基于系統(tǒng)思維的網(wǎng)絡(luò)管理課程群建設(shè)探索

顧 軍，姜秀柱，李錫渝

（中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，江蘇 徐州 221116）

0 引 言

中國(guó)礦業(yè)大學(xué)網(wǎng)絡(luò)工程專(zhuān)業(yè)的網(wǎng)絡(luò)管理方向課程由“網(wǎng)絡(luò)分析與測(cè)試”“網(wǎng)絡(luò)管理”和“網(wǎng)絡(luò)工程綜合實(shí)踐”組成。經(jīng)過(guò)多輪教學(xué)實(shí)踐，發(fā)現(xiàn)存在一些問(wèn)題：①3門(mén)課程彼此獨(dú)立，缺乏有機(jī)銜接，導(dǎo)致學(xué)生只是學(xué)到了一些零散割裂的知識(shí)，卻無(wú)法形成一體化的網(wǎng)絡(luò)管理知識(shí)體系；②學(xué)生雖然可以在實(shí)踐課程中解決一些單一的網(wǎng)絡(luò)管理問(wèn)題，但是在面對(duì)較復(fù)雜的工程問(wèn)題時(shí)缺乏思路和解決方法；③網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用和網(wǎng)絡(luò)知識(shí)的普及、各類(lèi)網(wǎng)絡(luò)工程師職業(yè)認(rèn)證培訓(xùn)的興起，使網(wǎng)絡(luò)工程本科專(zhuān)業(yè)的社會(huì)認(rèn)可度下降，學(xué)生不清楚自己的優(yōu)勢(shì)，影響了學(xué)習(xí)積極性。

為此，筆者重新定位了網(wǎng)絡(luò)工程本科專(zhuān)業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo)，實(shí)施以強(qiáng)化系統(tǒng)思維能力為導(dǎo)向的教學(xué)改革，對(duì)傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)管理方向課程體系和教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行整合和重構(gòu)，形成網(wǎng)絡(luò)管理課程群，并開(kāi)展教學(xué)方法研究與實(shí)踐，提升網(wǎng)絡(luò)工程專(zhuān)業(yè)人才的培養(yǎng)檔次，更好地滿(mǎn)足“互聯(lián)網(wǎng)+”時(shí)代對(duì)高級(jí)網(wǎng)絡(luò)管理人才的需求。

1 基于系統(tǒng)思維的網(wǎng)絡(luò)管理課程群

當(dāng)前的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)日益成為一個(gè)規(guī)模越來(lái)越大的復(fù)雜系統(tǒng)，各種新技術(shù)和新應(yīng)用層出不窮，管理也越來(lái)越困難。從橫向角度看，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)可以看作是地理分布的軟硬件設(shè)備通過(guò)各種網(wǎng)絡(luò)技術(shù)互聯(lián)的一張大網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)異地用戶(hù)的相互通信和資源共享；從縱向角度看，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)又是一個(gè)按層級(jí)結(jié)構(gòu)進(jìn)行功能劃分的分層體系結(jié)構(gòu)，涉及在異構(gòu)系統(tǒng)間實(shí)現(xiàn)語(yǔ)法、語(yǔ)義和時(shí)序的統(tǒng)一與協(xié)調(diào)；從時(shí)間角度看，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中的故障失效、安全威脅、性能變化都具有很大的不確定性，需要管理人員具有很好的分析能力和預(yù)見(jiàn)性。因此，對(duì)現(xiàn)代計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的管理不能只是關(guān)注系統(tǒng)局部的狀態(tài)變化，或者只是從某個(gè)系統(tǒng)層次去考慮，而是要從整體上把握計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行態(tài)勢(shì)，要將計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)知識(shí)系統(tǒng)化和綜合化[1-2]。

