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关键词:移动开发;网络工程;教学研究;课程改革
中图分类号:G642.0 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2016)11-0147-02
一、课程背景
近年来,随着智能手机和平板电脑的普及,Android操作系统已成为智能手机和平板电脑的市场主导力量[1],各种Android程序已深入到大众生活之中,使得移动应用编程成为程序开发的一个非常重要的方向。由于Android在国内发展时间不长,人才稀缺问题较为严重。为了满足市场对人才的需求,我国许多院校的计算机相关专业都将Android应用开发作为一门重要的专业课程[2]。
移动应用开发作为网络工程专业毕业生应具备的网络软件开发能力之一[3],我校该专业在2011年开设《移动应用程序开发》课程,除了培养学生移动应用开发基本技能外,还结合了网络专业的特点,着重培养学生的移动网络开发能力,通过开发PC-Android、Web-Android程序,将网络应用程序开发、Web开发和移动开发有机结合起来,在深化学生网络开发技能的同时,使学生能熟练掌握移动网络应用程序的开发流程和技巧,为在“互联网+”的技术浪潮中奋勇搏击奠定了坚实的基础。
二、课程设置
(一)课程定位
网络工程专业学生应具备的网络应用软件开发能力一般有网络应用程序开发、网站开发、移动应用程序程序开发三个方面[3],见表1所示。
围绕上述能力的培养,我们的《移动应用程序开发》课程不同于其他计算机专业仅定位移动平台应用开发本身,而是使其成为与其他2门专业课程交叉融合的综合型课程,注重培养学生移动平台网络开发以及不同平台间通信开发的能力,使得课程更能贴近市场需求,提高学生毕业时的竞争力。本课程在大二下学期和大三上学期学生学完Web开发和网络程序开发后,于大三下学期开设比较合适。该课程也可以看作是对整个网络应用软件开发能力的整合和提升。
(二)课程的目标
通过本课程的学习,使学生具备Android平台开发的基本知识,在此基础上掌握Android上网络应用开发的相关知识,如使用WiFi或蓝牙实现移动终端之间的通信,使用TCP/UDP实现PC服务器与Android客户端间的通信,以及使用HTTP实现Web服务器与Android客户端间的通信等,达到能够独立开发小型移动网络终端应用软件的能力。
(三)课程内容设计
结合Android平台网络开发人员所需的技术技能,按照循序渐进原则将课程的学习内容分为Android平台基本开发技术和Android平台应用通信开发技术两个部分,如下页图1所示,由上至下,由左至右依次递进。
三、教学方法和手段
(一)实施范例教学和项目引导教学相结合
课程采用范例教学和项目引导与驱动教学相结合的教学方式。所谓范例教学,即是对各章的重要编程方法,通过简单易懂的小范例进行演示,有利于学生快速掌握编程要领。而项目引导与驱动教学则是从一个工程项目,如“移动点餐系统”入手,以项目为线索,结合课程内容,从移动点餐系统的开发环境搭建、界面设计、数据存储、后台服务逐步过渡到局域网和互联网点餐等各项功能的实现,起到深化编程方法,提高学生综合应用能力,获得更好的工程实践体验的作用。
这种将范例和项目结合,由浅入深的方法,既改变了以往课程中单纯知识讲解及简单例子模拟的教学方法,防止学生“只见树木,不见森林”,又解决了直接使用实际项目模拟因涉及各模块和功能间的整合往往代码复杂,使基础较差的学生难于理解,易形成畏难情绪的问题。同时,授课教师可以根据所教对象的层次和接受能力合理选择内容和案例,达到因材施教的目的。
(二)重视实践教学
以往的教学往往重理论、轻实践[4],该课程则大力加强了学生的实践教学环节。首先,使实践学时和理论学时的比例达到2∶1;其次,使实践环节从课内实验、课程设计延伸到综合课程设计、生产实习、毕业设计,在各个层次培养学生的移动平台网络开发能力,形成一个从单一到综合的有梯度、有层次的实践教学过程。以移动平台上的网络笔记本程序为例,课内实验编写一个基于TCP或者HTTP协议的网络笔记本,实现单用户文字的上传下载;课程设计则扩展到多移动客户端的网络笔记本系统,并增加文件传输功能;综合课程设计再增加标签、笔记查找、用户多客户端平台同步等功能;毕业设计则在前面功能上实现一个仿“有道云笔记”的网络笔记软件,既夯实了实践基础,又激发了学生的兴趣,进而逐步提高其实践能力。
(三)推行课内外实践相结合
在重视课内实践的同时,通过加强校企合作、建立创新实验室、开展多种APP大赛等形式提升学生移动平台软件开发能力。在校企合作方面同中软国际、达内科技等著名软件培训企业建立长期良好的合作关系,近年来他们通过对APP开发感兴趣的学生进行实习培训,从实际出发,以企业完成的成功案例为线索,指导学生体会移动应用软件开发过程;在创新实验室建设方面,让动手能力强且对APP开发怀有热情的学生大二即进入创新实验室移动开发组,提前接受APP培训和参与项目工作,或在教师指导下参与校内外多种APP大赛。通过创新实验室的锻炼,这些同学的实践能力普遍强于其他同学,在后面的课程学习中起到了带动作用。
四、考核方法和手段
《移动应用程序开发》作为一门实践性很强的课程,我们摒弃传统考核通常以学生卷面成绩为主的方法,采用过程考核、结果考核与实践考核相结合的方法。其中,过程考核和结果考核按4∶6的比例用于主课程,实践考核则用于该课程的课程设计。过程考核主要考核学生的出勤和每次实践课任务完成情况,结果考核采用试卷、上机等多种方式,主要考核学生对教材主要知识点和教学案例的掌握情况。实践考核则要求学生单独或以小组为单位完成一个小型的移动网络应用项目,通过项目演示、答辩和设计报告全面考核学生的学习效果。
五、结束语
网络工程专业虽然肩负着培养学生网络软件开发能力的使命,但又不能像软件工程等其他计算机专业那样设置较多的软件专业课程,因此如何在有限的软件课程中最大限度地提高学生开发能力的确是一个值得探讨的问题。本文探讨了我校网络工程专业的《移动应用程序开发》课程结合专业培养特点,以移动网络开发为主线将有限的软件专业课程融合提升的内容体系,以及更重视实践能力培养的多样化教学和考核方法。经过这几年的实践证明,上面方法收到了很好的效果,提高了学生的学习兴趣和实际动手能力,但也对教师提出了更高的要求。在未来的教学改革中我们将进一步完善课程体系,以更多样化的形式探索提高学生网络开发能力的方法,以期达到更好的培养效果。
参考文献:
[1]张建兵,范江波.面向Android移动开发的编程思维能力训练与培养研究[J].计算机教育,2015,(14):1-4.
