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序论:好文章的创作是一个不断探索和完善的过程,我们为您推荐十篇网络工程专业论文范例,希望它们能助您一臂之力,提升您的阅读品质,带来更深刻的阅读感受。
(1)课时比重偏低,缺乏对新概念、新技术的介绍;
(2)设备陈旧,缺乏实用性实验的开设;
(3)科研活动参与率低,未形成完善的创新培养体系;因此,在培养体系、课程平台、教学模式等方面对车辆工程专业网络通信类课程进行全新的探讨,既可以作为对“机电结合,特色分流”交叉教学的补充和深化,也可以通过车辆工程专业“以点带面,见贤思齐”,带动其他专业学生对网络通信类课程的兴趣和创新能力的培养。
2培养体系的改革
现有网络通信类的课程教学以车载CAN和LIN网络理论的认识为主,实验教学则以演示性和验证性内容为主。但是,传统的车载网络已失去原有的主导地位。针对“以车为本兼顾网络”的原则,需要逐步扩大网络通信类的广度和深度,鼓励学生立足本专业课程,学科交叉,勇于探索。通过车辆工程专业导论和认知实习,重点在于拓宽学生视野,初步建立学生对车载网络知识体系的感性认识。展示本专业前期积累的各项成果,如飞思卡尔智能小车等,为后续知识体系交叉学习打下基础。在验证、巩固和加深理论教学的基础上,选择车辆外围相对独立、功能简单,但系统结构较为完整的网络通信类实验项目,力求学生能在课程实验中能加深对车载网络通信理论知识的理解,掌握车载网络算法优化等方面的基本技能。以课程设计、竞赛的形式,选择适当的课题展开具有实际工程应用的综合训练。围绕汽车行业生产、研发过程中具有实际工程意义的问题进行选择,力求实现能正常运行的实验室样机,提高学生在车载网络通信及优化方面的综合能力。
3课程平台的改革
围绕培养体系的三个层次,对车辆工程专业的课程体系进行了创新性规划,在专业基础课中增设网络通信类基础课程,整合优化成“大机械类基础课程平台”,并配合车辆工程专业主干课,适当增设专业特色选修课,引导学生进行机械设计方向和车载网络通信方向的分流。在先修机械类、通信类公共课程的基础上,以学生的专业兴趣为主要依据,搭建“车载网络特色课程平台”。对原有的课程体系进行调整,既要增设网络通信类课程,还要兼顾原有机电类课程的设置。相互支撑,构建车载网络特色课程群,通过车辆机械与电子信息学科体系的交叉,实现创新型、综合型人才培养的目标。
3.1基础平台
通过增设通信原理、计算机网络等基础课程,结合相应的课程实习,将通信网络类课程融入到基础课程平台中。以主题会议、专家报告等方式向低年级学生介绍行业前沿技术以及网络在汽车中具体应用,形成直观的认知,增强学生的兴趣。由于总课时的限制,通信网络类基础课程以小课时、重实践、多交叉的形式进行调整。由于机械类课程在车辆工程总课时中占有较大的比重,因此网络通信类的课程根据“不同方向不同要求”的原则进行压缩。在总课时不变的前提下,压缩课时量,以增设相关网络通信课程。需要注意的是,在总学时不变的前提条件下,如果不进行专业分流,势必会造成机械类课程与电子信息类课程在学时分配上发生冲突。面向高年级学生进行专业分流,形成车辆与通信互为支撑、优势互补的格局。创新性的将部分学生引导到车载网络通信方向,有效缓解机械与通信类课时冲突的问题。
3.2特色平台
围绕新能源汽车、车载网络等汽车行业重点研究方向,设置课题研究小组,由教授或副教授担任负责人,配备2-3位中级职称的教师和实验室教师,团队结构合理,知识体系交叉,阶梯分工明确形成结构合理的学术团队。鼓励不同专业方向的学生进行自由组合,选择部分动手能力强的学生参加科研课题研究,为学生的科技创新提供支持。创新平台的课程覆盖了车辆、机械、通信等领域,涉及汽车电子、新能源和通信网络等多个方向,满足车辆工程本科专业学生的兴趣要求。团队结构合理,知识体系交叉,阶梯分工明确;对部分优秀本科生,仿照研究生的培养方式实行导师指导的培养制度,进入实验室协助配合研究生完成相应的课题研究,实现导师负责、研究生协助的双导师培养制度。
4教学模式的构建
2人才培养模式改革对教学工作,提高教学质量的作用和意义
在从社会对网络工程人才的需求特性出发,对网络工程应用型人才培养的专业实践模式进行系统设计和实践,提供一套完整的网络工程专业实践教学模式的设计理念、程序和方法,为教学改革的实施提供理论依据和支撑。其实践意义主要在于通过专业实践,培养学生将所学知识应用到实际工程项目中的能力,培养学生的职业能力和工作水平,将现代实验教学设施、实习基地建设与创业教学有效结合,使高等教育融知识创造、加工、传播和应用于一体。
3人才培养模式拟解决的关键问题
1)准确分析社会需求发展与变化
对传统的专业课程进行创新与改革,从而符合社会需求,如:将传统的教学中的组网技术仅停留在数据网的组网,拓展为:数据系统、语音系统、有线电视系统、视频监控系统、背景音乐系统及楼宇自控与物联系统的组网技术。这方面主要还要靠我们全系教师继续共同努力。
2)在教学内容和方式方面实现理论教学与实践、实战教学的紧密结合
解决这方面的问题,涉及培养方案修订、教材建设、教学内容和方法的创新,尤其是突破传统专业界限的跨专业网络工程实战教学。这方面目前只是初见成效,也还要靠我们全系教师继续共同努力。
3)探索基于工作过程导向、实施项目教学法的理实一体化教学模式
实现以“能力培养”和“学会工作”为核心的课程学习目标,需要通过校内建设和校企联合培养关系的建立加以解决。这方面还存在较大差距,校内基本的一些实训实验设施建设还远没有到位,校外实习和实训基地也只是在网络工程专业方面有初步进展,还远不能满足实训和实践教学的需要,需要学院继续给予大力支持和系上进一步努力。
4)围绕应用型网络工程人才培养目标
开发学生智慧、调动学生学习的积极性、主动性和创造性。教学是师生双边的活动,教学模式的改革更离不开学生的积极参与。根据目前学生的实际状况,要推进人才培养模式的创新改革,需要解决学生思想品德、素质教育和专业知识学习相互结合问题,围绕确定的人才培养目标和培养进程,分阶段组织学生开展丰富多彩的课外活动,开发学生智慧、调动学生学习的积极性、主动性。这方面的工作,需要教学和学生工作系统共同努力。
中图分类号:G434文献标识码:A文章编号:16727800(2012)008021202
作者简介:赵卿松(1972-),男,硕士,武汉工程大学计算机科学与工程学院副教授,研究方向为计算机网络、数据库技术。
1专业培养方案的体系结构
根据素质教育和专业教育并重的原则,课程体系的设置以“低年级实行通知教育和学科基础教育以提升学生素养,高年级实行有特色的专业教育以提升学生的实践动手能力、创新精神和创新能力”为准则,构建理论教学平台、实践教学平台和创新教育平台。
理论教学平台由三类课程组成:通识教育课程、学科基础课程和专业课程。通识教育课程由公共基础课和素质教育课两个模块组成;学科基础课程按照学科大类安排学科基础课程;专业课程则分为专业主干课和专业选修课两个模块。
实践教学平台由实训、实验和实习组成:①实训包括:军训、综合课程设计等;②实验教学以课程内实验为主,并开设一定比例的综合性、设计性实验等;③实习包括:认识实习、生产实习、毕业实习、毕业设计(论文)等环节。
创新教育平台由课程创新教育、学术创新活动和实践创新活动组成。课程创新教育包括学科前沿课程和创新教育课等;学术创新活动包括学科竞赛、课外科技活动和创新性实验计划项目等;实践创新活动包括以取得职业资格证书或企业培训合格证为目的的各类专业技能培训活动等。
