網(wǎng)絡(luò)工程專業(yè)教學(xué)實(shí)踐體系建設(shè)

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摘要：圍繞新工科背景下的網(wǎng)絡(luò)工程專業(yè)面臨的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)與重要發(fā)展機(jī)遇，探討如何應(yīng)對(duì)在專業(yè)轉(zhuǎn)型發(fā)展中及實(shí)踐體系建設(shè)所面臨的系列問題，圍繞先進(jìn)教學(xué)內(nèi)容和方式、多層次實(shí)踐體系和師資隊(duì)伍培養(yǎng)等方面進(jìn)行了研究。

關(guān)鍵詞：新工科；網(wǎng)絡(luò)工程；教學(xué)改革；實(shí)踐體系；新型網(wǎng)絡(luò)技術(shù)

一新工科的內(nèi)涵和網(wǎng)絡(luò)工程專業(yè)發(fā)展背景

2017年，教育部高教司推出一系列“新工科”發(fā)展計(jì)劃，如“復(fù)旦共識(shí)”、“天大行動(dòng)”、“北京指南”等，了指導(dǎo)性文件。[1]在此基礎(chǔ)上，高校紛紛提出結(jié)合自身特色的新工科建設(shè)規(guī)劃與實(shí)施方案。新工科建設(shè)所涉及的新的理念與現(xiàn)代信息技術(shù)緊密融合，如產(chǎn)學(xué)合作，協(xié)同育人，學(xué)科交叉等。新工科背景下的教學(xué)實(shí)踐體系應(yīng)更加著重于培養(yǎng)學(xué)生掌握前沿知識(shí)和綜合技能的能力。使網(wǎng)絡(luò)工程專業(yè)畢業(yè)生具有解決實(shí)際網(wǎng)絡(luò)工程問題、網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)設(shè)計(jì)、網(wǎng)絡(luò)安全防護(hù)、團(tuán)隊(duì)溝通交流和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)等綜合能力。經(jīng)過20多年的發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)工程專業(yè)的教學(xué)和實(shí)踐體系不斷完善。2016年，參照國際知名ACM/IEEE教程，網(wǎng)絡(luò)工程專業(yè)教學(xué)指導(dǎo)工作組了《高等學(xué)校網(wǎng)絡(luò)工程專業(yè)規(guī)范》。[2]該規(guī)范對(duì)網(wǎng)絡(luò)工程專業(yè)的架構(gòu)進(jìn)行了設(shè)計(jì)，主要包含以下內(nèi)容：1.網(wǎng)絡(luò)工程專業(yè)涵蓋了知識(shí)領(lǐng)域12個(gè)，知識(shí)單元112個(gè)，知識(shí)點(diǎn)478個(gè)；2.包含的核心課程有：計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用開發(fā)、網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)與集成、網(wǎng)絡(luò)管理與網(wǎng)絡(luò)安全；3.網(wǎng)絡(luò)工程專業(yè)人才培養(yǎng)的專業(yè)能力包括：網(wǎng)絡(luò)工程規(guī)劃、設(shè)計(jì)與實(shí)施能力，網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)與開發(fā)能力，網(wǎng)絡(luò)管理、維護(hù)與評(píng)估能力，網(wǎng)絡(luò)安全能力，網(wǎng)絡(luò)協(xié)議分析與設(shè)計(jì)能力以及網(wǎng)絡(luò)硬件設(shè)備研發(fā)能力。隨著信息技術(shù)的不斷進(jìn)步，傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)工程技術(shù)已經(jīng)越來越難以適應(yīng)瞬息萬變的新技術(shù)需求。網(wǎng)絡(luò)工程技術(shù)已經(jīng)是融合通信技術(shù)、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、軟硬件編程、社會(huì)倫理學(xué)、信息安全技術(shù)等在內(nèi)的綜合系統(tǒng)。通過多樣的網(wǎng)絡(luò)接入技術(shù)，如互聯(lián)網(wǎng)、蜂窩網(wǎng)、傳感網(wǎng)等，實(shí)現(xiàn)人機(jī)物在物理世界、信息網(wǎng)絡(luò)與社會(huì)網(wǎng)絡(luò)之間的融合。然而，大多數(shù)高校的網(wǎng)絡(luò)工程專業(yè)人才培養(yǎng)目標(biāo)尚定位在狹窄的工程型人才培養(yǎng)上，過于關(guān)注傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，如計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)絡(luò)組建與維護(hù)技術(shù)、Web應(yīng)用技術(shù)等。作為信息基礎(chǔ)設(shè)施的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，復(fù)雜度和新技術(shù)的快速融合加入，使得網(wǎng)絡(luò)工程人才的需求內(nèi)涵發(fā)生了巨大變化。從路由與交換、協(xié)議分析、局域網(wǎng)規(guī)劃與設(shè)計(jì)、網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)集成、網(wǎng)絡(luò)安全等傳統(tǒng)核心技術(shù)，延展到數(shù)據(jù)中心與云計(jì)算、虛擬化與云存儲(chǔ)、IoT、軟件定義網(wǎng)絡(luò)、無線移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)等新興技術(shù)。新時(shí)期的新興人才需求更加側(cè)重于具有新型網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的人才，如網(wǎng)絡(luò)金融人才、網(wǎng)絡(luò)安全人才、網(wǎng)絡(luò)大數(shù)據(jù)分析人才等。因此，網(wǎng)絡(luò)工程人才培養(yǎng)中教學(xué)實(shí)踐體系的轉(zhuǎn)型與發(fā)展升級(jí)已經(jīng)勢(shì)在必行。