[2]刘成明,李玮玮.Android手机开发课程的案例教学法[J].计算机教育,2014,(14):37-40.
[关键词]网络工程;应用能力培养;人才培养体系
[中图分类号]G642 [文献标识码]A [文章编号]1671-5918(2016)04-0133-02
21世纪的今天,我国已经进入高等教育普及化的初级阶段,在国家全面实现小康社会,继续发展、巩固改革开放的成果,逐渐向新型工业化道路迈进,努力开拓技术创新、人才培养创新战略的大背景下,如何构建并实施新形势下的基于应用能力的创新型和应用型人才培养体系是当前高校正在深入研究的热点课题。本文主要从网络工程专业课程的定位以及应用型创新型人才能力结构进行分析,提出了如何构建应用型网络工程人才培养方案。
一、应用型网络工程专业的基本定位
根据应用型人才培养目标不同,可将应用型人才分为工程级、技术级、技能级。其中,工程级人才主要是能将所学的专业理论知识转化为设计方案或者设计图纸的专业能力;技术级人才主要是从事产品研发,具备将设计方案与图纸转化为产品的能力,主要定位为技术工程师;技能级人才则突出应用性、实践性、创新性能力,主要依靠熟练的操作技能来完成产品的生产,将不同的设计和方案转化为不同形态的产品。
目前,计算机工程级别的能力基本上属于计算机类本科层次必备的能力。基于应用能力培养的网络工程专业学生应区别于计算机类本科人才,应用能力的培养要在具有计算机网络技术必备的基础理论知识和专门知识的基础上,重点掌握运用新型网络技术从事企业网络组建、管理、网站建设等工作。具备较熟练的网络工程实践技能、较强的学习应用掌握新知识与技术的后劲和良好的自然科学、人文科学和社会科学等综合素质的高素质技能人才。所有学生应达到最基本管理员级要求,部分学生达到工程师级别要求,少部分达到规划设计级别要求。
二、网络工程人才应用能力结构分析
网络工程人才应用能力的培养,最重要的环节是要注重学生应用实践能力的培养,人才培养思路要根据“厚基础,多方向,强能力,重实战”的原则,坚持以应用为导向,扎实专业基础,突出应用实践能力,重视创新潜质,素质协调发展。下面我从三个维度分析网络工程应用能力的培养:
(一)职业岗位能力
网络工程应用型人才能力素质包括网络管理和系统管理能力、网站开发与维护能力、网络架构和系统架构、网络组建能力和信息化管理和数据库管理能力。在职业岗位能力素质的培养过程中,我们要以网络工程设计和网络工程维护以及网络工程的管理为抓手,努力培养学生的应用技术创新,突出管理学生网络研发的能力,为了让学生的综合能力可以持续发展可以在其它课程体系中进行考核。在培养模式上,要形成“厚基础、宽口径、重技能”的培养模式,使学生能够掌握计算机网络和通信的基本思维和研究方法,并能综合运用所掌握的知识、方法和技术解决实际问题。
(二)能力单元
应用型的网络工程人才应当具有良好的科学素养,并能熟练掌握计算机网络,包括计算机硬件、软件与应用的基本理论和基本技能与方法,具有较强的网络系统管理、开发和应用能力。高职院校培养的技能层次应当以基本技能为主,在此基础上,再结合岗位特点、技能拓展进行一定的综合技能培养,在培养方向上,强调培养“复合型”人才,以强化应用能力训练为核心,同时进行工程方向的技能实操,为求使学生达到“复合型”人才所需要的知识与能力水平。为使加强学生的实际操作能力和综合业务水平能力,鼓励学生在课程学习中进行校内生产性实训基地实训,模拟企业实际运作,锻炼技术及管理技能。倡导学生参加国家或省级各类IrI’技能大赛,提升各方面能力,创新技能的自我培养意识。
(三)应用型网络工程专业核心课程体系
基于应用能力培养的网络工程专业核心课程体系包括:①操作系统与网络管理。培养学生进行网络管理和常用服务器的配置维护和实际动手能力,对各种服务器系统简单故障的诊断和处理能力。②交换和路由配置管理。掌握交换机和路由器在组网中的应用,具备独立规划、组建和维护大、中型局域网的能力。③高级网络管理。熟悉和掌握各类服务器的使用和管理维护。④楼宇智能化和综合布线。智能建筑与综合布线、常见网络传输介质选型与使用、常用布线器材选型与布线工具的使用、综合布线系统设计、综合布线施工项目管理与监理、综合布线测试与验收等。⑤网络安全技术。在计算机系统领域的知识架构和技术基础上,熟悉和掌握计算机系统安全、网络设备的配置及安全防范的核心技术,掌握关键的安全技术和安全机制、数据的备份与恢复技术、计算机取证技术等。
三、基于应用能力培养的网络工程人才培养体系构建
我国教育部在《教育振兴行动计划》中明确提出:“高等职业教育必须面向地区经济建设和社会发展,适应就业市场的实际需要,培养生产、服务、管理第一线需要的实用人才。”因此,我们要根据学校总体定位和社会需求,优化网络工程人才培养方案、创新人才培养模式、优化设置专业课程体系结构,不断提升教师教学效果、加大师资队伍的建设、着力培养学生实践和动手能力,重新挖掘新模式并形成自己的特色,着实提高毕业生的就业竞争力,为社会培养更多的应用型的高级网络工程技术人才。
(一)引入行业标准,定位应用能力培养尺度
