探析網(wǎng)絡(luò)工程專業(yè)實踐教學(xué)模式
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一、實踐教學(xué)體系
（一）建設(shè)背景
為了突顯網(wǎng)絡(luò)工程專業(yè)特色，加大與其它計算機相關(guān)專業(yè)的區(qū)分度，網(wǎng)絡(luò)工程專業(yè)在保持原有網(wǎng)絡(luò)工程專業(yè)特色的基礎(chǔ)上，重點突出物聯(lián)網(wǎng)和網(wǎng)絡(luò)安全管理兩個專業(yè)方向，進一步明確定位學(xué)校網(wǎng)絡(luò)工程專業(yè)的人才培養(yǎng)目標。網(wǎng)絡(luò)工程專業(yè)是一門實踐性非常強的專業(yè)。因此，要實現(xiàn)培養(yǎng)目標，除了需要調(diào)整改革現(xiàn)有的專業(yè)課程體系外，還必須建立相應(yīng)的實踐教學(xué)體系和配套的實踐教學(xué)環(huán)境。為此，網(wǎng)絡(luò)工程專業(yè)以中央支持地方高校發(fā)展專項資金的實驗室建設(shè)為契機，在網(wǎng)絡(luò)工程管理和網(wǎng)絡(luò)協(xié)議分析兩個現(xiàn)有實驗室的基礎(chǔ)上，新建物聯(lián)網(wǎng)、信息安全、網(wǎng)絡(luò)攻防、網(wǎng)絡(luò)測試等專業(yè)實驗室。這些實驗室建成后，網(wǎng)絡(luò)工程專業(yè)實驗室支撐的實踐教學(xué)內(nèi)容將基本上涵蓋物聯(lián)網(wǎng)、網(wǎng)絡(luò)安全管理、網(wǎng)絡(luò)工程設(shè)計三大方向的典型實驗、課程設(shè)計，乃至實習實訓(xùn)、畢業(yè)設(shè)計等實踐環(huán)節(jié)。屆時，網(wǎng)絡(luò)工程專業(yè)將具備實驗設(shè)施齊全、內(nèi)容涵蓋面廣的專業(yè)實驗環(huán)境。這為構(gòu)建特色鮮明、層次合理的實踐教學(xué)體系提供良好的實踐條件支持。
（二）體系結(jié)構(gòu)
網(wǎng)絡(luò)工程專業(yè)在保持網(wǎng)絡(luò)工程設(shè)計特色的基礎(chǔ)上，重點突出物聯(lián)網(wǎng)和網(wǎng)絡(luò)安全管理方向。圍繞這三大專業(yè)方向，以現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)工程基礎(chǔ)專業(yè)實驗室和正在建設(shè)的物聯(lián)網(wǎng)和網(wǎng)絡(luò)安全方向?qū)I(yè)實驗室為依托，構(gòu)建出專業(yè)特色鮮明的多層次實踐教學(xué)體系，網(wǎng)絡(luò)工程專業(yè)實踐教學(xué)體系學(xué)科與專業(yè)競賽、自主創(chuàng)新研究等多種形式，并分布在專業(yè)基礎(chǔ)實踐、專業(yè)核心實踐、專業(yè)方向?qū)嵺`、專業(yè)綜合實踐四個教學(xué)層次上。從教學(xué)層次的角度看，網(wǎng)絡(luò)工程專業(yè)的實踐教學(xué)環(huán)節(jié)包括下列內(nèi)容。專業(yè)基礎(chǔ)實踐主要指電子技術(shù)基礎(chǔ)、計算技術(shù)基礎(chǔ)、軟件系統(tǒng)基礎(chǔ)三方面的實踐教學(xué)，主要形式是課程實驗、課程設(shè)計和實習。專業(yè)核心實踐主要指網(wǎng)絡(luò)工程專業(yè)核心課程的實踐教學(xué)，主要形式是課程實驗和課程設(shè)計。專業(yè)方向?qū)嵺`主要指物聯(lián)網(wǎng)、網(wǎng)絡(luò)安全管理、網(wǎng)絡(luò)工程設(shè)計三大專業(yè)方向的實踐教學(xué)，主要形式是課程實驗和課程設(shè)計。專業(yè)綜合實踐主要指學(xué)生根據(jù)自己選擇的專業(yè)方向而開展的專業(yè)綜合實踐教學(xué)，主要形式包括學(xué)科與專業(yè)競賽、自主創(chuàng)新研究、實訓(xùn)與實習、畢業(yè)設(shè)計（論文）等。