2专业培养目标及课程体系
结合本校的实际情况及社会对网络专业人才的需求,以培养“高级应用型网络人才”为目标,具备计算机科学与网络技术的基础理论知识、具备网络规划设计及计算机网络应用系统开发能力、具有网络维护与管理专长、能从事网络工程领域的科学研究、技术开发、管理维护等工作。
课程体系是专业培养方案的核心内容,是培养目标的具体体现,很大程度上决定了学生的知识结构。按照学校整体的人才培养特色,结合学院目前的学科发展状况,按照“宽口径、厚基础、重实践、有特色”的培养原则,在课程设置方面认真考虑了以下几点:
(1)由于网络工程是多学科交叉融合的新兴专业,因此,在计算机科学技术、数字通信技术、信息处理等方向上,设置了对应的专业核心基础课程,以提高学生的适应性。
(2)课程设置强调了公共基础和学科基础的重要性,对重要的基础课程给予了充足的学时。
(3)将方向的选修课程分为网络规划设计及管理、网络信息处理两部分,以适应社会对网络工程专门人才的需求。网络工程专业课程体系如表1。
表1网络工程专业课程体系
作为工科专业,公共基础课程的设置与其它工科专业类似,开设大学英语、数理、政治理论基础和计算机基础等课程。学科基础课程除了电类基础和计算机软硬件系统基础外,增加了网络工程导论、计算机网络和数字通信原理等课程,以补充学生在数字通信领域上的基础知识,为进一步学习网络工程的后继课程打下良好的基础。针对网络规划设计方向,在专业主干课和专业选修课中设置了现代通信技术、网络操作系统、网络规划设计、现代网络技术、网络系统集成、网络设备等课程,以培养学生在网络组网和网络规划设计方面的能力;针对网络信息处理方向则设置了网络编程、网络协议、网络互联技术、Linux系统管理、Linux程序设计、Java程序设计等课程,以培养学生在网络应用程序设计与开发方面的能力。
3实践教学环节
3.1课程内实验
所有的学科基础课程、专业主干课程和专业选修课程都设置了一定比例的实验,课程内实验以加深、巩固对基本原理的理解和掌握。课程内实验以实验项目的形式来组织,每个实验项目占2学时或4学时,实验项目分为基础性实验项目、设计性实验项目或综合性实验项目,一般设计性或综合性实验项目的学时数占课程内实验学时的30%~40%。
基础性实验项目主要是对课程所涉及到的基本原理与过程、基本方法进行实验验证,以消除学生对课程基本原理理解上的抽象性和神秘感。综合性实验项目以基础性实验项目的掌握为基础,综合运用课程涉及到的知识,以增强学生对课程基本原理的掌握并融会贯通,适用于数字通信原理、网络操作系统、网络规划设计、现代网络技术、网络系统集成、网络设备等课程学习过程中进行,为后继的综合课程设计打下基础。设计性实验项目也是以基础性实验项目的掌握为基础,提出实验任务与要求,由学生自主设计完成实验任务的方案、实验步骤和方法,适用于程序设计、计算机网络、网络编程、网络协议、数据库系统原理等课程学习过程中。通过设计类实验项目的锻炼,学生可以初步了解网络应用系统开发的思路,掌握网络程序设计的基本方法,培养学生的创新能力。
3.2综合课程设计
综合性的课程设计是一个重要的实践环节,其目的是进一步培养学生理论联系实际的能力和专业知识综合运用的能力。从第四学期开始至第七学期,开设了基础软件综合设计、基础硬件综合设计、网络工程综合设计、网络通信综合设计、网络应用综合设计等综合课程设计。每个综合课程设计集中安排在学期末,占2周时间,为了更好满足学生的兴趣,采用教师给出多个设计题目供学生选择这种双向选择的方式。同时要求课程设计指导教师的最多指导学生的人数不能超过30人,以保证教师对学生的指导效果。
为培养学生的论文书写能力,要求学生书写完整的综合设计报告,包括课题背景、设计简介及设计方案论述、详细设计、设计结果及分析、总结等内容;为保证综合设计的质量,安排了综合设计答辩环节,答辩中由学生先对设计的内容进行阐述和演示,然后答辩教师针对设计内容随机提问,以考察设计完成情况。综合设计成绩评判由平时表现、完成情况、报告质量和答辩情况等内容按照一定比例组成,能比较客观地评价学生完成综合设计质量。
3.3实习与毕业设计
为让学生接触社会,体验未来就业单位的工作环境和实际项目开发过程,从三年级上学期开始分别组织3次实习,即认识实习、生产实习和毕业实习。
认识实习安排在第五学期初,占2周时间,参观IT企业或事业单位的科研环境或办公网络环境,见识不同厂家或品牌的网络设备(如交换机、路由器、服务器等)及网络应用系统的应用情况或研发过程,以增强学生对专业的兴趣,为后续专业课程的学习增加感性认识。
生产实习和毕业实习安排在第七学期和第八学期初,各占3周时间,为了保证实习的效果,与IT企业或思科认证培训机构合作,建立了多个校外实习基地,让学生参与到组网工程、网络管理与维护和网络软硬件系统开发等项目中。特别是在与思科认证培训机构的合作过程中,充分利用他们的师资与设备资源,很好地克服了我校网络组网设备不足的缺陷,为学生提供了一个理论与实践相结合的平台。
毕业设计为网络工程专业学生在毕业前提供了一次综合性专业技术实践锻炼,毕业设计课题围绕网络规划设计与网络信息处理两个方向展开,毕业设计周期为14周左右,包括选题、开题、课题任务的完成、书写毕业设计论文和论文答辩等环节。我们将校企合作方式也引入到毕业设计环节中,对部分学生实行校内和校外指导教师共同指导的方式,真题真做,以达到在完成毕业设计任务的同时,解决企业某方面实际问题的目的。
4结语
网络工程专业是在计算机科学与技术、通信等专业基础上经过发展逐步形成的专业,作为一个实用性强、服务面广的专业,在人才培养过程中不能简单地套用传统计算机专业的人才培养模式,需要根据专业特点不断地摸索、循序渐进和逐步完善。
参考文献:
课程内实验所有的学科基础课程、专业主干课程和专业选修课程都设置了一定比例的实验,课程内实验以加深、巩固对基本原理的理解和掌握。课程内实验以实验项目的形式来组织,每个实验项目占2学时或4学时,实验项目分为基础性实验项目、设计性实验项目或综合性实验项目,一般设计性或综合性实验项目的学时数占课程内实验学时的30%~40%。基础性实验项目主要是对课程所涉及到的基本原理与过程、基本方法进行实验验证,以消除学生对课程基本原理理解上的抽象性和神秘感。综合性实验项目以基础性实验项目的掌握为基础,综合运用课程涉及到的知识,以增强学生对课程基本原理的掌握并融会贯通,适用于数字通信原理、网络操作系统、网络规划设计、现代网络技术、网络系统集成、网络设备等课程学习过程中进行,为后继的综合课程设计打下基础。设计性实验项目也是以基础性实验项目的掌握为基础,提出实验任务与要求,由学生自主设计完成实验任务的方案、实验步骤和方法,适用于程序设计、计算机网络、网络编程、网络协议、数据库系统原理等课程学习过程中。通过设计类实验项目的锻炼,学生可以初步了解网络应用系统开发的思路,掌握网络程序设计的基本方法,培养学生的创新能力。
如今,几乎每个单位都有信息中心,承担着本单位的信息化工作,这些部门急需大批具有网络技术理论知识和实践能力的高层次人才。作为研究生教育的一个重要组成部分,专业学位在培养面向应用领域的高层次人才方面正在发挥着越来越重要的作用。郑州大学是河南省第一个设立网络工程方向的工程硕士培养单位,至今已经招收了7届学生。在发展过程中,郑州大学在研究生培养的各个环节都碰到了一些亟待解决的问题,其中一个比较重要的问题就是如何制定一个合理的、适用于工程硕士培养的论文评价体系。