为了提升学生的综合业务能力,使学生毕业后能迅速适应网络工程技术的变革,我们应当加强与校外企业的合作,让学生能第一时间掌握市场的动态以及专业知识的更新。通过与企业合作,聘请企业经验丰富的工程技术人员参与课程体系的设计,参照国际或者国内IT行业对网络工程人才需求的技术标准以及相关的IT认证,确定各门课程的评估标准并建立项目化的应用型人才技能评估模式和评价体系。在实践应用中,使专业课程的教学过程和技能培训过程相互融合,让课程过程考核与最终技能鉴定相结合。全面实行学生参与技能鉴定可取代对应课程考核的人才评估制度。
(二)优化人才培养方案
以适应社会需要为目标,以培养技术应用能力为主线设计学生的知识、能力、素质结构和培养方案,以“应用”为主旨和特征构建课程和教学内容体系。通过市场调研,在课程教指委的指导下,根据本专业的培养目标和工作任务特点和要求,重新细化所学内容,以任务驱动为导向精心设计教学模块,将应用技能和相关的专业知识系统地有机结合起来。以培养高等技术应用性专门人才为根本任务,按照认知过程对核心课程进行教学模块设计。
为全面提升学生在网络工程领域的综合应用能力,可根据学校的实际情况,增加在企业的顶岗实习活动,让学生在企业工程师的指导下独立完成项目。为了使学生全面可持续发展的需要,可将所有专业课程顺序化,构建以实践为主导专业课程体系课程标准。按照“教、学、做合一”的原则,充分利用校内生产性、仿真性实训基地和企业生产现场,开展以典型的任务驱动和案例分析为主线的教学手段,把理论教学与实践教学互相融合的教学活动推到最高境界。
(三)打造双师素质师资队伍
“双师型”教师队伍建设是提高高职高专教育教学质量的关键。为了让学生能接受项目实训提供技术支持和项目开发指导,按照开放性和职业性的原则,通过建立实习指导教师培养培训基地培养人才、引进人才、校企合作等方式,打造一支适应社会需要的具有双师结构的职业能力较强的教师队伍。通过鼓励学习参加顶岗实习、深入企业参加技能培训和企业在职锻炼等途径,培养出一支教学能力强、职业素质高、技艺精湛的专任教师队伍。学校与社会用人部门结合、师生与实际劳动者结合、理论与实践结合才是人才培养的基本途径。
四、结束语
关键词:网络课程;网络教学;土木工程专业;教学改革
中图分类号:TU-4文献标志码:A文章编号:1005-2909(2012)05-0142-04土木工程专业是后勤工程学院开设最早的专业之一,其教学质量直接影响学院整体教学水平。要提高教学质量,就必须进行教学改革,其中教学手段和教学方法改革是重中之重,比如采取网络教学的方式。网络教学首先要有好的网络教学环境和优秀的网络课程。经过几年的努力,后勤工程学院土木工程专业已经完成了混凝土结构设计原理、高层建筑结构设计、营房混合结构、建筑力学、工程力学等10多门课程的网络建设,获全国多媒体教育软件大赛一等奖1项,全军优秀网络课程二、三等奖各1项,总后优秀网络课程一等奖1项、二等奖2项,重庆市优秀电教成果奖5项。优秀的网络课程是土木工程专业网络教学的重要组成部分,但如何将网络课程推广应用,值得探索和研究。文章以基于网络教学平台(包括依托于“军队院校网络教学应用系统”的虚拟教室和自主开放的网络课程)的混凝土结构设计原理课程教学改革为例,对土木工程专业网络课程推广应用进行了研究与实践,旨在总结网络教学实践经验,推广土木工程专业网络课程应用,促进课程教学改革,提高教学水平和教学质量。
一、网络课程的构建
网络课程的构建既可依托于网络教学系统平台,又可通过自主开发独立网站来完成,或者两者兼而有之。以混凝土结构设计原理网络课程为例,该网络课程始建于2006年,2010年建设完成并投入使用,既依托于军队院校网络教学应用系统平台建立了虚拟教室,又自主开发了独立的网站,二者既相互独立,又相互补充,极大丰富了网络课程的内容。该课程网络教学平台上呈现的课程信息包括课程介绍(课程简介、历史沿革和课程特色)、教学队伍(课程负责人、主讲教师和师资队伍的情况介绍)、教学条件(教学条件、教学方法及考核方法)、教学要求(课程标准、课程规划、指定教材、参考教材)。学生在课程初始阶段通过网络教学平台即可对此课程信息有初步了解,从而快速进入学习状态。除此之外,课程构建的网络教学平台主要包括在线学习、在线测试、在线交流和相关资源4个板块(图1)。
(一)在线学习
混凝土结构设计原理网络课程以学生使用的教材为蓝本,提供了与教材章节相对应的教学讲义、网络教材、电子教案、讲授视频,以及与该教材配套的材料强度实验,梁的抗弯、抗剪实验和柱的抗压实验录像视频。学生利用这些教学资源,尤其是讲授视频和实验录像视频,犹如在课堂上听教师讲课和在实验室亲自做实验一样,而且不受时间限制和地点约束,有很强的自主性,有利于培养学生的自主学习能力。
(二)在线测试
混凝土结构设计原理网络课程的在线测试板块每一章节后既有课堂练习,又有课后作业。对学生来说,完成一个学习阶段之后可参加在线考试,以达到检验学习效果、巩固学习知识的目的;对教师来说,可结合学生学习进度和学生必须达到的目标,给学生布置作业、批改作业以及组卷阅卷,并进行效果分析,看学生哪些知识已经掌握,哪些知识还模糊不清,及时发现问题、解决问题。另外,在自主开发网站上,提供了大量的习题及历年的考试真题,为学生提供检测知识掌握程度的平台。
(三)在线交流
