工科学生能力培养网络技术论文

工科学生能力培养网络技术论文

1工科信息类网络技术

1.1信息类工科网络理论课程体系

《工程教育认证标准》指出,课程体系应是“符合本专业培养目标的工程基础类课程、专业基础类课程与专业类课程(至少占总学分的30%),工程基础类课程和专业基础类课程应能体现数学和自然科学在本专业应用能力培养,专业类课程应能体现系统设计和实现能力的培养”。围绕工科学生信息类专业的人才培养目标,以计算机通信与网络课程为理论主导,全面构建适合工科学生的信息类网络课程体系。注重理论教学与实践教学相促进,根据不同专业学生对网络知识的需求和水平,推动层次化网络工程能力培养。从网络理论、网络编程、网络协议仿真、网络规划等方面设计多层次、多类型的教学课程;设置多个实践环节,培养学生的自主学习和实践能力;结合学生的具体科研项目,将所学网络理论运用到实际科研工作中,提高学生的创新能力和工程能力。理论层是其他课程的基础,需要具备的先修课程较少,是学生起步学习网络技术的开端。实践层中的课程以必修课和选修课为主,培养学生在网络应用开发、组网技术、网络编程、网络规划和设计、分析和解决网络问题等方面的理论和实践能力。工程层中的课程以科研项目研究和实践为主,进一步培养学生网络协议分析和创新开发的工程能力。

1.2网络工程技术的重点

不同专业的网络工程能力培养要求侧重不同,因此设置了不同的网络课程和实践环节。以计算机科学与技术专业为例,可以具有4种不同的培养侧重目标。培养目标不同,除计算机通信与网络主干课程相同,其他的网络课程设置有所区别,所对应的网络工程能力培养与实践要求也有所不同。表2中不同培养目标对应的网络工程能力培养要求分4个等级,其中等级1为低要求,等级4为最高要求。

2网络工程能力培养与实践

2.1网络仿真工程能力培养与实践

工科信息类网络课程体系中包含多门实践性课程,如果增加对重点、难点的实际演示和实验,将提高学生对新知识的接受能力,提高工程能力。使用仿真软件可以部分替代实际设备的需求,具有低成本、易操作、方便快捷的特点。网络仿真工程能力培养与实践的内容主要包括:(1)针对课程体系的难点和重点,开发课堂教学过程中的仿真软件,通过仿真演示和实验,增强理论指导工程实践的效果。(2)增强仿真软件的实践环节,网络课程体系是实践性很强的课程,演示环节的设计需要充分利用课程特点提高学生的主动性,激发学习兴趣。(3)对仿真软件提供操作指南,使授课教师方便对重点、难点进行演示选取和操作。包括VmWare、Wireshark(Ethereal)、Sniffer、数据包生成器、PacketTracer、BosonNetsim、NS-2等仿真软件对学生网络工程能力的培养大有帮助。(4)学生课后可以通过仿真软件学习和实践网络知识。仿真软件对实际硬件要求低、成本低,学习效果明显。

2.2网络编程工程能力培养与实践

很多IT企业非常重视网络软件的开发经验,在工科学习阶段应该培养学生的网络编程能力。网络编程工程能力培养与实践的内容主要包括:(1)以最小化的资源需求实现网络编程的能力培养。网络编程需要搭建网络环境才能测试程序的可行性和执行性能。利用虚拟技术将一台物理上的计算机变成逻辑上的实验网络环境,从而满足编程环境的测试要求。(2)网络编程实践将复杂的网络编程知识分解为相关的单元训练,让学生从简单到复杂,从零起步进行网络编程,模块化地进行设计和实现,在短时间内实现网络编程的基本要求。(3)网络编程的教学过程以网络层的核心协议IP为中心,涉及从链路层的地址解析协议,网络层的多播协议和控制协议,传输层的两大协议以及应用层的各种应用协议的综合。(4)设计大量实例使学生深入了解各种网络应用程序的开发技巧,从而培养分析解决网络问题的能力。解决的实际问题包括网络流量统计与分析、网络扫描、网络拓扑发现、网络攻击与防范、网络服务等。

2.3网络配置工程能力培养与实践

学生在实际中接触网络都是一些具体的应用,比如电子邮件、FTP、WWW等网络提供的服务,这些内容是无法直接观察到的,讲授的知识点比较抽象。作为工程能力的培养,需要让学生掌握和应用这些方面的网络应用实践。(1)学生最为熟悉的是网络应用,所以首先指导学生从服务提供者的角度来构建服务器,包括DNS、DHCP、WWW、FTP、e-Mail、VoIP等服务器的构建和服务配置,实现服务器集群的网络规划培养。(2)网络配置必须依赖具体的操作系统,不同的操作系统对应的网络服务配置方法也有所差别,需要对网络操作系统的安装及网络配置进行实践,从操作系统的底层开始掌握网络配置的工程能力。(3)网络层和链路层的路由和交换设备在网络实验室中也是可以配置的,学习路由器的初步配置,实现报文正确转发及基本的防火墙功能。对于路由器和交换机配置命令的熟悉,由于学生已经具有了初步配置网络设备的能力,所以这里可以采用网络仿真软件的方式,以便让更多的学生都能参与进来。