在论文写作阶段,由于专业学位研究生在毕业论文评审标准方面缺乏相应的规范支持,一直以来都在沿用学术型研究生的评审机制,过于强调研究的深度、系统的理论分析和技术创新,忽视了工程硕士的专业特点,因为工程硕士偏重学生工程实践能力的培养,学生的毕业课题主要是利用成熟的技术手段解决实际工作中的一些具体问题,并没有太多的创新点。如果沿用科学学位的论文撰写办法和评价体系,并不适用。因此,急需一套适用于工程硕士的论文评价体系。
一、国内外论文评价体系研究现状
从20世纪中期开始,国外就非常注重专业学位研究生的培养。美国是世界专业学位研究生教育最发达的国家,在硕士层次,专业性硕士学位种类众多,在毕业阶段申请学位的形式也多样,撰写学位论文并不是获取工程硕士学位的唯一途径。有些大学只是要求修满学分即可获得学位,有些大学是以提交技术报告或研究报告的形式来代替学位论文,涉及具体的论文评价标准,各学校也都不尽相同,这类信息大多由学校各自掌握,完全发表的文献较少。
目前,国内大部分高校都要求学生修满课程学分并通过学位论文答辩后方可获取工程硕士学位,在学位论文的质量评价标准上尚未统一,大多数还在套用工学硕士的评价标准和模式。从某种层面来说,这已经偏离了工程硕士的培养方向。由于在论文评价方面,缺乏明确的标准和指导性文件,学生在选题、研究工作开展以及论文写作方面都存在着一些问题。
二、论文评价体系的主要内容
针对目前论文评价体系中所存在的主要问题,郑州大学经过对国内部分大学的调研及对本单位培养经验的总结,制定了一套适合网络工程方向专业学位硕士研究生的论文评价体系。该体系将课题类型分为产品研发型、工程设计型和应用研究型三类,针对每一类课题,明确提出了研究内容要求、论文撰写要求以及论文评价量化标准,并依此来指导学生的选题、论文工作及论文撰写。下面分别介绍这三种课题类型的详细情况。
1.产品研发型。这类课题是指实际工作中涉及的新产品,核心部件的软、硬件开发设计或者对现有产品的优化再研发。
在内容要求方面,应针对实际工作中涉及的新产品进行需求分析,明确目标,然后制订合理的设计方案,采用科学规范的先进技术手段和方法对产品进行性能分析和测试。研究要具有一定的实际应用价值。
在撰写要求方面,产品研发论文由摘要、正文、参考文献、致谢等组成。应以附件形式提供图纸、实物照片等必要的技术文件。正文字数一般不少于2.5万字,论文结构及内容要求如下。
绪论:阐述所研发产品的背景及必要性、国内外同类产品研发和应用的技术现状及发展趋势,研发工作的主要内容。
相关技术:对于产品研发中使用到的技术进行简单的介绍。
总体设计:对所研发的产品进行需求分析与总体设计,确定性能技术指标,给出设计思路。
具体实现:依据总体设计,描述详细设计内容及实现过程,说明如何解决研发过程中的关键技术问题。
测试:对所研发的产品进行测试,说明测试目的、测试环境、测试方法、测试过程、测试结果、结果分析及结论。
总结:系统地概括论文的主要工作及结论,展望所研发产品的应用及改进前景。
在论文评审标准方面的要求如表1所示。(见表1)
2.工程设计型。这类课题是指针对实际工作中的工程项目给出一个完整、合理、先进的设计方案。
在内容要求方面,应来源于工作中的实际需求,具有一定的技术含量和研究难度,给出项目的整体设计方案及主要设备的选型依据,要具有一定的先进性和实用性,设计方案要科学合理,符合相关行业标准和规范。
在撰写要求方面,工程设计论文由摘要、正文、参考文献、致谢等组成。设计报告作为正文主体,设计方案、设计图纸和设计说明作为必需的附件。正文字数一般不少于2.5万字,组成及具体要求如下。
绪论:阐述所开展的工程设计的背景及必要性,重点阐述设计对象的技术要求和关键问题所在,对设计对象的国内外现状应有清晰的描述与分析,并简述本工程设计的主要内容。
设计方案:描述项目需求、总体设计方案及设计细节,说明设计方案选择的主要解决方案或者软硬件产品。
选型分析:针对方案中的主要方案或者软硬件产品,对比分析市场上主要的技术和产品,分析其特点和优劣,说明选型依据。
实施情况:说明设计方案在实际工作中的实施情况及效果。
总结:概括论文的主要工作及结论,说明设计的新思路或新见解;论述设计方案的优缺点,提出下一步的改进思路。
在论文评审标准方面的要求如表2所示。(见表2)
3.应用研究型。这类课题是指针对网络工程领域的具体问题,综合运用所学知识开展应用性研究,研究工作需要具有一定的创新性。
在内容要求方面,应来源于自己工作单位或者导师承担的应用型研究项目。针对研究问题查阅文献资料,掌握国内外应用研究现状与发展趋势,对拟解决的问题进行理论分析、仿真或试验研究。研究工作要具有创新性和一定的深度,具有实际应用价值。
在撰写要求方面,应用研究论文由摘要、正文、参考文献、致谢等组成。正文字数一般不少于3万字,组成及具体要求如下。
绪论:阐述所开展的应用研究问题的背景及必要性,对应用研究问题的国内外现状有清晰的描述与分析,并简述应用研究工作的主要内容。
相关工作:说明所研究问题的国内外最新研究进展,对研究中使用到的技术或者已有方案进行简要的说明。
解决方案:提出针对所研究问题的解决方案,并进行必要的理论分析。
实验与分析:对解决方案进行仿真或者实验研究,说明实验环境、实验方法、实验过程、结果分析、实验结论,并对方案的先进性、实用性、可靠性、局限性等进行分析。
总结:系统地概括应用研究所开展的主要工作及结论,并明确指出作者在研究中的新思路或新见解;简要描述成果的应用价值,并对未来改进研究进行展望或提出建议。
在论文评审标准方面的要求如表3所示。(见表3)
这三类论文的评分分为优秀、良好、合格、不合格四种层次,其中,优秀为总分≥85,良好为84≥总分≥70,合格为69≥总分≥60,不合格为总分≤59。
三、论文评价体系应用效果
上述的论文评价体系,可以在专业学位研究生培养阶段发挥以下作用:一是在论文选题阶段,依此来指导研究生进行选题;二是在论文写作阶段,通过撰写要求指导研究生的论文写作;三是在论文答辩阶段,通过评审标准来指导论文的评审工作。培养单位出台了相关管理细则,并应用于工程硕士研究生的培养工作中,经过网络工程方向2009级、2010级和2011级三届研究生的试用,取得了一定的成效,主要体现在以下几个方面:
1.论文选题多样化。传统论文主要是基于理论创新的学术型论文,这对于工程硕士来说,不但难度太大而且不够实用。三种基本论文类型的确定,明确了网络工程方向工程硕士研究生的选题范围,研究生可以根据自己的工作条件和个人兴趣选择适合自己的论文类型。
2.导师指导更有针对性。论文分类和指导细则出台后,导师会根据研究生的论文类型进行针对性地指导,一方面提高师生的沟通效率,另一方面也更加充分地发挥导师的专业水平,进而提升论文质量。
3.实用性更强。由于论文选题贴合实际,既解决了工作中的实际问题,又实现了工程硕士的培养目标。
4.答辩通过率提高。通过应用新的论文评价体系,工程硕士的论文答辩通过率由原来的80%上升到95%,这主要是因为课题分类合理,选题更加贴近研究生的实际工作,保证了论文撰写质量和答辩的顺利进行。
参考文献:
[1]马永红.解读美国工程硕士教育[J].清华大学教育研究,2008,(4).
