摘 要：以我校網(wǎng)絡工程專業(yè)設(shè)置為背景，從實踐教學內(nèi)容、網(wǎng)絡實驗室和師資隊伍方面介紹實踐教學體系建設(shè)過程中的探索。其中，著重闡述實踐教學內(nèi)容建設(shè)，包括課程實驗、課程設(shè)計、專業(yè)實習和綜合設(shè)計等環(huán)節(jié)。實踐結(jié)果表明，本文提出的網(wǎng)絡工程專業(yè)實踐教學體系建設(shè)方案效果較好，有利于提高教學質(zhì)量和為社會培養(yǎng)高質(zhì)量的網(wǎng)絡技術(shù)人才。
　　關(guān)鍵詞：網(wǎng)絡工程專業(yè)；實踐教學體系；實踐教學內(nèi)容；網(wǎng)絡實驗室建設(shè)
　　
　　1 實踐教學體系建設(shè)意義
　　近年來，隨著計算機、通信、網(wǎng)絡及多媒體技術(shù)的發(fā)展，社會各領(lǐng)域需要大量網(wǎng)絡工程應用人才。為了順應此需要，許多院校紛紛開設(shè)網(wǎng)絡工程專業(yè)[1]，我校也是其中之一。
　　基于教育部有關(guān)專業(yè)指導性意見和社會對網(wǎng)絡工程人才的需求，結(jié)合我校實際，我們制定了網(wǎng)絡工程專業(yè)培養(yǎng)目標：培養(yǎng)基礎(chǔ)扎實、知識面寬、具有創(chuàng)新精神的二十一世紀計算機網(wǎng)絡技術(shù)發(fā)展需要的高級人才。通過四年學習，該專業(yè)的畢業(yè)生能從事網(wǎng)絡應用軟件開發(fā)、網(wǎng)絡工程設(shè)計與規(guī)劃、網(wǎng)絡安全防護、網(wǎng)絡運行維護與管理等工作。由于網(wǎng)絡工程專業(yè)是實踐性很強的技術(shù)，要想實現(xiàn)培養(yǎng)目標，必須高度重視實踐教學體系建設(shè)[2]。因為實踐教學體系是教學的重要組成部分，是課堂教學的補充和延伸，也是學生將所學理論知識與實踐相結(jié)合的一個重要手段和必不可少的重要過程。因此，建設(shè)實踐教學體系有利于提高教學質(zhì)量，能為社會培養(yǎng)高質(zhì)量的網(wǎng)絡技術(shù)人才[3]。
　　2 實踐教學內(nèi)容建設(shè)
　　網(wǎng)絡工程專業(yè)實踐教學內(nèi)容大致可以分為兩大塊：1)專業(yè)基礎(chǔ)實踐；2)專業(yè)方向?qū)嵺`。前者是計算
　　
　　機科學與技術(shù)一級學科基礎(chǔ)技能，其下所有專業(yè)都必須掌握，網(wǎng)絡工程也不例外。如程序設(shè)計基礎(chǔ)實踐、計算機組成原理實踐、操作系統(tǒng)實踐、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)實踐、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)實踐和軟件工程實踐等；后者則是網(wǎng)絡工程區(qū)別于其他專業(yè)的特定技能，如計算機網(wǎng)絡原理實踐、網(wǎng)絡工程實踐、網(wǎng)絡安全實踐等。前者具有共性、后者具有特性；并且前者是基礎(chǔ)、后者是拓展，前者是為后者服務的。由于專業(yè)基礎(chǔ)實踐體系目前已經(jīng)基本成熟，有很多可以借鑒的研究和實際成果，而網(wǎng)絡工程專業(yè)作為一個新專業(yè)，其專業(yè)方向?qū)嵺`教學內(nèi)容還處于探索階段，所以本文的實踐教學內(nèi)容以網(wǎng)絡工程專業(yè)方向?qū)嵺`為主。如無特殊說明，以下的實踐教學內(nèi)容均指專業(yè)方向?qū)嵺`教學內(nèi)容。圖1是網(wǎng)絡工程專業(yè)的實踐教學內(nèi)容。我們將網(wǎng)絡工程的專業(yè)方向?qū)嵺`教學內(nèi)容分為四塊：1)課程實驗；2)課程設(shè)計；3)專業(yè)實習；4)綜合設(shè)計。下面分別介紹。