无论是虚拟教室还是自主开发的网站,在线交流功能都非常强大,比如学习论坛、辅导答疑,甚至通过在线聊天功能,师生之间,学生之间,都能及时交流、交换学习心得、答疑解惑。在线交流是一种很好的互动方式,可以有效避免学生因一个问题不解而产生畏难情绪,从而放弃后续学习,影响学习情绪和学习质量。在论坛里教师或学生都可以对一些常见问题发起讨论,在讨论中寻求答案,教师也可以通过问卷调查掌握学生的学习信息,据问卷反馈结果调整教学方式和内容,因材施教。
(四)相关资源
混凝土结构设计原理网络课程的相关资源板块为学生提供了丰富的学习资源,供学生学习参考,如规范图集、课程设计、毕业设计、工程实例、注册考试资料,以及大量的图片、动画、视频等。规范图集便于学生在学习过程中随时查阅,课程设计、毕业设计是往届学生完成的,工程实例是教师参与的实际工程,视频包括其他高校教师与该课程相关的授课视频、建筑施工工艺视频以及建筑工程施工现场拍摄的录像,学生在浏览这些资源时产生亲切感、信赖感或亲临现场之感。注册考试资料主要是一级注册结构工程师考试所需的考试大纲和历年考题,这些资料有助于培养学生的执业能力[1]。相关资源的配置极大地丰富了该课程的学习资源,使学习更有针对性,并开拓了学生视野。
二、基于网络教学平台的教学改革实践
土木工程专业2007级和2008级学生参与了基于网络教学平台的混凝土结构设计原理课程教学改革,取得很好的教学效果。
(一)采取目标驱策法
网络教学虽不同于课堂教学,但二者具有共同点,即教学目标相同,无论通过教师讲还是学生自学,其目的都是让学生获取知识、掌握知识以及能进一步运用所学知识进行创新活动。因此,每次网络教学时,教师首先要做的就是向学生提出目标,以目标驱策学生学习,学生围绕此目标进行自主学习,避免学生在网络资源的浩瀚世界里漫无目的地游荡,耗费大量时间却没达到目标。检验学习目标是否达到,可以采取课堂提问、课堂练习、在线考试等多种方式。
(二)采取案例教学法
课堂教学提倡案例教学法,网络教学更不例外。混凝土结构设计原理课程网站提供的课程设计、毕业设计、工程实例都是很好的案例,这些案例既可以让学生明白书本知识与设计的相互关系,也可以为学生展示理论知识在设计时如何运用。这样,学生就不会因难懂的计算公式而感到枯燥乏味。
(三)采取实践教学法
混凝土结构设计原理课程网站的相关资源板块里,提供了大量的在施工现场拍摄的录像及照片,学生从这些资源中,可以清楚直观地看到梁、柱、楼盖等构件的钢筋形式、位置、数量、搭接方式,以及梁板布置方案,甚至通过视频可以跟踪、了解并熟悉一栋建筑的整个施工过程。例如,梁的抗弯、抗剪实验和柱的抗压实验,方案的设计、构件的浇注、构件从加载到破坏的过程,通过视频都一览无余地展现给学生。以前需要学生在施工现场或实验室才能完成此类实践活动,耗时长且费用大,而有了网络教学平台,学生很容易就可以参与实践活动。
(四)采取互动教学法
网络教学提倡学生自主学习、主动学习,但并不是不管学生,任由学生自己无目的学习,网络资源太多,五彩缤纷的图片和精彩视频容易让学生的焦点转移。因此,教师首先要给学生下达驱策目标,然后学生自主完成驱策目标。在完成目标过程中可能会遇到困难,这时师生之间、学生之间可以通过网络教学平台的在线交流板块解决困难。
三、网络课程推广应用中的注意事项
(一)培养学生的计算机应用能力
在网络教学过程中发现,有的学生在完成教师布置的驱策目标时感觉很困难,这往往是因为学生自身缺乏计算机知识或计算机应用能力不足。因此,网络课程的推广应用首先要注重培养学生的计算机应用能力,包括3个方面:一是学生要熟练运用常用的Word、Excel等办公软件,如果学生的文字输入速度慢、准确度低,那么在线测试、在线交流将受到影响,从而影响网络教学效果;二是学生要掌握一些与网络课程相关的软件,如土木工程专业的课程多离不开绘图,甚至需要用数值分析软件来模拟实验过程等,因此土木工程专业的学生应该熟悉并能应用AutoCAD、天正、PKPM以及数值分析软件等;三是学生要会利用网上资源,网络教学的最大优势就是实现数据信息资源共享,运用好网络资源能够促进教学效果,反之,会在搜索信息上浪费时间,不利于调控整个课堂教学[3]。
(二)提高教师运用网络教学的能力
网络教学不同于课堂教学,教师课堂授课水平高,并不意味着他能胜任网络教学。教师必须熟悉网络环境,熟悉网络课程的构建,熟悉网络教学的特点。比如,在网络教学平台,教师如何公告,如何布置作业批改作业,如何组卷阅卷,如何将学生的学习效果进行分析,如何更新网络资源,等等。连这些都不会操作的教师,怎么驾御网络教学?因此,只有提高教师运用网络教学的能力,才能更好地将网络课程推广应用。
(三)培养学生的研究性学习能力
网络环境为学生提供了一个非常好的“数字图书馆”,方便学生查找资料。教师可以为学生布置一些教学计划外的课题,让学生通过收集资料来分析问题、解决问题,培养学生研究性学习能力。学生亲身参与研究的体验,将激发他们的创新意识,提高创新能力。利用网络优势培养学生研究性学习能力,培养他们的科学态度与科学道德,应是教师坚持不懈的努力方向。
(四)学习目标与学习能力的结合