[2]尹敏.工程硕士学位论文管理工作的实践与思考[J].安徽理工大学学报,2005,(2).
[3]李杰.国外工程类硕士教育外部质量保障评估机制现状及其对我国的借鉴意义[C].2011.
针对不同阶段的实验教学确定不同的任务定位。院定必修课着眼于提高学生的科学素质与人文素养,以培养学生的基本实验技能、科学的思维能力和创新意识为主要教学目标。系定必修课和专业方向课及实践教学着眼于对学生进行工程技术人员的基本训练,以培养工程实践能力和创造能力为主要教学目标。
针对传统的专业实验课与工程严重脱节的状况,实行专业实验课的工程化,即系定必修课程及实验课要面向工程,要紧紧围绕工程和联系工程进行。
针对传统的专业实验基本都是验证性实验的状况,增设综合性、设计性和创新性实验,以培养学生的创新能力和综合实践能力。
针对传统的专业实验课从属于理论课的状况,实行独立设置的实训课程和单独考核。在进入毕业实习前,进行一次网络工程综合实训,这一独立设置的实训课程名为网络集成技术,它涉及网络技术的所有方面,并可通过专业实验室实施。
针对高等职业院校只局限于校内教学活动的情况,实施“走出去、请进来”的面向工程的授课方式,加强校内外实习实践基地建设。
二、计算机网络专业面向工程的实践教学体系
建立面向工程的实践教学体系是一个复杂的系统工程。该体系包含三个部分:课程体系及内容、网络实践体系(实验、实训和实习)、网络工程应用。在该体系中,要始终以网络工程应用为最终目标,建立课程体系、整合课程内容,设置层次网络实践体系;课程体系及内容服从、服务于网络实践;网络实践容服从、服务于网络工程应用。
1.建立面向工程的课程体系
从应用型人才培养的全局来看,当前课程改革的主要任务是重新审定、合理调整总的课程设置。在计算机网络专业中,减少专业必修课,按照计算机网络、网络工程、网络管理与安全和网络软件开发4个方向增加选修课。明确每门课程在培养计划中的地位与作用,增加综合素质养成需要的宏观性课程,充实新兴的高科技应用成果。
课程改革不仅要以就业岗位群对人才知识结构的要求为依据,建立模块化的课程体系,而且要改革课程内容设置,打破课程的界限,根据高职计算机网络教学的实际,进行课程内容的整合与拆分,提高课程教学的效果和质量。
调整网络专业系定必修课和实验课的教学方式,将实验、实训、实习等实践性课程与理论教学有机统一起来,面向工程应用实施教学计划,重点突出知识的应用性和实践性。
2.建立面向工程的网络实践体系
面向工程的实践教学体系包括实验、实训和实习三个部分。实验基于网络基础理论知识,进行基本技能的培养。实训主要锻炼学生对网络工程的整体规划、设计和创新能力。实习要求学生走出校园进入企业锻炼,在实际网络工程项目实践中进行锻炼,总结经验、教训,提高综合设计创新能力。其中,实验是工程实训的基础,实训又是实习的基础,这三者之间关系是逐层深入的,从而形成了系统而有层次的实践教学体系。
(1)实验项目的设计。按照实验教学方式,实验教学分为以下几种形式:验证性实验、综合性实验、设计性实验和研究创新性实验。过去在教学过程中,多以验证性实验项目为主,各任课教师需要进一步优化设计课程实验方案,适当精简验证性实验,增加综合性实验和设计性实验比重。实验教学做到精讲多练。
(2)实训项目的设计。在本专业“计算机网络”、“网络工程”、“网络管理与安全”和“网络软件开发”等多门课程学习的基础上,增加了“计算机网络工程综合实训”这门课程,通过2个专业实践周完成。目的是将所学的网络基础知识结合实际网络工程项目要求进行系统性的训练。实训业务参照各行业信息化规范、企业用人标准和岗位要求,从职业道德和职业技能两方面强化学生的能力培养,其培养目标涵盖:项目经理、网络架构设计师、网络施工员、网络维护员、网络管理员和信息安全师等。计算机网络综合实训的内容包括:工作组级局域网设计与应用;校园网的规划与设计;校园网站建设维护;电子商务平台建设维护;企业构建IP电话系统。
(3)网络工程实习。实施“走出去、请进来”的面向工程的授课方式。建立校企培养模式,使学生即学即用,了解网络技术及施工特点和规范,激发学生的学习兴趣,达到了传统教学方式所不及的效果。同时,聘请一批网络工程和网络开发第一线的工程技术人员,定期到校进行课程教学和开设讲座,让学生了解到网络技术新发展、新工艺,通过讲课和讲座,提高学生对专业实践能力的重视程度。
3.面向工程的网络实验、实训平台的设计
面向工程的网络实验、实训平台应提供真实的网络环境,可以让学生亲自动手完成实验实训项目,加深对网络原理、协议、标准的认识,从而提高学生的网络技能和实战能力。因此,网络实验实训平台的建设尤为重要。根据实验台功能的不同,分为基础实验台、安全试验台、无线试验台和VoIP实验台。每种试验台由实验需要的硬件组成,包括路由器、核心交换机、三层交换机、二层交换机、防火墙、工作站、服务器、无线AP、VoIP语音模块等。该环境有很强的适应性,根据不同的实验实训要求,可以配置不同的基础平台,如软件开发平台可以直接提供路由和DNS环境,网络安全实验台则可提供完全的Internet技术环境。该平台可以实现计算机网络、网络工程、网络管理与安全和网络软件开发4个方向的所有实验实训项目。实现了理论的实验化、实验的工程化、工程的系统化、系统的集成化。
网络工程专业之中的主干工程技术类课程最为显著的特征就是应用型、连贯性、实践性与延续性,课程之间的知识点以及实践环节之间也大多是相互渗透且难以分割的。在这种现状之下,如何有效的开展网络工程专业教学课程体系,构建出理论与实践教学的协调发展课程体系也就成为了网络工程系列课程教改中的关键,而为了能够实现这一目的,本文则从整体知识观着手进行了如下研究:
一、网络工程系列课程相关概述
在网络工程专业系列课程体系之中,主要有三门课程是属于网络工程的工程技术课程,其分别是组网技术、网管技术以及网络安全这三门,而其主要的目的就是为了让学生在网络规划与组网设计过程中,更好地掌握专业发展方向,同时在学习过程中掌握网络运行维护与管理等多方面的知识与技能,从而也就能够真正具备从事工程开发、维护以及安全管理等多方面的综合应用能力,让学生能够更好地满足社会对于网络工程专业人才的需求。如果从知识结构来进行分析的话,网络工程系列课程都具有较强的延续性以及连贯性,但是在实际教学过程中,我们却发现这些课程都各成体系,教学过程中较为孤立,追求的也是自身的完整性以及严密性,没有很好地意识到课程体系之间的关联系,而且教学也普遍都存在着重理论轻实践等现象。在这种学习现状下,虽然很多学生对于本课程的知识点有着较为系统且深入的学习,但是却依然还是会无法避免的出现一些课程较差重复的现象,也无法准确的认识知识系统之间的本质联系,进而也就无法养成较为良好的工程问题解决能力,整个工程实践以及创新能力有待提升。
二、基于整体知识观的网络工程系列课程教改措施
