工程應用為主、兼顧科學研究的網絡工程專業建設研究

高 寶

（北京林業大學 信息學院，北京 100083）

0 引 言

截止2016年底，國內共有241所大學開設了網絡工程專業，開設網絡工程專業的大學包括985、211大學，也包括眾多的二本、三本類大學。開設網絡工程專業的大學對該專業的培養目標和培養方式均有著不同的定義[1]：以北京郵電大學和南京郵電大學為代表，以培養計算機通信工程專門人才和通信軟件工程師為目標；以中山大學、重慶大學和解放軍理工大學為代表，以培養具有計算機網絡工程管理、設計和開發能力的人才為目標。北京林業大學網絡工程專業，2009年經教育部批準，2010開始招收本科生，培養規模為每年30人，目前畢業4屆本科生，授予工科學士學位。

1 西方國家對傳統工程的定位與培養方法

2015年由《大西洋月刊》撰稿人Ian Bogost發表的文章[2]清晰地闡述了西方國家對傳統“工程”這一概念的定義：工程就是“為公眾利益而設計和建造基礎設施”。文章也對工程師的培養方法給出了明確的解釋：“一名專業工程師需要獲得4年制的學位，通過一種或多種考試，并在注冊工程師的監督下，接受4年或更多年的專業實踐”。可以看到一名工程師的培養在西方是一個漫長而又要求嚴苛的過程。在歐盟體系內享有盛譽的法國圖爾大學（TOURS University）工程學院（POLYTECH College）的淘汰率接近50%。

在加拿大，很多土木工程師都戴著一枚鐵指環，象征著對土木工程職業的道德承諾。土木工程專業的學生畢業的時候會參加一個“工程師冠名典禮”（the ritual of the calling of an engineer），被告知自己在工程界工作的義務，并宣讀詩人魯德亞德·吉卜林撰寫的誓言，然后才被授予這枚指環[2]。

2 網絡工程專業培養目標

按照西方對“傳統”工程的定義，網絡工程就應該被定義為公眾利益而設計和建造網絡基礎設施。網絡基礎設施既包括網絡硬件基礎設施（如路由與交換網絡、光傳輸網絡等），又包括網絡軟件基礎設施（與網絡、通訊相關的軟件工程項目）。

以上述網絡工程定義為基礎，培養目標定位于“培養具有計算機科學與技術理論基礎，掌握通訊原理和系統管理與運行技術，能將實際網絡基礎設施及系統運行工作相結合，掌握通訊、系統、軟件工程技術規范，具有網絡傳輸技術研究能力兼具信息系統開發、管理與運行能力，了解學科發展最新技術的復合型人才”。專業的建設思想是以工程應用為主，兼顧科學研究。

3 網絡工程課程體系

按照“以工程應用為主，兼顧科學研究”的專業建設思想，可以5個要素建設網絡工程專業人才培養體系：基礎、設計、建造、管理和實踐考核，如圖1所示流程建設。

1）基礎要素。

基礎要素的課程建設原則是厚基礎。本科生網絡工程專業要求有兩個專業學科的基礎課程：計算機科學與技術、通訊原理，網絡工程是兩個學科的復合型基礎。除北京林業大學的通識課程外，網絡工程專業本科生的專業基礎課是計算機科學與技術、通訊原理與計算機網絡基礎課的融合，是一個典型的復合型專業。

2）設計要素。

網絡工程專業的內涵是設計與建造網絡基礎設施，因此設計與建造是網絡工程的兩個要素。與實踐相結合是設計要素的課程建設原則。一個好的設計，需要在實際工程項目中得到檢驗與驗證。