如前文所述,在网络教学时最好采用目标驱策法,但是教师在下达目标时,一定要注意将学生的学习目标与学生的学习能力相结合,不给学生目标驱策,或者驱策力度不够,都容易导致学生迷失在网络资源里,使学习效果更差而达不到学习目标。相反,如果驱策力度过大,学生就会产生压力,一旦完不成驱策目标,容易导致学生产生厌学情绪,适得其反。让学生自主学习、快乐学习,才能达到事半功倍的效果。
(五)传统教学和网络教学的结合
现代信息技术的发展,为改进教学方法提供了强大的技术支撑。授课时逐渐采用多媒体教学、网络教学等现代化教学方式,使之与传统教学相结合。对推导性质、逻辑思维性质的讲课内容,如土木工程专业的力学课程,传统授课方法更为有效,更加符合认知规律。一般了解的教学内容、图示性质的教学内容适宜于网络教学,如混凝土结构构件中的构造处理。网络教学特点是图片、视频等信息量大,省时省力,生动而富有吸引力。传统教学与网络教学各有优点,不能相互取代,因此,教师应根据课程特点合理选择教学方式,使传统教学与网络教学相互配合,相得益彰。
参考文献:
[1] 陈进,谢孝,王薇,等.基于执业能力培养的混凝土结构设计原理系列课程改革[J].高等教育研究,2010,19(1):51-53.
[2] 袁文业,彭惠茹,张洪亮,等.基于网络教学平台的“生物统计学”教学改革及实践效果分析[J].中国农学通报,2011,27(4):478-482.
[3] 蒋平.数学网络教学应培养学生的“学、练、研”能力[J].数学之友,2011(4):79,82.
Strengthen the application of network courses for civil engineering specialty:
taking the network course of concrete structural design principle as an example
ZENG Xiangrong, CHEN Jin, XIE Xiao, WANG Wei
(Department of Military Architecture Engineering, Logistical Engineering University, Chongqing 401311, P. R. China)
关键词:计算机硬件技术;网络虚拟实验;网站互动功能;网络课件
作者简介:程启明(1965-),男,江苏盐城人,上海电力学院自动化工程学院,教授;黄云峰(1971-),男,浙江绍兴人,上海电力学院自动化工程学院,讲师。(上海 200090)
基金项目:本文系上海市教委重点课程建设项目、上海高等教育“085”工程建设项目的研究成果。
中图分类号:G642.0 文献标识码:A 文章编号:1007-0079(2013)13-0097-02
“计算机硬件技术基础”是大学理工科的专业基础课程。本课程任务是使学生了解微型计算机的基本原理及组成,掌握汇编语言程序设计方法,掌握存储器扩展技术、中断系统原理和I/O接口的应用,为计算机接口的实际应用打下良好基础。[1]
由于本课程具有概念抽象、知识点多、涉及的知识面广、技术更新快、实践性强,理论与实践、硬件与软件相结合等特点,加上课堂教学方式简单、枯燥,实验教学与理论教学严重脱节等弊病,使学生难以掌握该课程内容,甚至会产生厌烦情绪。因此,本课程的教与学都有一定的难度。[2-3]
为了促进学生对课程内容的学习,培养学生掌握知识和运用理论指导实践的能力,提高学生创新能力和综合素质,我们开发建立了本课程的教学网站。该网站包括新闻中心、课程资源、教师队伍、学习园地、实验平台、课程建设、在线交流、学生作品等栏目,其功能包括课前预习、课上教学、课后复习、课内实践等整个教学过程的各环节。课程网站教学不受时间与空间的限制,增大了课堂教学信息量,增加了学生自主学习功能,实现了师生在线讨论和交流,提高了学生的学习兴趣,提高了教学效率和质量。通过对本课程网络功能的进一步开发与应用,探索了新的实验教学模式[4-5]和新的师生交互方式,[6]取得了良好的教学效果。
一、网络虚拟实验室的开发与应用
“计算机硬件技术基础”是一门实践性较强的课程,学生通过实验过程,可加深对所学理论知识的理解,提高实际动手操作能力和分析、解决问题的能力,并且可以开拓学生思维,培养应用及创新能力。
1.传统的实验方法
目前该课程的普遍现状是:课时安排上重理论、轻实践,教学内容上重软件、轻硬件。其根本原因还是实验设备有限、维护困难。目前本课程的实验主要是通过硬件实验箱来完成,此方式的缺点有:灵活性差,实验箱的线路、芯片多已固定,学生只能按照固定步骤进行实验,不能灵活自由地设计实验;创新性差,实验步骤和内容难以扩展,实验个数有限,实验内容固定,难以跟随技术的发展进行更新的创新;开放性差,由于实验箱少和维护难,实验课一般需分组进行,实验保障困难,实验室的开放性受到限制;经济性差,实验箱的价格较贵,且易受损坏,维护较困难,需专人管理。此外,实验还需专门的场地,并且师生同时、同地进行实验,实验效率和设备利用率低,设备的维护和管理成本高。
2.网上虚拟实验的概念