在社会不断发展过程中,市场对于网络工程专业人才的要求也在不断的提升,网络工程专业系列课程教学也需要进行改革,及时使用更为先进的教学理念来展开教学,以此来对整个教学方式进行优化,从而培养出更高水平的网络工程专业人才。而为了实现这一目的,笔者则基于整体知识观理念来对网络工程系列课程教学改革提出了如下建议:
(一)基于整体知识观对系列课程进行统整
整体知识观这一理念是美国教育学者所提出的理念,而其主要指的就是将所有知识点作为相互关联的,而且还能够有效的整合成一个统一的知识体系的知识。在教学过程中以整体知识观来展开教学,这样就能让课程体系之中的知识点之间构建出本质上的联系,从而让整个教学内容形成一个较为完善且统一的知识体系,这样学生就能在学习过程中形成较为完整的知识体系,让学生养成具有超越孤立的意识,真正学会从全面与整体来对世界进行认知,同时让学生解决问题的能力得以有效提升。具体而言,教师在教学过程中可以以整体知识观理念作为指导,将网络安全、组网技术、网络技术这三门课程教学直接打破原有的课程接线,将其作为网络工程技术系列模块进行统一的整合和处理,这样就能有效的提高整个课程体系的集成度,注重课程之间的联系,以此来形成一个连贯性的教学实验过程,让学生在这一过程养成较为良好的网络工程研发能力。
(二)开设系列课程实验独立课
研究调查显示,实验课程独立开设本身就是一种有效的且可行的方案,教师在教学过程中如果能够基于整体知识观来将三门课程实验有效的联系在一起,就能有效的防止内容重复亦或者是相互孤立等情况,同时还能为设计性、综合性实验课程提供较为广阔的空间,实验内容也能因此而更好地联系实际,具有较强的先进性以及科学性,让学生在实验过程中养成较为良好的自主学习、解决问题与分析问题等能力,最大程度提升网络工程系列实验教学质量。在实验教学模式之上,我们能够发现网络技术实践一般情况下都是早于理论的形成,教师在教学过程中就可以先展开实验教学,以此来实现实践到理论的深化,让学生能够在这一过程中形成较为良好的感性认知,同时也能实现理论与实践的有效结合,最大程度提高网络工程系列课程教学质量。
(三)对网络工程系列课程考核进行改革
中图分类号:G642 文献标志码:B 文章编号:1006-8228(2012)12-54-02
Application of process control method in cultivation of undergraduate scientific research ability
Ma Qiaomei, Chen Gouxi, Liu Shuangying
(School of Electrical and Computer Science and Technology, North University of China, Taiyuan, Shanxi 030051, China)
Abstract: In order to cultivate scientific research ability of undergraduates, the process control method is applied and discussed. Combined with the actual situation of network engineering, process control method has been done in the revision and implementation process of laying plans. Corresponding measures have been done in entrance education, experiment week, professional course and graduation design. From the feedback of graduate students, it can be seen that process control method has achieved good effect in the process of cultivating undergraduate scientific research ability.
Key words: process control method; undergraduate scientific research ability; professional training; network engineering
0 引言
我国《高等教育法》第十六条第二款规定:“本科教育应当使学生比较系统地掌握本学科、专业必需的理论、基本知识,掌握本专业必要的基本技能、方法和相关知识,具有从事本专业实际工作和研究工作的能力”[1]。可见,提高本科生的科研能力是高等教育法规定的要求。此外,如果学生毕业后继续求学深造,在硕士阶段都要进行相应的科研工作,在本科阶段形成的科研能力素养会为今后的科研工作奠定良好的基础。如果学生毕业后进入用人单位就业,用人单位都希望毕业生能立即参与到项目中去,这也要求学生在毕业时就具备一定的科研实践能力。为了达到这一目标,许多学者对教学方法进行了研究[2,3]。在四年的大学教学中,采用过程控制法[4],在不同的阶段采取不同的措施和方法,对学生进行逐步引导和培养,激发他们的科研热情,挖掘他们的科研潜力。我们把过程控制法引入到教学模式中,结合专业培养方案,在入学教育、实验周设置、专业选修课程设置、毕业设计等环节,对本校网络工程专业的本科教学采取了一系列措施和方法[5]。
1 入学阶段
1.1 入学教育
从高中升入大学,学习环境、学习方式都发生了变化,对于这些变化,学生需要一个适应的过程。学生最初对于专业的内涵、专业的详细内容、将来的学习目标都不清楚,许多学生刚入学会感到茫然。所以,在入学初期,对学生进行引导和干预,在入学教育环节,安排一个专业内容的讲解,以确保他们顺利度过这一时期。由资深教师为学生解读网络工程专业的课程体系结构、前后课程之间的联系、本专业毕业生要达到的目标以及毕业后可能从事的职业等。通过这一环节,使学生对整个大学四年的学习环节和内容有初步的了解,明确专业内涵,明白学习目标。
1.2 入门专业课程的设置
网络工程专业中第一门专业课程是计算机科学导论,该课程课时为16课时,主要分为几个主题进行讲授,为学生讲授目前计算机学科中网络工程专业的几个前沿方向,使学生了解本专业发展的方向和前沿动态,为以后学习目标的确定设置一个指导方向。
2 实验周的设置