二網(wǎng)絡(luò)工程專業(yè)目前面臨的困境

當(dāng)前，普通高校網(wǎng)絡(luò)工程專業(yè)在教學(xué)和實(shí)踐環(huán)節(jié)都面臨多重困境。[3,4]

（一）專業(yè)課程教學(xué)在培養(yǎng)目標(biāo)，課程設(shè)置和師資力量方面都有不足

1.與應(yīng)用型人才目標(biāo)定位上沒有區(qū)分度，專業(yè)缺少人才培養(yǎng)特色和專業(yè)辨識(shí)度，教學(xué)實(shí)踐體系停留在傳統(tǒng)的培養(yǎng)模式框架下，與高職人才培養(yǎng)差異較小，未體現(xiàn)出專業(yè)特長(zhǎng)和專業(yè)優(yōu)勢(shì)。2.專業(yè)課程體系大幅落后網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展。課程設(shè)置仍聚焦傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，對(duì)當(dāng)前信息基礎(chǔ)設(shè)施和網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)解決方案的核心尚欠缺教學(xué)資源，如數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)、云計(jì)算、虛擬化與云存儲(chǔ)、物聯(lián)網(wǎng)、軟件定義網(wǎng)絡(luò)等當(dāng)前熱門的新興技術(shù)。3.課程特色不明顯。即使很多高校的網(wǎng)絡(luò)工程的專業(yè)方向已經(jīng)從網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)、網(wǎng)絡(luò)管理與維護(hù)、網(wǎng)絡(luò)編程等，轉(zhuǎn)向了網(wǎng)絡(luò)安全、物聯(lián)網(wǎng)等比較熱門的專業(yè)方向，但專業(yè)課內(nèi)容調(diào)整上尚有不足,有些課程的名稱變得更加先進(jìn)，但授課內(nèi)容可能還沿襲之前的課程內(nèi)容。4.師資力量較為薄弱。很多教師對(duì)傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)非常嫻熟，教學(xué)資源豐富，可以深入淺出地呈現(xiàn)給學(xué)生，而對(duì)新出現(xiàn)的技術(shù)需要一個(gè)學(xué)習(xí)的過程，且新興技術(shù)缺少教學(xué)資源，導(dǎo)致相關(guān)課程的設(shè)置變得困難重重。

