前言:一篇好文章的誕生,需要你不斷地搜集資料、整理思路,本站小編為你收集了豐富的網(wǎng)絡工程概念主題范文,僅供參考,歡迎閱讀并收藏。
實踐教學方面1、用于實驗教學的網(wǎng)絡設備臺套數(shù)無法滿足學生同時實驗的要求;2、實驗教學網(wǎng)絡環(huán)境配置多變,網(wǎng)絡連接不可靠,網(wǎng)絡運行不穩(wěn)定。這不僅降低了學生實驗的效率,更增加了學生完成實驗的難度;3、實驗項目種類單一,僅提供一些驗證性實驗,缺乏設計性、綜合性實驗;4、分組安排實驗,增加了教學安排的復雜性;5、強調小組實驗的配合、協(xié)作,淡化了個人基本實操能力的訓練[2]。
課程教學目標與內容改革
CDIO從產業(yè)對工程人才的需求出發(fā),把構思-設計-實現(xiàn)-運行作為工程教育的環(huán)境背景,由此構造出一系列詳細而合理的教學目標[3]?!队嬎銠C網(wǎng)絡工程》的課程內容改革源于CDIO的教學目標導向。
1課程教學目標計算機網(wǎng)絡工程是包括工程管理、網(wǎng)絡設計和網(wǎng)絡實現(xiàn)技術在內的、實踐性很強的一門專業(yè)基礎課程。通過理論教學,使學生了解網(wǎng)絡工程的相關概念和基本過程,了解各類網(wǎng)絡設備的品牌、技術性能,了解計算機網(wǎng)絡工程領域的相關技術標準,了解有關計算機信息網(wǎng)絡方面的法律、法規(guī),了解網(wǎng)絡工程招、投標的基本過程;掌握網(wǎng)絡工程需求分析的主要內容和需求描述方法,掌握現(xiàn)代網(wǎng)絡工程設計方法和具體設計技術,初步掌握網(wǎng)絡工程規(guī)劃、設計、招投標以及工程驗收等各環(huán)節(jié)的技術文檔編寫規(guī)范和具體編寫方法。具備為一般中小型網(wǎng)絡工程提供整體設計方案的能力。通過實驗教學,使學生掌握主要網(wǎng)絡設備的安裝、配置與管理技術,掌握綜合布線的基本方法,具備按照網(wǎng)絡工程設計(實施)方案進行具體的技術配置、測試和管理的能力。
2課程教學內容1、理論教學方面,各學校在內容安排和組織方面差異較大,有關教材也沒能形成比較一致的內容結構,因此,教學過程中,我們從CDIO工程教育理念出發(fā),依據(jù)網(wǎng)絡工程各環(huán)節(jié)的知識要求組織教學內容,主要內容包括:計算機網(wǎng)絡工程概述,主要介紹網(wǎng)絡工程的基本概念、基本方法(系統(tǒng)集成)、基本過程、技術基礎、網(wǎng)絡工程的相關標準與規(guī)范、網(wǎng)絡工程的組織與管理、計算機網(wǎng)絡設計方法等內容。網(wǎng)絡工程需求分析,主要介紹需求分析的相關概念、網(wǎng)絡工程需求獲取的主要途徑和方法、網(wǎng)絡功能需求分析、網(wǎng)絡環(huán)境需求分析、網(wǎng)絡性能需求分析、網(wǎng)絡工程文檔編制等內容。網(wǎng)絡拓撲結構設計,以分層設計為基礎,介紹分布式結構服務模型和集中式服務模型的結構設計,在此基礎上,介紹網(wǎng)絡擴展設計的主要內容,包括接入能力擴展設計、處理能力擴展設計、帶寬擴展設計、網(wǎng)絡規(guī)模擴展設計等。網(wǎng)絡性能設計,主要介紹網(wǎng)絡帶寬設計、流量設計、服務質量設計以及負載均衡設計等內容。網(wǎng)絡安全設計,在交換機端口安全技術、ACL技術、防火墻技術的基礎上,重點介紹DMZ設計、IDS與IPS安全設計、網(wǎng)絡隔離設計、VPN網(wǎng)絡安全設計等內容。網(wǎng)絡物理設計,從產品角度介紹常用網(wǎng)絡設備和傳輸介質,同時介紹綜合布線系統(tǒng)規(guī)范、中心機房系統(tǒng)設計以及設備互聯(lián)技術等。應用網(wǎng)絡設計,主要介紹服務子網(wǎng)的設計方法,存儲網(wǎng)絡設計方法以及各類內部網(wǎng)絡與Internet的互聯(lián)方法等。網(wǎng)絡性能分析與故障排除,主要介紹影響網(wǎng)絡性能的技術指標、網(wǎng)絡故障的診斷與排除方法、網(wǎng)絡性能分析方法及分析工具介紹等。網(wǎng)絡工程驗收與鑒定,簡要介紹網(wǎng)絡工程的驗收方式、驗收準備、驗收標準、驗收內容、驗收程序、文檔資料以及資料驗收、布線系統(tǒng)驗收、設備(安裝)驗收、網(wǎng)絡系統(tǒng)驗收、工程綜合驗收等內容。這種組織方式,不僅有利于學生的漸進式學習,也有利于培養(yǎng)學生在學習知識、提出問題、思考問題、解決問題的螺旋式往復過程中獨立思考的能力2、實踐教學方面,以網(wǎng)絡設計與實現(xiàn)能力培養(yǎng)為主線組織實驗內容,分為驗證型實驗、設計型實驗和綜合型實踐三個層次。課程實驗教學主要承擔驗證型和設計型實驗教學任務,主要實驗包括VLAN通信的設計與配置、交換機端口聚合的設計與配置、ACL的設計與配置、NAT的設計與配置、RSTP配置、三級交換網(wǎng)設計與配置、三級路由網(wǎng)設計與配置等。課程設計主要完成綜合型實踐教學任務,課程設計的教學內容以實際的工程項目為設計案例,包括需求分析、網(wǎng)絡結構設計、網(wǎng)絡性能設計、設備選型與報價、配置實現(xiàn)、網(wǎng)絡測試等各方面知識的綜合運用。
教學方法改革
根據(jù)《計算機網(wǎng)絡工程》課的教學目標要求,結合該課程覆蓋面寬、知識點多、實踐性強、工程特征顯著等特點,兼顧學生的實際情況,圍繞案例教學法,針對不同教學任務,綜合運用多種教學方法(如圖1),完成不同要求的教學任務。
1案例教學法該方法是《計算機網(wǎng)絡工程》課程教學設計的基本方法。對于基礎知識類內容,盡可能對照各類網(wǎng)絡實物(如雙絞線、同軸電纜、光纖、以太網(wǎng)收發(fā)器、各種網(wǎng)卡、交換機、路由器等網(wǎng)絡設備)現(xiàn)場講解傳輸介質、組網(wǎng)設備以及網(wǎng)絡互連設備的組成、結構、工作原理等內容,現(xiàn)場演示路由器和交換機的配置過程和方法,幫助學生更直觀、更有效地了解和掌握各類傳輸介質的異同、交換機和路由器配置的原理和技術等。對于設計性內容,主要以精簡的本校校園網(wǎng)擴建工程為例,講解網(wǎng)絡工程設計過程、設計方法以及用到的網(wǎng)絡工程技術(如表1),便于學生全面理解網(wǎng)絡工程。
2基于案例的任務驅動教學法簡化案例的引入為教學過程創(chuàng)建了一種與現(xiàn)實情況基本一致或相類似的網(wǎng)絡工程情境,在此情境下,選擇與當前學習主題密切相關的真實性事件或問題(任務)作為學習的中心內容,讓學生面臨一個需要立即去解決的現(xiàn)實問題[4]。為了細化教學內容,訓練學生的實踐能力,在以案例為主線的教學實施過程中,除了課堂介紹“zqu校園網(wǎng)”對應案例內容外,將案例內容簡化成學生能夠自主完成的獨立的實驗實踐任務,課程設計內容以選題為基礎形成綜合性設計任務,各項任務均以任務書的形式布置、提交和考核。學生自主支配時間,利用GNS3等模擬器進行設計和配置實現(xiàn)。
3基于案例的探究教學法探究教學是指在教師引導下,學生主動參與到發(fā)現(xiàn)問題,尋找答案的過程中,以培養(yǎng)學生解決問題能力的教學活動[5]。課程教學過程中,面對綜合型、設計型教學任務(如課程設計),任課教師首先根據(jù)教學目標和要求,精心組織教學內容,構造與教學內容密切相關的、有實用價值的網(wǎng)絡工程項目素材,創(chuàng)設出工程案例,提出多種類型的設計命題,向學生提出將要調查研究的領域。學生根據(jù)“目標性、工程性、可行性、自主性”原則[6]結合自身優(yōu)勢進行選題,教師確認選題后統(tǒng)一下達課程設計任務書。學生則根據(jù)任務書中工程案例發(fā)現(xiàn)并提出問題。教師則注重把握問題的難度,并引導學生分清主次,集中精力對一、兩個問題進行重點研究。根據(jù)已確認的問題,由學生思考、討論解決方案,然后開始進行具體的需求分析、網(wǎng)絡設計、配置、測試等活動,在解決當前問題的過程中發(fā)現(xiàn)新問題,提出新設計。教師在課程教學計劃中,安排時間進行交流,教師就基礎知識、理解能力、分析能力、設計能力、創(chuàng)新能力以及存在問題等進行點評。探究教學方法的引入,極大地調動了學生學習的積極性,提高了學生綜合素質以及獨立分析問題、解決問題的能力,使學生感受到自主求解問題的樂趣和成就感。#p#分頁標題#e#
4模擬與圖形解析教學法為了提高實踐教學質量和效率,采用網(wǎng)絡模擬器GNS3或PacketTracer來模擬網(wǎng)絡拓撲設計和技術配置過程,利用網(wǎng)絡協(xié)議分析器wireshark或Sniffer軟件實時捕獲協(xié)議報文,并對捕獲到的網(wǎng)絡報文進行各種分析,給出直觀的圖形顯示結果,方便學生理解和掌握各種網(wǎng)絡協(xié)議。這種方法,可進一步提高教學內容的直觀性,便于學生正確理解網(wǎng)絡報文的組成以及不同層次之間的相互關系。
5網(wǎng)絡多媒體教學法該方法是理論教學的主體方法,以圖、文、聲、視融合方式多形式展示教學內容,通過啟發(fā)、提問、討論、案例介紹分析、點評等環(huán)節(jié)實施課堂教學,以調動學生的學習積極性,課后通過網(wǎng)絡QQ答疑輔導。
6及時點評教學法對學生的作業(yè)、實驗報告、課程設計報告等,做到及時批改,及時點評。這樣有助于學生及時了解自己的學習情況,知道錯在哪里,對在哪里,并及時糾正相應錯誤。
