網絡工程專業課程體系研究與實踐

徐　明　曹介南　姚丹霖　蔡開裕　蔡志平

摘要:本文在調查、分析了用人單位對網絡工程專業人才技術、技能要求和目前網絡工程專業培養目標的基礎上,進一步明確了網絡工程專業涉及到的知識領域和對應的知識點,設計了網絡工程專業的課程體系結構,并制訂了相應的教學計劃,供相關單位借鑒和參考。

關鍵詞:計算機網絡;網絡工程專業;課程體系;教學計劃

中圖分類號:G642 文獻標識碼:B

1引言

隨著計算機網絡技術的快速發展,大到國民經濟各個領域,小到人們生活的點點滴滴都離不開計算機網絡,并且這種應用趨勢還在不斷向更廣的領域、更深的層次、更高的要求發展。于是,包括政府、軍隊、科研院校、企事業單位等組織在內的社會各行各業對網絡技術各方面的人才需求急劇增長,作為高等院校,如何適應時代需求,培養掌握網絡及其相關技術的高素質人才,以滿足不同行業不同崗位的工作對網絡工程專業人才的技術需求,成為一項緊迫而又重要的戰略任務。

目前各行各業需要什么樣的網絡技術人才呢?而國內的高等院校網絡工程專業培養的人才能否完全滿足這些需求呢?為此,我們一方面調查并分析了多個典型行業對網絡工程專業人才的技術與技能要求,另一方面跟蹤分析了包括清華、北大、上海交大、美國MIT、加州大學伯克利分校、西點軍校、CC2005、加拿大Dalhousie大學、澳大利亞昆士蘭大學和國立大學、瑞士聯邦理工學院等多所國內外知名院校當前網絡工程或相關專業的培養方案,并以此為依據,確定網絡工程專業涉及到的知識領域及對應的知識點,然后制定覆蓋各知識點的課程體系和教學計劃。

2用人單位對網絡工程專業人才技術、技能的要求

我們對國內外從事網絡設備設計、生產的科研院所和廠家的技術人員、從事網絡組網工程的系統集成公司的工程師、從事網絡運行管理與維護的軍政機關和企事業單位網絡管理員、從事網絡技術教育的高等院校教師等典型單位及相關工作崗位進行了關于網絡工程專業人才技術、技能要求的現狀和和發展方向的問卷調查和統計分析,得出結論,圍繞圖1所示的網絡工程生命周期,目前及未來五到十年網絡工程專業培養的人才主要分為科研型、工程型和應用型三個層次,且應具有以下五方面的技能。

(1) 網絡設備的設計與制造技術

掌握網絡交換機、路由器、防火墻、網絡存儲、網閘、網關等網絡設備的體系結構、工作原理、設計方法、制造工藝等相關技術,將來主要就業于科研院所和生產廠家的網絡硬件工程師崗位,從事網絡新技術、新設備的研發、設計與制造等的工作。

(2) 網絡協議的設計與實現技術

掌握包括局域網協議、廣域網協議、TCP/IP協議、網絡安全協議、網絡管理協議及其他網絡新應用協議等的工作原理、協議標準描述、協議分析與設計、協議實現、協議測試與驗證等相關技術,將來主要就業于科研院所和生產廠家的網絡系統軟件工程師崗位,與網絡硬件工程師一起從事網絡新技術、新設備、新協議的研發、設計與實現等工作。

(3) 網絡應用系統的設計與開發技術

掌握包括C/S模式和B/S模式的網絡編程技術、基于網絡的MIS系統的設計與開發技術、Web系統與技術、網絡多媒體技術、網絡分布處理技術、網格計算與云計算技術、網絡備份與恢復技術、P2P網絡技術、.NET技術、J2EE技術等在內的網絡應用系統設計與開發技術,將來主要就業于網絡應用軟件開發技術公司的網絡軟件開發系統分析員與工程師崗位,從事各行業網絡應用系統的設計與開發等工作。

(4) 網絡系統的規劃設計與施工技術

掌握網絡拓撲結構的設計、網絡路由的設計、網絡服務的部署、網絡可靠性與安全性方案的設計與實施、子網與IP地址的規劃、綜合布線方案、網絡施工方案以及網絡測試與驗收方案設計、論證等技術,將來主要就業于網絡系統集成公司的網絡工程師崗位,從事各行業網絡組網工程的方案設計與論證、工程實施與系統集成等工作。

(5) 網絡系統的管理與維護技術

掌握網絡設備與系統的配置管理、故障管理、性能管理、安全管理、計費管理、網絡性能評價與優化、網絡安全防范等技術,將來主要就業于軍政機關、企事業單位的信息中心網絡管理與維護崗位,從事各單位網絡日常管理與維護等工作。

其中(1)、(2)屬于科學研究型人才,(3)、(4)屬于工程型人才,(5)屬于應用型人才。

3網絡工程專業人才培養方面存在的不足

從2002年起開設網絡工程專業到目前為止,開設網絡工程專業的高等院校已有兩百多所,即使未開設的院校在其計算機專業中也大量涉及到計算機網絡的教學,積累了較為豐富的辦學經驗和教學成果,但也暴露了一些問題,其中最主要的是網絡工程專業定位問題以及由此產生的課程體系建設問題。