設計要素包含3個方面的建設內容：①網絡拓撲結構設計，包括局域網、城域網、廣域網拓撲結構設計方法與設計規范，具有較強的標準約束。②弱電工程設計，即綜合布線工程設計，其設計規范分國際、國內標準要求，國際標準為TIA/EIA 568B、TSB—67等標準體系，國內標準為GB/T50311—2007、GB/T50312標準體系，要求本科生掌握并能熟練應用這些標準，并能與實際建設項目相結合。在網絡工程行業內，設計的最終成果要反映在CAD圖紙上，因此，對于網絡工程專業的本科生，還要求熟練使用AutoCAD弱電工程制圖。③網絡工程相關的軟件項目設計，這一建設內容又分為兩大類型：第1種類型是與系統緊密相關的系統級軟件項目設計，該類型涉及設備驅動、系統調用、操作系統內核、套接字程序設計、片上系統程序設計等；第2種類型是基于Web的系統設計，由于Web程序總是需要將程序由服務器傳輸至客戶端的瀏覽器解釋、顯示，因此，通常將此類的設計與實現任務劃歸網絡工程專業。

3）建造要素。

規范性是建造要素的課程建設原則。現代的軟件工程項目通常都是由多個模塊組成的，各個模塊間是相互聯系的，要實現多個模塊的協同工作，就需要在各個模塊間設計與實現時使用具有規范性的代碼表述。

按照設計部分對軟件項目的分類，建造部分涉及兩類軟件項目的實現：①與系統緊密相關的系統級軟件項目的實現；②Web程序的實現。無論是何種Web系統項目，都要求學生掌握與熟練應用現有的、經過長期發展的各種規范，只有遵循軟件工程規范的項目，才是一個合格的建造項目。要使學生養成良好的程序實現規范，需要一個長期的訓練過程。

4）管理要素。

管理要素的含義是建設完成的網絡工程硬件基礎設施與軟件基礎設施的管理與運行，涉及網絡運行狀態的監視與管理、軟件系統運行狀態的監視與管理、系統運行中間數據、結果數據分析、數據本地異地備份、網絡安全等多項內容，是一項復雜且專業要求很好的工程。

圖1 網絡工程專業培養體系構建流程

在國內外長期對網絡與系統管理的過程中，形成了大量的標準化文檔與規范以及強制執行的安全條例，這些標準化的文檔、規范與安全標準是網絡工程“管理”工作需要堅持與遵守的條例，應在本科生階段就貫穿于管理課程的教學中。

5）實踐要素。

網絡工程專業是一門實踐性很強的學科，是為公眾利益服務的學科，無論是設計，還是建造，都需要在實踐中檢驗，因此，設計、建造、管理都需要對本科生的實踐能力進行考核，實踐能力考核是“實踐”要素課程建設的核心內容。

北京林業大學新版網絡工程培養方案分兩個階段對實踐能力進行考核：①設計階段實踐考核，主要考核的內容是硬件基礎設施與軟件基礎設施建設的設計能力，對于在此階段考核不合格的學生，要求留級，由基礎階段開始重新學習；②管理階段實踐考核，主要考核學生按照工程設計對軟、硬件基礎設施的建造與管理能力，對于管理階段考核不合格的學生，要求不能進入導師制學習，需要留級，由建造要素重新開始學習。

按照圖1流程構建的網絡工程專業培養方案存在一定比例的留級率，按北京林業大學“普通高等學校學生管理規定”的要求，本科生允許連續兩次留級。

4 構建以工程應用為主的課程體系

基于以上5個要素，結合3+1培養模式，可構建以工程應用為主的課程體系。北京林業大學網絡工程專業的3+1培養模式是指3年的專業理論教育與實踐能力培養，1年的導師制差異化培養。教師在構建以工程應用為主的課程體系時，應強化建設以下內容。

1）加強教師的工程能力培養。

引導骨干教師在講授專業課程之前，參加1～2項與網絡工程相關實際生產建設或管理項目，在生產項目中培養工程能力。

2）建設合作實驗室。

與國內重要的網絡工程企業合作建立開放實驗室。例如，我們與南京銥迅信息技術有限公司、北京三石科技有限公司合作建設網絡安全實驗室；與中興通訊合作建設傳輸網絡實驗室。

3）從網絡設備生產企業中聘請符合條件的工程師講授專業課程。

從重點網絡設備生產企業聘請博士以上學歷的研發團隊負責人或相關工程師，講授相關專業課程，如聘請符合條件的工程技術人員講授綜合布線設計與實踐、傳輸網絡等課程。這種方式是現階段解決專業課師資短缺問題的有效方法。