教學支撐環(huán)境建設
1教學平臺建設我們以學校的“精品課程中心2006”為依托,創(chuàng)建了校級精品課程《計算機網(wǎng)絡工程》教學支撐平臺,地址為210.38.176.32/ec2006/C109/Index.htm。該平臺提供了本課程的課程介紹、教學大綱、教學方法、日常教學文件、教學課件、實驗指導、參考資料、教學錄像、工具軟件、課程設計、課程復習、相關法律法規(guī)等內容的瀏覽和下載功能,同時開設網(wǎng)上討論群組,由任課教師負責網(wǎng)上答疑。這樣,學生可以在任何時候提出問題,教師的回答可以同時讓多個學生從信息共享中受益?;谛@網(wǎng)絡的教學平臺輔助學生在課外自主學習。
本環(huán)節(jié)重點在于培養(yǎng)學生樹立正確的價值觀,良好的職業(yè)道德和職業(yè)精神,以及人際交往技能,團隊協(xié)作和交流的技能。具體來說,首先要求學生培養(yǎng)良好的職業(yè)道德和職業(yè)精神,正直、富有責任感;同時職業(yè)行為規(guī)范,遵紀守法,遵守行業(yè)準則,能夠主動規(guī)劃個人職業(yè)方向與發(fā)展,與時俱進,同世界網(wǎng)絡工程界保持同步。其次,要培養(yǎng)學生共同協(xié)作的團隊精神、團隊管理及組織協(xié)調能力,實際工作中確保工作進度,善于技術分工和協(xié)作,共同完成目標;還要求學生培養(yǎng)豐富的團隊管理經驗,善于調動團隊積極性,激發(fā)團隊戰(zhàn)斗力,同時還要培養(yǎng)良好的組織能力以及沖突協(xié)調能力。再者,要培養(yǎng)學生交流與溝通的意識和能力,建立與網(wǎng)絡工程相關方進行交流的組織結構,具備運用寫作、圖表、電子和多媒體進行交流的能力;善于口頭表達,能夠組織報告和會議進行交流。這里還要求學生能夠運用英語進行交流;具備參加國際專業(yè)合作項目的初步能力,能運用英語查閱相關文獻。此外,個人價值觀還要培養(yǎng)學生的社會責任和企業(yè)責任,能用發(fā)展的全球觀,能夠正確認識現(xiàn)時的焦點,認識網(wǎng)絡工程建設對社會以及環(huán)境的影響,自覺遵守社會對工程建設的規(guī)范要求;從企業(yè)責任上講,這要求學生能夠認識不同的企業(yè)文化,并參與企業(yè)文化的建設,為實現(xiàn)企業(yè)的策略、目標和計劃而努力。
2網(wǎng)絡工程實踐能力的培養(yǎng)
本環(huán)節(jié)重點在于培養(yǎng)學生在工程項目設計實施運行中的能力。具體來講,首先要培養(yǎng)學生的網(wǎng)路工程設計能力,這要求學生熟練掌握網(wǎng)絡工程設計原理、過程與方法,熟悉常用網(wǎng)絡設備的功能及設計原理,了解相關的法律法規(guī)及標準、規(guī)范。并能綜合利用這些知識來編制項目的施工組織設計和關鍵工程的專項施工方案和措施。其次,要培養(yǎng)學生網(wǎng)絡工程實施的能力。這要求我們的學生了解初步方案設計、技術設計、拓撲設計與網(wǎng)絡規(guī)劃圖設計的過程,熟悉工程建設項目的前期準備工作,以及招投標過程,掌握工程項目施工階段各環(huán)節(jié)的原理、方法;熟悉各種網(wǎng)絡設備的工作原理參數(shù)和適用范圍、設備試運轉的內容和要求,以及工程項目各個層次的驗收要求、內容及組織。再者,要培養(yǎng)學生網(wǎng)絡工程運行與維護的能力。此項內容要求學生掌握工程項目全壽命周期的概念和原理,熟悉工程項目維護及改進的方法以及工程項目的運營和管理。
3分析問題、解決問題能力的培養(yǎng)
本環(huán)節(jié)重點培養(yǎng)學生選用解決工程實際問題的能力,以及對工程項目的評價、分析與決策能力。首先要求學生認識和系統(tǒng)表述網(wǎng)絡工程項目中設計、施工、管理問題,具備初步規(guī)劃研發(fā)、建立網(wǎng)絡工程項目的分析模型的能力;能夠判斷和定性分析網(wǎng)絡工程項目,識別及分析網(wǎng)絡工程項目的不確定性因素、風險因素,可以系統(tǒng)性地提出解決問題的方法和建議。其次要求學生熟悉互聯(lián)網(wǎng)和計算機網(wǎng)絡行業(yè)的標準與規(guī)范,具備查詢相關資料或者電子文獻的能力;能夠掌握相關實驗操作技能,分析實驗數(shù)據(jù),書寫實驗報告與歸納總結。同時,此項內容要求培養(yǎng)學生的工程系統(tǒng)思維,學會運用整體思維,全局考慮網(wǎng)絡工程項目系統(tǒng)的綜合能力;能夠梳理網(wǎng)絡工程項目系統(tǒng)內的關鍵問題、難點以及影響因素;針對解決問題的方案進行論證、總結并得出結論。分析問題、解決問題能力的培養(yǎng)還要求學生具備積極探索網(wǎng)絡工程領域的新問題、新發(fā)展的思想,保持求知欲和終生學習的態(tài)度,能夠結合具體條件善于運用靈活方式合理解決問題。
4網(wǎng)絡工程創(chuàng)新能力的培養(yǎng)
本環(huán)節(jié)重點在于培養(yǎng)網(wǎng)絡工程人員的創(chuàng)新能力,具體包括以下幾個方面:首先,培養(yǎng)學生選擇國內外相關技術信息的能力。其次,積極鼓勵學生參與項目實踐和評估,提出改進建議,掌握正確的項目評估方法,了解項目評估的過程,培養(yǎng)發(fā)現(xiàn)問題并及時提出改進意見的能力。此外,培養(yǎng)學生較強的創(chuàng)新意識和進行網(wǎng)絡工程施工技術產品開發(fā)和技術改造與創(chuàng)新的初步能力。包括:培養(yǎng)學生發(fā)現(xiàn)問題的能力、創(chuàng)新的意識、掌握創(chuàng)新所需的專業(yè)知識以及一定的創(chuàng)新方法。
關鍵詞:網(wǎng)絡工程;虛擬仿真;實驗教學;教學改革
通過對招聘市場上網(wǎng)絡工程專業(yè)的需求調查發(fā)現(xiàn),網(wǎng)絡工程專業(yè)招聘崗位包括網(wǎng)絡工程師、網(wǎng)絡管理員、系統(tǒng)管理員、運維工程師、系統(tǒng)工程師、系統(tǒng)集成工程師等等,這些崗位對發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的實踐性要求都很高。這就要求學生在大學期間除了掌握基本的理論知識外,還要提高實踐技能。因此對于網(wǎng)絡工程專業(yè)的學生而言,實驗教學就顯得尤為重要。如果學生僅停留在理論知識的學習、在實踐環(huán)節(jié)欠缺,將導致學生就業(yè)遇到很大的困難。為彌補這方面的不足,我們研究開發(fā)了網(wǎng)絡工程專業(yè)虛擬仿真實驗平臺,并針對新平臺下的實驗內容,對課程進行了改革。
一、傳統(tǒng)實驗教學的特點與不足
1.搭建小型化的實驗場地。參照實際場景,鋪設線路,搭建設備,構造微縮版的實驗場景。缺點在于實驗場地大小受限,僅能實現(xiàn)試驗臺式的模擬,很難模擬廣闊場景下的網(wǎng)絡工程實驗。導致學生缺乏樓宇、樓群網(wǎng)絡工程整體概念,缺乏整體性的概念。
2.采購實際網(wǎng)絡設備,搭建實驗環(huán)境。雖然學生可以在真實的設備上進行配置實驗,但是設備更新慢,不能緊跟市場需求的變化。目前高校采購的實驗設備至少使用5年,有的甚至10年都難以得到更換或升級,尤其對于一些非重點高校該問題更顯突出。
3.搭建實驗環(huán)境相對復雜。由于采用真實的網(wǎng)絡設備,每次實驗前教師都需要根據(jù)實驗環(huán)境,對設備進行初始配置。學生練習后還需要將配置初始化。配置上的初始與還原浪費了老師和學生寶貴的學習時間。
4.由于采購資金的限制,設備的數(shù)量也是有限的,僅能模擬網(wǎng)絡環(huán)境相對簡單的實驗,即便如此也不能同時滿足大批量的學生同時實驗。實驗場地、時間都受到了限制。
5.由于每次實驗都需要教師提前配置網(wǎng)絡設備搭建環(huán)境,學生的實驗內容相對單一,只能在設定的網(wǎng)絡拓撲下進行實驗操作,學生缺乏創(chuàng)新性的實驗環(huán)境。
二、虛擬仿真實驗教學平臺的優(yōu)勢
當前虛擬仿真技術得到快速的發(fā)展,其應用領域也在不斷拓展,涉及了虛擬場景漫游、虛擬汽車、輪船、飛機駕駛、虛擬作戰(zhàn)指揮、虛擬制造等等。該技術解決了真實世界中操作成本高、風險大的難題,以先進的技術實現(xiàn)低成本的虛擬實驗,同時又能有身臨其境的感受。網(wǎng)絡工程專業(yè)的虛擬仿真實驗教學平臺可以很好地解決一些受場地、資金、人力限制的實驗場景的搭建,并能提供一種虛擬的但真實體驗度很好的實驗環(huán)境。其優(yōu)勢具體體現(xiàn)在以下幾點。
1.利用計算機建模技術,我們可以實現(xiàn)任何樓宇、建筑群的環(huán)境搭建。當學生進入系統(tǒng)后,可以在實驗場景里虛擬漫游,實際體驗度較高。同時也能激發(fā)學生設計與解決問題的興趣。
2.環(huán)境中所有的實驗設備都可以通過安裝不同廠家設備的虛擬機來實現(xiàn)。目前華為、思科等主流網(wǎng)絡設備的廠商都提供設備的操作系統(tǒng)文件,我們可以通過模擬器運行相應的設備的操作系統(tǒng)實現(xiàn)網(wǎng)絡設備調試模擬。只要有新的設備出來,我們就可以利用模擬器虛擬一臺設備出來供學生實驗使用,完美地解決了設備老舊以及數(shù)量限制的問題。
3.虛擬的實驗場景,虛擬新設備的使用,更能激發(fā)學生的興趣。同時學生在虛擬場景下可以自己設定實驗場景,有利于提高學生的創(chuàng)新能力。
