面向職業認證的網絡工程實驗教學改革

費雄偉，歐陽艾嘉，陳偉宏

（1.湖南城市學院 信息科學與工程學院，湖南 益陽 413000；2.湖南大學 信息科學與工程學院，湖南 長沙 410082）

面向職業認證的網絡工程實驗教學改革

費雄偉1，歐陽艾嘉2，陳偉宏1

（1.湖南城市學院 信息科學與工程學院，湖南 益陽 413000；2.湖南大學 信息科學與工程學院，湖南 長沙 410082）

針對網絡工程實驗教學存在的實驗與理論不匹配、缺乏職業能力和管理不科學等問題，提出了面向職業認證的網絡工程實驗教學改革方案。方案設計了10個有職業能力的實驗項目，給出了實驗項目的應用和對應的理論知識，并以工程項目的角色分工進行指導和工程驗收方式進行評價。通過與湖南藍狐網絡科技公司的合作，改革后應用性實驗比例和實驗覆蓋率得到了極大的提升。網絡教學質量和效果顯著提高，學生職業能力得到了顯著增強。

職業認證；應用能力；工程角色；工程驗收；網絡工程實驗

一、引言

網絡工程的應用與普及越來越廣泛，技術也是層出不窮，變化很快，如何結合網絡工程理論與實踐，讓學生能創造性地學好網絡工程、應用網絡工程技術，而不是僅僅學習空洞的理論，成為擺在廣大高校網絡工程教師面前的一個難題[1]。

傳統的網絡工程實驗的主要問題[2]有：（1）實驗與理論不匹配。網絡實驗需要特定的設備才能開展，但由于網絡設備投入不足等原因，經常造成學習的理論由于缺乏條件而無法開出。（2）實驗缺少職業能力支撐。開設的實驗存在內容與職業能力脫節的現象，學生僅僅為了實驗而實驗，無法轉換為實際的工程能力。（3）實驗管理不科學。存在學生一起實驗，但僅有某些同學動手的情況，實驗效果和學生積極性都不好。而企業更看重專業扎實、具有一定工程技術實踐背景的應用型網絡人才[3]。所以，在校期間獲，得計算機軟件專業資格水平考試和網絡行業職業資格證書的畢業生，受到了企業用人單位的青睞[4]。這些含金量較高的“就業敲門磚”為當下激烈競爭的學生就業市場開啟了一條便捷通道。因此，非常有必要改革網絡工程實驗來提升教學質量，鍛煉學生的網絡工程職業能力。

二、網絡工程實驗條件

我校的信息科學與工程學院擁有計算機科學與技術、信息管理與系統和網絡工程3個專業，每個專業都開設了網絡工程實驗（實驗學時為16），每屆實驗人數達到200～300人。網絡方面的實驗室有與湖南藍狐網絡科技公司共建網絡工程實驗室1個，還擁有原有的網絡安全實驗室和網絡工程實驗室各1個，共3個實驗室。通過與湖南藍狐網絡科技公司的通力合作，網絡工程實驗室充分發揮在職業能力培養方面的特色，已擁有環形網絡工程實驗臺8個（每個配6臺計算機），還擁有10余臺Cisco交換機和6臺Cisco路由器。組織網絡教研室教師，編寫了面向職業認證的實驗指導書。

三、網絡工程實驗方案

網絡工程實驗方案采用虛擬+真實結合的方式，利用現有實驗資源同時借助模擬軟件Packet Tracer和Sniffer，結合網絡工程教材對應設計應用性強的10個網絡工程實驗項目，并以工程方式進行指導和評價。

1.實驗項目。實驗項目體現了職業能力的培養。實驗項目來源于現實生活場景，項目所用技術取自課堂教學，項目實施可以依據學生創新能力和對技術的理解進行擴充，項目之間技術可以融合、擴張，以適應復雜的應用需要，項目拓展可以設計不同的類似場景，讓學生比較、分析、設計、實施、總結，以提高學生對工程的應用能力。實驗項目共計10項，適合安排16個左右學時的網絡工程實驗。其中包括配置路由器支持Telnet，VLAN，VLAN/802.1Q-VLAN間通信，配置動態路由RIP，利用NAT實現外網訪問內網服務器，協議抓包及分析等。

下面給出以其中兩個實驗項目為例，描述實驗項目的內容、職業應用和對應的理論知識等方面的具體內容。VLAN和采用802.1Q實現VLAN間通信是單位或企業需要隔離多個部分，保證信息安全和避免廣播風暴，提升網絡性能的重要技術。在實際運用中，要分析部門職能，靈活動態地規劃VLAN和管理VLAN，能體現學生的動手、動腦及職業技術能力。所以設置了“VLAN/802.1Q-VLAN間通信”這一實驗項目。它的實驗內容是：①同一VLAN里的計算機系統能跨交換機進行相互通信。②不同VLAN里的計算機系統也能進行相互通信。實驗的職業應用是：①單位多個部門的信息選擇性隔離。②單位使用第3層交換跨虛擬局域網通信。對應的理論知識是：①第3層交換機設備選擇和連接；②交換機的tag VLAN模式；③網關的配置和虛擬接口技術。