随着Internet及网络技术的发展与应用,实验系统逐渐由传统的集中模式转变为开放性、交互性、共享性、分散性、扩展性、重复性、安全性的(网络)虚拟实验系统,虚拟实验系统能较圆满地解决传统实验的问题。虚拟实验是指可在Internet/Intranet互联网上通过软件模拟技术对真实实验的虚拟实验,它利用图像/声音、软件仿真、虚拟现实和远程控制等技术,在计算机上构建出可辅助、部分或全部替代传统实验各操作环节的相关硬、软件操作环境,实验者可以像在真实的环境中一样从异地计算机设备上完成各种实验项目,所得到的结果与本地得到的数据结果完全等价,如同现场操作实验设备一样。虚拟实验采用软件开发工具开发一系列虚拟实验课件来全真模拟实验过程,以交互式教学方法实现实验过程的教学,学生可利用网络环境完成实验系统的设计、获取实验结果、撰写实验报告等各实验环节,并同时查询相关资料,接受老师的网上答疑辅导,参与讨论实验相关专题等,明显地提高了实验效率,并减少了不必要的实验损失。
3.网上虚拟实验的特点
虚拟实验的优点有:避免真实实验或操作所带来的各种危险;降低实验成本、维护及管理成本;组建系统的效率高;具有丰富的媒体表现及交互形式;无时间和空间的限制,可在任何网络终端上进行;容易协同和共享;易激发学员学习兴趣;利于加强对学生自学能力的培养;具有灵活性,可因材施教,便于实行个性化教学,对学生实施多目标、分层次管理。但虚拟实验也有一些缺点:实验的真实感不够;不能体会在真实实验中可能出现的多种误差;难以体会在实际工程中可能出现的多种故障现象;降低了学生分析和解决实际问题的能力。实际上,虚拟实验应该侧重于基本概念、工作原理以及解决问题的方法与能力,而对于行为技能的训练则差一些,真正的技能与动手能力还必须在实际的实验情形下才能获得。因此,如果过分地依赖虚拟实验,将对培养学生解决实际问题的能力产生一定的影响。
4.网上虚拟实验的实施
虚拟实验教学只是实验教学的辅助手段,它不应该也不可能代替真正实验教学全过程。在实验教学中,可采用实际实验与虚拟实验相结合的分级教学模式。这种模式将两种实验方式有机结合在一起,并互为补充,创造了适合于实验教学的气氛和训练机会,提高了实验的效果,从而充分培养学生的实践能力。
5.本课程虚拟实验所需的软件环境
虚拟实验常采用两种方式。一种为硬软结合的虚拟实验。它通过客户端的操作,借助网络控制真实实验设备,并通过网络反馈给用户结果信息,但由于网络的延迟性,该方法多用于局域网。另一种是基于Web的虚拟实验。它通过直接利用Java虚拟机及对I/O端口读写的捕获技术或编写仿真汇编解释器,再借助Web来实现全软虚拟实验。
Proteus软件是英国Labcenter公司开发的一款仿真平台,可以进行实物仿真和印制电路板设计。Proteus软件可以对8086CPU或MCS-51单片机及相关接口芯片提供支持,还提供了示波器、信号发生器等虚拟仪表,支持汇编语言,是一个全开放性的仿真实验平台,相当于一个设备齐全的综合性实验室。因此,可借助于Proteus仿真软件构建虚拟实验室。Proteus有单机版和网络版两种选择,采用网络版配置,将只有一个USB加密狗安装在服务器上,并锁定相应的用户数,在校园网范围内的PC机都可以得到授权并进行仿真和实验,但同时在线的客户端总数不能超过已购买的总授权用户数。采用网络版的Proteus,可真正实现实验室的虚拟化、网络化以及实验室的开放。
本文采用网络版的Proteus构建了“计算机硬件技术基础”远程虚拟实验仿真系统。该系统包含下面模块功能:实验选择系统,学生可根据需要选择实验项目;虚拟实验平台,给学生提供实验操作的环境;报告生成系统,用来生成并存储学生的实验报告;教师批阅系统,教师可批阅学生实验报告,并生成学生实验成绩;帮助系统。
二、网站师生互动功能的开发与应用
师生之间的交流是教学过程中一个非常重要的环节,也是改善教学效果的有效手段。只有通过师生之间的交流,教师才能结合学生的反应来进行有针对性的教学。同样,学生也要通过与教师和其他学生的交流帮助自己更好地学习课程内容。
1.传统的交流方式
传统的交流方式一般常采用课堂上提问和课下交流手段。由于课堂教学时间有限,不可能在课堂上进行充分交流,同时,由于我国长期以来实行灌输式教育,学生又不愿意在课堂上主动提问与交流;他们一般更愿意在课下发表自己的看法,教师可在轻松的氛围下解答学生的疑惑,了解他们的意见。然而,随着学生招生人数的大量增加及学分制选课制度的普遍实施,此答疑方式受学生人数、时间和地点的制约严重,已经无法适应当前的教学需求。
2.网上互动交流方式的特点与技术
利用现代计算机网络技术的便捷、实时、共享等特点,可构建出本课程的网上答疑系统。此答疑方式的优点有:提出问题和解答问题不受时间和空间的限制,具有很强的实时性和灵活性,并且对相同的问题不必做重复解答,从而降低劳动强度,提高教学效率。