4）建設專業基礎實驗室。

在網絡工程實驗室的基礎上，在大學的支持下建設片上系統實驗室、通訊實驗室，增強學生的實踐能力。

5）采用新的教學方式與評價機制。

采用新的教學方式，由原先的教師主講為主，逐步變更為教師引導、學生自學為主的教學方式，強化作業量、指定資料閱讀量與作業檢查力度，同時改變對學生的評價機制，將考試成績所占比重由70%降低至50%，實驗成績所占比重調整至20%，作業成績與指定資料閱讀成績所占比重調整至30%，即實現針對本科生的5：2：3評價機制。

學生做作業所需要的軟件環境與硬件環境由教研室開發實現，從而方便教師對學生作業完成質量與難度的準確評價。

5 構建以兼顧科學研究為輔的培養體系

在構建專業課程體系5個要素的基礎上，可結合3+1培養模式，建立導師制培養制度，從網絡工程專業第6學期開始，實行導師制。在培養學制最后1年，由導師主導培養，每名教師負責2～3名本科生研究能力、綜合實踐能力的差異化培養，負責本科畢業論文的指導工作，學生自愿選報指導教師。這樣使學生能夠積極參與指導教師的科研或綜合實踐項目中。

網絡工程專業教師的研究方向不同，研究領域也不盡相同，無形中為學生提供了不同的出口平臺，主要的出口平臺有：①網絡工程硬件基礎設施設計與建造，包括路由與交換、片上系統、嵌入式系統、衛星通訊；②網絡工程軟件基礎設施設計與建造，包括網絡與系統管理程序設計與實現、網絡安全嵌入式系統設計與實現、基于Web的管理信息系統的設計與實現；③系統管理與運維，包括局域網、城域網、廣域網的網絡管理與運維，信息系統的管理與運維，網絡服務的管理與運維，云計算與大數據分析等；④其他，由于教學研究領域的多樣性，導師制培養后形成了本科生出口的多樣性，適當地拓寬了學生的興趣領域。

5 結 語

以工程應用為主、兼顧科學研究的網絡工程專業建設落實于北京林業大學新版的培養計劃中，從2015級開始貫徹執行，出現4個方面的明顯發展趨勢：①學生的工程應用能力明顯增強。假期有60%的學生參與國內大型網絡企業的實習活動，能將大學所學應用到實際生產建設項目中。②積極參加指導教師的科研活動。網工專業幾乎所有的高年級學生參與指導教師的科研項目中，按照指導教師的要求由簡入深地完成教師的科研項目。③學生分析問題和解決問題的能力明顯加強。在實習或科研工作中遇到困難或問題時，學生分析問題和解決問題的能力提高，也進一步對自身能力與今后努力的方向有明確的認識。④教師對學生的評價更加準確。由于采用5:2:3的評價機制，避免了根據考試成績對學生作出片面的評價，在教學與研究過程中，可準確地發現有較強培養潛力的學生。

[1]袁志祥, 秦鋒, 鄭嘯, 等. 網絡工程專業人才培養與教學模式改革研究[J]. 計算機教育, 2010(5): 70-73.

[2]The Atlantic. Programmers: Stop calling yourselves engineers[EB/OL]. (2015-11-05)[2017-08-25]. https://www.theatlantic.com/technology/archive/2015/11/programmers-should-not-call-themselves-engineers/414271/.

[3]王寶金, 潘彪, 朱南峰, 等. 基于復合應用型卓越人才培養的木材科學與工程專業實踐教學體系的構建[J]. 中國林業教育,2017, 35(4): 19-22.

[4]劉英學, 劉文白, 張寶吉. 船舶與海洋工程專業培養模式研究[J]. 航海工程, 2012, 41(6): 134-137.