网络工程专业课程体系研究与实践

徐　明　曹介南　姚丹霖　蔡开裕　蔡志平

摘要:本文在调查、分析了用人单位对网络工程专业人才技术、技能要求和目前网络工程专业培养目标的基础上,进一步明确了网络工程专业涉及到的知识领域和对应的知识点,设计了网络工程专业的课程体系结构,并制订了相应的教学计划,供相关单位借鉴和参考。

关键词:计算机网络;网络工程专业;课程体系;教学计划

中图分类号:G642 文献标识码:B

1引言

随着计算机网络技术的快速发展,大到国民经济各个领域,小到人们生活的点点滴滴都离不开计算机网络,并且这种应用趋势还在不断向更广的领域、更深的层次、更高的要求发展。于是,包括政府、军队、科研院校、企事业单位等组织在内的社会各行各业对网络技术各方面的人才需求急剧增长,作为高等院校,如何适应时代需求,培养掌握网络及其相关技术的高素质人才,以满足不同行业不同岗位的工作对网络工程专业人才的技术需求,成为一项紧迫而又重要的战略任务。

目前各行各业需要什么样的网络技术人才呢?而国内的高等院校网络工程专业培养的人才能否完全满足这些需求呢?为此,我们一方面调查并分析了多个典型行业对网络工程专业人才的技术与技能要求,另一方面跟踪分析了包括清华、北大、上海交大、美国MIT、加州大学伯克利分校、西点军校、CC2005、加拿大Dalhousie大学、澳大利亚昆士兰大学和国立大学、瑞士联邦理工学院等多所国内外知名院校当前网络工程或相关专业的培养方案,并以此为依据,确定网络工程专业涉及到的知识领域及对应的知识点,然后制定覆盖各知识点的课程体系和教学计划。

2用人单位对网络工程专业人才技术、技能的要求

我们对国内外从事网络设备设计、生产的科研院所和厂家的技术人员、从事网络组网工程的系统集成公司的工程师、从事网络运行管理与维护的军政机关和企事业单位网络管理员、从事网络技术教育的高等院校教师等典型单位及相关工作岗位进行了关于网络工程专业人才技术、技能要求的现状和和发展方向的问卷调查和统计分析,得出结论,围绕图1所示的网络工程生命周期,目前及未来五到十年网络工程专业培养的人才主要分为科研型、工程型和应用型三个层次,且应具有以下五方面的技能。

(1) 网络设备的设计与制造技术

掌握网络交换机、路由器、防火墙、网络存储、网闸、网关等网络设备的体系结构、工作原理、设计方法、制造工艺等相关技术,将来主要就业于科研院所和生产厂家的网络硬件工程师岗位,从事网络新技术、新设备的研发、设计与制造等的工作。

(2) 网络协议的设计与实现技术

掌握包括局域网协议、广域网协议、TCP/IP协议、网络安全协议、网络管理协议及其他网络新应用协议等的工作原理、协议标准描述、协议分析与设计、协议实现、协议测试与验证等相关技术,将来主要就业于科研院所和生产厂家的网络系统软件工程师岗位,与网络硬件工程师一起从事网络新技术、新设备、新协议的研发、设计与实现等工作。

(3) 网络应用系统的设计与开发技术

掌握包括C/S模式和B/S模式的网络编程技术、基于网络的MIS系统的设计与开发技术、Web系统与技术、网络多媒体技术、网络分布处理技术、网格计算与云计算技术、网络备份与恢复技术、P2P网络技术、.NET技术、J2EE技术等在内的网络应用系统设计与开发技术,将来主要就业于网络应用软件开发技术公司的网络软件开发系统分析员与工程师岗位,从事各行业网络应用系统的设计与开发等工作。

(4) 网络系统的规划设计与施工技术

掌握网络拓扑结构的设计、网络路由的设计、网络服务的部署、网络可靠性与安全性方案的设计与实施、子网与IP地址的规划、综合布线方案、网络施工方案以及网络测试与验收方案设计、论证等技术,将来主要就业于网络系统集成公司的网络工程师岗位,从事各行业网络组网工程的方案设计与论证、工程实施与系统集成等工作。

(5) 网络系统的管理与维护技术

掌握网络设备与系统的配置管理、故障管理、性能管理、安全管理、计费管理、网络性能评价与优化、网络安全防范等技术,将来主要就业于军政机关、企事业单位的信息中心网络管理与维护岗位,从事各单位网络日常管理与维护等工作。

其中(1)、(2)属于科学研究型人才,(3)、(4)属于工程型人才,(5)属于应用型人才。

3网络工程专业人才培养方面存在的不足

从2002年起开设网络工程专业到目前为止,开设网络工程专业的高等院校已有两百多所,即使未开设的院校在其计算机专业中也大量涉及到计算机网络的教学,积累了较为丰富的办学经验和教学成果,但也暴露了一些问题,其中最主要的是网络工程专业定位问题以及由此产生的课程体系建设问题。