二、實踐教學(xué)內(nèi)容
以上述實踐教學(xué)體系為依據(jù)，從四個專業(yè)實踐層次分別闡述網(wǎng)絡(luò)工程專業(yè)的實踐教學(xué)內(nèi)容。
（一）專業(yè)基礎(chǔ)實踐
網(wǎng)絡(luò)工程專業(yè)基礎(chǔ)實踐環(huán)節(jié)可分為電子技術(shù)基礎(chǔ)、計算技術(shù)基礎(chǔ)、軟件系統(tǒng)基礎(chǔ)三方面的實踐教學(xué)內(nèi)容。電子技術(shù)基礎(chǔ)實踐教學(xué)內(nèi)容包括模擬電路實驗、數(shù)字電路實驗、計算機組成原理實驗、硬件工藝實習。模擬電路實驗是讓學(xué)生了解放大電路的原理，并能理解相應(yīng)的實驗現(xiàn)象。數(shù)字電路實驗是加強學(xué)生對數(shù)字邏輯的理解能力和數(shù)字電路的設(shè)計能力。計算機組成原理實驗是讓學(xué)生理解計算機硬件結(jié)構(gòu)的實現(xiàn)原理和方法。硬件工藝實習是讓學(xué)生綜合運用數(shù)字電路和模擬電路的相關(guān)理論知識，使用電路設(shè)計軟件設(shè)計并利用實際電路元器件實現(xiàn)一個具有實際生產(chǎn)意義的電子電路系統(tǒng)。計算技術(shù)基礎(chǔ)實踐教學(xué)內(nèi)容包括程序設(shè)計實驗、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)實驗、算法分析與設(shè)計實驗、程序設(shè)計應(yīng)用課程設(shè)計等。程序設(shè)計實驗是讓學(xué)生能夠運用所學(xué)的程序設(shè)計語言編寫并調(diào)試程序，培養(yǎng)學(xué)生的程序設(shè)計能力和程序調(diào)試能力。數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)實驗是讓學(xué)生運用理論原理知識編程實現(xiàn)線性表、隊列、堆棧、二叉樹、圖等基本數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)及其訪問操作方法，以及常用的排序和查找算法，進而能夠解決相關(guān)的實際問題。算法分析與設(shè)計實驗是讓學(xué)生掌握分治法、動態(tài)規(guī)劃法、貪心法、回溯法、分支界定法等常用經(jīng)典算法，從而更好地解決實際問題。程序設(shè)計應(yīng)用課程設(shè)計是綜合運用程序設(shè)計語言、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、算法分析與設(shè)計，設(shè)計并實現(xiàn)一個具有實際生活意義的程序系統(tǒng)。軟件系統(tǒng)基礎(chǔ)實踐教學(xué)內(nèi)容包括操作系統(tǒng)實驗、數(shù)據(jù)庫原理實驗、軟件工程實驗、軟件系統(tǒng)開發(fā)課程設(shè)計。操作系統(tǒng)實驗是讓學(xué)生系統(tǒng)地掌握處理機管理、進程管理、存儲管理、文件管理和設(shè)備管理五大功能的工作原理與實現(xiàn)方法，進而能夠模擬實現(xiàn)操作系統(tǒng)部分功能。數(shù)據(jù)庫原理實驗是讓學(xué)生熟練掌握SQL語言的數(shù)據(jù)定義、數(shù)據(jù)操縱、完整性控制等功能，基本掌握數(shù)據(jù)庫的設(shè)計方法和數(shù)據(jù)庫應(yīng)用系統(tǒng)的開發(fā)方法。軟件工程實驗是加深學(xué)生對軟件開發(fā)方法的理解，掌握統(tǒng)一建模語言UML和可視化建模工具RationalRose的基本用法。軟件系統(tǒng)開發(fā)課程設(shè)計是讓學(xué)生在掌握程序設(shè)計技術(shù)的基礎(chǔ)上，綜合運用操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫原理、軟件工程的理論知識與開發(fā)技術(shù)，設(shè)計并實現(xiàn)一個具有實際應(yīng)用價值的軟件系統(tǒng)。