網絡地址轉換（NAT）作為解決網絡地址緊缺的技術之一，在實際中得到了廣泛使用。所以，“利用動態NAPT實現局域網訪問互聯網”這一實驗項目體現了一項重要職業能力。實驗內容是：①路由器基本配置及缺省路由配置；②配置動態NAPT映射；③驗證測試與維護。它的實驗的職業應用是：①公司只向ISP申請了一個公網IP地址，希望全公司的主機能夠訪問外網。②端口號區分的復用內部全局地址轉換。對應的理論知識是：①端口號；②轉換地址池與公網IP；③網絡地址轉換；④NAPT。

為了展示實驗項目面向職業的執行過程，以實驗“配置動態路由RIP”為例進行說明。實驗項目來源于學校網絡與電信網絡經RIP路由進行網絡通信，要求學生進行調研，進行需求分析，得到如圖1所示的網絡拓撲圖。局域網部分設計了計算機系和外語系，經實驗樓路由器訪問外網，外網分別連接了電信局和備份路由器，再模擬了遠端用戶E，電信局路由器下有兩個服務器。學生可以按照不同單位或公司的實際情況，創造性地設計網絡拓撲。實驗項目所用技術取自課堂教學中的RIP協議、路由信息表和路由算法等內容。實驗項目實施要求學生統籌規劃，合理設置，包括如下實施過程：網段與路由器接口IP地址規劃與配置，RIP協議基本配置與測試，故障分析與處理，路由協議信息的查看與診斷，測試與運行，數據記錄和總結。實驗項目拓展結合已學技術，設計不同的類似場景（如益陽政務網、中小學網絡等），以提高學生對工程的職業能力和適應能力。

圖1 配置動態路由RIP的實驗拓撲圖（示范）

2.指導方式。指導方式體現工程特色。每個實驗小組按工程項目的角色分工。角色有：項目經理，經理助理，網絡工程師，售前工程師，售后工程師。項目經理負責整體項目的規劃設計、工作進度控制與管理、協調與管理團隊。經理助理協助項目經理，并負責網絡項目的資料、文檔處理，設備采購。網絡工程師負責網絡組建與配置、網絡調試、網絡測試。售前工程師負責與甲方溝通，完成需求分析，協助項目經理構建系統整體方案。售后工程師負責技術培訓、咨詢服務、設備維護等。每次實驗的角色分工輪換，做到每個學生能體驗到不同的崗位及其職責，培養學生的協作能力。

3.實驗評價。實驗評價按工程驗收標準執行。實驗驗收按照實驗小組的角色分工進行技術方面和設計方面的材料驗收與答辯兩個方面。材料驗收需要展示實驗的功能，給出對應的文檔和報告。答辯在材料驗收基礎上提出存在的問題或不足，要求學生進行解答或者整改。材料驗收檢查學生整理材料，完成技術工作的質量，答辯驗收對學生的實驗項目進行提升或改善，同時培養其表達能力和檢查其對技術的理解和運用能力。

四、網絡工程實驗改革的效果

通過兩年的改革與建設，網絡工程實驗改革取得了明顯的成效。在實驗的覆蓋率和職業認證性實驗比例方面，相比以前的網絡工程實驗整體質量大大提高。前者指所開的實驗覆蓋了網絡工程課程理論知識的比例；后者表示所開的實驗中有應用背景，能轉換為職業能力所占的比例；兩者相比改革前均有很大的提升，分別從67%提升到90%和37%提升到83%。我院的網絡工程專業于2013年以“優秀”等級通過了本科專業評估，表明網絡工程的教學質量顯著提高。學生考取網絡工程師和從事網絡相關工作的人數大大增長，表明學生網絡職業能力也得到了顯著提高。

五、結束語

由于實驗經費投入和應用缺乏，造成了網絡工程的實驗與理論與市場需求和職業能力的脫節。為了解決上述問題，對網絡工程實驗進行面向職業認證的改革。改革采用虛擬+真實結合的方式，利用現有實驗資源同時借助模擬軟件Packet Tracer和Sniffer，結合網絡工程教材對應設計應用性強的10個網絡工程實驗項目，并以工程方式進行指導和評價。在與湖南藍狐網絡科技公司共建的網絡工程實驗室上實施改革方案，職業認證性實驗比例和實驗覆蓋率相比改革前均有很大的提升，網絡工程的教學質量和學生應用能力得到了顯著提高。故面向職業認證的網絡工程實驗教學改革的成功經驗值得向其他院校進行推廣和應用。

[1]Mihhailov D，Sudniton A，Krnus M.Project-oriented approach to low-power topics in advanced digital design course [J].Electronics and Electrical Engineering，2010，6（102）：151-154.

[2]王盛邦，李曉寧，陳立文.基于網絡技術的網絡工程實驗課程體系[J].實驗室研究與探索，2010，29（4）：49-51，111.

[3]楊松波，張學東，王莉，羅禹錦.“網絡工程”課程教學改革的探索[J].遼寧科技大學學報，2013，36（3）：281-183.

[4]白明佳.開放教育網絡工程技術專業教學模式的改革[J].中國遠程教育，2013（6）：56-57.

G642.0

A

1674-9324（2014）42-0277-03

湖南城市學院教學改革研究項目“網絡工程專業職業認證化教學改革和實踐”，湖南省高等學校教學改革研究項目（湘教通[2011]315號345）。

費雄偉（1980-），男，湖南祁陽人，碩士，講師，研究方向：網絡與信息安全，并行計算；歐陽艾嘉（1975-），男，湖南婁底人，博士，講師，研究方向：并行計算；陳偉宏（1976-），女，湖南益陽人，碩士，副教授，研究方向：計算機網絡。