网络程序设计、网络信息安全技术、Web系统与技术、网络系统设计与规划、数据库系统概论、软件工程、网站规划与实现、电子商务、J2EE企业级开发技术、网络互联技术、Intranet组建与管理、计算机网络协议分析。

(2) 课程设计系列:计算机程序设计(C)课程设计、数据结构课程设计、C++面向对象课程设计、数据库系统课程设计、操作系统课程设计。

(3) 实习:认识实习、生产实习(包括校园网维护实习、网络施工实习等)、毕业实习。

(4) 实训:专业方向综合实训、网络应用实训。

(5) 认证培训:包括CCNA、CCNP、网络安全认证等(可选)。

(6) 毕业设计:对大学四年所学知识的综合应用,同时也为今后工作作好准备。

在课程与学时数上,以学科基础建立学科基础平台课,以专业核心课和专业方向设立专业课,并辅以选修课作为专业课程的补充。根据“基本技能初步综合技能高级综合技能创新技能”的梯度模式,设置课内实验、课程设计、实训,外加认识实习、专业实习、毕业设计,同时全程一直设有开放实验。其中,必修与选修学时占总学时的19%,加上公共基础课与学科基础课中的实践学时,约占总学时的21%。

在课程性质上,属于核心或主流技术领域的教学内容,采用必修课;属于新兴技术领域的内容,采用选修课;属于能力外延扩展或深度提高的教学内容,采用课外的开放实验。

3网络工程专业实践体系的建设与管理

3.1实验室建设

我院原有计算机硬件实验室、组成原理实验室、软件机房,在此基础上,我们又新建了网络实验室,综合布线实训室正在组建中。

3.1.1网络实验室

网络实验室有4组网络工程实验的设备,每组由4台路由器4台交换机和8个计算机组成,每组4人,总共每次可容纳32名学生。实验室还配置了实验管理平台,学生通过访问控制管理服务器可实现对网络设备的实验配置,实现在多个网络实验设备之间的平滑切换。教师可通过访问控制管理服务器对每个试验组进行方便、快捷的监控和管理,无须手工线缆插拔,以保证设备端口的使用寿命。

网络实验室承担的教学任务有计算机网络原理、网络管理、网络系统设计与规划、网络互联技术、网络信息安全技术、计算机网络协议分析、网络程序设计、Intranet组建与管理等课程及课程设计、网络工程实训、网络应用实训、开放实验室、毕业设计等。

3.1.2综合布线实训室

综合布线实训室主要承担网络布线、网络测试、工程实习实训等课程的学习。综合网络布线是网络工程教学的一部分,是必须通过实践环节才能够真正掌握的教学环节。“网络工程实训”、“网络施工实习”等环节就在本实验室完成。

网络综合布线实训室建设的目的不仅仅是为了让学生掌握简单的工具使用,更重要的是通过“课堂教学+实训锻炼”培养学生按规范进行预算、设计、施工、测试、竣工等工程设计的习惯。学生只有养成了按标准进行工程实施的习惯,才能在激烈的竞争中立于不败之地!

3.2实践基地建设

目前我们已经和学校网络中心合作,以校园网和网络中心为实习基地,开展校园网络的维护、管理和应用工作。同时我校正在进行新校区的建设,其网络建设工程也是相当繁重的,我院正在与校方协商,让学生参与到校园网的建设当中。我们还与青岛本地较大的网络公司建立了良好联系,定期介绍学生到他们那里实习。

3.3实训基地建设

我院主要与青岛软件产业园建立了实训基地协议,学生在那里主要进行网络应用、网络程序开发等方面的实训。目前已完成了多批次的实训任务,并取得了良好的效果。

3.4资格认证

目前,国内计算机方面的资格认证较以前有了很大的改革,大大增加了对实践能力的考核。因此引导学生有针对性的参加一些资格认证方面的培训,可以提高同学们的动手、动脑能力,在提高实践能力的同时又可获得某一方面的资格证书,为将来走上社会提供一个更好的机会。

3.5师资队伍建设

如果网络工程专业的教师工程实践经验较少,或者工程能力较弱,那么学生的培养就无从谈起。因此必须加强师资队伍建设,我们主要采取了以下措施。

(1) 加大培训力度。为了锻炼教师的实践动手能力,我们派教师到水平较高的高校参加某些课程的培训,派教师参加企业的专向培训,还鼓励教师参加在全国召开的与网络工程有关的各种会议或培训。目前部分教师获得了CCNA、国家网络安全工程师等资格认证。

(2) 科研融入教学。鼓励教师将科研融入教学,让学生能紧跟社会的发展和学科的前沿。网络工程专业教研室组建了“网络安全技术”、“网络规划与设计”和“无线自组网技术”等科研小组,便于集中精力从事专门领域的研究工作,促进教学。

(3) 加强“双师型”师资的培养。我们认为“双师型”教师就是教师既能从事理论教学,也能从事实践教学;既能担任教师,也能担任专业技术人员。即“双师型”教师应同时拥有“教师资格证书”和“专业技术职务证书”。

在平常的教学过程中,让教师积极参加纵向、横向项目的申请和开发研制。专业教师要积极承担实践教学任务,在指导课程设计、毕业设计和实训教学中,要结合实际,真题真做,提高教师的专业实践能力和技术开发能力。同时安排专业教师到青岛市软件产业园进行定期实训,并鼓励教师参加各种专业技术培训,考取专业技术职务证书。

