网络工程专业实践教学研究

王丹丹 曹利

摘要： 分析了网络工程专业加强实践教学的意义。通过对人才能力的分析，提出了适应专业人才培养的网络工程实践教学体系。深入研究了在该模式下网络实践环境的建设问题，通过把真实网络实验平台和虚拟实验环境结合的方法，实现实验效率最大化。

关键词： 网络工程； 实践教学； 实践平台； 课程体系

中图分类号：G642文献标志码：A 文章编号：1006-8228(2012)07-69-02

0 引言

网络工程专业的建立源于网络技术发展，网络应用普及和企事业单位对网络系统建设、管理和维护的强大需求。国家教育部在2002年设立了目录外专业——网络工程[1]。该专业的目标是为了适应社会对网络专业人才的需求，培养系统地掌握计算机、通信和网络方面的基本理论、知识和技能，具有良好工程素质，并能运用所学知识去分析和解决相关的实际问题，能在信息产业、企事业单位、行政管理部门从事计算机网络系统的规划、设计，网络系统的安全管理与维护，以及网络应用系统的设计、开发、集成和项目管理的高级工程技术人才。

网络工程专业和计算机其他相关专业相比，具有明显不同的特点。该专业人才的能力可以分解为网络设备研究和设计，网络协议分析、设计与实现，网络应用系统设计与开发，网络工程规划、设计与实施，网络系统管理与维护，网络系统安全保障等六个方面的能力。这六个方面的能力就相当于六个维度，每个维度的培养内容除了包含基本理论知识，更重要的是实践能力的培养。

从目前情况看，国内的网络工程专业在专业定位、培养模式等方面均不成熟，甚至存在争议。

我校的网络工程专业是在本校计算机科学与技术学科的基础上发展而来的。根据教育部《面向21世纪教育教学内容和课程体系改革》的要求，为保证人才培养质量，适应快速发展的信息产业对人才的需求，我们近几年一直坚持网络工程专业人才的教学改革与实践，取得了一些成效，积累了一些经验。

1 网络工程专业人才能力分析

网络工程的知识技能覆盖网络互联的软硬件设计、研发、生产、测试，网络应用系统的设计开发，网络组网工程的方案设计、论证、施工和调试，网络与应用系统的使用、管理、维护和安全防范等方面。据此我们可以认为，网络工程专业人才的能力可分解为网络设备的研究和设计，网络协议分析、设计和实现，网络应用系统设计与开发，网络工程规划、设计与实施，网络系统维护和安全保障六个方面的能力。在教学过程中，需要在专业课程的基本原理和方法讲解的基础上引入大量实践环节，以培养学生理论联系实践的能力和对知识的综合运用的能力，提高其自主研究性学习、创新性研究和科研训练的能力。

2 网络工程专业实践教学体系

网络工程专业实践性很强，为了充分培养学生的实践能力，在课程建设中，我们注意到以下几个方面的问题。

第一，在专业课程中包含适量的专业课内试验环节，目的是让学生更好地理解和掌握专业课程的基本原理和基本方法。

第二，针对各课程设计综合性实践环节，以培养学生理论联系实际的能力和在各个专业方向上的专业知识综合运用能力。

第三，为了培养学生自学和创新能力，鼓励学生在高年级参与自主研究性学习、创新研究和科研训练环节。

第四，为了缩短学生岗前培训和实习时间，满足第一任职需求，还设置了毕业前的实训和毕业设计环节，针对学生第一任职过程中可能遇到的知识、技术、技能、平台工具进行训练。

由此，我们在专业实践中基本形成了以课内实验为基础、以课程设计为中心、以各类竞赛和创新活动为重要环节、以实习实训为核心的实践教学体系[2]，如图1所示。

每个课内实验一般分配2学时，目的是让学生加深、巩固对相关原理的理解和掌握。课内实验一般是由验证型实验、操作配置类实验和简单设计类实验组成，适合于在计算机网络原理、TCP/IP协议、无线通信技术等课程的学习过程中进行，以加深学生对原理的理解、为后继实验打好基础。这类实验一般可分为软件设计类和硬件设计类实验。软件类主要是进行基本的网络应用程序的设计和开发，满足未来网络工程建设中的网络应用系统设计和应用系统间的通信和互联、数据库访问、动态网页设计等应用系统集成需求。通过这样的环节让学生初步了解网络应用系统的开发思路。硬件类主要是在硬件已有模块基础上的总体设计、组装和仿真等实验，目的是让学生熟悉网络硬件系统设计和开发过程，掌握相关的设计、开发和仿真分析工具的使用方法，为将来在硬件方面的相关工作打下良好基础。