目前课程网站一般都采用E-mail、QQ、BBS、专门开发的交互软件等实现网上答疑系统,这些实现技术还不能很好地解决师生互动问题。其中:采用电子邮件E-mail的缺点是实时性差;采用QQ等即时通讯软件ICQ的缺点是信息有限且私密性差;采用电子公告板BBS的缺点是传递文字信息有限且实时差;采用IT公司专门开发的交互软件的缺点是开发成本高且维护成本也高。博客和微博是近年来新出现的交流方式,它们为师生互动提供了非常好的交流平台,便于在课程教学实践中进行交互讨论,且不受时空限制。因此,近年来,博客和微博被引入到课程的网络教学交互平台上来。其中:博客(blog)是一种通常由个人管理、不定期张贴新的文章的网站,典型的博客结合了文字、图像、其他博客或网站的链接,能够让读者以互动的方式留下意见;微博(Micro Blog,即微博客)可理解为“微型博客”或者“一句话博客”,它是一个基于用户关系的信息分享、传播以及获取平台,用户可以通过WEB、WAP以及各种客户端组建个人社区,以140字左右的文字更新信息,并实现即时分享。两者的差异在于:博客一般主要在电脑上公开发表网络的、供人阅读的日记,它可写得很长,字数没有限制,主要适合阐述一些东西;微博一般主要是在手机极为简短的网络日记,它主要是抒发一些心情,还有写一些格言警句,写一些自己的动态,一条微博最多只能写140字。
3.本课程的网上互动交流功能开发
可把博客和微博引入到本课程的网络互动教学中,借助博客和微博的互动就可把教师网上答疑指导、师生交流、生生交流、人机交流有效地整合起来,增进师生之间的感情,达到更好地辅助课堂教学的效果。本课程的网上互动交流功能有:
(1)交流讨论区。教师通过微博或博客制作一个课程专题讨论区,引导学生进行深度思考,并可在讨论中引入适当的竞争机制,鼓励学生参与和投入。答疑讨论区可采用一对一、一对多、集体讨论等多种讨论方式,针对学生提出的问题,教师应提供具体、及时、具有启发性的反馈意见,并对讨论的问题进行归纳总结和分类管理,以便学生查阅。讨论区可分为普通讨论区和专题讨论区。其中:普通讨论区主要用于生生之间、师生之间,并就相关知识点或者相关领域的话题进行讨论,一些讨论内容还可由教师或管理员整理,将较为典型、关注度高和投票数高的发言列入精华版,并在网站的首页显示;专题讨论区主要是把学生的反馈意见、作业和考试中出现的代表性问题或者本学科中前瞻性的问题等提出来,来让大家一起来讨论。
(2)作业提交与在线学习。作业提交模块可以上传学生的文档作业,教师可以批量下载作业,并在评分后再将成绩上传供学生查看。在线学习模块可记录学生学过的知识、作业完成状况、考试状况、互动讨论中的发言状况及其认可度等学习状态,学生可随时随地查获自己学习效果,这非常有利于学生调整自己的学习状态,随时向其他学生或教师寻求帮助。
(3)资源共享。资源共享模块包含主站资源模块和论坛资源模块两部分。其中:主站资源模块仅管理员有权限在此资源,它主要一些PPT和Word文件;所有注册用户均可通过论坛资源模块上传附件,通过附件上传功能可共享学习资源,上传可采用flash 机制,并支持批量上传。学生可在资源库中获取其感兴趣的资料,并可把资源上传,实现资源共享。
(4)教学评价。教学评价应是双向的,它包括教师对学生学习的评价和学生对教师教学的评价。通过对教学形式、教学效果、教学设计等教学多环节的网上问卷调查,积极鼓励学生多提意见和建设,参与到本课程建设中来,教师根据学生的网络反馈意见,对课程进行相应的调整和优化,并持续地对教改效果进行跟踪,从而不断丰富教改的成果。
三、结束语
本文开发建立了“计算机硬件技术基础”课程教学网站,探索了新的实验教学模式和师生交互方式,取得了良好的教学效果。课程改革是一个循序渐进、永无止境的过程,应不断更新和完善教学内容,改进教学方法,将教学改革推向一个新的台阶。
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论文摘要:基于智能电力建设工程造价是一个非线性最优融合智能算法、运用知识自动处理及有效的计算机应用体系,它强调人的智能参与和强调智能算法的灵活应用与解决复杂问题的过程中表现出了良好的适应性和可操作性等.同时对某市送电线路历史工程样本训练和实例样本计算分析,验证了该方法的预测准确性和收敛性及将灰色系统理论与层次分析法进行有机地结合,应用灰色神经网络分析方法处理电力建设工程造价决策问题,使电力建设工程造价方案决策过程具有科学性与实践性。
0 引言
随着社会经济的快速发展、社会的进步、科技和多层信息化水平的提高以及全球资源和环境问题的日益突出与电力建设发展面临着新的挑战.在电力行业在各国经济发展中占据优先发展的地位,电力建设工程造价与其他电力建设工程造价相比,具有电力建设工程造价规模大、周期长的特点.基于众多的电力建设工程造价方案中选择较优方案是电力建设工程造价决策的关键技术.在电力建设工程造价方案比选过程中的评价指标有工程造价净现值、电力建设工程造价回收期、财务内部收益率等,使决策变得复杂且很难做出.基于灰色系统理论、模糊理论进行有机的结合,用灰色神经网络度分析方法来计算决策矩阵和建立模型[1],并应用到实际电力建设工程造价决策中,可为决策者提供一种有效的决策途径,根据灰色系统理论,研究和分析决策系统影响因素间的相互关系及对系统主要目标的贡献,该研究方法考虑了传统因素分析方法并避免了模糊理论处理方法的种种弊端。
1 基于灰色神经网络原理及应用
基于灰色神经网络模型为基础的预测,运用灰色系统的数据信息预处理方式搭建电力建设工程造价即灰色生成来优化神经网络的建模应用于智能电力建设工程造价中的问题预测。