（二）專業(yè)核心實踐
網(wǎng)絡(luò)工程專業(yè)核心實踐環(huán)節(jié)主要包括計算機網(wǎng)絡(luò)、網(wǎng)絡(luò)編程、無線網(wǎng)絡(luò)、Linux編程等專業(yè)核心課程的實踐教學(xué)內(nèi)容。計算機網(wǎng)絡(luò)實驗是讓學(xué)生學(xué)習利用Sniffer和Wireshark等常用網(wǎng)絡(luò)嗅探工具驗證TCP/IP協(xié)議報文格式和協(xié)議交互過程，從而加強學(xué)生對網(wǎng)絡(luò)協(xié)議及其工作原理的理解，加深對計算機網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的認識。網(wǎng)絡(luò)編程實驗是以套接字編程為基礎(chǔ)編寫TCP/UDP協(xié)議通信程序以及數(shù)據(jù)包捕獲程序，編寫SMTP/POP3郵件客戶端、FTP客戶端、Web網(wǎng)站程序等經(jīng)典網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序。無線網(wǎng)絡(luò)實驗是讓學(xué)生掌握各種無線網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的安裝和配置方法，學(xué)會無線局域網(wǎng)的規(guī)劃設(shè)計、安裝配置與故障排除。Linux編程是讓學(xué)生掌握LINUX環(huán)境下C語言應(yīng)用程序開發(fā)的基本過程，熟悉基本庫函數(shù)的使用，具有初步的應(yīng)用程序設(shè)計能力。
（三）專業(yè)方向?qū)嵺`
網(wǎng)絡(luò)工程專業(yè)方向?qū)嵺`環(huán)節(jié)可分為物聯(lián)網(wǎng)、網(wǎng)絡(luò)安全管理、網(wǎng)絡(luò)工程設(shè)計三個專業(yè)方向的實踐教學(xué)內(nèi)容。物聯(lián)網(wǎng)方向?qū)嵺`教學(xué)內(nèi)容包括射頻識別實驗、無線傳感網(wǎng)實驗、物聯(lián)網(wǎng)開發(fā)實驗、以及物聯(lián)網(wǎng)方向課程設(shè)計。射頻識別實驗是讓學(xué)生掌握射頻識別技術(shù)的讀寫卡、多卡讀、編碼調(diào)制、防碰撞算法、通信協(xié)議、保密通信等基本原理，能夠編寫相關(guān)應(yīng)用案例程序。無線傳感網(wǎng)實驗是讓學(xué)生能夠?qū)囟?、濕度、光照、壓力、紅外等典型傳感器節(jié)點進行數(shù)據(jù)采集，并利用Zigbee、藍牙、WIFI等通信模塊，開發(fā)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序。物聯(lián)網(wǎng)開發(fā)實驗是讓學(xué)生在掌握嵌入式編程的基礎(chǔ)上，結(jié)合射頻識別和無線傳感技術(shù)，開發(fā)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用中的核心功能模塊或簡單應(yīng)用程序。物聯(lián)網(wǎng)方向課程設(shè)計是綜合運用物聯(lián)網(wǎng)方向課程的理論知識與開發(fā)技術(shù)，設(shè)計并實現(xiàn)一個具有一定實用價值的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng)。網(wǎng)絡(luò)安全管理方向?qū)嵺`教學(xué)內(nèi)容包括網(wǎng)絡(luò)安全實驗、網(wǎng)絡(luò)管理實驗、網(wǎng)絡(luò)攻防實驗、以及網(wǎng)絡(luò)安全管理方向課程設(shè)計。