在前三年的学习过程中,为学生设置了几个课程设计和实验周。分别有数据结构课程设计、数据库课程实验周、动态网站开发实验周、组网实验周。为了使学生初步体会到科研团队开发项目的过程和方法,项目的进行都是模拟实际项目开发的模式进行。实验周的项目都是由3人或者4人共同开展并完成一个项目的设计与开发。首先选出组长作为项目负责人,然后按照需求、概要设计、任务分解、详细设计、模块测试、模块整合、整体测试、文档编写几个环节进行设计与开发。整个过程使学生初步了解了项目开发的过程,体会到个人设计和团队合作的联系。最后阶段是验收。采取汇报+答辩的方式进行,首先由学生讲解自己的设计,然后老师提问并由学生解答。不仅锻炼了学生的项目开发能力,也锻炼了学生的语言表达能力,为学生以后参加科研项目的打下了基础。
3 专业选修课的设置
在第七个学期,本专业开设了多门专业选修课,这几门选修课组合成两个模块。一个模块是网络管理与维护模块,另一个模块是网络编程模块。这个阶段,经过前期的学习,学生们已经有了一定的专业基础知识,并且对毕业后的专业方向有个基本的想法。学生可以根据自己的兴趣和爱好选择不同的方向模块。这一阶段的选修课程主要都是与就业相关的课程,目的是为学生的择业提供良好的理论和实践基础。
4 毕业设计环节
从第七个学期中期到第八个学期末,大约有25周时间进行毕业设计环节。毕业设计是大学四年中重要的综合能力训练活动,学生此时已完成了所有课程的学习,能够投入更多的时间集中精力进行毕业设计,非常有利于对学生进行科研能力的训练。
4.1 学生选题
首先,在教师出题目时,可以结合自己的科研项目出一些工作量适中的题目,使学生在有限的时间里得到最好的锻炼。学生选择题目时,对于要攻读硕士学位的学生,可以选择一些适合今后进一步研究的课题,以使个人更早地接触研究性课题,使研究具有一定的延续性;对于要参加工作的学生,可以结合一些横向课题,重点强调项目的实践能力。本科生在参与教师课题的过程中可以多一些了解学科前沿发展方向及内容,领会科研工作的切入点,找到从事科研工作的感觉。学生通过艰辛的劳动,不仅提高了科研能力,还能培养独立思考能力,激发学习积极性,为工作或攻读硕士学位打下基础。
4.2 组织讨论
选题完成后,定期组织学生进行研究讨论。让每个学生讲解自己的研究进展,对遇到的问题进行组内讨论,通过讨论找到解决问题的方法和灵感。通过这种方式,可以让学生体验到学术交流的重要性,提升专业素养,学会在遇到问题的时候要讨论、交流,发挥团队的作用。
4.3 论文书写
任何的科研活动都离不开论文的书写,对于下一步要攻读硕士研究生的学生,科研论文的写作必不可少,对于准备就业的学生,项目相关的文挡书写也是一项需要加强的基本技能,所以在毕业设计的最后阶段要对学生进行系统性的指导。教师可以先对论文的书写要求进行讲解,对难点和要点进行强调,还可以通过一些优秀论文给学生讲解做示范,使学生在提高科研能力的同时,也提高了科研写作能力。
4.4 答辩
论文答辩是本科生本科阶段的最后一个环节,也是一个能力培养的绝好时机。如何在有限的时间把自己的毕业设计内容进行汇报具有一定的技巧,指导教师可以通过“预答辩”,让学生提前体会答辩的环节,避免因答辩时过于紧张而不能达到好的效果,同时,指导教师也可以通过“预答辩”发现问题,提前进行指导,使学生在毕业答辩环节取得更好的效果。
5 结束语
从2008年开始,我们对网络工程专业的本科生应用了以上措施与方法,并对毕业的学生进行了跟踪调查。反馈结果显示,在就业的学生中,由于有了前期的培养,在进入用人单位工作时能够很快地适应工作环境;而对于攻读硕士学位的学生,在进入导师的研究课题时能够很快地适应学习方法。同时,毕业生的科研意识和学习主动性也明显加强,由此可见,把过程控制法融入到本科生科研能力的培养中取得了很好的效果。
参考文献:
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[4] 王茂柱.教学过程的控制——行为导向教学法的应用实践[J].教学方
1、引言
随着计算机网络技术的迅速发展和应用领域的不断扩大,计算机网络已渗入人们工作和生活的方方面面。据中国互联网络信息中心报告显示,截至 2012 年 6 月底,中国网民规模已达到5.38亿[1]。在网民数量激增的同时,越来越多的企事业单位开始建立基于自身业务的网络系统,并开发基于网络的应用和业务。目前,国内高校的网络工程专业大体分为两大类:一类是以原有的计算机本科专业为基础,课程体系[2]沿用计算机本科体系,无法体现网络工程专业特色。例如:以编程类课程来说,计算机专业[3]强调的是语言编程,而网络工程专业强调的是网络管理编程及其底层协议通信。因此,这样的课程设置泛而不专,不能体现一专多能的作用。另一类是以通信工程为主体,强调计算机网络与原有电信网络相结合,主要体现在各个邮电学院的培养计划中。这两类都不符合目前网络工程专业的发展需求,没有给出清晰的专业定位,造成教学质量和效率下降。
目前各行各业需要什么样的网络技术人才呢?而国内的高等院校网络工程专业培养的人才能否完全满足这些需求呢?为此,我们一方面调查并分析了多个典型行业对网络工程专业人才的技术与技能要求,另一方面跟踪分析了包括清华、北大、上海交大、美国 MIT、加州大学伯克利分校、西点军校、CC2005、加拿大 Dalhousie 大学、澳大利亚昆士兰大学和国立大学、瑞士联邦理工学院等多所国内外知名院校当前网络工程或相关专业的培养方案,并以此为依据,确定网络工程专业涉及到的知识领域及对应的知识点,然后制定覆盖各知识点的课程体系和教学计划。
2、网络工程专业的培养目标
高等教育的目的是培养高等技术人才,网络工程专业主要是为了培养网络工程师,目前网络工程专业的培养方向主要有网络工程管理与规划设计、网络维护与管理以及网络应用程序开发等方向[4-8]。根据普通工科高校办学层次和培养对象,我们立足于“宽口径,厚基础,高素质,强能力,突出创新意识”的教学理念,确立该专业的培养目标为:培养系统掌握计算机技术、通信技术及网络技术的基本理论、基本知识,掌握计算机网络系统分析和设计的基本方法,具备计算机应用、网络编程与应用开发、网络规划设计部署、网络管理等基本能力,具有较强创新意识的计算机网络工程技术人才。
3、制订专业培养方案的方法
在制定专业培养方案时,可以采用“需求驱动”的方法。首先,对人才市场进行需求分析,确定本专业的培养目标;然后,根据培养目标和人才需求分析,得到了本专业人才应具备的专业理论知识和专业技能,大致确定本专业的专业课程;根据这些专业课程又需要哪些专业基础课程的支持,从而大致确定本专业的专业基础课程;通过分析这些专业基础课程应该得到哪些基础课程的支持,大致确定本专业的基础课程;最后,根据培养目标和培养方案的制订原则,仔细、合理地调整各模块内容和学分分配。
4、网络工程专业课程体系设计
4.1课程体系设计的原则