在各個高校開設網絡工程專業之時,正是國內企事業單位網絡工程項目建設蓬勃發展的時期,當時人們對網絡工程專業人才培養的定位主要側重組網工程的建設者、網絡系統的管理與維護者,但隨著時間的推移,用戶單位對組網的需求增速放慢,同時網絡管理與維護的工作逐漸被一些大專、職高的學生占據,從而導致按上述定位培養的網絡工程專業本科畢業學生找工作困難的局面。究其原因,主要是當時對網絡工程專業的定位太低,網絡工程專業只關注了組網工程的建設環節,沒有涵蓋網絡工程生命周期中的全部環節,因而導致網絡工程專業的學生就業面窄、參與技術研發的后勁不足,進而使用人單位甚至院校本身對網絡工程專業培養的學生能力乃至網絡工程專業存在的必要性產生了懷疑。為此,許多有識之士建議提升計算機網絡的學科地位,從原來隸屬于系統結構下的三級學科提升為計算機科學技術下的二級學科,并更名為網絡技術(NI),然后對網絡工程專業(或更名為網絡技術專業)人才培養進行重新定位,使該專業的教學內容覆蓋整個網絡工程的生命周期,并根據新的定位,研究并制定網絡工程專業的課程體系和實踐教學體系,以指導、規范網絡工程專業的教學與實踐,提高網絡工程人才培養的質量和水平。

4網絡工程專業人才培養目標

根據圖1所示的網絡工程生命周期和行業用戶對網絡工程專業人才技術、技能的要求,我們對網絡工程專業人才培養目標重新定位,包括以下五個目標或專業方向:(1)網絡硬件設備的設計與開發;(2)網絡協議的設計與實現;(3)網絡應用系統的設計與開發;(4)網絡工程設計、規劃與實施;(5)網絡系統的管理、維護與評估。

5網絡工程專業知識領域

為了達到網絡工程專業人才培養的新目標,在教學計劃中除了數學、物理等公共學科領域外,還需要包含以下知識領域(各領域涉及到的知識點由于篇幅關系,在此未列出):(1)電子科學與技術;(2)計算機科學與技術;(3)網絡與數據通信技術;(4)信息安全技術。

6網絡工程專業課程體系設計

圍繞網絡工程專業涉及到的知識領域和知識點,網絡工程專業課程體系由五模塊組成:公共基礎模塊、專業基礎模塊、專業必修模塊、專業選修模塊、專業實踐模塊。首先通過基礎課程、專業必修課程的學習,初步掌握本專業的基礎理論、關鍵技術;然后根據專業方向或自己將來準備從事的工作崗位選修相應的課程;最后通過專業實踐環節的綜合訓練,起到對所學知識和技能融會貫通的作用。具體來講,重點培養學生以下幾方面的能力:

(1) 網絡硬件設備研發方面的能力培養

通過電工與電路、模擬電子技術、數字電子技術、信號分析與處理、計算機原理、計算機體系結構、嵌入式系統、計算機系統工程、計算機接口與控制、VLSI技術及應用、人機交互技術等課程的教學與訓練,著重培養學生在網絡新技術、新產品的硬件方面的創新研究和設計制造的能力,以滿足科研單位和網絡設備廠家的硬件設計工程師工作崗位對網絡技術人才的需求。

(2) 網絡協議分析與設計方面的能力培養

通過計算機網絡、Internet協議分析、高級語言程序設計、匯編語言程序設計、數據結構、算法設計與分析、軟件工程等課程的教學與訓練,著重培養學生在網絡新技術、新產品的系統軟件方面的創新研究和設計的能力,以滿足科研單位和網絡設備廠家的系統軟件設計工程師工作崗位對網絡技術人才的需求。

(3) 網絡應用系統設計與開發方面的能力培養

通過高級語言程序設計、匯編語言程序設計、數據結構、算法設計與分析、軟件工程、操作系統、數據庫原理與技術、網絡計算技術、分布式系統導論、多媒體技術、人工智能導論等課程的教學與訓練,著重培養學生在網絡應用系統設計與開發方面的能力,以滿足行業軟件公司軟件工程師工作崗位對網絡技術人才的需求。

(4) 網絡工程規劃設計與實施方面的能力培養

通過網絡工程、信息系統集成、移動通信技術、通信系統、程控數字交換原理、接入網技術、網絡性能評價等課程的教學與訓練,著重培養學生在網絡工程規劃、技術方案設計與評估、組網工程實施等方面的能力,以滿足系統集成公司的網絡工程師工作崗位對網絡技術人才的需求。

(5) 網絡系統管理維護與評估方面的能力培養

通過網絡管理、網絡安全、網絡性能評價、網站設計與維護、計算機故障診斷與維護、信息安全法規等課程的教學與訓練,著重培養學生在網絡系統故障管理、配置管理、性能管理、安全管理等方面的能力,以滿足企事業單位網絡管理員工作崗位對網絡技術人才的需求。網絡工程專業課程體系詳見圖2。

7網絡工程專業課程體系實施計劃

在制定實施計劃時,需要考慮課程之間的依賴關系、各學期課時量平衡關系等問題。同時,為了讓學生集中精力完成必修課學習的同時又兼顧學生的專業方向,選修課程主要安排在第三、四學年秋。另外,為了更好地開展畢業實習和畢業設計工作,我們建議第四學年春不安排課程教學,如果需要可以適當安排2～3次專業講座。課程體系中各課程的學分、總課時、實驗課時、考試課時及教學安排詳見表1。

8小結

隨著網絡技術的不斷發展,計算機網絡應用正在不斷向更廣的領域、更深的層次、更高的要求發展,用人單位對網絡技術各方面的人才要求也將不斷提高并向專業化方向發展。作為高等院校,必須適應時代需求,不斷修正網絡工程專業的培養目標,完善課程體系,實時調整課程教學計劃,只有這樣才能培出養掌握網絡及其相關技術的高素質人才,以滿足不同行業不同崗位的工作對網絡工程專業人才的技術需求。

參考文獻:

[1] 北京大學信息科學技術學科課程體系研究組. 北京大學信息科學技術學科課程體系[M]. 北京:清華大學出版社,2008.