網(wǎng)絡(luò)安全實驗是讓學(xué)生掌握網(wǎng)絡(luò)嗅探器和端口掃描工具的工作原理和實現(xiàn)方法，理解包過濾、網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換等網(wǎng)絡(luò)安全策略，掌握防火墻和入侵檢測系統(tǒng)的安裝、配置和使用方法。網(wǎng)絡(luò)管理實驗是讓學(xué)生理解SNMP網(wǎng)絡(luò)管理協(xié)議的原理和工作過程，掌握SNMP程序的設(shè)計與開發(fā)方法。網(wǎng)絡(luò)攻防實驗是讓學(xué)生熟悉網(wǎng)絡(luò)探測、緩沖區(qū)溢出、網(wǎng)絡(luò)欺騙、拒絕服務(wù)、SQL注入等主流攻擊技術(shù)的實現(xiàn)方法，從而預(yù)防和阻止網(wǎng)絡(luò)攻擊。網(wǎng)絡(luò)安全管理方向課程設(shè)計是綜合運用網(wǎng)絡(luò)安全管理方向課程的理論知識與開發(fā)技術(shù)，設(shè)計并實現(xiàn)一個具有某種安全管理功能的實用網(wǎng)絡(luò)軟件或系統(tǒng)。網(wǎng)絡(luò)工程設(shè)計方向?qū)嵺`教學(xué)內(nèi)容包括網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)技術(shù)實驗、網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃與設(shè)計實驗、網(wǎng)絡(luò)故障診斷與排除實驗、以及網(wǎng)絡(luò)工程設(shè)計方向課程設(shè)計。網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)技術(shù)實驗是讓學(xué)生學(xué)會網(wǎng)線制作、VLAN配置、交換機配置、靜態(tài)路由配置、動態(tài)路由配置、ACL配置、NAT配置等，為實際網(wǎng)絡(luò)部署提供基礎(chǔ)。網(wǎng)絡(luò)故障診斷與測試實驗是讓學(xué)生掌握網(wǎng)絡(luò)故障診斷與測試工具的使用方法，能夠?qū)ξ锢韺?、?shù)據(jù)鏈路層、網(wǎng)絡(luò)層、以太網(wǎng)、廣域網(wǎng)、TCP/IP、服務(wù)器等的故障進行診斷與排除。網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃與設(shè)計實驗是讓學(xué)生學(xué)會網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃工具、需求分析、技術(shù)選擇、網(wǎng)絡(luò)拓撲設(shè)計、網(wǎng)絡(luò)編址與命名、路由設(shè)計、網(wǎng)絡(luò)性能保障、安全管理設(shè)計等各環(huán)節(jié)技能。網(wǎng)絡(luò)工程設(shè)計方向課程設(shè)計是綜合運用網(wǎng)絡(luò)工程設(shè)計方向課程的理論知識與開發(fā)技術(shù)，針對某個實際應(yīng)用場景，規(guī)劃并設(shè)計一個具有實用價值的網(wǎng)絡(luò)工程方案。
（四）專業(yè)綜合實踐
專業(yè)綜合實踐主要指學(xué)生根據(jù)自己選擇的專業(yè)方向而開展的專業(yè)綜合實踐教學(xué)，主要形式包括學(xué)科與專業(yè)競賽、自主創(chuàng)新研究、實訓(xùn)與實習、畢業(yè)設(shè)計（論文）等。學(xué)科與專業(yè)競賽是鼓勵學(xué)生在老師的指導(dǎo)下，利用課余時間和假期，參與學(xué)校、企業(yè)、省、教育部、乃至全球等各種級別的大學(xué)生學(xué)科或?qū)I(yè)競賽，以擴大學(xué)生的知識面，培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實際和動手操作的能力。目前適合網(wǎng)絡(luò)工程專業(yè)學(xué)生參加的競賽主要有全國大學(xué)生數(shù)據(jù)建模競賽、全國大學(xué)生電子設(shè)計競賽、ACM大學(xué)生程序設(shè)計競賽、“挑戰(zhàn)杯”大學(xué)生系列科技作品競賽、全國大學(xué)生信息安全競賽。