系統(tǒng)思維（System Thinking）把認(rèn)知對(duì)象作為系統(tǒng)，重視整體思考，同時(shí)注重在整體的前提下研究解決局部問(wèn)題，能極大簡(jiǎn)化人們對(duì)事物的認(rèn)知[3-4]。與計(jì)算機(jī)大類(lèi)的其他專(zhuān)業(yè)相比[5]，網(wǎng)絡(luò)工程專(zhuān)業(yè)學(xué)生的優(yōu)勢(shì)在于具有系統(tǒng)思維能力，能夠站在網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的高度思考和解決實(shí)際網(wǎng)絡(luò)問(wèn)題，具有系統(tǒng)層面的認(rèn)知和設(shè)計(jì)能力，具有“網(wǎng)絡(luò)整體管理”的理念。具體表現(xiàn)為：能夠?qū)W(wǎng)絡(luò)的軟、硬件功能進(jìn)行合理劃分，能夠?qū)W(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)不同層次進(jìn)行抽象和封裝，能夠?qū)W(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的整體性能進(jìn)行分析和優(yōu)化，能夠?qū)ο到y(tǒng)各層面的錯(cuò)誤進(jìn)行調(diào)試和修正，能夠根據(jù)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)機(jī)理對(duì)用戶(hù)程序進(jìn)行準(zhǔn)確的性能評(píng)估和優(yōu)化，能夠根據(jù)不同的應(yīng)用要求合理構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)架構(gòu)等。為此，將系統(tǒng)思維引入到網(wǎng)絡(luò)管理課程群的建設(shè)過(guò)程中，優(yōu)化課程體系，探索以培養(yǎng)學(xué)生系統(tǒng)思維和提高學(xué)生應(yīng)用創(chuàng)新能力為目標(biāo)的新型課程教學(xué)模式，培養(yǎng)學(xué)生從整體、全局的視角了解、掌握計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的設(shè)備互聯(lián)、協(xié)議交互和運(yùn)行管理，從而對(duì)網(wǎng)絡(luò)性能、網(wǎng)絡(luò)故障與網(wǎng)絡(luò)安全性問(wèn)題進(jìn)行更有效的分析和處理。

2 一體化課程群知識(shí)體系

長(zhǎng)期以來(lái)，“網(wǎng)絡(luò)分析與測(cè)試”“網(wǎng)絡(luò)管理”和“網(wǎng)絡(luò)工程綜合實(shí)踐”3門(mén)課程都是獨(dú)立授課的，教學(xué)內(nèi)容之間缺乏有機(jī)的聯(lián)系，不能有效培養(yǎng)學(xué)生的“系統(tǒng)思維”。在網(wǎng)絡(luò)管理課程群建設(shè)過(guò)程中，首先要深入研究專(zhuān)業(yè)課程體系，探索課程知識(shí)點(diǎn)以及課程之間的銜接關(guān)系，對(duì)知識(shí)內(nèi)容進(jìn)行重新分組、凝煉和補(bǔ)充，打破知識(shí)孤島，構(gòu)建一體化的課程群知識(shí)體系，避免課程內(nèi)容重復(fù)或者前后脫節(jié)，從而獲得整體優(yōu)勢(shì)。

基于系統(tǒng)思維的網(wǎng)絡(luò)管理課程群知識(shí)體系（如圖1所示）不是對(duì)知識(shí)點(diǎn)的孤立羅列，而是把計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的軟件、硬件組成和運(yùn)行過(guò)程聯(lián)系起來(lái)，關(guān)注知識(shí)點(diǎn)的系統(tǒng)整體性和局部關(guān)聯(lián)性。整合后的知識(shí)體系以計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)為基礎(chǔ)，從計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的隨機(jī)性、連通性、交互性和層次性出發(fā)，在“網(wǎng)絡(luò)分析與測(cè)試”課程中講解性能分析、可靠性分析、安全性分析和協(xié)議分析的數(shù)學(xué)建模以及分析方法。在分析與測(cè)試?yán)碚摰闹С窒拢熬W(wǎng)絡(luò)管理”課程圍繞配置、性能、故障、計(jì)費(fèi)和安全等五大管理功能需求，構(gòu)建反饋控制式網(wǎng)絡(luò)管理體系結(jié)構(gòu)，講解網(wǎng)絡(luò)管理對(duì)象信息模型和管理部件交互協(xié)議。“網(wǎng)絡(luò)工程綜合實(shí)踐”課程強(qiáng)化“網(wǎng)絡(luò)整體管理”的系統(tǒng)化理念，在網(wǎng)絡(luò)管理與維護(hù)、網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)兩個(gè)方面培養(yǎng)學(xué)生解決實(shí)際問(wèn)題的能力。