　　2.1 課程實驗
　　網(wǎng)絡工程專業(yè)方向的課程可以分為計算機網(wǎng)絡原理、網(wǎng)絡編程、網(wǎng)絡安全、網(wǎng)絡工程、網(wǎng)絡管理和互聯(lián)網(wǎng)應用與維護等課程。
　　計算機網(wǎng)絡原理課程是網(wǎng)絡工程專業(yè)的核心專
　　
　　基金項目：國家自然科學基金(60803160);湖北省教育廳科學研究項目(Q20111110); 2011年武漢科技大學教學研究項目。
　　作者簡介：金瑜，女，講師，研究方向為分布式計算、P2P信任研究; 趙紅武，男，副教授，研究方向為分布式數(shù)據(jù)庫；顧進廣，男，教授，研究方向為語義網(wǎng)，軟件工程。
　　
　　業(yè)基礎(chǔ)課之一，著重介紹實現(xiàn)位于不同地點的節(jié)點之間通信的過程和原理，強調(diào)系統(tǒng)中軟硬件之間的協(xié)商過程，即協(xié)議和分層。
　　因此該課程的實驗重點在于解析各個層次協(xié)議包的格式、協(xié)議運行過程等。數(shù)據(jù)鏈路層實驗有以太網(wǎng)鏈路幀格式分析；網(wǎng)絡層實驗有ARP協(xié)議分析、ICMP協(xié)議分析、IP分組分片、IP協(xié)議分析、距離向量路由算法分析、鏈路狀態(tài)路由算法分析等；傳輸層實驗有：UDP協(xié)議分析、TCP協(xié)議分析、TCP連接、超時重傳等；應用層實驗有RIP協(xié)議分析、OSPF協(xié)議分析、DNS協(xié)議分析、FTP協(xié)議分析、HTTP協(xié)議分析等。
　　網(wǎng)絡編程也是網(wǎng)絡工程專業(yè)的一門專業(yè)基礎(chǔ)課，著重介紹在UNIX/Linux系統(tǒng)下基于TCP/IP網(wǎng)絡套接字接口的基本編程方法，包括迭代與并發(fā)服務器編寫方法、進程與線程編程技術(shù)、I/O編程技術(shù)、IPv4與IPv6的兼容性、原始套接口、數(shù)據(jù)鏈路訪問技術(shù)、廣播與多播技術(shù)等。可以開設(shè)的實驗有Socket基本編程eQ3mF+sWmud7vVtJp3C2PkNNsbJVX+iMKYye50baJqU=基礎(chǔ)、基于TCP 的網(wǎng)絡程序設(shè)計、基于UDP 的網(wǎng)絡程序設(shè)計、Ping 程序設(shè)計、并發(fā)服務器程序設(shè)計、I/O 復用程序設(shè)計、Traceroute 程序設(shè)計等。
　　網(wǎng)絡安全是一門涉及計算機科學、網(wǎng)絡技術(shù)、通信技術(shù)、密碼技術(shù)、信息安全技術(shù)、應用數(shù)學、數(shù)論、信息論等多種學科的綜合性科學，也是網(wǎng)絡工程專業(yè)的核心課程。該課程重點在于介紹基本網(wǎng)絡安全理論、目前常見的網(wǎng)絡攻擊以及防御技術(shù)和工具等，開設(shè)的實驗有使用Ethereal(或Sniffer)網(wǎng)絡嗅探工具分析網(wǎng)絡通信、漏洞掃描及入侵、網(wǎng)絡隱身、木馬攻擊、DoS攻擊、ARP欺騙攻擊、Windows操作系統(tǒng)平臺的安全設(shè)置、Windows 2000 Server操作系統(tǒng)平臺主機的安全配置方案、網(wǎng)段安全實用防護、利用IPSec：篩選表屏蔽危險端口、利用PGP軟件實現(xiàn)電子郵件加密、windows 2003 Server的Web證書服務、使用基于主機的入侵檢測系統(tǒng)Blackice、數(shù)據(jù)備份與恢復等。