（二）實(shí)踐教學(xué)在實(shí)踐環(huán)境、規(guī)模、內(nèi)容、創(chuàng)新性等方面稍顯不足

1.資金受限，設(shè)備更新慢。由于建設(shè)網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)室需要購置大量網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，如計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)室的交換機(jī)、路由器設(shè)備等，和系統(tǒng)軟件，如計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實(shí)教學(xué)系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)安全實(shí)驗(yàn)室的網(wǎng)絡(luò)攻防系統(tǒng)等，價(jià)格昂貴且軟件更新周期短。[5]2.網(wǎng)絡(luò)相關(guān)實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)規(guī)模有限。網(wǎng)絡(luò)工程專業(yè)需培養(yǎng)的的實(shí)際能力在于能夠基本實(shí)現(xiàn)企業(yè)、政府、校園、數(shù)據(jù)中心等多種類型網(wǎng)絡(luò)的搭建與配置。傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)室環(huán)境往往僅能搭建簡(jiǎn)單的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?，進(jìn)行簡(jiǎn)單的局域網(wǎng)內(nèi)協(xié)議分析等，存在實(shí)踐與實(shí)際需求脫節(jié)的問題。3.實(shí)驗(yàn)內(nèi)容連貫性較差。網(wǎng)絡(luò)工程相關(guān)課程的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容大多較為分散，往往是對(duì)某知識(shí)點(diǎn)的單獨(dú)實(shí)驗(yàn)，缺少網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浼軜?gòu)整體設(shè)計(jì)相關(guān)的實(shí)驗(yàn)。4.實(shí)驗(yàn)設(shè)施較為陳舊，缺少針對(duì)新技術(shù)的創(chuàng)新環(huán)境。傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)室已經(jīng)實(shí)現(xiàn)模塊化，在實(shí)驗(yàn)室建設(shè)時(shí)就會(huì)設(shè)計(jì)好實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和實(shí)驗(yàn)步驟，學(xué)生只是按部就班地按照實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書所設(shè)計(jì)好的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和步驟進(jìn)行重復(fù)性的實(shí)驗(yàn)，缺少創(chuàng)新性，綜合性的實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)，約束了學(xué)生的思考創(chuàng)新能力。

三新工科背景下“網(wǎng)絡(luò)工程”專業(yè)創(chuàng)新探索

（一）理論課程教學(xué)體系結(jié)構(gòu)優(yōu)化思路

1.重新梳理課程知識(shí)體系，對(duì)課程體系進(jìn)行新舊轉(zhuǎn)換。根據(jù)網(wǎng)絡(luò)工程新技術(shù)與能力培養(yǎng)新要求的相關(guān)性和連續(xù)性，將傳統(tǒng)課程與新課程結(jié)合來重構(gòu)課程體系，如計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)設(shè)計(jì)，軟件定義網(wǎng)絡(luò)，云數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)等課程按照先后順序構(gòu)建課程群，根據(jù)培養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)和能力分級(jí)列出核心知識(shí)點(diǎn)，并通過課程設(shè)計(jì)或?qū)嵙?xí)項(xiàng)目來培養(yǎng)學(xué)生的職業(yè)技能素質(zhì)。2.構(gòu)建校企合作的課程體系，產(chǎn)學(xué)融合，協(xié)同育人。針對(duì)缺少新技術(shù)師資力量的問題，通過校企合作的方式，聘請(qǐng)企業(yè)導(dǎo)師對(duì)前沿應(yīng)用技術(shù)進(jìn)行培訓(xùn)，或者直接外聘教師開展教學(xué)工作。使師生掌握新技術(shù)的要點(diǎn)，了解相關(guān)企業(yè)的新需求。通過企業(yè)導(dǎo)師對(duì)實(shí)際工程項(xiàng)目的講授，全面鍛煉學(xué)生的工程實(shí)踐和創(chuàng)新能力。3.加強(qiáng)理論教學(xué)師資力量的更新與培訓(xùn)。由于課程內(nèi)容緊跟網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)的發(fā)展，師資力量的理論積累也要不斷完善。高校專業(yè)教師對(duì)快速發(fā)展的計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的技術(shù)積累不足，需要通過培訓(xùn)來學(xué)習(xí)最新的技術(shù)和理念，讓教師接觸更多的新技術(shù)、新思維，并應(yīng)用到教學(xué)當(dāng)中。4.引入先進(jìn)的教學(xué)和培養(yǎng)方法。采用翻轉(zhuǎn)課堂、基于問題和項(xiàng)目的探究式學(xué)習(xí)、體驗(yàn)式學(xué)習(xí)等各種主動(dòng)式學(xué)習(xí)方法，培養(yǎng)學(xué)生主動(dòng)積極學(xué)習(xí)的習(xí)慣。提供多樣的學(xué)習(xí)資料給學(xué)生，有助于提升學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力和時(shí)間管理能力。從而使單純的課堂環(huán)節(jié)延伸到課前預(yù)習(xí)、課堂學(xué)習(xí)、在線復(fù)習(xí)、課后作業(yè)等多環(huán)節(jié)，促使學(xué)生的學(xué)習(xí)模式從被動(dòng)教育轉(zhuǎn)換到主動(dòng)學(xué)習(xí)模式。