2.4网络规划工程能力培养与实践

网络规划工程能力要求学生在系统掌握数据通信基本原理和计算机网络原理的基础上,能够从事网络规划、设计、网络布线方面的工作。综合掌握网络规划技术,将提升所培养学生远期的职业潜能。(1)设计实际的网络规划案例,指导学生从实际案例中学习需求分析、规划设计、部署实施、评测、运行维护等阶段的具体实践操作。(2)研究网络规划所涉及的高级网络理论知识,包括计算机网络原理、网络规划与设计、网络资源设备、下一代网络技术等理论知识,为学生对网络规划的实际操作打下基础。(3)对网络规划中的网络优化、网络安全和信息安全技术、网络故障分析、网络扩展与升级、网络测试及评估等问题进行实践练习。(4)网络布线工程能力培养与实践是网络规划中很重要的部分。由于实验条件限制,学生只能在认知实习中参观校园网中心的布线,感性认知网络布线的规范,也可以让学生分析学校宿舍、教学楼等综合布线的规划和不足。

3工程能力培养效果评估

网络工程能力的培养效果,需要建立客观的评价机制,一方面评估学生掌握的网络工程能力,另一方面便于改进网络工程能力的培养方法。

3.1网络工程能力评估指标

首先应当建立一套客观的网络工程能力评估指标,采用合适的评估技术衡量学生的网络工程能力掌握情况,最终给出合理的评价结果。根据工程能力培养涉及的四个方面内容,将工程能力评估指标细化。网络理论知识的掌握情况是网络工程能力评估的重要组成部分,对网络工程能力的评价由5个部分组成。每部分所占比例可根据工科不同专业对网络工程能力的要求而定,比例高的工程能力需要重点训练。对每个工程能力实践的方面,细化成多个量化等级指标。例如网络理论知识掌握程度,可以根据成绩的区间划分成A~D4个等级,而对于网络仿真的工程能力,从“C”等级能够理解仿真演示的原理与内容,到“B”等级能够对网络传输的报文进行抓包并分析其有意义的字段含义,达到“A”等级能够熟练使用高级的网络仿真软件,或者能够熟练运用路由协议配置仿真软件的能力。这样从简单到复杂,从容易到困难的工程能力锻炼,使学生能够逐步掌握相应的网络工程能力。

3.2工程能力效果评估技术

网络工程能力的评估转换成量化评估指标后,定量评估学生的网络工程能力。根据学生对每个指标中A~D4个等级量化分值的掌握情况取最高等级,再结合指标间的权重变化,可以清晰地反映出学生的工程能力掌握情况。因为每个评估指标中的高级别均覆盖了低级别的工程能力,所以每个评估指标取学生掌握程度最高值,每个评估指标根据模板可以转换成相应的百分制数值。对计算机科学与技术专业,如果考虑学生培养目标侧重“计算机工程”,可以将各指标间的权重X1~X5设置为均等,如果培养目标侧重“计算机科学”,可以选择指标间的权重,如果培养目标侧重“软件工程”或“信息技术”,可以选择指标间的权重。

3.3工程能力效果评估结果

根据各专业不同的培养目标评估学生的网络工程能力。如果需要衡量简单快速,则适合选择方案1;如果强调理论深度,则适合选择方案2;强调软件工程或者信息技术能力,则适合选择方案3。每种方案会有不同的结论。例如学生1,在评估方案2中是良好成绩,而在方案1和方案3中则可能为中等成绩,从指标等级可知,该学生网络理论知识掌握较好,需要加强对网络配置能力的实践。再如学生3在方案1和方案2的评估结果为不合格,而在方案3的评估结果中为合格,从指标等级可知,该学生的网络理论知识不足,但具有较强的网络编程能力,所以该学生的编程能力较强,需要加强网络理论学习。

4结语

课程改革对学生在整个网络教学和实践过程中的表现进行跟踪与评估,以保证学生熟练掌握网络工程能力,具有社会适应能力与就业竞争力,进而达到培养的目标。通过客观指标评价的过程和效果,根据专业的不同培养目标要求,评估学生的网络工程能力水平,并以此总结在网络工程能力培养过程中的经验与不足,从而提升网络工程能力的培养与实践质量,推动今后工科学生对工程能力的培养。

作者:李鹏 胡素君 徐超 邱凌峰 王晓艳 单位:南京邮电大学计算机学院 江苏省无线传感网高技术研究重点实验室