三、網(wǎng)絡工程專業(yè)虛擬仿真實驗教學平臺的搭建
目前通過自主開發(fā),已經實現(xiàn)了網(wǎng)絡工程與綜合布線實驗的虛擬仿真,而這兩門課程是對實踐能力要求較高的課程。系統(tǒng)實現(xiàn)了教師可以針對學生的特點與興趣搭建適合的虛擬場景,學生在虛擬環(huán)境中完成整個工程的需求分析、系統(tǒng)設計、系統(tǒng)預算與三維場景下的施工操作。學生完成實驗后,教師可以在教師管理端隨意瀏覽學生實驗完成情況,并在線給予評價與成績。有了該實驗系統(tǒng)的支持,學生了實現(xiàn)隨時隨地接入校園網(wǎng)就可以完成實驗的全部內容。這只是搭建網(wǎng)絡工程專業(yè)虛擬仿真實驗平臺的一部分,隨著開發(fā)的推進,將逐步實現(xiàn)網(wǎng)絡工程專業(yè)涉及的網(wǎng)絡協(xié)議仿真、網(wǎng)絡安全仿真、通信仿真與信號處理仿真等等。實驗平臺當前是運行在一臺高性能的服務器上,學生通過客戶端程序連接服務器進行虛擬仿真的網(wǎng)絡工程與綜合布線的實驗。隨著實驗系統(tǒng)的不斷完善與豐富,同時為了提供性能更高的服務,實驗服務端將搭建在一臺云服務器上,并開放廣域網(wǎng)訪問權限。這樣學生做實驗將不局限于在實驗室內,而是可以在任何可以訪問網(wǎng)絡的地方登陸虛擬仿真實驗平臺,進行實驗環(huán)境的搭建并進行實驗。教師可實現(xiàn)隨時隨登錄教師端查看同時在線人數(shù)以及學生實驗的進度與內容,及時發(fā)現(xiàn)學生的問題并指導。由于云服務器的特點,可以根據(jù)同時在線實驗人數(shù)的增加動態(tài)擴充云服務器的內存、CPU配置,以提供更高性能的可靠、穩(wěn)定實驗環(huán)境。為保障實驗環(huán)境安全性,在云服務器端安裝網(wǎng)絡防火墻與網(wǎng)絡防入侵檢測系統(tǒng),在保證學生、教師正常訪問的前提下對服務器實施嚴格的網(wǎng)絡防護。系統(tǒng)運行的模擬圖如下圖所示:
四、在虛擬仿真環(huán)境下的實驗教學改革
基于網(wǎng)絡工程與綜合布線的虛擬仿真實驗教學系統(tǒng),已經實施了4個學期的實踐教學,可以明顯感受到學生對課程實驗的興趣度得到了提高,并且通過對學生的考核與調查表明,他們對于知識的理解與掌握相對傳統(tǒng)實驗而言也有了較大的提高。最重要的一點就是學生實現(xiàn)了在以往傳統(tǒng)實驗環(huán)境中無法實現(xiàn)的實驗在虛擬仿真環(huán)境下得到很好的體驗。結合這兩門課程的虛擬仿真的實驗教學實踐,制定了新環(huán)境下實驗教學模式。
1.首先增加實驗教學的課時。因為網(wǎng)絡工程與綜合布線本身對實踐能力的要求就較高,模擬整個建筑或建筑群的需求分析、系統(tǒng)設計、三維施工的工作量就比較大,傳統(tǒng)分配的課時相對不足。
2.將理論知識講解與實驗教學相結合,從課堂教學課時中劃撥一部分課時在實驗教學中進行講解。課堂上,老師通過PPT給學生講電信間、設備間、水平子系統(tǒng)、工作區(qū)子系統(tǒng)等概念時,學生很難理解,而通過虛擬仿真系統(tǒng),在虛擬的三維場景下就相對簡單多了。
3.由于虛擬仿真系統(tǒng)提供了一個虛擬的實驗場景,比如酒店、公寓、商場等場景,我們的教學也需要利用虛擬仿真的優(yōu)勢,逐漸由課堂教學轉向情景教學,吸引學生的注意力,對于提高學生對知識的理解與掌握也將起到很好的作用。
4.個性化定制實驗內容。針對每個學生的興趣點,可以為學生量身打造實驗場景與需求。由于系統(tǒng)設計時提供場景庫與各種需求的模板,教師可以自由組合出多種實驗環(huán)境,并且教師只是通過簡單的選擇、確認就可以了,而不用像傳統(tǒng)實驗那樣連接、調試設備。個性化的實驗場景設定相對統(tǒng)一的實驗環(huán)境而言更能針對學生的不足通過實驗過程進行彌補,對于提高學生整體的實踐能力將有很大的幫助。
5.課程的后期階段,將鼓勵學生自己搭建實驗場景,自己設定所需要的設備類型與數(shù)量,教師只需要進行適當?shù)闹笇?。通過這樣的練習,將明顯提高學生的設計能力與獨立思考的能力。
隨著我國信息系統(tǒng)工程建設的全面展開以及信息系統(tǒng)建設中暴露出的諸多問題,信息產業(yè)部頒發(fā)了相關文件,規(guī)定了信息系統(tǒng)工程監(jiān)理單位資質與監(jiān)理人員資格的管理辦法。國務院并且規(guī)定了哪些信息系統(tǒng)工程需要實施工程監(jiān)理。這樣,信息系統(tǒng)工程監(jiān)理作為我國信息化建設中的一項新生事物,已經得到了政府和社會的認可,信息系統(tǒng)工程監(jiān)理行業(yè)逐漸嶄露頭角,隨之而來的就是監(jiān)理人才的供需矛盾。畢竟我國現(xiàn)階段具有資質的信息系統(tǒng)監(jiān)理公司不太多,并且專業(yè)的信息系統(tǒng)監(jiān)理師更是缺少。為此不少的高職院校在網(wǎng)絡系或其他相關院、系中都設立了《信息系統(tǒng)工程監(jiān)理》或《網(wǎng)絡工程監(jiān)理》課程。天津電子信息職業(yè)技術學院在計算機網(wǎng)絡技術系開設了《網(wǎng)絡工程監(jiān)理》課程。經過多年的教學,積累了很多寶貴經驗。就《網(wǎng)絡工程監(jiān)理》課程的內容而言,按照傳統(tǒng)的教學方法在課堂上講解就避免不了枯燥、乏味,使得學生的學習興趣慢慢的消失,最后只是為了應付考試背誦一下了之,這樣致使本課程達不到開設的目的,為此必須開辟新的教學途徑、教學方式來提高學生的學習興趣。
二、《網(wǎng)絡工程監(jiān)理》教學情境探討
為避免教學中的枯燥、乏味問題,在教學中采用了情境式教學方法。根據(jù)本課程的培養(yǎng)目標以及社會對專業(yè)監(jiān)理人員的需求,把整個課程分解成為三個模塊,每個模塊下又分為幾個教學情境,在每個教學情境中都插入實際的案例內容,這些實際案例是根據(jù)人才培養(yǎng)方案與社會專業(yè)工程監(jiān)理公司共同研究而確定。這樣使學生學習起來就如同親臨其境,使學生的自主學習興趣大大提高。同時通過本課程的學習之后,在以后的實際工作中運用自如,更適應社會的需要。多年的教學實踐,也驗證了本方法是確實可行的。圖1是本課程教學情境圖示,三個模塊分別是:模塊一:信息系統(tǒng)工程監(jiān)理基本概念;模塊二:信息系統(tǒng)監(jiān)理的主要內容;模塊三:信息系統(tǒng)建立實戰(zhàn)。
(一)信息系統(tǒng)監(jiān)理基本概念。
1.主要內容。監(jiān)理單位與人員的資質管理、中華人民共和國招投標法、監(jiān)理工作三個主要指導文件編制。帶領學生走近真實的網(wǎng)絡工程項目工作環(huán)境,使學生對網(wǎng)絡工程施工有初步了解、介紹招投標過程、提供網(wǎng)絡工程招投標書樣板,審閱與編輯投標文件、提供監(jiān)理工作三個主要文件樣板。
2.能力目標。一是能夠理解和運用有關法律法規(guī)、行業(yè)標準、施工規(guī)范和安全條例等。二是能夠了解網(wǎng)絡工程監(jiān)理的職責與工作內容。三是能夠看懂和分析網(wǎng)絡工程的招投標書及技術資料。四是能夠歸納招投標書的結構和要點。五是掌握招標和設計階段監(jiān)理工作的技術特點。六是監(jiān)理大綱、監(jiān)理規(guī)劃、監(jiān)理實施細則的編制。
3.主要教學情境。一是審閱教師提供的招投標文件。將同學分成小組,以小組為單位嘗試自己編寫投標的標書。二是審閱教師提供的三個文件,同樣以小組為單位嘗試自己編寫。
(二)信息系統(tǒng)監(jiān)理內容。
1.主要內容。當一個監(jiān)理公司取得了監(jiān)理合同之后,將要進入實質的監(jiān)理階段。在這階段里的主要內容即是所謂的:質量控制、進度控制、投資控制、變更控制、合同管理、信息管理、安全管理與組織協(xié)調“四控、三管、一協(xié)調”。在本部分提供實際的網(wǎng)絡綜合布線合同及與本合同相關的文件,使同學身臨其境審閱學習這些文件。
2.能力目標。一是掌握工程各個階段的質量控制、質量控制點的設置、質量控制常用的方法手段。二是掌握進度控制常用的技術、影響進度的因素。三是掌握投資控制的過程及失控的原因、掌握變更控制的基本原則及信息系統(tǒng)工程變更的工作程序。四是掌握信息系統(tǒng)工程合同的內容、合同違約管理、合同索賠程序與處理原則。五是熟悉信息系統(tǒng)工程監(jiān)理中產生的主要文檔及管理方法。六是掌握信息系統(tǒng)安全的定義、信息系統(tǒng)安全管理的內容。
3.主要學習情境。一是根據(jù)實際案例擬定網(wǎng)絡綜合布線系統(tǒng)施工合同。二是分組審閱教師提供的已經完成的網(wǎng)絡綜合布線系統(tǒng)的質量控制文件,嘗試自己設置質量控制點。三是進度控制甘特圖繪制。教師給出實際的綜合布線工程和工期或其他項目,同學嘗試用MicrosoftOfficeExcel繪制甘特圖表。
(三)信息系統(tǒng)監(jiān)理實戰(zhàn)。
1.主要內容。因為現(xiàn)在的建設方通常是在工程招標之前就聘請了監(jiān)理公司,因此監(jiān)理的內容往往要提前到幫助建設方編寫可行性分析報告、編制招標文件、根據(jù)投標標書選擇優(yōu)秀的承建方、可能還要起草工程合同等。因此信息系統(tǒng)工程監(jiān)理實戰(zhàn)內容包括以上所述部分并稱之為工程前期準備階段的監(jiān)理。當選定了承建方之后進入工程設計與實施階段監(jiān)理,以及系統(tǒng)驗收階段的監(jiān)理。