课程体系的设计必须分析网络工程的专业特性,且与当前社会的需求紧密结合。基于网络的社会需求众多,网络技术日益复杂,因此,最好根据需求,将这些特性分类,设计网络工程专业方向,然后为不同专业方向设计不同的课程体系。网络技术是计算机科学与通信技术结合的产物,我们从两个学科的本质出发,从硬件和软件两个方面划分社会需求,分为网络设备的研发与制造产业、网络系统软件的完善与拓展、基于网络的应用软件与工程设计 3 个方面。第 1 方面属于硬件领域,第 2 和第 3 方面属于软件领域的系统软件与应用软件。在网络设备的研发与制造产业,目前最具有代表性的公司有 CISCO、华为、H3C、中兴等;在网络系统软件的完善与拓展方面,有代表性的领域有下一代互联网的协议研究、无线通信协议的研究、网络安全相关协议的研究等;基于网络的应用软件与工程设计有 Web程序设计、防火墙和 IDS 软件的研发、网络规划与设计等。
4.2调整课程结构,优化课程体系
对专业基础课程及专业课程进行知识点的归类整合,在工科学生培养的框架内,重新组织课程,增强课程教学的一致性和连贯性,减少不必要的重复。在课程结构调整方面,以课群为基础组织和建设课程内容,这样既便于同类相关课程之间的知识衔接,又便于在课群内组织任课教师开展课程建设等教学研究活动。同时,专业课群也体现了培养目标所确定的学生应具备的主要技能,便于在课群的基础上通过修订课程内容,调整学生的知识结构,完善培养目标的具体内涵。
4.3课程体系强化方向性
网络工程专业作为一门新型的交叉学科,虽然与计算机、通信工程专业相近,但具有其鲜明的专业特色。网络工程专业的教学计划,虽然总在调整,但总体而言,没有实质性的突破。很多高校网络专业教师为了提高学生的综合能力,尝试以任务驱动及实例教学为主,通过学习和模仿,制作出一个相对完整的、能够完成一定操作的程序(或应用软件)。这种尝试,在提高学生的动手能力及学生的学习兴趣方面虽收到一定的效果,但改革力度是不够的。建立切实可行、符合本校特色的教学计划、培养方案和课程体系是网络工程专业建设的基础,教学内容和课程结构体系要瞄准人才培养目标,通过现代教育技术手段浓缩课时,科学合理地整合课程,构建合理的知识结构。对培养应用型本科来说石家庄铁道学院网络课程体系结构以四大专业主干课程为基础,三大专业方向为主导的课程体系。基础主干课程涵盖了电子科学技术、计算机科学技术、网络技术与通信技术和信息安全技术四大专业体系,保证了本科教学的宽基础平台。
4.4加强专业技能的培养
网络工程专业是一门工程性很强的专业,必须加强实践环节,IEEE-CS和ACM任务组在CC2001报告中也特别强调了将专业实践并人课程中的必要性。1999年,全国开始扩大本科生招生规模,IT类本科学生数量急增,这在一定程度上缓解了IT市场的人才紧缺状况。然而,从近两年的毕业分配情况看,许多学生找不到合适的工作单位,而许多IT类企业找不到合适的毕业生。其原因主要有两个:一是IT技术及其应用发展迅速,知识更新速度加快;二是学生专业技能掌握得不够。根据人才市场需求调查的结果,目前大学本科毕业的学生能够马上胜任本专业某个领域工作的人为数不多,在专业技能方面有些还不如高职毕业生,需要单位进行岗前培训,而高职毕业生,专业理论知识又不够,因此必须对本科毕业生进行正确定位,对本科培养方案作适当调整,以满足社会需求。
4.5专业课程的设置
教学计划以计算机网络规划、网络管理及应用开发能力培养为特色,加强包括计算机网络总体规划设计、网络管理、网站开发设计及维护等教学环节,涉及网络协议与路由技术、网络与信息安全、网络系统应用软件的设计开发等内容。专业课程主要分为以下三个课群:1)网络设计与规划课群;2)网络管理课群;3)网络应用技术课群。学校还应加强前沿与特色选修课程的开设。随着网络的普及,网络安全问题成为当前面临的紧迫问题。我校在网络工程专业课程体系设置中,强化网络安全特色方向,通过该专业特色方向的学习,使学生具有网络安全应用的配置和开发能力。
4.6加强实验室建设
对于实验室建设,我们遵循两个步骤:确定实验内容和实验方式、确定实验环境和实验设备。根据课程体系确定网络工程专业学生必须掌握的实验内容包括:网络组建/规划、网络设备配置/设置、网络操作系统使用/配置、网络管理、网络协议分析。对于实验方式,应采用分组进行,这样既便于实验课管理,也具有较好的课堂气氛,并且学生可以独自动手在真实设备上操作、配置,教师可以控制和检查学生配置、实验结果是否正确。但由于设备的各种接口易损坏,所以需要限制教师和学生此类操作。
5、结语
作为本科院校,在网络工程专业培养模式制定过程中,我们以为企、事业单位培养从事网络工程技术、网络管理及网络应用与开发工作的工程技术人才为目标,以专业培养目标为基础,以社会需求为导向,体现专业特色,加强实践教学环节,注重专业技能、动手能力、应用能力和创新能力的培养。
参考文献:
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文章编号:1672-5913(2013)01-0062-04
中图分类号:G642
0 引言
网络工程专业是在计算机科学与技术、通信工程和电子工程等专业的基础上,通过多专业知识不断交叉、融合而发展壮大的一门较新的学科和专业。与计算机专业相比,网络工程专业基本上是从计算机专业的计算机网络专业方向发展起来的,其教学组织管理大多也由计算机学院/系实施。网络工程专业的知识体系主要是通过精简一部分计算机专业课程,增加一部分网络与通信类课程来构建,其专业课程可分为4个系列:电子类、计算机类、通信类和网络类,如图1所示。其中网络类课程主要涉及IP层以上的有关协议和理论,更加关注IP网、企业网、专用网和互联网及其设备和系统的开发、规划、组网、安全与管理,它与计算机类课程一起构成网络工程专业的骨干课程体系。通信类课程主要由通信工程专业的部分专业课程精简而来,其主要知识单元涉及网络体系结构中IP层以下的协议知识,偏重于电信或广电等公用网络系统平台及设备的开发与建设。因此,学好通信类课程是学好网络类课程的一个重要基础,而且两者相辅相成。只有融会贯通地理解并掌握两者的主要专业知识,才能理解三网融合、全程全网的大概念,掌握完整的网络与通信知识体系。另外,网络工程专业与市场需求和应用结合密切,更加强调工程性、系统性和实践性。
目前有关网络工程专业实践内容探讨的研究和论文较多,但对通信类系列课程实验环节的研究则较少。例如,文献[3]介绍了国防科技大学计算机学院通过开展多类型、多层次实验教学,加强网络工程专业人才实践能力培养的有关经验和建议;文献[4]给出了武汉大学计算机学院建设网络工程实训平台的方案、实验项目以及实践改革思路和措施。但上述两文献涉及的实验平台、项目和方法主要针对的是“计算机网络”等网络类系列课程。文献[5]介绍了北京邮电大学电信工程学院建设全程全网综合型实验室的构建方案与设想、实验设置与开发,以及部分实施情况和所收到的成效。实验网络平台涉及电话网、移动网、智能网、接入网、光纤网、信令网、同步网、网管网、数据传输网等,主要针对通信专业的实验室建设。因此,无论从实验设备购置、实验深度,还是从实验学时等方面来看,都不太适合网络工程专业的实验建设。文献[2]给出了网络工程专业开设通信类系列课程及其主要知识单元的有关看法和建议,但并未对有关课程实践内容的设置给出相关见解和说明。因此,本文将在文献[2]的基础上,作补充和探讨。