课程设计分配16个学时，内容是专业方向知识的综合应用，具有一定难度。一般由老师提供软硬件系统的总体框架，由学生完善各部分功能，并进行总装和集成，最后完成设计目标。在实验组织方面以4到8人组成的小组为单位进行。学生必须完成书写完整的实践报告，包括遇到的问题、实践收获和体会等内容。通过在专业方向上的综合性课程实践环节能够进一步培养学生理论联系实际的能力和对专业知识的综合应用能力。

为了进一步提高学生的实践能力，扩大知识面，我校积极鼓励有能力的学生在老师的指导下，利用业余时间和假期参与老师的科研项目、参加学校、企事业单位、省、教育部的各种级别的大学生学科或专业竞赛。

实训和实习的主要目的是缩短第一任职岗前培训时间，为此，需要让网络工程专业的学生学习和掌握将来主要就业行业和领域中可能遇到的主流软硬件系统开发工具、网络软硬件产品功能和配置方法、网络应用平台使用方法等。学生的实训任务可通过在企业、事业单位的见习、在校内实验和实训基地完成；实习任务可通过和校外企业或培训基地合作，让学生参与的实习环节来完成。毕业设计是大学生专业知识学习后的一次综合性专业技术实践锻炼机会，毕业生通过对经典类和创新类项目的毕业设计，实践能力能进一步得到提升。

3 实验环境的建设

由于网络工程实验内容的多样性和设备的复杂性[3]，因此网络工程实验室建设比较复杂：实验内容既要有验证性实验又要有创新和综合性实验；既要有工程实践又要有理论研究相关实验。同时目前市场上不同主流的网络产品，它们有不同的配置和管理方式，网络实验室必须兼兼顾多类网络产品，让学生了解和掌握。

目前比较好的方法是采用专业实验室方案。现在有很多厂家可提供整体网络实验室解决方案，除了硬件，还提供实验指导用书等。但这些方案价格昂贵，建设成本较高。我们可以采用一些网络仿真软件作为专业实验室的补充。比如packet tracer、ns2、sniffer等软件可以出色地完成网络系统的构建配置、协议分析、数据包捕获、报文分析等网络工程的核心实践内容。学生往往对仿真软件的偏爱甚于真实设备，因为仿真实验不受地点、时间、和设备的限制。但我们也要注意一个问题，仿真的理想环境受物理干扰少，与真实环境相比还有差距。所以实验时一定要把真实的实验环境和仿真环境结合使用。

我校为网络工程专业搭建的实验平台有：

⑴ 协议分析实验室。该实验系统主要利用网络实验协议分析软件，剖析网络实验通信的整个过程，揭示TCP/IP网络实验协议在通信过程过程中所起的作用。对计算机网络原理等相关课程内容进行验证性教学，使得学生可以通过可视化的组包及分析界面了解各种协议的分层结构；另一方面，利用各层协议开发的编程接口和辅助函数，学生能够集中精力实现网络协议的核心机制，而无需关心不重要的细节。

⑵ 网络安全实验室。该实验平台具备完善的信息安全教学实验体系，涉及密码学及应用、主机安全、网络攻防、病毒攻防、容灾备份、无线安全和生物特征等多个方面[4]。

⑶ 综合布线实验室。该实验平台主要由实训墙体、配线装置、光纤熔接等构成。通过综合布线实验，学生可以熟悉并掌握网络工程与综合布线的基本知识，加深对课堂教学内容的理解，掌握基本的综合布线技巧，能够进行一些简单综合布线方案设计，提高综合布线的应用能力[5]。

⑷ 网络通信实验室。该实验平台主要是由各种型号的交换机、路由器、防火墙构成，用以满足学生对通信网络的交换、路由、网络安全等实验需求。

4 结束语

经过几年的努力探索，我们在网络工程专业的教学实践中取得了一些经验，我们的毕业生在地方网络相关就业岗位竞争中的优势明显增强。但是我们知道，在网络工程专业的发展过程中，专业定位、课程体系建设等问题目前还没有一个标准或规范，而网络工程的实践课程模式更是百家争鸣，需要我们根据网络技术的发展和社会形势的变化适时调整实践教学的方法和手段，以期形成一个科学、合理、可操作的网络工程专业实践课程体系建设方案。

参考文献：

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

[2] 李普聪.计算机网络类实践教学改革研究[J].中国教育信息化,

2007.11:75-77

[3] 尹方,刘想德.应用技术型本科课程体系改革刍议:计算机科学与技

术/计算机网络应用专业[J].重庆邮电学院学报:社会科学版,2006.5:793-794

[4] 田丰.高校开放式实验教学模式探索[J].实验教学与仪器,2007.2.

[5] 王海晖,谭云松,伍庆华,黄文芝.高等院校信息安全专业人才培养模

式的研究[J].现代教育科学,2006.3.