2.能力目標。一是熟悉投標標書中實質性要求的評審。例如:注冊資金、系統(tǒng)集成資質、安全資質、質量管理體系等內容。二是熟悉招投標文件中技術性要求的評審。三是熟悉綜合布線六個子系統(tǒng)的設計要點、監(jiān)理的主要內容。四是測試驗收網(wǎng)絡工程并能寫出工程建設分析總結。五是驗收的原則與組織,驗收測試的條件和主要工作。六是驗收的準則,驗收報告的內容。
3.主要學習情境。一是按小組分配到校企合作的監(jiān)理公司,實際參與工程前期準備階段的工作。二是按小組分配到校企合作的監(jiān)理公司,下工地實際參與施工階段監(jiān)理工作。三是按小組分配到校企合作的監(jiān)理公司,實際參與工程的驗收工作。
三、結語
(一)方向共性
網(wǎng)絡工程方向及網(wǎng)絡信息安全方向,都注重人才培養(yǎng),響應國家培養(yǎng)工程型、創(chuàng)新型、實踐性人才號召,從過去的“以教為主”向“以學為主”轉變,提高學生學習積極性和主動性。拓寬學生在專業(yè)方向上的視野,提高學生對專業(yè)技術的興趣,教學目標不僅僅停留在學生學會書本內容,更要讓學生通過專業(yè)知識的學習而提高實際動手的能力。在課程設置方面,通過主流專業(yè)課程教育培養(yǎng)學生基本技能及專業(yè)技能;通過各專業(yè)課程內容的交叉涵蓋,培養(yǎng)學生的綜合技能;最后通過前沿性課程及課外實踐發(fā)掘和提高學生創(chuàng)新技能。以網(wǎng)絡工程專業(yè)為依托,除計算機本科大類基礎課程外,還設置了5門專業(yè)核心課程,突出網(wǎng)絡工程專業(yè)特色,體現(xiàn)專業(yè)需求,為兩個方向建立系統(tǒng)的專業(yè)知識結構打下基礎。此外,還提供13門網(wǎng)絡工程專業(yè)課程作為任意選修,兩個方向的學生都可以根據(jù)興趣和專業(yè)規(guī)劃進行選擇。課程主要內容見表1。
(二)方向特性
在課程設置上,兩個方向各有三門具有代表性和方向性建設的專業(yè)課程。這三門課程是作為該方向學生學習的專業(yè)必選課程,同時也作為另一方向的可選課程。課程主要內容見表1。網(wǎng)絡工程專業(yè)實踐教學體系主要包括驗證性實驗、綜合性實驗、自主實驗、課程設計、認識實習、生產實習、畢業(yè)實習、畢業(yè)設計、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓練、大學生學科競賽等環(huán)節(jié)[2],在提高學生實際技能和人才競爭力方面,兩個方向通過課內外多項實踐,達到對學生個人能力的提升。1.網(wǎng)絡工程方向。①模擬招投標:學生在進入方向學習的初期,就獲得模擬項目目標,要求學生在一學年內按照網(wǎng)絡設計招投標和網(wǎng)絡安裝調試及測試兩部分完成此項目。項目以學生為主,教師為輔,在整個方向課程的學習過程中都帶有目的性,而學習到的知識和方法,學生都會主動應用到項目中去。分組實施,團隊分工合作的方式,也培養(yǎng)了學生的團隊合作精神,讓學生在長期與他人合作的過程中,發(fā)掘自身長處。項目完成后,由多名專業(yè)教師共同對項目完成情況作出評價,總結優(yōu)點與不足。[3]②具體工程項目參與:利用學校機房建設的機會,讓學生到工程現(xiàn)場參觀學習,并直接參與到工程進行和驗收過程,擔任網(wǎng)絡工程監(jiān)理、工程測試員及工程驗收員的角色。讓學生真正地將課程所學應用到工程項目中,實際基礎項目流程,積累大量實踐經驗。③與專業(yè)認證結合:結合專業(yè)要求及學生就業(yè)特點,課程內容與權威專業(yè)認證接軌,實現(xiàn)課程與網(wǎng)絡工程技術前沿性和理念先進性的接軌。截止目前,已有各年級多名同學通過了國家軟考、思科、微軟等認證考試并取得證書。2.網(wǎng)絡信息安全方向。①專業(yè)實驗項目:網(wǎng)絡信息安全方向建立了信息安全實驗室和網(wǎng)絡攻防實驗室,有完整系統(tǒng)的實驗內容和項目,學生可根據(jù)課程要求進行驗證性實驗,也可以結合多個知識點進行綜合性實驗。并將網(wǎng)絡管理與網(wǎng)絡具體項目要求相結合,提高網(wǎng)絡管理的實際操作性。②開展和參與學科競賽:積極組織學生參加校級、省級、國家級的信息安全相關競賽,在鞏固基本知識的同時,更多地接觸網(wǎng)絡安全新技術和新理論,拓寬視野。學生在競賽過程中,激發(fā)學習主動性,從被動接受逐漸變?yōu)橹鲃訉W習,從簡單應用逐步實現(xiàn)創(chuàng)新。整個競賽過程中,學生是主體,教師只起方向性指導和思維啟發(fā)的輔助作用。
二、專業(yè)方向的橫向建設與縱向建設
(一)橫向建設
網(wǎng)絡工程專業(yè)兩個方向,既有區(qū)別又有聯(lián)系,專業(yè)方向的橫向建設旨在讓兩個方向各有側重分別建設,注重專業(yè)的深度和廣度,建出專業(yè)方向特色。兩個方向在課程內容制定和方面,注重課程之間的聯(lián)系和知識結構的完整性,力求建立完整的專業(yè)知識體系。這不僅需要關注兩個方向的共同點,也要區(qū)別兩個方向的特性,兼顧發(fā)展。例如網(wǎng)絡工程方向在工程后期實施和維護,離不開網(wǎng)絡管理;網(wǎng)絡安全也與網(wǎng)絡初期設計及組網(wǎng)息息相關。兩個方向分別建立了專項實驗室,其目標不僅僅是針對課程,更重要的是培養(yǎng)學生實際動手能力。例如網(wǎng)絡信息安全方向的信息安全實驗室,可以完成網(wǎng)絡攻擊、計算機病毒、身份驗證、訪問控制、信息隱藏、加密通信、安全操作系統(tǒng)、防火墻技術、入侵檢測技術、網(wǎng)絡掃描、協(xié)議分析等一般實驗室無法完成的實驗。例如網(wǎng)絡工程方向的組網(wǎng)實驗室,通過真實交換機、路由器等設備,完成網(wǎng)絡組建實驗。這些實驗室的建立,學生能夠在實驗室的教學環(huán)境中,接觸到社會工作崗位上正在應用的主流知識和技術,全面掌握應對職業(yè)崗位的技術技能,加強對學生實際動手操作技能的培訓,從而彌補了專業(yè)技術人才培養(yǎng)與社會實際需求之間的差距。
(二)縱向建設
縱向建設主要注意各專業(yè)方向的與時俱進。網(wǎng)絡工程專業(yè)發(fā)展迅速,不斷有新技術新概念出現(xiàn)。這就要求我們在專業(yè)建設中不斷改進課程設置和培養(yǎng)方案。在課程設置上,每一次新的培養(yǎng)方案都會將目前最主流的技術和內容放在最重要的位置,或將這些內容加入到已有的課程中。大膽地去掉一些已經過時的內容,并將暫露頭角的新內容安排到任意選修中。在實驗室建設上,我們正在建設網(wǎng)絡工程綜合布線實驗室和網(wǎng)絡測試實驗室,一方面加強學生工程實踐能力,一方面為學生實訓和開展創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)提供平臺。在新實驗室的建設上,力求使將來實驗內容由驗證性實驗和綜合性實驗,拓展到學生自主實驗,讓學生能對學習內容舉一反三,激發(fā)對專業(yè)的熱愛和興趣,縮短學校培養(yǎng)和社會需求之間的差距。
三、結語
關鍵詞:網(wǎng)絡管理與安全課程群;綜合課程設計;項目角色劃分;協(xié)同設計
中圖分類號:G642.0 文獻標識碼:A 文章編號:1671-0568(2013)29-0094-03
作者簡介:徐慧,女,博士,講師,研究方向為網(wǎng)絡與服務管理;邵雄凱,男,博士,教授,碩士生導師,教學副院長,研究方向為計算機網(wǎng)絡、移動數(shù)據(jù)庫技術和Web信息服務;陳卓,女,博士,教授,碩士生導師,研究方向為信息安全;阮鷗,男,博士,講師,研究方向為網(wǎng)絡安全。
作為一所地方工科院校,湖北工業(yè)大學(以下簡稱“我校”)目前面向本科生穩(wěn)步推進“721”梯級、分類、多元人才培養(yǎng)模式改革:針對70%左右的本科生,以就業(yè)為導向,實施以培養(yǎng)實踐動手能力為主體、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)精神為兩翼的高素質應用型人才培養(yǎng)模式;針對20%左右的本科生,培養(yǎng)具有一專多能、湖北工業(yè)經濟發(fā)展急需的復合型中堅人才;針對10%左右的本科生,扎實推進卓越工程師項目計劃,培養(yǎng)高素質創(chuàng)新型的、未來湖北工業(yè)經濟發(fā)展的領軍人物。在這一背景下,網(wǎng)絡工程專業(yè)與物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)在培養(yǎng)方案設置和修訂的過程中,考慮利用科研平臺、培訓、競賽等方式,切實加強實踐環(huán)節(jié)的設計,進一步推進我?!?21”人才培養(yǎng)模式改革,并以此為契機,進行培養(yǎng)和提高學生的創(chuàng)新精神和實踐動手能力的教學改革與實踐。本文旨在討論網(wǎng)絡工程專業(yè)與物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)的網(wǎng)絡管理與安全綜合課程設計的改革實踐。