　　網(wǎng)絡工程課程主要是從工程角度來描述構(gòu)建網(wǎng)絡系統(tǒng)所需要掌握的技術(shù)。重點闡述網(wǎng)絡體系結(jié)構(gòu)、交換機和路由器等通信設(shè)備功能、選型及應用，網(wǎng)絡工程規(guī)劃與設(shè)計，綜合布線系統(tǒng)設(shè)計與施工技術(shù)，網(wǎng)絡測試，以及相關(guān)工程標準與規(guī)范等。該課程的實驗可以分為雙絞線電纜的制作及簡單以太網(wǎng)組網(wǎng)、交換機初步使用、交換機中VLAN配置、路由器的使用、路由器中的靜態(tài)路由配置、路由器中OSPF的配置、ACL配置、NAT配置、小型網(wǎng)絡的規(guī)劃與設(shè)計等。
　　網(wǎng)絡管理主要培養(yǎng)學生面向網(wǎng)絡管理員崗位的核心職業(yè)能力和職業(yè)素質(zhì)，是一門面向職業(yè)崗位的技術(shù)應用類課程。它介紹計算機網(wǎng)絡管理系統(tǒng)的基本概念和實際應用，以SNMP協(xié)議為基礎(chǔ)詳細討論網(wǎng)絡管理系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)、管理功能域、協(xié)議規(guī)范、管理信息庫組成、遠程網(wǎng)絡監(jiān)視功能和安全機制，開設(shè)的實驗有網(wǎng)管軟件使用(如SNMPUtil，StarView，SNMPc，華為的Quidview)、SNMP基本原理驗證、網(wǎng)絡拓撲發(fā)現(xiàn)、性能管理、Windows 2003網(wǎng)絡管理、應用WinSNMP進行網(wǎng)絡管理編程等。
　　互聯(lián)網(wǎng)應用與維護課程主要涉及在互聯(lián)網(wǎng)中流行的應用以及對這些應用服務器的配置和管理。實驗包括DNS服務器配置和使用、Active Directory安裝管理、Web服務器配置和作用、FTP服務器配置和使用、電子郵件系統(tǒng)配置和使用、DHCP服務器配置和使用、Telnet服務器配置和使用、磁盤管理、備份和還數(shù)據(jù)、IE瀏覽器配置和使用、遠程終端服務配置和使用。
　　2.2 課程設(shè)計
　　課程設(shè)計是對實驗課程的進一步鞏固和深入，可以從深度和廣度上對實驗教學進行擴展，能彌補實驗教學上的實驗環(huán)境和師資力量上的不足，更進一步地讓學生理解和掌握所學的理論知識。鑒于計算機網(wǎng)絡原理、網(wǎng)絡安全、網(wǎng)絡工程這三門課程在網(wǎng)絡工程專業(yè)的核心和基礎(chǔ)地位，我們認為網(wǎng)絡工程專業(yè)方向應該開設(shè)這三門課程的課程設(shè)計，讓學生加深對這幾門課程的理解。
　　計算機網(wǎng)絡原理可以開設(shè)的課程設(shè)計題目有計算校驗和、幀封裝、模擬Ethernet幀的發(fā)送過程、發(fā)送ARP包、解析ARP包、解析IP包、IP地址的合法性及子網(wǎng)判斷、利用WinpCap進行協(xié)議分析等；網(wǎng)絡安全課程設(shè)計的題目有端口掃描編程實現(xiàn)、服務器掃描編程實現(xiàn)、多線程掃描編程實現(xiàn)、網(wǎng)絡數(shù)據(jù)包生成編程、入侵檢測編程等；網(wǎng)絡工程課程設(shè)計的題目可以為中型網(wǎng)絡系統(tǒng)規(guī)劃和設(shè)計，包括網(wǎng)絡規(guī)劃與設(shè)計需求分析、網(wǎng)絡系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)設(shè)計、網(wǎng)絡地址和命名模型設(shè)計、系統(tǒng)中路由協(xié)議設(shè)計、網(wǎng)絡安全設(shè)計、網(wǎng)絡中服務器設(shè)計等。
