網絡工程專業實踐教學研究

王丹丹 曹利

摘要： 分析了網絡工程專業加強實踐教學的意義。通過對人才能力的分析，提出了適應專業人才培養的網絡工程實踐教學體系。深入研究了在該模式下網絡實踐環境的建設問題，通過把真實網絡實驗平臺和虛擬實驗環境結合的方法，實現實驗效率最大化。

關鍵詞： 網絡工程； 實踐教學； 實踐平臺； 課程體系

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

0 引言

網絡工程專業的建立源于網絡技術發展，網絡應用普及和企事業單位對網絡系統建設、管理和維護的強大需求。國家教育部在2002年設立了目錄外專業——網絡工程[1]。該專業的目標是為了適應社會對網絡專業人才的需求，培養系統地掌握計算機、通信和網絡方面的基本理論、知識和技能，具有良好工程素質，并能運用所學知識去分析和解決相關的實際問題，能在信息產業、企事業單位、行政管理部門從事計算機網絡系統的規劃、設計，網絡系統的安全管理與維護，以及網絡應用系統的設計、開發、集成和項目管理的高級工程技術人才。

網絡工程專業和計算機其他相關專業相比，具有明顯不同的特點。該專業人才的能力可以分解為網絡設備研究和設計，網絡協議分析、設計與實現，網絡應用系統設計與開發，網絡工程規劃、設計與實施，網絡系統管理與維護，網絡系統安全保障等六個方面的能力。這六個方面的能力就相當于六個維度，每個維度的培養內容除了包含基本理論知識，更重要的是實踐能力的培養。

從目前情況看，國內的網絡工程專業在專業定位、培養模式等方面均不成熟，甚至存在爭議。

我校的網絡工程專業是在本校計算機科學與技術學科的基礎上發展而來的。根據教育部《面向21世紀教育教學內容和課程體系改革》的要求，為保證人才培養質量，適應快速發展的信息產業對人才的需求，我們近幾年一直堅持網絡工程專業人才的教學改革與實踐，取得了一些成效，積累了一些經驗。

1 網絡工程專業人才能力分析

網絡工程的知識技能覆蓋網絡互聯的軟硬件設計、研發、生產、測試，網絡應用系統的設計開發，網絡組網工程的方案設計、論證、施工和調試，網絡與應用系統的使用、管理、維護和安全防范等方面。據此我們可以認為，網絡工程專業人才的能力可分解為網絡設備的研究和設計，網絡協議分析、設計和實現，網絡應用系統設計與開發，網絡工程規劃、設計與實施，網絡系統維護和安全保障六個方面的能力。在教學過程中，需要在專業課程的基本原理和方法講解的基礎上引入大量實踐環節，以培養學生理論聯系實踐的能力和對知識的綜合運用的能力，提高其自主研究性學習、創新性研究和科研訓練的能力。

2 網絡工程專業實踐教學體系

網絡工程專業實踐性很強，為了充分培養學生的實踐能力，在課程建設中，我們注意到以下幾個方面的問題。

第一，在專業課程中包含適量的專業課內試驗環節，目的是讓學生更好地理解和掌握專業課程的基本原理和基本方法。

第二，針對各課程設計綜合性實踐環節，以培養學生理論聯系實際的能力和在各個專業方向上的專業知識綜合運用能力。

第三，為了培養學生自學和創新能力，鼓勵學生在高年級參與自主研究性學習、創新研究和科研訓練環節。

第四，為了縮短學生崗前培訓和實習時間，滿足第一任職需求，還設置了畢業前的實訓和畢業設計環節，針對學生第一任職過程中可能遇到的知識、技術、技能、平臺工具進行訓練。

由此，我們在專業實踐中基本形成了以課內實驗為基礎、以課程設計為中心、以各類競賽和創新活動為重要環節、以實習實訓為核心的實踐教學體系[2]，如圖1所示。

每個課內實驗一般分配2學時，目的是讓學生加深、鞏固對相關原理的理解和掌握。課內實驗一般是由驗證型實驗、操作配置類實驗和簡單設計類實驗組成，適合于在計算機網絡原理、TCP/IP協議、無線通信技術等課程的學習過程中進行，以加深學生對原理的理解、為后繼實驗打好基礎。這類實驗一般可分為軟件設計類和硬件設計類實驗。軟件類主要是進行基本的網絡應用程序的設計和開發，滿足未來網絡工程建設中的網絡應用系統設計和應用系統間的通信和互聯、數據庫訪問、動態網頁設計等應用系統集成需求。通過這樣的環節讓學生初步了解網絡應用系統的開發思路。硬件類主要是在硬件已有模塊基礎上的總體設計、組裝和仿真等實驗，目的是讓學生熟悉網絡硬件系統設計和開發過程，掌握相關的設計、開發和仿真分析工具的使用方法，為將來在硬件方面的相關工作打下良好基礎。