一、網(wǎng)絡管理與安全綜合課程設計的定位
按照“721”梯級、分類、多元人才培養(yǎng)模式改革思路,我校依據(jù)學科專業(yè)特點探索實施“實驗教學――實習實訓――畢業(yè)設計(論文)――創(chuàng)新教育――課外科技活動――社會實踐”六元結合的實踐教學體系。在這一實踐教學體系的規(guī)劃下,網(wǎng)絡工程專業(yè)與物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)的人才培養(yǎng)方案都明確規(guī)定六大內容的基本要求和學分,并分為基礎層次(基礎課程實驗、生產勞動、認知實習等)、提高層次(學科基礎實驗、課程設計、專業(yè)實習或生產實習、學年論文等)、綜合層次(設計性實驗及科研訓練、學科競賽、畢業(yè)實習、畢業(yè)設計或論文等)三個層次,從低年級到高年級前后銜接,循序漸進,貫穿整個本科生培養(yǎng)過程,旨在增強本科生的創(chuàng)新意識,提高他們的實踐能力。
面向網(wǎng)絡工程專業(yè)本科生的網(wǎng)絡管理與安全課程群,主要包括“信息安全概論”、“應用密碼學”、“計算機網(wǎng)絡管理”、“網(wǎng)絡防御技術”、“網(wǎng)絡性能分析”和“網(wǎng)絡安全編程與實踐”這六門專業(yè)課程。在課程安排上,“信息安全概論”課程首先引入信息安全的基本概念和基本原理,包括消息鑒別與數(shù)字簽名、身份認證、操作系統(tǒng)安全、數(shù)據(jù)庫安全技術以及數(shù)據(jù)的備份與恢復等知識點;而“應用密碼學”課程則介紹密碼學基本概念、基本理論以及主要密碼體制的算法與應用;更進一步,“計算機網(wǎng)絡管理”課程以協(xié)議分析為導向講授網(wǎng)絡管理的相關理論,包括功能域、體系結構、協(xié)議規(guī)范、信息表示等知識點;“網(wǎng)絡防御技術”課程以統(tǒng)一網(wǎng)絡安全管理能力作為培養(yǎng)目標,闡述網(wǎng)絡攻擊的手段和方法以及網(wǎng)絡防御的基本原理;在此基礎上,“網(wǎng)絡性能分析”課程著重討論網(wǎng)絡性能管理的理論與應用;“網(wǎng)絡安全編程與實踐”課程討論網(wǎng)絡安全編程實現(xiàn)的基本技術。值得注意的是,網(wǎng)絡工程專業(yè)的網(wǎng)絡管理與安全課程群建設成果,目前正在為面向物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)的相關課程體系設置與教學方法改革所借鑒。
網(wǎng)絡管理與安全綜合課程設計介于實踐教學體系中提高層次到綜合層次的過渡階段,作為網(wǎng)絡工程專業(yè)與物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)本科生第四學年實踐能力培養(yǎng)的一個重要環(huán)節(jié),有利于深入培養(yǎng)相關專業(yè)本科生的網(wǎng)絡管理與安全綜合實踐能力。
二、基于項目角色劃分的實施方案
為了培養(yǎng)網(wǎng)絡工程專業(yè)與物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)本科生的工程實踐能力,網(wǎng)絡管理與安全綜合課程設計實施過程的改革思路是:采用自主團隊方式,選擇并完成一個網(wǎng)絡管理與安全項目。對于相關專業(yè)本科生而言,因為是自由組成團隊,項目角色劃分顯得尤為重要。在這一背景下,提出基于項目角色劃分的網(wǎng)絡管理與安全綜合課程設計實施方案。
網(wǎng)絡管理與安全綜合課程設計并不是要求本科生在短時間內便可以完成一個很大的網(wǎng)絡管理與安全項目,主要是希望他們能夠利用已有網(wǎng)絡管理與安全課程群的知識基礎,按照軟件工程的思路合作完成一個規(guī)模適中的網(wǎng)絡管理與安全項目,提高網(wǎng)絡管理與安全綜合實踐能力?;诓惶蟮捻椖恳?guī)模,網(wǎng)絡管理與安全綜合課程設計的項目角色劃分與相應職責見表1。
三、網(wǎng)絡工程專業(yè)與物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)的協(xié)同設計
作為一所地方工科院校,我校自2008年開始面向本科生開設網(wǎng)絡工程專業(yè),并于2012年面向本科生開設物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè),同時已獲批“湖北省高等學校戰(zhàn)略性新興(支柱)產業(yè)人才培養(yǎng)計劃本科項目”。網(wǎng)絡工程專業(yè)與物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)雖然是兩個不同的專業(yè),卻具有一定的關聯(lián)性,如何保證網(wǎng)絡管理與安全綜合課程設計的實施方案對于這兩個專業(yè)的協(xié)同設計,是專業(yè)改革實踐過程中需要考慮的問題。圖1給出網(wǎng)絡管理與安全綜合課程設計在實施過程中網(wǎng)絡工程專業(yè)與物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)的協(xié)同設計方案:
如圖1所示,網(wǎng)絡工程專業(yè)的網(wǎng)絡管理與安全綜合課程設計的選題主要包括四個方向,即“信息安全與密碼學”、“網(wǎng)絡防御技術”、“計算機網(wǎng)絡管理”與“統(tǒng)一網(wǎng)絡安全管理”。其基本的選題思路在于幫助本科生熟悉常用的網(wǎng)絡管理與安全編程開發(fā)包,并掌握網(wǎng)絡管理與安全項目實踐的基本技術,為將來從事網(wǎng)絡管理與安全方面的研發(fā)工作打下一定的基礎,各方向的參考選題見表2。
更進一步,較之網(wǎng)絡工程專業(yè),物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)具有更強的整合性與自身的特色,見圖1,物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)的網(wǎng)絡管理與安全綜合課程設計的選題主要包括兩個方向,即“物聯(lián)網(wǎng)安全”與“物聯(lián)網(wǎng)管理”,各方向的參考選題如表3所示。[1,2]
按照我?!?21”梯級、分類、多元人才培養(yǎng)模式改革思路,作為實踐教學體系中提高層次到綜合層次過渡階段的一個重要環(huán)節(jié),網(wǎng)絡管理與安全綜合課程設計在改革實踐過程中,考慮采用基于項目角色劃分的實施方案,并嘗試實現(xiàn)該方案在網(wǎng)絡工程專業(yè)與物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)的協(xié)同設計,同時給出這兩個專業(yè)不同方向的參考選題。
參考文獻:
關鍵詞:Internet;虛擬實驗室系統(tǒng);架構設計
1 網(wǎng)絡工程虛擬實驗室的內涵
虛擬實驗室(Virtual Laboratory)的概念,最早是由美國費吉尼亞大學的威廉-沃爾夫教授在1989年提出來的,它描述的是一個計算機網(wǎng)絡化的虛擬實驗室環(huán)境。網(wǎng)絡工程虛擬實驗室是虛擬實驗室家族的一個成員,它是針對網(wǎng)絡原理、網(wǎng)絡工程、網(wǎng)絡安全等進行學習、設計、管理和研究的虛擬實驗系統(tǒng)。網(wǎng)絡工程虛擬實驗室的主旨是在網(wǎng)絡工程實驗體系架構下,利用虛擬仿真技術、網(wǎng)絡技術和軟件技術等計算機技術,建立虛擬的工程實驗環(huán)境,運行各種現(xiàn)實或虛擬的網(wǎng)絡設備,對建立起來的實驗拓撲進行設計和管理,構成新型的教學實驗。網(wǎng)絡工程虛擬實驗室是對傳統(tǒng)網(wǎng)絡工程實驗教學的一種擴展和延伸。它很好地滿足了學習者個性化學習和自主學習的需要,保證了學習者在任何時間、任何地點都能得到實時學習和指導,從而更好地達到學習網(wǎng)絡技能的目標。
2 網(wǎng)絡工程虛擬實驗室的架構設計
網(wǎng)絡工程虛擬實驗室是一種異構的問題解決方案,學生無論身在何處都可以進行實驗。它要求參與實驗者共享實驗環(huán)境和實驗要求。Web無疑為網(wǎng)絡工程虛擬實驗室的架構提供了一種技術平臺,這就需要我們首先解決系統(tǒng)的結構問題。
2.1 基于C/S的兩層結構
客戶機/服務器(Client/Server,簡稱C/S)結構是出現(xiàn)早、應用范圍廣的一種兩層結構,C/S結構將任務合理分配到客戶端和服務器端,前后臺計算分離,從而降低了系統(tǒng)的通訊開銷,可以充分利用兩端硬件環(huán)境的優(yōu)勢。早期的軟件系統(tǒng)多以此作為首選設計標準。由于C/S結構下應用程序必須安裝到每一臺客戶機,數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的動態(tài)庫文件也必須駐留在客戶端,這給系統(tǒng)更新、升級和維護帶來了很大的麻煩。并且C/S結構的應用系統(tǒng)可擴充性、可維護性及安全性都較差,這使得C/S結構的應用領域受到很多的限制。
2.2 基于B/S的三層結構