　　
　　2.3 專業(yè)實習
　　專業(yè)實習是讓學生親身參與實際項目開發(fā)過程，讓學生對項目設(shè)計與開發(fā)有切身體會，畢業(yè)后能快速適應公司的環(huán)境和業(yè)務。根據(jù)所需技能程度，網(wǎng)絡工程專業(yè)實習大致分為三種：計算機軟硬件集成實習；網(wǎng)絡工程專業(yè)方向生產(chǎn)實習；網(wǎng)絡工程專業(yè)方向畢業(yè)實習。計算機軟硬件集成實習要求的技能最低，一般只需學生對計算機的軟硬件有感性認識，能夠獨立完成計算機系統(tǒng)的安裝；生產(chǎn)實習對學生的技能要求次之，一般需要學生在指導老師的幫助下，熟悉利用軟件工程或網(wǎng)絡工程思想設(shè)計和開發(fā)實際項目的流程；畢業(yè)實習對學生技能要求最高，面向就業(yè)，要求學生能獨立設(shè)計和實現(xiàn)實際項目的一個模塊。
　　計算機軟硬件集成實習對于計算機科學與技術(shù)學科的所有專業(yè)都是相同的，一般在學校的工程訓練中心完成；而后兩種實習要體現(xiàn)網(wǎng)絡工程專業(yè)特色，我們通過與實訓公司合作，讓學生參與實際的網(wǎng)絡應用或網(wǎng)絡工程項目的開發(fā)過程，使學生對網(wǎng)絡工程專業(yè)的專業(yè)技能和就業(yè)方向有更深刻的認識。
　　2.4 綜合設(shè)計
　　綜合設(shè)計要求學生利用所學理論和實踐知識，解決本領(lǐng)域內(nèi)實際問題，要求學生具有一定鉆研和創(chuàng)新精神。綜合設(shè)計按照題目大小和難易程度又分為專業(yè)方向課程設(shè)計和畢業(yè)設(shè)計，前者一般用三周完成，解決一個實際小問題，或者是大問題的一個小模塊；而后者完成時間一般為三個月，利用軟件工程或網(wǎng)絡工程的思想完整地實現(xiàn)一個網(wǎng)絡應用或系統(tǒng)。
　　根據(jù)學生不同興趣(或者就業(yè)行業(yè)不同)，綜合設(shè)計題目大致可以分為三個方向：網(wǎng)絡應用系統(tǒng)開發(fā)、網(wǎng)絡工程規(guī)劃與設(shè)計、網(wǎng)絡管理。網(wǎng)絡應用系統(tǒng)開發(fā)對學生的要求最高，就業(yè)方向是網(wǎng)絡公司或軟件公司的網(wǎng)絡應用開發(fā)工程師；網(wǎng)絡工程規(guī)劃與設(shè)計次之，就業(yè)方向是系統(tǒng)集成工程師；而網(wǎng)絡管理對學生的要求最低，就業(yè)方向一般為企事業(yè)單位的網(wǎng)絡管理員。指導老師可以根據(jù)學生能力、興趣、就業(yè)期望為學生制定個性化綜合設(shè)計題目，讓每個學生都能各盡其能并增長理論和實際動手能力，實現(xiàn)網(wǎng)絡工程專業(yè)的培養(yǎng)目標。
　　3 網(wǎng)絡實驗室建設(shè)
　　為了滿足網(wǎng)絡工程專業(yè)學生以及全院本?？朴嬎銠C網(wǎng)絡教學需要，我們網(wǎng)絡工程系在銳捷網(wǎng)絡有限公司的幫助下，組建了網(wǎng)絡實驗室。