自主創(chuàng)新研究可分為課內(nèi)自主研究學(xué)習和課外科技創(chuàng)新活動。課內(nèi)自主研究學(xué)習是在部分專業(yè)課程內(nèi)，安排學(xué)生開展研究性學(xué)習與創(chuàng)新環(huán)節(jié)，激發(fā)學(xué)生主動學(xué)習的積極性，培養(yǎng)學(xué)生的自學(xué)能力和自主學(xué)習研究能力。課外科技創(chuàng)新活動是學(xué)生根據(jù)自身興趣和專業(yè)特長組成小組，自主選擇研究課題，確定研究目標、技術(shù)路線和研究計劃，利用課余時間和寒暑假在老師的指導(dǎo)下自主開展科技創(chuàng)新活動，以提高學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題的能力，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識和創(chuàng)業(yè)精神。實訓(xùn)和實習是讓學(xué)生熟悉或掌握網(wǎng)絡(luò)相關(guān)行業(yè)或領(lǐng)域中可能遇到的常用技能，以縮短第一任職崗前培訓(xùn)的時間。該類實踐教學(xué)內(nèi)容包括見習環(huán)節(jié)、實訓(xùn)環(huán)節(jié)、實習環(huán)節(jié)等。見習環(huán)節(jié)是參觀一個網(wǎng)絡(luò)行業(yè)相關(guān)的企事業(yè)單位或部門，見識各類產(chǎn)品和系統(tǒng)的研發(fā)過程或應(yīng)用情況，以增強學(xué)生對專業(yè)的興趣和自豪感。實訓(xùn)環(huán)節(jié)是在校內(nèi)實驗與實訓(xùn)基地，通過與企事業(yè)單位的合作，提煉網(wǎng)絡(luò)設(shè)備產(chǎn)品與網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用系統(tǒng)的典型功能模塊，進而設(shè)計出一組項目供學(xué)生實習訓(xùn)練。
實習環(huán)節(jié)是與校外企業(yè)或培訓(xùn)基地合作，讓學(xué)生參與到實際的項目研發(fā)與實施工作中，從而使學(xué)生接觸社會，體驗未來就業(yè)單位的工作環(huán)境和實際的項目開發(fā)過程。畢業(yè)設(shè)計（論文）是大學(xué)生四年專業(yè)知識學(xué)習后的一次綜合性專業(yè)技術(shù)實踐鍛煉機會。畢業(yè)設(shè)計的周期為14周，主要包括選題、開題、課題研究與指導(dǎo)、撰寫畢業(yè)論文、畢業(yè)論文答辯等環(huán)節(jié)。畢業(yè)設(shè)計課題可以由指導(dǎo)老師根據(jù)自己的項目課題、研究方向或興趣好確定，也可以根據(jù)學(xué)生就業(yè)單位的實際工作需要確定。
三、結(jié)論
專業(yè)實踐教學(xué)體系是學(xué)生將專業(yè)理論知識與實際工程實踐相結(jié)合，提升實踐創(chuàng)新能力，成為社會所需人才的關(guān)鍵一環(huán)。本文以筆者所在學(xué)校的網(wǎng)絡(luò)工程專業(yè)建設(shè)為背景，在提煉物聯(lián)網(wǎng)、網(wǎng)絡(luò)安全管理、網(wǎng)絡(luò)工程設(shè)計三大專業(yè)特色的基礎(chǔ)上，提出構(gòu)建一個特色鮮明、層次合理的專業(yè)實踐教學(xué)體系，并全面闡釋了各個實踐教學(xué)環(huán)節(jié)的主要教學(xué)內(nèi)容。接下來的工作是在制定人才培養(yǎng)方案時具體落實該實踐教學(xué)體系，同時在執(zhí)行過程中進一步修訂完善，從而為其他兄弟院校的網(wǎng)絡(luò)工程專業(yè)實踐教學(xué)改革與建設(shè)提供參考與指導(dǎo)。
作者：李平 熊兵 吳佳英 單位：長沙理工大學(xué)計算機與通信工程學(xué)院