瀏覽器/服務器(Browser/Server,簡稱B/S)結構,把C/S結構中的客戶端程序簡化為一個通用的瀏覽器軟件,它把C/S結構中的服務器端分解為一個數(shù)據(jù)庫服務器和一個Web服務器,從而構成三層的B/S體系結構。B/S結構極大簡化了客戶端的工作,服務器將擔負更多的工作??蛻舳耸褂脼g覽器,通過HTTP協(xié)議向Web服務器提出訪問數(shù)據(jù)庫的要求,Web服務器接受客戶端請求后,將這個請求轉化為SQL語法交給數(shù)據(jù)庫服務器,數(shù)據(jù)庫服務器得到請求后,驗證其合法性并進行數(shù)據(jù)處理,然后將處理結果返回給Web服務器,Web服務器再一次將得到的所有結果進行轉化,變成HTML文檔形式轉發(fā)給客戶端瀏覽器,以友好的Web頁面形式顯示出來。
通過以上對C/S和B/S兩種系統(tǒng)結構的比較分析,依據(jù)我們所要開發(fā)的虛擬實驗室設計要求,我們最終選擇了B/S三層結構進行網(wǎng)絡工程虛擬實驗室系統(tǒng)的開發(fā)。本系統(tǒng)包括客戶端、應用Web服務器、模擬器運行服務器三部分,如圖1所示。應用Web服務器負責處理客戶端實驗網(wǎng)絡拓撲配置請求,完成客戶端與模擬器運行服務器之間的通信轉接。模擬器運行服務器采用GNS3軟件模擬實際的設備,通過采用應用Web服務器生成拓撲所需要的參數(shù),管理和維護需要模擬的設備。客戶端通過瀏覽器完成與用戶的交互,完成拓撲網(wǎng)絡的設計和虛擬設備的配置交互等。
3 網(wǎng)絡工程虛擬實驗室的解決方案
網(wǎng)絡工程虛擬實驗室以B/S為架構設計。它是一個在線進行自我學習、自我測試和實驗操作與管理的虛擬實驗室系統(tǒng),其中網(wǎng)絡課程和開放實驗平臺模塊是亮點。該系統(tǒng)的功能結構如圖2所示。
網(wǎng)絡課程模塊將Cisco網(wǎng)絡技術學院的教材以Web技術為基礎,輔以諸如Flash、音頻、視頻等技術工具制作而成的教材內容,學生可以在教室、宿舍、家里登錄訪問教材,學生可以根據(jù)自身的情況調整學習進度、閱讀電子教材、觀看視頻或其它可視化技術講解,實現(xiàn)個性化的學習。
另外,開放實驗平臺模塊中的遠程實驗平臺是一個真實工作環(huán)境的在線調試實驗平臺。它通過Cisco ACS實驗臺來同時管理和控制8~16臺真實的網(wǎng)絡設備。不需要進行控制線的拔插,用戶利用IE瀏覽器訪問Cisco ACS,通過圖形界面的形式對設備進行訪問和配置,簡單方便。
隨著計算機技術、虛擬仿真技術的迅速發(fā)展,構建網(wǎng)絡工程虛擬實驗室已成為我國高校網(wǎng)絡技術相關專業(yè)實驗教學發(fā)展的必然趨勢。這不僅可以為學生自主學習提供良好條件,還可以對改善實驗環(huán)境、優(yōu)化教學過程產生深遠的影響。
[參考文獻]
[1]Charles E Perkins,EiiZabeth M Royer.Ad Hoc On-Demand Distance Vector Touting[C]. In:Proceedings of the 2nd IEEE workshop on Mobile ComPuting Systems and Applications,New Orleans,LA,1999.90-100.
[關鍵詞]廣電網(wǎng)絡;工程建設;質量控制;對策
中圖分類號:G220.7 文獻標識碼:A 文章編號:1009-914X(2017)08-0214-01
引言:作為廣電業(yè)務實施的核心基礎,廣電網(wǎng)絡工程項目質量控制必須從質量指控策略上創(chuàng)新,引入現(xiàn)代知識型項目質量控制思想,并通過軟件技術手段將這些思想融入軟件應用系統(tǒng)中,通過軟件可以對項目報批、計劃編制、設計、施工、驗收、結算及器材等各個方面進行規(guī)范管理,動態(tài)反饋工程項目的進展狀態(tài),解決在實施過程中引起的信息不及時、項目延期、費用增加等問題,進而最大化的保證工程項目的建設質量。基于此研究背景,本文提出并進行廣電網(wǎng)絡工程建設質量控制分析,旨在通過刊相關研究內容的分析,獲取廣電網(wǎng)絡工程建設質量控制的流程和策略,為保證建設質量的基礎上,盡可能的降低成本,提高工作效率。
1 廣電網(wǎng)絡工程建設質置
工程建設生產的產品是“竣工的工程項目”。質量主要包括對于工程的安全性、可靠性、經濟型、實用性及觀賞性等通過法律法規(guī)、技術規(guī)范、設計文件和一些簽訂的合同對其提出了相應的標準和要求。工程項目在進行承包建設時,必須根據(jù)合同具體的要求嚴格執(zhí)行,也就是說,在合同的條件下形成了工程質量。合同中對于工程的項目的實際性能、實用性;設計、施工的質量都做出了明確、詳細的規(guī)定,不僅要根據(jù)國家所規(guī)定的法律程序和基本規(guī)范嚴格執(zhí)行,也要滿足客戶的實際需要,這些都包含在工程項目的質量內容的范圍之內。
廣電網(wǎng)絡工程的建設質量水平和廣播電視信號的順利傳送有著非常重要的聯(lián)系,直接決定了工程的實用性,與人們的生活品質息息相關。不管是城市廣電網(wǎng)絡或是農村戶戶通網(wǎng)絡,要想保證工程建設的高質量,那就必須投入較大的成本和費用,從而實現(xiàn)高品質的工程產品,如果質量不能得到有效保證,萬一出現(xiàn)質量問題,還必須進行一系列的返修、加固等措施,加大了人員及相關設備器材的額外投人;同時,必須讓用戶承擔較大一部分改造費用。另外,不僅會影響工程的使用期限,又加重了用戶的經濟負擔;同時,如果工程質量不達標,也會使國家和用戶受到不同程度的損失。所以,只有從根本上提升廣電網(wǎng)絡工程建設的質量水平,才能更好地推動我國廣播電視行業(yè)穩(wěn)定持續(xù)的發(fā)展。因此,必須全面認識到工程項目質量的重要性,并進行系統(tǒng)全面的研究,從根本上提高工程的質量。
2 廣電網(wǎng)絡工程建設質量控制的實現(xiàn)
廣電網(wǎng)絡工程建設項目施工過程質量控制作為一個系統(tǒng)過程,根據(jù)系統(tǒng)工程的原理,可以將現(xiàn)場施工質量的評價分兩個方面來評價,即工程項目實體評價和過程管理體系的評價。并對兩方面的相關因素分析,逐步建立多因素并逐層分級、逐層量化,并附以各級權重加以分配,最終形成工程項目過程質量的評價模型。以廣電網(wǎng)絡工程建設實體質量評價為例,由五級子項,根據(jù)相關評價標準進行打分評價,并乘以賦以的權重系數(shù),統(tǒng)計到四級子項之中,四級子項再乘以四級權重系數(shù),統(tǒng)計到三級子項中,依次計算,最后計算出最終評價得分。從總體上,評價出工程項目施工過程質量的控制水平,這樣,就把整個抽象的系統(tǒng)、動態(tài)工程項目質量概念具有可操作性及應用價值。
3.1 廣電網(wǎng)絡工程建設施工過程的質量控制流程
施工階段的質量控制是一個動態(tài)的過程,控制過程的流程如下所示:(1)首先要明確質量控制目標,制定質量規(guī)劃,在實施過程中要不斷對控制對象進行檢查,糾偏。(2)施工階段的質量控制包括對影響廣電網(wǎng)絡工程建設工程質量形成的各種因素的全面控制,具體可分為對施工人員的控制、對施工及生產機械的控制、對建筑材料的控制、對施工方法的控制和對施工環(huán)境的控制。(3)在工程施工過程中,不管對于施工單位還是監(jiān)理公司,質量控制、質量管理都是一項很重要的內容。廣電網(wǎng)絡工程建設施工階段的質量控制工作是項目監(jiān)理總工程師的領導下,由現(xiàn)場監(jiān)理工程師或質量控制工程師來具體實行的。由于質量檢查人員的主要工作是檢查工程質量并填寫質量檢查表,所以質檢表中的數(shù)據(jù)是最基本最重要的信息。質量檢查人員不但需要收集和整理這些數(shù)據(jù),而且需要對這些數(shù)據(jù)進行分析,判斷工程的質量,分析影響施工質量的原因。
3.2 質量控制的主要職責
對于整個環(huán)節(jié)進行分析得知,廣電網(wǎng)絡工程建設施工質量評定主要有三部分的內容,分別是:分項工程、分部工程及單位工程質量的評定。質量控制所涵蓋的主要職責包括以下四點。一是對材料質量管理的環(huán)節(jié)主要是材料分別進行人庫、驗收、分配、驗收等整個環(huán)節(jié),實施全過程的管理。質量的控制主要是對材料的進場環(huán)節(jié)進行嚴格檢查并進行記錄;材料實驗報告、混凝土、砂漿的質量控制;將相應的數(shù)據(jù)信息總結、整理,最終制作成表格。二是設備質量,對設備質量日標制定的管理。三是委托加工設備和設計質量的管理;對設備開箱驗收,做好登記工作、安裝調試、試運行質檢記錄的管理。四是質量事故管理主要有:對工程出現(xiàn)的事故進行作以記錄和研究、找出解決的措施,其主要作用是工程質量事故數(shù)據(jù)輸人、輸出評定和查詢統(tǒng)計等。
4 結束語
文章探討了在廣電網(wǎng)絡工程建設施工過程中的質量控制的重要性,指出對廣電網(wǎng)絡工程建設施工過程的質量控制能夠有效地實現(xiàn)預控目標;廣電網(wǎng)絡工程建設質量問題對我國廣播電視事業(yè)的發(fā)展有著直接而重大的影響。
本文對廣電網(wǎng)絡工程建設質量進行分析,進一步廣電網(wǎng)絡工程建設施工過程的質量控制的基本環(huán)節(jié)及其主要職責進行分析和探討,希望能夠為我國電視廣播事I的發(fā)展帶來積極作用。
參考文獻
[1] 侯偉.廣電網(wǎng)絡工程建設質量控制對策探析[J].工程技術:引文版,2016(7):00082.