　　整個網(wǎng)絡實驗室共有8組設(shè)備，一臺服務器、一套協(xié)議分析軟件。每組設(shè)備由4 臺路由器、2臺三層交換機、2臺二層交換機、8 臺PC機及一個RCMS控制系統(tǒng)組成。RCMS對組內(nèi)的8個設(shè)備進行統(tǒng)一管理(4臺路由器和4臺交換機)，每次可以容納64人同時實驗。學生可以通過訪問RCMS控制系統(tǒng)，對組內(nèi)任意路由器和交換機進行配置，實現(xiàn)設(shè)備間的平滑切換。教師也可以通過遠程訪問RCMS系統(tǒng)，對組內(nèi)設(shè)備進行快捷管理，如可以對組內(nèi)所有設(shè)備進行一鍵清，自動刪除所有配置，為下次實驗做好準備工作。并且每個實驗設(shè)備組都有一套插口槽，代替部分路由器和交換機以及所有PC機的端口，學生做實驗室時，一般情況下都不用在路由器和交換機上插拔線纜，這可以保證設(shè)備端口的使用壽命。
　　網(wǎng)絡實驗室承擔的教學任務有計算機網(wǎng)絡原理、網(wǎng)絡編程、網(wǎng)絡安全、網(wǎng)絡工程、網(wǎng)絡管理等課程的實驗教學，還有網(wǎng)絡工程專業(yè)的課程設(shè)計、專業(yè)實習和綜合設(shè)計等實踐環(huán)節(jié)的教學工作。為了讓學生更充分地利用網(wǎng)絡設(shè)備，我們正在建設(shè)開放實驗室，目前相應管理軟件正在開發(fā)中。
　　4 師資隊伍建設(shè)
　　網(wǎng)絡工程專業(yè)具有實踐性強等特點，如果教師缺乏實踐經(jīng)驗，科研和工程能力差，培養(yǎng)學生的實踐能力就會成為一句空話。因此我們非常重視師資隊伍建設(shè)，主要采取如下措施。
　　1) 堅持師資培訓。為了加強教師們的實踐動手能力，我們持續(xù)派骨干教師參加全國網(wǎng)絡相關(guān)精品課程培訓以及著名網(wǎng)絡公司專項培訓；選派教師參加全國網(wǎng)絡工程專業(yè)相關(guān)會議，去年，我們參加了在國防科技大學舉辦的第二屆網(wǎng)絡工程專業(yè)研討會，今年參加了在東南大學舉辦的第三屆會議。專家們對網(wǎng)絡工程專業(yè)設(shè)置的經(jīng)驗可以為我們建立實踐教學體系指引方向。
　　
　　2) 科研促進教學。鼓勵教師將科研融入到教學中，讓學生了解本領(lǐng)域內(nèi)前沿，跟上社會和學科發(fā)展步伐。目前，我們網(wǎng)絡工程系成立了很多興趣小組并吸引學生參加，如網(wǎng)格計算、云計算、P2P計算、無線網(wǎng)絡、協(xié)議分析可視化等，教學效果較好。為了讓更多學生加入教師的科研團隊，我們提出了一個新舉措，即“本科生導師制”。與碩士、博士導師制相類似，每個教師指導2～4個網(wǎng)絡工程專業(yè)本科生。教師要為學生的學習和就業(yè)提供指導性意見，學生要定期向教師匯報工作進展。
　　5 結(jié)語
　　為了與網(wǎng)絡工程專業(yè)理論教學體系相配合，我們提出了實踐教學體系建設(shè)方案，為后期的精品課程建設(shè)奠定基礎(chǔ)。雖然我們在實踐教學體系建設(shè)中已經(jīng)取得了一定成績，但還有很多地方需要我們落實和完善，今后我們準備從以下幾個方面加強實踐教學：1)繼續(xù)組建新的實驗室，如網(wǎng)絡安全實驗室、實時工業(yè)網(wǎng)絡實驗室等；2)將理論教學與實踐教學更緊密地結(jié)合起來。有些理論非?？菰?，教與學都很困難，在這種情況下，我們可以到實驗室去教學，邊講授理論邊進行實驗驗證，如在計算機網(wǎng)絡原理課程里，協(xié)議報文格式對學生來說很難理解，更談不上識記，但當他們在實驗中編輯或截獲報文后，字段含義對他們來說就很好理解了，學生掌握了報文的關(guān)鍵字段，教學的效果就會更好。
　　
　　參考文獻：
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