在各个高校开设网络工程专业之时,正是国内企事业单位网络工程项目建设蓬勃发展的时期,当时人们对网络工程专业人才培养的定位主要侧重组网工程的建设者、网络系统的管理与维护者,但随着时间的推移,用户单位对组网的需求增速放慢,同时网络管理与维护的工作逐渐被一些大专、职高的学生占据,从而导致按上述定位培养的网络工程专业本科毕业学生找工作困难的局面。究其原因,主要是当时对网络工程专业的定位太低,网络工程专业只关注了组网工程的建设环节,没有涵盖网络工程生命周期中的全部环节,因而导致网络工程专业的学生就业面窄、参与技术研发的后劲不足,进而使用人单位甚至院校本身对网络工程专业培养的学生能力乃至网络工程专业存在的必要性产生了怀疑。为此,许多有识之士建议提升计算机网络的学科地位,从原来隶属于系统结构下的三级学科提升为计算机科学技术下的二级学科,并更名为网络技术(NI),然后对网络工程专业(或更名为网络技术专业)人才培养进行重新定位,使该专业的教学内容覆盖整个网络工程的生命周期,并根据新的定位,研究并制定网络工程专业的课程体系和实践教学体系,以指导、规范网络工程专业的教学与实践,提高网络工程人才培养的质量和水平。

4网络工程专业人才培养目标

根据图1所示的网络工程生命周期和行业用户对网络工程专业人才技术、技能的要求,我们对网络工程专业人才培养目标重新定位,包括以下五个目标或专业方向:(1)网络硬件设备的设计与开发;(2)网络协议的设计与实现;(3)网络应用系统的设计与开发;(4)网络工程设计、规划与实施;(5)网络系统的管理、维护与评估。

5网络工程专业知识领域

为了达到网络工程专业人才培养的新目标,在教学计划中除了数学、物理等公共学科领域外,还需要包含以下知识领域(各领域涉及到的知识点由于篇幅关系,在此未列出):(1)电子科学与技术;(2)计算机科学与技术;(3)网络与数据通信技术;(4)信息安全技术。

6网络工程专业课程体系设计

围绕网络工程专业涉及到的知识领域和知识点,网络工程专业课程体系由五模块组成:公共基础模块、专业基础模块、专业必修模块、专业选修模块、专业实践模块。首先通过基础课程、专业必修课程的学习,初步掌握本专业的基础理论、关键技术;然后根据专业方向或自己将来准备从事的工作岗位选修相应的课程;最后通过专业实践环节的综合训练,起到对所学知识和技能融会贯通的作用。具体来讲,重点培养学生以下几方面的能力:

(1) 网络硬件设备研发方面的能力培养

通过电工与电路、模拟电子技术、数字电子技术、信号分析与处理、计算机原理、计算机体系结构、嵌入式系统、计算机系统工程、计算机接口与控制、VLSI技术及应用、人机交互技术等课程的教学与训练,着重培养学生在网络新技术、新产品的硬件方面的创新研究和设计制造的能力,以满足科研单位和网络设备厂家的硬件设计工程师工作岗位对网络技术人才的需求。

(2) 网络协议分析与设计方面的能力培养

通过计算机网络、Internet协议分析、高级语言程序设计、汇编语言程序设计、数据结构、算法设计与分析、软件工程等课程的教学与训练,着重培养学生在网络新技术、新产品的系统软件方面的创新研究和设计的能力,以满足科研单位和网络设备厂家的系统软件设计工程师工作岗位对网络技术人才的需求。

(3) 网络应用系统设计与开发方面的能力培养

通过高级语言程序设计、汇编语言程序设计、数据结构、算法设计与分析、软件工程、操作系统、数据库原理与技术、网络计算技术、分布式系统导论、多媒体技术、人工智能导论等课程的教学与训练,着重培养学生在网络应用系统设计与开发方面的能力,以满足行业软件公司软件工程师工作岗位对网络技术人才的需求。

(4) 网络工程规划设计与实施方面的能力培养

通过网络工程、信息系统集成、移动通信技术、通信系统、程控数字交换原理、接入网技术、网络性能评价等课程的教学与训练,着重培养学生在网络工程规划、技术方案设计与评估、组网工程实施等方面的能力,以满足系统集成公司的网络工程师工作岗位对网络技术人才的需求。

(5) 网络系统管理维护与评估方面的能力培养

通过网络管理、网络安全、网络性能评价、网站设计与维护、计算机故障诊断与维护、信息安全法规等课程的教学与训练,着重培养学生在网络系统故障管理、配置管理、性能管理、安全管理等方面的能力,以满足企事业单位网络管理员工作岗位对网络技术人才的需求。网络工程专业课程体系详见图2。

7网络工程专业课程体系实施计划

在制定实施计划时,需要考虑课程之间的依赖关系、各学期课时量平衡关系等问题。同时,为了让学生集中精力完成必修课学习的同时又兼顾学生的专业方向,选修课程主要安排在第三、四学年秋。另外,为了更好地开展毕业实习和毕业设计工作,我们建议第四学年春不安排课程教学,如果需要可以适当安排2～3次专业讲座。课程体系中各课程的学分、总课时、实验课时、考试课时及教学安排详见表1。

8小结

随着网络技术的不断发展,计算机网络应用正在不断向更广的领域、更深的层次、更高的要求发展,用人单位对网络技术各方面的人才要求也将不断提高并向专业化方向发展。作为高等院校,必须适应时代需求,不断修正网络工程专业的培养目标,完善课程体系,实时调整课程教学计划,只有这样才能培出养掌握网络及其相关技术的高素质人才,以满足不同行业不同岗位的工作对网络工程专业人才的技术需求。

参考文献:

[1] 北京大学信息科学技术学科课程体系研究组. 北京大学信息科学技术学科课程体系[M]. 北京:清华大学出版社,2008.