[2] 紀效蜀.廣電網(wǎng)絡工程建設質量控制分析[J].西部廣播電視,2016(15):249.
[3] 龔政.廣電網(wǎng)絡工程建設質量控制分析[J].科學與財富,2015,7(33):93
關鍵詞:實驗教學;虛擬仿真;網(wǎng)絡工程;多元協(xié)同;虛實互動
實驗教學作為學生實踐能力和創(chuàng)新能力培養(yǎng)的重要載體,需要有相應的實驗教學平臺作為支撐。傳統(tǒng)的實驗教學平臺采用實體形式,以物理空間中的實體設備、器件和材料為實驗對象或載體,具有真實、直觀、直接的優(yōu)點,但存在更新運維成本高、規(guī)模與復雜度受限、可擴展性差、開放共享難等不足。虛擬仿真實驗教學綜合運用信息與通信技術,在信息空間中構建高度仿真的實驗操作環(huán)境和實驗對象,提供類似于實體實驗教學的體驗與效果,具有近似、抽象和間接的特點,并在可視性、交互性、安全性、可擴展性與可共享性等方面具備優(yōu)勢,是對實體實驗教學的有益補充與完善。
一、虛擬仿真實驗教學中心建設需要解決的關鍵問題
作為專業(yè)人才培養(yǎng)的重要教學保障和優(yōu)質實驗教學資源共享的主要載體,虛擬仿真實驗教學中心建設不能簡單停留在對實體實驗教學項目的信息化再現(xiàn)或資源堆砌,必須思考并解決以下六方面的關鍵問題。
第一,建設理念。涉及虛擬仿真實驗教學中心的基本指導思想、建設目標、服務面向,以及在專業(yè)人才培養(yǎng)中所應承擔的角色或發(fā)揮的作用。
第二,建設內涵。與指導思想、建設目標與服務面向相適應,涉及虛擬仿真實驗教學中心建設的教育教學品質與特色,例如是以基礎研究與教學為特色,還是以工程研發(fā)或工程應用教學為特色。
第三,建設主線。涉及虛擬仿真實驗教學中心建設的核心線索或體系,需要系統(tǒng)而有效地組織有關的實驗教學資源,以滿足中心的服務功能與特色。
第四,建設方法與途徑。通過什么樣的方法與途徑實施虛擬仿真實驗教學中心建設,是院校單獨建設,還是校內外協(xié)同;是自主開發(fā),還是購買服務,抑或是多方面結合。
第五,使用模式。如何將虛擬仿真實驗教學中心資源運用于課內外教學,其與實體實驗之間是什么關系,如何發(fā)揮各自的優(yōu)勢與長處,以提高實驗教學的實效。
第六,開放共享機制。虛擬仿真實驗教學中心如何實現(xiàn)優(yōu)質實驗教學服務的開放共享,包括服務的對象與范圍、策略與機制以及服務能力等。
二、面向工程應用型人才培養(yǎng)的虛擬仿真實驗教學中心建設思路
作為地方本科院校,溫州大學網(wǎng)絡工程專業(yè)以培養(yǎng)工程應用型人才為目標。為此,針對前述六大關鍵問題,我們提出了“學生發(fā)展為中心、工程應用為特色、能力培養(yǎng)為導向、多元協(xié)同為抓手、虛實互動增成效、開放共享促輻射”的基本建設思路。
(1)學生發(fā)展為中心,解決建設理念問題。服務于網(wǎng)絡工程專業(yè)工程應用型人才培養(yǎng)目標,作為該專業(yè)實踐教學平臺的重要組成部分,虛擬仿真實驗教學中心立足學生創(chuàng)新精神、綜合素質與實踐能力的協(xié)調發(fā)展,支撐問題分析、問題研究、解決方案設計以及現(xiàn)代工具使用等相關畢業(yè)要求與培養(yǎng)標準的達成,并促進學生的自主性學習與個性化學習。
(2)工程用為特色,解決建設內涵問題。虛擬仿真實驗教學中心建設內涵與品質必須和網(wǎng)絡工程專業(yè)工程應用型人才的培養(yǎng)目標與特色相契合,并著重在三個層面上予以把握:一是教學內容有效覆蓋網(wǎng)絡工程生命周期的主要應用環(huán)節(jié),包括規(guī)劃與設計、部署與開發(fā)、運行與維護等;二是實驗平全支持當前主流的網(wǎng)絡設備廠商及其產品,與業(yè)界主流網(wǎng)絡技術及其應用無縫對接;三是綜合性、設計性和創(chuàng)新性虛擬仿真實驗教學項目都來源于網(wǎng)絡工程實際問題或相關項目案例。
(3)能力培養(yǎng)為導向,解決建設主線問題。改變傳統(tǒng)的以課程為核心的教學組織框架,體現(xiàn)以能力為導向,圍繞工程實踐能力、工程設計能力與工程創(chuàng)新能力培養(yǎng),針對遞進性的分級能力培養(yǎng)目標,對虛擬仿真實驗教學資源在實現(xiàn)技術、方式和手段等方面進行系統(tǒng)而精細地設計與開發(fā)。
(4)多元協(xié)同為抓手,解決建設方法與途徑問題。為了落實能力培養(yǎng)核心與工程應用特色,依托高校與企業(yè)、教學與科研、教學研究與教學實踐的多元協(xié)同,建立由教師、研究人員與工程師組成的專業(yè)化團隊,融合虛擬仿真實驗教學相關的教育、科技與工程優(yōu)質資源,深度協(xié)作致力于虛擬仿真中心的開發(fā)與建設。
(5)虛實互動增成效,解決使用模式問題。充分發(fā)揮虛擬仿真實驗教學與實體實驗教學各自的優(yōu)勢,改革單純基于實體實驗教學資源的傳統(tǒng)模式,結合分級能力培養(yǎng)目標,構建與實施虛擬實體高度互補、線上線下有機互動的新型實驗教學模式,貫穿課內課外的各項教學活動,全面提高實驗教學效果。
(6)開放共享促輻射,解決推廣機制問題。建立管理服務與技術服務的“雙輪驅動”機制,促進虛擬仿真中心的開放共享。在管理服務方面,面向兄弟院校、業(yè)界企業(yè)的團體與個人用戶提供“Lab as a Service”形態(tài)的虛擬仿真實驗教學云計算服務,為兄弟院校提供以全面降低使用門檻在技術服務方面,利用先進的虛擬數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡技術提供安全、穩(wěn)健、靈活的虛擬仿真實驗教學服務,充分保障虛擬仿真實驗教學服務的品質。
三、網(wǎng)絡工程國家級虛擬仿真實驗教學中心建設實踐
依據(jù)上述基本建設思路,溫州大學網(wǎng)絡工程國家級虛擬仿真實驗教學中心主要進行了以下建設實踐。
1.能力培養(yǎng)為導向的虛擬仿真實驗教學體系
以“專業(yè)基本技能一綜合實踐能力一工程實踐能力一工程設計/創(chuàng)新能力”的遞進式模型為主線,圍繞綜合分析和解決復雜網(wǎng)絡工程問題的能力進行了虛擬仿真實驗教學體系建設,如下表所示。
其中,專業(yè)基本技能培養(yǎng)階段的虛擬仿真實驗以演示認知型、分析驗證型以及基礎操作型等形式為主,以對少量技能點的認知或理解為教學目標,以可視性、交互性表現(xiàn)突出的軟件仿真技術為主要實現(xiàn)途徑,網(wǎng)絡工程問題復雜度低;綜合實踐能力培養(yǎng)階段的虛擬仿真實驗以綜合訓練型為主,以對數(shù)個領域的大量技能點的整體掌握為教學目標,以仿真程度高的硬件虛擬技術為主要實現(xiàn)途徑,網(wǎng)絡工程問題復雜度較高;工程實踐能力培養(yǎng)階段的虛擬仿真實驗以工程演練型為主,以掌握真實網(wǎng)絡工程項目的部署與實施、測試與驗證為主要教學目標,以仿真程度高的硬件虛擬技術為主要實現(xiàn)途徑,網(wǎng)絡工程問題復雜度高;工程設計/創(chuàng)新能力培養(yǎng)階段的虛擬仿真實驗以創(chuàng)新設計型為主,以掌握真實網(wǎng)絡工程項目的規(guī)劃、設計與開發(fā)為主要教學目標,結合軟件仿真技術與硬件虛擬技術實現(xiàn),網(wǎng)絡工程問題復雜度最高。
2.工程應用為特色的虛擬仿真實驗教學項目庫
在虛擬仿真實驗教學項目庫的建設中,主要通過以下三種途徑實現(xiàn)工程應用內涵與特色。
(1)虛擬仿真實驗教學項目的技術與產品覆蓋面接軌當前網(wǎng)絡工程行業(yè)的熱點應用領域與主流產品。包括網(wǎng)絡互連、網(wǎng)絡安全、無線局域網(wǎng)、協(xié)作網(wǎng)絡、數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡、運營商網(wǎng)絡等,支持對這些領域各主流廠商設備的軟件仿真或硬件虛擬。