（二）實(shí)踐體系結(jié)構(gòu)優(yōu)化思路

1.提升實(shí)踐環(huán)節(jié)質(zhì)量。實(shí)踐內(nèi)容的先進(jìn)性對(duì)學(xué)生素質(zhì)的培養(yǎng)至關(guān)重要，特別是核心專業(yè)課程的實(shí)踐內(nèi)容要隨著時(shí)代的需求及時(shí)更新，來體現(xiàn)科技的進(jìn)步和發(fā)展。2.加強(qiáng)實(shí)踐環(huán)節(jié)師資力量的建設(shè)。為彌補(bǔ)高校教師的不足，應(yīng)積極探索院校和企業(yè)聯(lián)合培養(yǎng)人才的機(jī)制。讓企業(yè)參與實(shí)踐類課程的建設(shè)，構(gòu)建與社會(huì)需求相適應(yīng)的實(shí)踐教學(xué)體系。另外，聘請(qǐng)企業(yè)中的工程師對(duì)新技術(shù)進(jìn)行與項(xiàng)目相結(jié)合的培訓(xùn)，也會(huì)大幅提高學(xué)生的實(shí)踐能力和前沿視野。3.開拓校企合作，共建多層次實(shí)踐實(shí)習(xí)基地。學(xué)生培養(yǎng)工作不應(yīng)局限于相關(guān)院系的老師，更應(yīng)該開展多層次的合作，創(chuàng)造開放式的人才培養(yǎng)環(huán)境，如建設(shè)校企實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)基地，外聘企業(yè)導(dǎo)師進(jìn)行實(shí)踐培訓(xùn)等。4.使用虛擬仿真平臺(tái)提升實(shí)踐技能。虛擬仿真教學(xué)可以應(yīng)對(duì)部署網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)室花費(fèi)巨大的難題，[6]還能夠給學(xué)生提供直觀的大型數(shù)據(jù)中心的現(xiàn)場(chǎng)效果，實(shí)現(xiàn)大型網(wǎng)絡(luò)設(shè)備可視場(chǎng)景和命令行交互式仿真的有效融合，將三維網(wǎng)絡(luò)仿真與二維人機(jī)交互接口相結(jié)合，有效提升學(xué)生開展大型網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)實(shí)驗(yàn)的學(xué)習(xí)效率，降低實(shí)驗(yàn)設(shè)備門檻，提高實(shí)驗(yàn)效果與學(xué)生體驗(yàn)，并且能顯著擴(kuò)大學(xué)生開展實(shí)踐訓(xùn)練的范圍。5.開展多樣化的實(shí)踐教學(xué)模式。引入“項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)”的實(shí)踐教學(xué)方式，讓學(xué)生以核心課程為基礎(chǔ)，獨(dú)立完成課程項(xiàng)目訓(xùn)練。鼓勵(lì)有科研能力或科研課題的專業(yè)教師積極將本科生引入課題，在項(xiàng)目開展的過程中，因材施教，培養(yǎng)研究型和應(yīng)用型的網(wǎng)絡(luò)工程專業(yè)人才。

四結(jié)束語

網(wǎng)絡(luò)工程專業(yè)的人才需求已經(jīng)有很多涉及到了云計(jì)算、虛擬化、大數(shù)據(jù)、云存儲(chǔ)、網(wǎng)絡(luò)安全等熱門新技術(shù)。因此，我們應(yīng)以當(dāng)下新工科建設(shè)為契機(jī)，采用新技術(shù)、新方法，改革教學(xué)模式，更新教學(xué)內(nèi)容，創(chuàng)新教學(xué)方法，構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)工程專業(yè)新型教學(xué)實(shí)踐體系，培養(yǎng)面向社會(huì)需求的具有可持續(xù)競(jìng)爭(zhēng)力的高素質(zhì)專業(yè)人才。在此背景下，有必要調(diào)整網(wǎng)絡(luò)工程專業(yè)的培養(yǎng)方向，優(yōu)化課程設(shè)置，升級(jí)實(shí)踐環(huán)節(jié)，突出專業(yè)特色，加強(qiáng)校企合作和產(chǎn)教融合，來因應(yīng)新需求、迎接新挑戰(zhàn)、把握新機(jī)遇。

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作者：孫士民 韓俐 單位：天津工業(yè)大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院