網絡工程專業的移動互聯網課程內容設計

蘇樹智，方賢進，楊高明

（安徽理工大學 計算機科學與工程學院，安徽 淮南 232001）

1 背 景

在2017年發布的《計算機類專業教學質量國家標準》[1]中，針對網絡工程專業學生的知識和能力體系做了明確的規定，其知識要求為“掌握數字通信、計算機系統平臺、網絡系統開發與設計、軟件開發、網絡安全、網絡管理等領域的基本內容”；能力要求為“將基本原理與技術運用于計算機網絡系統的規劃、設計、開發、部署、運行、維護等工作的能力”。

《計算機類專業教學質量國家標準》針對網絡工程專業的核心課程體系的示例為“離散數學、計算機原理、計算機程序設計、數據結構、操作系統、計算機網絡、數據通信、互聯網協議分析與設計、網絡應用開發與系統集成、路由與交換技術、網絡安全、網絡管理、移動通信與無線網絡、網絡測試與評價”。

但是，隨著無線通信技術（如4G/5G通信）、網絡技術（如移動IP協議、無線局域網WLAN、無線傳感網絡WSN、物聯網IoT、軟件定義網絡SDN）、移動終端的開發與應用（如電子商務、電子政務、移動支付等）的飛速發展，傳統的計算機網絡及相關課程已不能滿足網絡工程專業的人才培養目標和畢業要求，更不能滿足社會對網絡工程專業的人才要求和應用要求[2]。

2 移動互聯網課程的模塊

根據無線通信技術、網絡技術、人工智能、移動終端的應用與開發等方面旺盛的產業需求，我們建議該課程分為8個模塊，如圖1所示。

模塊1，無線網絡通信基礎理論包括：①無線通信網絡概述；②無線電傳播原理；③蜂窩系統原理；④3G/4G/5G通信。

模塊2，未來移動通信新技術內容包括：①移動云計算、移動接入、普適計算；②基于位置的服務LBS；③移動IP協議。

模塊3，無線局域網WLAN內容包括：①IEEE 802.11標準；②WiMAX與IEEE 802.16標準；③Ad hoc網絡；④WLAN安全。

模塊4，傳感器網絡與物聯網內容包括：①Bluetooth和RFID；②傳感器網絡及應用；③物聯網技術與應用。

模塊5，軟件定義網絡內容包括：①軟件定義網絡；②軟件定義網絡關鍵技術：OpenFlow與VXLAN；③軟件定義網絡標準。

模塊6，智能機器人網絡內容包括：①智能機器人網絡；②智能機器人網絡模塊；③移動智能小車網絡及產業應用。

模塊7，移動終端開發內容包括：①Android系統架構；②Android工程開發；③安卓手機在研究領域的應用。

模塊8，移動互聯網工業設計內容包括：①移動互聯網產品；②移動互聯網的設計和研發；③移動互聯網智能化和算法；④互聯網的未來及影響。

圖1 移動互聯網課程內容設計模塊

3 移動互聯網課程內容各模塊的內涵設計與知識點

“無線網絡通信基礎理論”知識點要求設計：無線通信網絡的基礎技術；無線通信網絡的新興技術；無線電的傳播機制、路徑損耗模型、多徑效應與多普勒效應；蜂窩系統移動性管理、切換管理、位置管理；區群和頻率復用；同信道與相鄰信道干擾；擴大系統容量的方法；4G網絡系統結構、關鍵技術、國際標準與性能；5G網絡系統結構、關鍵技術、國際標準與性能。

“未來移動通信新技術”知識點要求設計：移動IP協議、基本操作原理與工作過程；移動IPv6操作過程；移動IPv6與移動IPv4協議的區別等。

“無線局域網WLAN”知識點要求設計：無線局域網的構成；無線局域網的拓撲結構；802.11標準族；無線局域網的安全機制：WEP加密機制、WEP認證機制、IEEE 802.1X認證機制、WAPI協議、EEE 802.11i TKIP和CCMP協議；Ad hoc網絡的體系結構；Ad hoc網絡的關鍵性技術；Ad hoc的服務質量和安全問題等。

“傳感器網絡與物聯網”知識點要求設計：無線傳感器網絡WSN及其體系結構；IEEE 1451與智能傳感器；無線傳感器網絡的應用；物聯網中的超寬帶無線通信技術；物聯網中的軟件無線電；物聯網中的射頻識別；物聯網中的低功耗藍牙技術；人體局域網；認知無線電等。

“軟件定義網絡SDN”知識點要求設計：軟件定義網絡的定義、優勢、軟件定義網絡關鍵技術（OpenFlow、VXLAN）；軟件定義網絡標準、開源項目等。

“智能機器人網絡”知識點要求設計：智能機器人平臺（NAO人型機器人、H20系列人型機器）；網絡模塊（WiFi、ZigBee）；智能機器人網絡中的分布式系統與算法、人工智能與機器學習；移動智能小車網絡平臺；學術界移動小車機器人的研究應用；移動智能小車網絡在產業界的應用（無人駕駛汽車、無線傳感網絡）；四旋翼飛行器在無線網絡中的應用（物聯運輸、自主導航、遙感測繪）。

“移動終端開發”知識點要求設計：安卓系統的架構（應用程序層、框架層、系統運行庫、Linux內核）；Android工程（應用程序生存周期、典型例程）；安卓手機在研究領域的應用；iOS編程與開發、Foundation框架、典型iOS程序等。

“移動互聯網工業設計”知識點要求設計：移動互聯網的產品；移動互聯網的設計和研發；智能移動互聯網（移動社交網絡、智慧城市、醫療圖像分析、互聯網金融大數據分析）；眾籌網絡的資源調度、節點激勵機制、安全機制；移動互聯網的計算（大數據分析、分布式計算）及案例；互聯網的未來及影響；互聯網帶來的行業變革；互聯網金融的未來與變革；互聯網對傳統教育的挑戰與影響；互聯網引起的信息安全問題等。

4 移動互聯網課程的課程意義

移動互聯網課程是計算機專業課程的核心課程[3]，該課程的建設在專業課程群的建設中起到至關重要的作用。然而在高校教學中移動互聯網課程通常不具有專業針對性，難以使學生結合學科優勢更好地學習這門課，我們以網絡工程專業為例，探討了帶有專業特色的移動互聯網課程。首先以《計算機類專業教學質量國家標準》的培養目標和質量要求[4]為指向，根據知識點間的內在邏輯關系，按照一定原則將該課程劃分為8個模塊，模塊內的知識結構相對單一，模塊間的聯系盡量緊密；然后進一步詳細闡述了模塊內的知識點分布和模塊的設計思路。我們設計的課程內容從網絡工程專業熟悉的網絡入手，逐漸引入軟件定義網絡、智能機器人網絡、移動終端應用，盡量擺脫了課程內容的斷層感[5]。

5 結 語

針對高等學校網絡工程專業設計的移動互聯網課程知識體系，內容豐富新穎，緊跟學科前沿。該課程不僅適用于網絡工程專業也適應于計算機類專業。根據該課程的知識體系，并迎合工程教育專業認證的理念，下一步要詳細設計該課程的課程大綱與實驗大綱、明確該課程對學生的能力要求、對學生畢業要求的支撐以及對學生培養目標的支撐。