(2)虛擬仿真實驗教學項目的能力點定位與設計源于網(wǎng)絡工程應用的實際需要,根據(jù)當前網(wǎng)絡工程生命周期各階段對工程能力要求的分布,對實驗教學內容進行細致的梳理與篩選。每門課程精選出若干能力點,并依據(jù)規(guī)劃與設計、部署與開發(fā)、測試與驗證、運行與維護等不同階段內能力點之間的關聯(lián)性,有針對性地設計虛擬仿真實驗教學項目的能力點組合方案。
(3)在虛擬仿真實驗教學內容的組織與設計上,以能力點目標組合方案為出發(fā)點,以網(wǎng)絡工程案例為背景素材,以實際需求和工程問題為導向,進行虛擬仿真實驗教學項目的設計,保障其真實性、時效性以及針對性。網(wǎng)絡工程案例主要來源于合作企業(yè)工程師參與或主持的工程項目,經過有豐富經驗的工程師根據(jù)分級能力目標對復雜網(wǎng)絡工程問題的分解、梳理與萃取。
當前,虛擬仿真中心建成的306個實驗教學項目對應于分級能力培養(yǎng)目標的項目數(shù)量比例大致為4:4:1:1,其中直接來源于實際網(wǎng)絡工程案例合計占總數(shù)的一半以上。
3.多元協(xié)同的虛擬仿真實驗教學中心開發(fā)與建設方式
多元協(xié)同的開發(fā)與建設方式體現(xiàn)在三個方面,即高校與企業(yè)協(xié)同、教學與科研協(xié)同、教學研究與教學實踐協(xié)同。
首先,通過與兩家業(yè)界領軍企業(yè)(思科系統(tǒng)與思博倫通信)的校企協(xié)同,在技術層面獲得了網(wǎng)絡功能虛擬化的授權,解決了對網(wǎng)絡系統(tǒng)進行高度虛擬和仿真的核心技術難題,同時獲得了工程師的加盟,增強了開發(fā)與建設隊伍的整體技術實力;在資源層面得到了企業(yè)一線工程師隊伍的寶貴經驗,解決了虛擬仿真實驗教學項目案例主要來源的關鍵問題;在管理層面借鑒了企業(yè)在線實驗室開放與管理模式,解決了虛擬仿真實驗教學服務的安全性和穩(wěn)健性問題。
其次,充分利用高校教師隊伍教學與科研并舉的優(yōu)勢,依托教學與科研協(xié)同實現(xiàn)了科研反哺虛擬仿真實驗教學。一是通過學生課外科技與創(chuàng)新活動等形式,將科研成果直接或間接轉化成虛擬仿真實驗教學項目,此類項目占總數(shù)近14%;二是在虛擬仿真中心的開發(fā)與建設中,轉化了許多虛擬化與云計算領域的科研成果,到目前為止直接實施應用的發(fā)明專利共有6項,主題涉及網(wǎng)絡服務質量、虛擬機資源配置以及云計算調度等。
最后,依托教學研究與教學實踐的協(xié)同解決了虛擬仿真中心建設各個層面的多個關鍵理論問題。例如,針對虛擬仿真中心硬件平臺的建設,先后依托兩項浙江省提升地方高校辦學水平專項資金項目開展了主題為“多租戶虛擬數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡建設”的研究;針對虛擬仿真中心軟件平臺的建設,依托浙江省高校實驗室工作研究重點項目開展了主題為“‘實驗教學即服務’的云計算模式構建”的研究;針對虛擬仿真實驗教學的應用,依托浙江省高等教育課堂教學改革項目開展了主題為“依托虛擬仿真實驗教學平臺的混合式實踐教學模式探索”的課題研究;針對校企合作開發(fā)與建設虛擬仿真中心的機制,依托浙江省高等教育教學改革項目開展了主題為“基于企業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的分布式工程實踐教育中心建設模式探索與實踐”的課題研究。
4.虛實互動的實驗教學資源使用模式
相對于傳統(tǒng)的網(wǎng)絡工程實體實驗教學,網(wǎng)絡工程虛擬仿真實驗教學在以下方面具有明顯的優(yōu)勢,對實體實驗教學起到補足與增強作用。
首先,彌補了實體實驗教學在開放時間、地點和方式上的不足,實現(xiàn)在任意安裝有瀏覽器的終端設備上隨時隨地訪問虛擬仿真實驗教學資源以及實體實驗教學資源進行練習,為自主性學習和個性化提供充分的保障。
其次,克服實體實驗教學可見性與交互性差的弱點,實現(xiàn)對網(wǎng)絡協(xié)議和網(wǎng)絡系統(tǒng)工作原理的交互式可視化呈現(xiàn),促進對基本技能點的J知、理解與掌握。
再次,克服實體實驗教學在拓撲規(guī)模、網(wǎng)絡特性以及管理便捷性等方面的局限,以低成本構建特性更豐富、結構更復雜的虛擬仿真實驗教學環(huán)境,進而實現(xiàn)簡捷高效的連接與配置管理,提高綜合性實踐教學的品質。
最后,克服實體實驗教學由于成本因素而明顯滯后于工程應用發(fā)展水平的局限,支持跨廠商、多系列高端網(wǎng)絡設備,支持對復雜網(wǎng)絡系統(tǒng)連接與配置的多視角可視化交互管理,用于在專業(yè)實習或畢業(yè)設計環(huán)節(jié)中對實際復雜網(wǎng)絡工程項目進行快速概念驗證。
為充分發(fā)揮虛擬仿真實驗教學在支撐實踐能力培養(yǎng)目標的不同維度上的優(yōu)勢,結合能力分級目標的特點,依據(jù)兩者之間的內在邏輯關系,可以將實驗教學資源的組合使用模式分為四種:虛輔實主、虛實并舉、虛主實輔以及純虛擬仿真。
(1)虛輔實主模式。利用上述第一與第二項優(yōu)勢,適用于專業(yè)基本技能培養(yǎng)階段。虛擬仿真實驗教學項目是對實體實驗教學項目的近似仿真,虛擬仿真實驗平臺用于課前預習以及課后練習,而在課堂中使用實體實驗平臺與虛擬仿真實驗相互印證。
(2)虛實并舉模式。利用上述第一與第三項優(yōu)勢,適用于綜合實踐能力培養(yǎng)階段。虛擬仿真實驗教學主要面向開放實驗項目、學生科技創(chuàng)新項目、專業(yè)技能競賽等課外教育活動,而實體實驗教學面向日常課堂。
(3)虛主實輔模式。利用上述第一與第三項優(yōu)勢,適用于工程實踐能力培養(yǎng)階段。虛擬仿真實驗平臺用于前期耗時較長、不依賴于實體設備的建模與部署環(huán)節(jié),實體實驗平臺用于后期耗時較短、依賴于實體設備的驗證與測試環(huán)節(jié)。
(4)純虛擬仿真模式。利用上述第一與第四項優(yōu)勢,適用于工程設計/創(chuàng)新能力培養(yǎng)階段。學生在進入企業(yè)學習階段后,用于大規(guī)模復雜網(wǎng)絡工程解決方案的概念驗證,包括規(guī)劃與設計、建模與開發(fā),用于新建網(wǎng)絡解決方案的展示、客戶網(wǎng)絡割接方案的預演以及客戶網(wǎng)絡故障排錯方案的驗證等。
當前,虛擬仿真中心所有實驗教學項目覆蓋10門專業(yè)課程、5門綜合實踐課程、4大類課外教育活動以及專業(yè)實習與畢業(yè)設計,時間跨度從大二下到大四。從整體人才培養(yǎng)過程來看,隨著專業(yè)教育階段的逐步深入,實踐能力培養(yǎng)目標逐步提升,所涉及的工程問題復雜度隨之提升,對實驗教學平臺支持能力的要求越來越高。相應地,所依托的實驗教學環(huán)境也由以實體中心為主逐漸演變?yōu)樘搶嵔Y合,最終過渡到以虛擬仿真中心為主。
5.虛擬仿真實驗教學開放共享的實現(xiàn)與推廣
虛擬仿真中心對外開放共享提供虛擬仿真實驗教學服務的內涵包括管理服務與技術服務兩個方面。在管理服務方面,使用高級服務調度引擎將所有虛擬仿真實驗教學資源整合起來,以“實驗教學即服務”(Lab as a Service,LaaS)的形態(tài)統(tǒng)一對外提供開放共享。此外,對于兄弟院校與行業(yè)企業(yè)等團體用戶,為其提供專有的管理門戶,便于自我管理。在技術服務方面,構建了安全、健壯、高效、可擴展的技術平臺架構。其中,軟件仿真前端提供可視化的實驗教學體驗;而硬件虛擬后臺創(chuàng)建虛擬仿真網(wǎng)絡的運行實例并提供遠程配置與管理手段,而云監(jiān)控與管理、云備份與安全提供充分的服務質量保障。