圖1 基于系統(tǒng)思維的網(wǎng)絡(luò)管理課程群知識(shí)體系

3 以系統(tǒng)思維培養(yǎng)為導(dǎo)向的教學(xué)實(shí)踐

3.1 基于系統(tǒng)思維培養(yǎng)的教學(xué)過(guò)程

系統(tǒng)思維的培養(yǎng)首先要求學(xué)生具有系統(tǒng)整體觀(guān)和全局觀(guān)，能夠有意識(shí)的對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行分解和整合，洞察系統(tǒng)組成部分的關(guān)聯(lián)[1-2]：一方面，要求教師在教學(xué)過(guò)程中不能只是照本宣科，簡(jiǎn)單地向?qū)W生灌輸知識(shí)點(diǎn)，而是要具有系統(tǒng)觀(guān)，能夠注重教學(xué)的整體性，努力讓學(xué)生有意識(shí)地站在系統(tǒng)全局的高度去理解和掌握知識(shí)；另一方面，學(xué)生要改變被動(dòng)接受知識(shí)的學(xué)習(xí)習(xí)慣，培養(yǎng)學(xué)習(xí)的主動(dòng)性，以及創(chuàng)造性地分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力，這樣才有助于培養(yǎng)系統(tǒng)思維。而選擇合適的教學(xué)方法可以達(dá)到事半功倍的效果。

基于系統(tǒng)思維培養(yǎng)的教學(xué)過(guò)程設(shè)計(jì)如圖2所示，既注重教學(xué)整體性，又要求學(xué)習(xí)主動(dòng)性，并輔以案例式教學(xué)和啟發(fā)式教學(xué)來(lái)提升課堂教學(xué)效果。案例式教學(xué)是一種開(kāi)放式、互動(dòng)式的新型教學(xué)方式，通過(guò)具體的應(yīng)用場(chǎng)景，實(shí)現(xiàn)隱性知識(shí)的外顯，或者顯性知識(shí)的內(nèi)化，針對(duì)實(shí)際的案例問(wèn)題展開(kāi)學(xué)習(xí)與討論，可以使學(xué)生在經(jīng)驗(yàn)和活動(dòng)中獲得知識(shí)，并在案例的討論過(guò)程中提高學(xué)生的分析能力、總結(jié)能力和表達(dá)能力。啟發(fā)式教學(xué)強(qiáng)調(diào)的是以學(xué)生為主體，引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、主動(dòng)探求知識(shí)和解決問(wèn)題，這一教學(xué)方法很符合系統(tǒng)思維培養(yǎng)的特點(diǎn)。

3.2 案例式教學(xué)要點(diǎn)

首要環(huán)節(jié)是選擇案例。教學(xué)案例要根據(jù)教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)對(duì)象的不同，精心選擇和設(shè)計(jì)。案例既不是編出來(lái)講道理的故事，也不是寫(xiě)出來(lái)闡明事實(shí)的事例，而是為了達(dá)成明確教學(xué)目的、基于一定事實(shí)而編寫(xiě)的故事。

圖2 基于系統(tǒng)思維培養(yǎng)的教學(xué)過(guò)程設(shè)計(jì)

案例在用于課堂討論和分析之后應(yīng)使學(xué)生有所收獲，從而提高學(xué)生分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力。例如，在分析網(wǎng)絡(luò)安全性時(shí)[1]，先給出“尼姆達(dá)”蠕蟲(chóng)病毒的破壞案例，讓學(xué)生認(rèn)識(shí)到蠕蟲(chóng)攻擊的危害，然后進(jìn)一步分析“尼姆達(dá)”蠕蟲(chóng)的實(shí)現(xiàn)機(jī)理，接著給出取證分析與追蹤技術(shù)，最后重現(xiàn)“尼姆達(dá)”蠕蟲(chóng)的傳播場(chǎng)景，讓學(xué)生對(duì)網(wǎng)絡(luò)攻擊有更全面的了解，幫助學(xué)生建立對(duì)網(wǎng)絡(luò)安全性的直觀(guān)認(rèn)識(shí)。除了直觀(guān)展示和引入概念外，案例教學(xué)一般要結(jié)合一定理論，通過(guò)各種信息、知識(shí)、經(jīng)驗(yàn)、觀(guān)點(diǎn)的碰撞來(lái)達(dá)到啟示理論和啟迪思維的目的。

3.3 啟發(fā)式教學(xué)要點(diǎn)

首先需要在知識(shí)點(diǎn)的講解過(guò)程中，刺激學(xué)生提出高質(zhì)量的常規(guī)性問(wèn)題和非常規(guī)性的問(wèn)題。問(wèn)題要從學(xué)科領(lǐng)域、課程內(nèi)容或生產(chǎn)實(shí)踐中選擇和確定，應(yīng)有探究性。例如，在講解網(wǎng)絡(luò)流分析方法時(shí)，從石油運(yùn)輸管道流量問(wèn)題入手，讓學(xué)生認(rèn)識(shí)到管道預(yù)設(shè)容量對(duì)于管道實(shí)際流量的約束關(guān)系，再分析容量最小的“卡脖子”管道對(duì)整體網(wǎng)絡(luò)流量的影響作用，激發(fā)學(xué)生對(duì)“卡脖子”管道的尋找興趣，進(jìn)而引入最小割集理論，也就為求解網(wǎng)絡(luò)最大流問(wèn)題打開(kāi)了思路。