1 通信类课程内容实验设置
网络工程专业的通信类课程主要源自通信工程专业相应的课程,实验内容和手段丰富、成熟,主要问题是如何适当取舍。目前较常用的课内通信实验工具有两类:一是“教学实验箱+常用仪表”,二是通信仿真软件或系统。两者均可开展包括信号变换、编/解码、基带和频带传输、多路复用、无线信道衰落以及电信、移动等各类通信网络主要技术方面的实验,实验项目基本可涵盖理论教学中的所有重要知识点,并可与课堂教学同步展开;实验层次可囊括从基础验证实验到综合设计和创新实验,以及从综合课程设计到本科毕业设计课题;实验方法和技术都是长期教学经验的结晶和科研成果的浓缩。利用硬件实验箱或系统不但可以加深学生对知识点的理解,还可熟悉实验工具的使用,提高动手能力。利用通信仿真软件,如MATLAB和SystemView等,界面直观明了,实验开展更加丰富灵活。例如,通过拖拽SystemView功能元件库中的图符块(Token)并配置好参数,就可构成各式各样的仿真系统,对相应信号频域和时域的波形进行动态观察及分析,概念、原理和现象显示清晰明了,分析窗口还可给出眼图、星座图及BER等曲线图,非常有利于学生加深理解和掌握课堂理论知识。
实验教学体系一般可分为基础验证、综合设计和研究创新三个层次。课内实验项目大多以验证性实验为主,综合设计性实验为辅,目的是为了加深对课程理论知识的理解,增强基本专业技能的训练。根据文献[2],由于专业定位、数理基础、学时限制等原因,网络工程专业通信类系列课程可设置在5门左右(见图1)。主要教学内容以基本的通信理论和电信、卫星、光纤、移动等通信网的关键技术原理为主,对一些复杂而抽象的信号变换、电磁传播等数学知识仅作介绍。课程理论及实践教学的基本要求是能支撑网络类系列课程的学习和实践。因此实验项目的设置也应与之相适应。我们根据教学实践经验,提出如下几点看法:
1)实验内容除了开设一些重要且较抽象的通信原理或技术方面的实验外,建议尽量设置一些与计算机类或网络类课程关联较大的实验内容。这样,不仅可提高学生的学习兴趣,也有助于加强和巩固计算机和网络类课程知识。例如,除了专门设置调制解调、码分扩频等实验外,可选择数字信号编码(如CRC、HDB3编码)、计算机数据传输通信系统测试(见图2)等实验。在图2中,两台计算机通过通信原理实验箱连接,实验内容涉及计算机通信软件的设置与使用、RS232接口、数据通信控制规程、不同速率下的系统性能测量、信道误码和调制解调方式对通信性能的影响等知识点。
2)插图2具体实验项目安排要注意循序渐进、先易后难、先模块后系统。例如,在图2中,可先单独做BPSK/DBPSK实验和汉明编码实验,再做计算机数据传输系统测试实验。对于BPSK/DBPSK实验,如采用SystemView仿真软件,可先做BASK/BFSK的验证性实验,即给出完整的原理框图及所有图符模块和参数配置,实验目的是验证原理和熟悉仿真软件的使用。做BPSK/DBPSK实验时,则抽掉部分功能模块或仅给模块不给参数,让学生自己根据原理,设计、配置和调试系统,锻炼学生的综合设计能力。被抽掉的模块和参数最好是对应于学生容易忽视但又重要的知识点。
3)不同的实验项目可采用不同的实验工具,有利于学生了解和掌握更多的实验手段,也为今后毕业设计、创新研究甚至将来深造或科研打下一定基础。例如,“信号分析与处理”使用MATLAB工具,“数据通信”等其他课程就采用通信实验箱或SystemView仿真软件。在上述调制解调实验中采用SystemView,则在计算机数据传输系统实验中使用原理实验箱。如果条件允许,还可购置程控交换机、SDH设备、移动通信等实用设备,构建出真实的通信实训环境,通过开设演示验证、设备操作、配置、管理以及互通测试等各种类型的实验,使学生能尽快地建立真实、完整的通信和网络系统概念和掌握系统工作原理。
验证性或综合性实验能够使学生尽快熟悉并掌握实验设备,为后续进阶型及自主设计型实验打下良好的基础;使学生从实验中逐步增强发现问题、分析问题、解决问题、积累实用经验的能力。通过实验不但能够加深对基本理论知识的理解,还能提高工程实践素质,激发创新意识。
2 综合课程设计和创新实验设置
通过提供高水平的实验系统或仿真平台,开设综合课程设计、本科毕业设计、创新项目竞赛等实验项目,使学生能进一步巩固基础知识、接触科研前沿、锻炼科研能力、提高工程素质、培养创新精神。
网络工程专业知识领域较广,口径较宽,需要开展和加强的实践项目也较多。因此根据专业培养目标,目前大多数院校开设的综合课程设计主要对应的是网络类系列课程,如网络工程课程设计、网络协议或应用软件开发课程设计、网络管理课程设计、网络攻防课程设计等。因此,如何在有限的实践学时内,开展通信类系列课程的综合课程设计及创新研究也是值得探讨的问题。我们认为可采取以下思路:
1)开展一些相对简单且与计算机或网络类知识紧密结合的综合课程设计,便于学生上手,提高积极性。例如,将计算机编程、仿真及硬件相结合,利用集成的仿真工具,通过电路原理图及硬件描述语言设计出通信电路,编译仿真后下载到实验板芯片上,并完成从设计、仿真到制作、验证的整个实验过程。
2)在网络工程等综合课程设计中增加一些与通信类知识单元有关的综合设计内容。通过购置一些程控交换设备、SDH光纤网设备、宽带接入网等设备,并集成入网络实训系统中,开设从底层通信到上层网络协议及应用,从语音到数据,从管理到传输,从接入网到核心网等综合课程设计内容。
3)结合毕业设计环节和创新研究竞赛,根据指导老师所从事的科研项目,如无线传感网、RF网、认知无线电等,开展一些有关通信新技术方面的研究和创新项目,并将这些科研项目设备融入到实验室网络与通信综合实验平台中,由此不断积累经验,完善系统,开设更多的综合或创新实验项目,丰富整个实验体系。
另外,也要加强实验教学管理,制定灵活的实验室开放和成绩评定等制度,提高学生课内学时实验效率,并鼓励学生利用课余时间加强和丰富实验内容。
3 结语
随着三网融合、物联网、云计算等发展,网络工程专业知识体系及内涵也在不断发展和成熟。计算机类和网络类课程构成了网络工程专业的主要知识体系,通信类课程是学好网络类课程的重要基础。而通信类课程的实践教学是掌握通信与网络类课程知识,实现素质教育和创新人才培养目标的重要环节。本文在文献[2]的基础上,就网络工程专业如何开展通信类系列课程实验设置提出了相关建议,有待进一步实践验证和完善。
参考文献:
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