課程設計分配16個學時，內容是專業方向知識的綜合應用，具有一定難度。一般由老師提供軟硬件系統的總體框架，由學生完善各部分功能，并進行總裝和集成，最后完成設計目標。在實驗組織方面以4到8人組成的小組為單位進行。學生必須完成書寫完整的實踐報告，包括遇到的問題、實踐收獲和體會等內容。通過在專業方向上的綜合性課程實踐環節能夠進一步培養學生理論聯系實際的能力和對專業知識的綜合應用能力。

為了進一步提高學生的實踐能力，擴大知識面，我校積極鼓勵有能力的學生在老師的指導下，利用業余時間和假期參與老師的科研項目、參加學校、企事業單位、省、教育部的各種級別的大學生學科或專業競賽。

實訓和實習的主要目的是縮短第一任職崗前培訓時間，為此，需要讓網絡工程專業的學生學習和掌握將來主要就業行業和領域中可能遇到的主流軟硬件系統開發工具、網絡軟硬件產品功能和配置方法、網絡應用平臺使用方法等。學生的實訓任務可通過在企業、事業單位的見習、在校內實驗和實訓基地完成；實習任務可通過和校外企業或培訓基地合作，讓學生參與的實習環節來完成。畢業設計是大學生專業知識學習后的一次綜合性專業技術實踐鍛煉機會，畢業生通過對經典類和創新類項目的畢業設計，實踐能力能進一步得到提升。

3 實驗環境的建設

由于網絡工程實驗內容的多樣性和設備的復雜性[3]，因此網絡工程實驗室建設比較復雜：實驗內容既要有驗證性實驗又要有創新和綜合性實驗；既要有工程實踐又要有理論研究相關實驗。同時目前市場上不同主流的網絡產品，它們有不同的配置和管理方式，網絡實驗室必須兼兼顧多類網絡產品，讓學生了解和掌握。

目前比較好的方法是采用專業實驗室方案。現在有很多廠家可提供整體網絡實驗室解決方案，除了硬件，還提供實驗指導用書等。但這些方案價格昂貴，建設成本較高。我們可以采用一些網絡仿真軟件作為專業實驗室的補充。比如packet tracer、ns2、sniffer等軟件可以出色地完成網絡系統的構建配置、協議分析、數據包捕獲、報文分析等網絡工程的核心實踐內容。學生往往對仿真軟件的偏愛甚于真實設備，因為仿真實驗不受地點、時間、和設備的限制。但我們也要注意一個問題，仿真的理想環境受物理干擾少，與真實環境相比還有差距。所以實驗時一定要把真實的實驗環境和仿真環境結合使用。

我校為網絡工程專業搭建的實驗平臺有：

⑴ 協議分析實驗室。該實驗系統主要利用網絡實驗協議分析軟件，剖析網絡實驗通信的整個過程，揭示TCP/IP網絡實驗協議在通信過程過程中所起的作用。對計算機網絡原理等相關課程內容進行驗證性教學，使得學生可以通過可視化的組包及分析界面了解各種協議的分層結構；另一方面，利用各層協議開發的編程接口和輔助函數，學生能夠集中精力實現網絡協議的核心機制，而無需關心不重要的細節。

⑵ 網絡安全實驗室。該實驗平臺具備完善的信息安全教學實驗體系，涉及密碼學及應用、主機安全、網絡攻防、病毒攻防、容災備份、無線安全和生物特征等多個方面[4]。

⑶ 綜合布線實驗室。該實驗平臺主要由實訓墻體、配線裝置、光纖熔接等構成。通過綜合布線實驗，學生可以熟悉并掌握網絡工程與綜合布線的基本知識，加深對課堂教學內容的理解，掌握基本的綜合布線技巧，能夠進行一些簡單綜合布線方案設計，提高綜合布線的應用能力[5]。

⑷ 網絡通信實驗室。該實驗平臺主要是由各種型號的交換機、路由器、防火墻構成，用以滿足學生對通信網絡的交換、路由、網絡安全等實驗需求。

4 結束語

經過幾年的努力探索，我們在網絡工程專業的教學實踐中取得了一些經驗，我們的畢業生在地方網絡相關就業崗位競爭中的優勢明顯增強。但是我們知道，在網絡工程專業的發展過程中，專業定位、課程體系建設等問題目前還沒有一個標準或規范，而網絡工程的實踐課程模式更是百家爭鳴，需要我們根據網絡技術的發展和社會形勢的變化適時調整實踐教學的方法和手段，以期形成一個科學、合理、可操作的網絡工程專業實踐課程體系建設方案。

參考文獻：

[1] http://www.sias.edu.cn/xbsz/dzxxgcxy.htm.

[2] 李普聰.計算機網絡類實踐教學改革研究[J].中國教育信息化,

2007.11:75-77

[3] 尹方,劉想德.應用技術型本科課程體系改革芻議:計算機科學與技

術/計算機網絡應用專業[J].重慶郵電學院學報:社會科學版,2006.5:793-794

[4] 田豐.高校開放式實驗教學模式探索[J].實驗教學與儀器,2007.2.

[5] 王海暉,譚云松,伍慶華,黃文芝.高等院校信息安全專業人才培養模

式的研究[J].現代教育科學,2006.3.