在問(wèn)題提出后，要引導(dǎo)學(xué)生積極思考，給學(xué)生一些參考資料，并留出足夠的、不局限于課堂的獨(dú)立思考空間。對(duì)學(xué)生來(lái)說(shuō)，提問(wèn)和思索過(guò)程既可以是對(duì)原有知識(shí)經(jīng)驗(yàn)的豐富、充實(shí)，也可以是對(duì)原有知識(shí)經(jīng)驗(yàn)的調(diào)整、重構(gòu)，從中激發(fā)對(duì)新知識(shí)的興趣和渴求，通過(guò)積極探索形成新的理解和新的假設(shè)。

3.4 實(shí)踐教學(xué)要點(diǎn)

對(duì)系統(tǒng)概念的認(rèn)識(shí)和把握要和實(shí)際環(huán)境下的具體應(yīng)用聯(lián)系在一起，內(nèi)容的系統(tǒng)性和學(xué)生的系統(tǒng)觀(guān)需要在實(shí)踐過(guò)程中檢驗(yàn)和強(qiáng)化，而實(shí)踐過(guò)程也可以潛移默化地培養(yǎng)學(xué)生的系統(tǒng)分析能力。“網(wǎng)絡(luò)工程綜合實(shí)踐”課程的改革目標(biāo)就是使學(xué)生能夠系統(tǒng)掌握計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的工程設(shè)計(jì)和管理方法，增強(qiáng)實(shí)踐興趣，激發(fā)創(chuàng)新意識(shí)，培養(yǎng)系統(tǒng)思維。

實(shí)踐教學(xué)改革的具體方法包括：①實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)境的改善。針對(duì)系統(tǒng)思維培養(yǎng)的目標(biāo)，結(jié)合計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)知識(shí)體系的需求，加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)境的建設(shè)。一方面，對(duì)已有實(shí)驗(yàn)資源進(jìn)行整合，另一方面是根據(jù)新需求補(bǔ)充和更新實(shí)驗(yàn)設(shè)備。有了系統(tǒng)性的規(guī)劃設(shè)計(jì)，才能保證實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)境得到充分利用。②實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容的創(chuàng)新。不只是安排基本的操作性實(shí)驗(yàn)和驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，還要開(kāi)展由網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃設(shè)計(jì)、網(wǎng)絡(luò)綜合布線(xiàn)、網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用系統(tǒng)搭建、網(wǎng)絡(luò)管理軟件設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)等一系列實(shí)驗(yàn)課題組成的系統(tǒng)性綜合實(shí)訓(xùn)。③實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式的改進(jìn)。傳統(tǒng)的照著實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)按部就班完成指定實(shí)驗(yàn)題目的方式限制了學(xué)生的創(chuàng)造性。在老師的指導(dǎo)下由學(xué)生自主選擇綜合性題目，通過(guò)自己獨(dú)立設(shè)計(jì)、調(diào)試來(lái)完成實(shí)驗(yàn)任務(wù)，可以幫助學(xué)生完整地理解計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的建設(shè)過(guò)程，培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立分析和解決實(shí)際問(wèn)題的能力。

4 結(jié) 語(yǔ)

網(wǎng)絡(luò)管理課程群建設(shè)以系統(tǒng)思維能力培養(yǎng)為導(dǎo)向，按照“網(wǎng)絡(luò)整體管理”的理念實(shí)施教學(xué)改革，為創(chuàng)新型高級(jí)網(wǎng)絡(luò)工程專(zhuān)業(yè)人才的培養(yǎng)提供了新思路。一體化的課程群知識(shí)體系相互補(bǔ)充，內(nèi)容更加連貫完整。課堂理論教學(xué)與實(shí)驗(yàn)實(shí)踐教學(xué)相互促進(jìn)，用系統(tǒng)化的理論知識(shí)提升學(xué)生的綜合設(shè)計(jì)能力，用系統(tǒng)化的實(shí)踐訓(xùn)練提高學(xué)生的實(shí)際應(yīng)用能力，學(xué)生的網(wǎng)絡(luò)管理能力比以往有普遍提升。