3.6开放实验室措施

课堂上的学时毕竟有限,老师不可能在课堂上将所有的实践环节全部照顾到,同时,不同学生的理解能力也不同,因此有部分学生在课堂上往往完不成相关的实践环节。为兼顾好、差两类学生,给学生创造一个良好的实验环境,“网络实验室”和“网络布线实验室”以开放实验室的形式向计算机学院的所有学生免费全天开放。只要学生有学习的兴趣,我们就提供实验环境。

4网络工程专业实践环节特点

本实践体系主要有以下特点。

(1) 本专业的办学理念为注重理论、强调实践,突出能力,面向社会 ,采用“理论+实验+实战(实训)+综合设计”等多级强化教学模式。

(2) 充分利用校内,最大化利用校外资源。充分发挥实验设备、实验室的潜能,选取尽可能多的课程在实验室教学。和学校网络中心合作,以校园网和网络中心为实习基地,开展校园网络(主要是学生宿舍)的维护、管理和应用开发工作。与青岛软件产业园等实习、实践基地联合,实现基础理论、专业知识与工程实践应用密切结合。

(3) 最大化利用课堂外时间与资源。由于网络工程专业的工程特性,要取得很好的成效难度更大。应用层次学生的实践能力培养仅仅靠计划学时内的实验、课程设计等环节是远远不够的,学生必须在课堂外花更多的时间进行编程能力、实践能力的训练。为此我们通过一系列的教学改革和环节设置,给学生提供具体的任务要求和必要的条件,例如开放专业实验室、建立科技活动室等方式给学生提供更多的条件。

(4) 分阶段渐进式教学。实践教学分三个阶段。第一阶段为基本技能实践,第二阶段为专业技能实践,第三阶段为校内外工程化训练阶段。这三个阶段的划分体现了不同时期学生的特点和教学要求,遵循由易到难、由认识到应用、步步推进的原则。最后所有学生通过毕业设计环节完成对大学期间所学知识(理论+实践)的总体检测和评估。

(5) 层次化、模块化教学。从学科基础、专业平台、专业方向、专业选修等层次、模块组织实践体系的教学。每门课程的实验部分都包括基础性实验、验证性实验和综合性、创新性实验,同时对于有重要实践要求的课程采用实验与课设兼顾的方式。为锻炼学生综合运用知识的能力,我们特意设计了一个综合课程设计,它涉及的课程包括计算机网络原理、网络管理、网络安全、网络程序设计等。对于每一个专业方向(主要包括网络应用、网络工程、无线网络等),我们都设计了一个5周的综合设计。这样可以使我们的毕业生在今后能够根据不同类型用户的需要,可从事网络工程的规划、设计、开发;开发基于网络的计算机软件;从事信息网络安全工程的设计和维护等。

5总结

目前我们已在实践体系的建设中取得了一些成果,针对网络工程专业实践性强的特点,构建了由实验、课程设计、实习、实训、毕业设计等环节具体体现的实践教学体系,并建设了相关的实验室和基地,提出并实施了有关的执行和管理措施,取得了较好的效果。在以后的教学实践与改革中,我们将从以下几个方面加强实践教学:(1)继续组建新的实验室,如信息安全、协议分析等实验室;(2)选取部分实验教学比重较大的课程进行一体化教学,即将实验室作为课堂,边讲边练,讲练结合,提高教学效果;(3)进一步加强实验教学管理,提高实验教学的效率和质量。

参考文献:

[1] 教育部高等学校计算机科学与技术教学指导委员会. 计算机科学与技术本科专业规范[M]. 北京:高等教育出版社,2006.

[2] 教育部高等学校计算机科学与技术教学指导委员会. 计算机科学与技术专业公共核心知识体系与课程[M]. 北京:高等教育出版社,2007.

[3] 教育部高等学校计算机科学与技术教学指导委员会. 计算机科学与技术专业实践教学体系与规范[M]. 北京:清华大学出版社,2008.

[3] 施晓秋. 应用型人才培养的网络工程实践课程体系构建[J]. 中国大学教育,2008(12):35-37.

[5] 肖锋,唐俊勇,容晓峰. 网络工程专业实践教学体系的探索与实践[J]. 计算机教育,2008(12):180-182.

[6] 吴怡,蔡坚勇,洪亲. 论网络工程专业实践环节教学体系及改革方案[J]. 电气电子教学学报,2007,29(3):87-92.

Research and Implementation of Practice Teaching System for Network Engineering

LI Dao-quan, XUE Wei-hua, JIANG Mei, ZHANG Jun-hu

(College of Computer Engineering, Qingdao Technological University, Qingdao 266033, China)

Abstract: A kind of building ideas of practice teaching for network engineering is put forward, a kind of practice teaching system composed of the experiments, curriculum design, internships, practical training, and graduation design etc. is designed, the practical construction of the laboratory, internships, and practice training base etc. is introduced, the implementation and management measures are proposed, at last, the characteristics of this practice teaching system are given. The practical results show that the implementation of the program is conducive to promote the construction of practice part, to improve the quality of teaching, to culture talents of high-quality network engineering technology and network applications for society.

Key words: network engineering; practice teaching system; course experiment; curriculum design; practice training