2 基于电力建设工程造价与灰色神经网络模型研究
基于灰色神经网络是以训练样本算法即误差反向传播算法即灰色神经算法的学习过程分为信息的正向传播和误差的反向传播[2],其通过训练样本前一次迭代的权值和阈值来应用神经网络技术的第一层向后计算各层大规模自组织神经元的输出和最后层向前计算各层权值和阈值对总误差的梯度进而对前面各层的权值和阈值进行修改运算反复直到神经网络样本收敛。
2.1 基于电力建设工程造价灰色神经网络模型
基于灰色神经网络输入向量为X=()T;隐含层输出向量为Y=()T;输出层的输出向量为O=)T;期望输出向量为;输入层到隐含层之间的权值矩阵,其中列向量为隐含层第j个大规模自组织神经元对应的权向量;隐含层到输入层之间的权值矩阵,其中列向量为输出层第k个大规模自组织神经元对应的权向量.各层信号之间的算法结构为:
⑴⑵
⑶⑷
以上式中的均为S类型函数,的导数方程为:⑸
以下是基于电力建设工程造价灰色神经网络输出与期望输出的均方误差为:⑹
则电力建设工程造价训练样本输出层和隐含层的权值调整量分别为:⑺⑻
⑼
式中:为比例系数,在电力建设网络模型训练中代表学习速率.如果灰色自组织神经网络有个隐含层,各隐含层节点分别记为,各隐含层输出分别记为,则各层权值调整灰色神经网络模型运算计算公式分别如下:
输出层⑽
第隐含层
⑾
第一隐含层 ⑿
综合上述预测分析在灰色神经在电力建设工程造价中学习算法运用各层权值调整公式均由学习速率、本层输出的误差信号和本层输入数字离散信号处理决定在网络训练样本学习的过程受决策环境复杂程度和训练样本的收敛性即需要增大样本量来提高电力建设工程造价所学知识的代表性应注意在收集某个问题领域的样本时,注意样本的全面性、代表性以及提高样本的精确性,增大抗干扰噪声,还可以采用其他方法收集多层训练样本数据。
3 结束语
基于电力建设工程造价方案的选择问题是一个复杂的系统多属性决策问题,评价因素多而且相互之间的关系比较复杂.通过构建灰色神经网络决策模型,综合考虑到电力建设工程方案选择过程中的多方案、多因素、多目标特点,避免了单指标方案选择过程中存在的决策偏离问题.通过该模型优化全面分析多层目标指标间的相互关系,较好地解决单指标无法全面反映工程方案多目标的问题,为电力建设工程方案优选提供了一种可靠的途径数据。
参考文献:
1998年国家教育部颁布了新的普通高等学校本科专业目录,暖通专业正式更名为“建环”。这不仅仅是专业名称的改变,更是本专业内涵的一次重大变革,与此同时,这也给教学带来了巨大的挑战。
我校自2003年开设建环专业,在12年的教学过程,发现在传统的灌输式教学方法和单一的教学手段之下,本专业教学涌现出了诸如“理论与实践脱节”,“工程经验难以传授”等诸多教学困境。
网络教学平台的种种优点让我们看到了它在建环专业教学中的巨大作用,在我校师生的不断探索与创新下,建设了建环专业网络信息平台,网络信息平台的建设很好的解决了本专业教学中所遇到的一些教学困境。
二、建环专业教学困境调查
“建环”专业的主要教授内容为如何创造需要的人工环境,其中包括了人居环境、工农业环境等,其专业覆盖面大,知识庞杂。如专业课程中的“建筑环境学”,其内容涉及热学、流体力学、物理学、心理学、劳动卫生学、城市气象学、房屋建筑学、建筑物理学等学科知识,这样就给教学带来了巨大的挑战。笔者曾做过相关的建环实验教学方法研究,此次以本校建环专业学生为调查对象,进行了抽样问卷调查,并集合了部分教学老师的意见,归纳发现现阶段建环专业所面临的教学困境主要有以下四点:(1)知识难以传授。传统的教学方式是以教师与讲台为核心,这种教学方式在进行理论性授课时往往能够取得较好的效果。若仅靠传统的教学方法,即黑板绘图与教师讲解,不仅是教师讲解起来费时费力,学生往往很难理解。(2)理论与实践脱节。本专业讲授的知识多以理论性内容为主,但学生普遍存在“做题轻松设计难”的现象,在面对一些工程实例时却不得要领,无法将所学知识应用于实际工程中。(3)工程经验难以传授。由于建环专业的本身的工程应用特性,本专业教师往往具有相当丰富的工程经验,而这些经验很难通过课堂上的短时间讲授传授给学生。(4)学生自学不易。建环专业涉及的知识面十分宽广,因此教师讲授的内容往往只是很小的一部分,更多的知识需要学生自主去学习。
三、以网络信息平台为核心的解决方案
笔者访问了几所知名大学的网络教学网站,发现绝大部分网站的网络课程均以授课视频及图片信息为主,这样虽然能够在一定程度上对传统课堂教学做出补充,但对于上文中提到的四个教学困境却效果有限。
综合分析上文所提及的四个教学困境,我们发现:对于教师而言,困难的是如何将本身的知识与经验传授给学生,并让学生学会理解与应用;对于学生而言,困难的是如何理解疑难知识点及获取所需的资料。因此,我校建环专业网络信息平台包含以下几个方面的内容:(1)传统网络教学平台。此部分内容可以对本校学生的学习形成针对性补充,使学生的课前预习和课后复习均有了权威的依据,课上听不懂的地方还可以重复学习。因此,传统网络教学平台的内容是网络信息平台不可缺少的部分。(2)全面的电教资源。网络信息平台将为学生提供全面的电教资源,其中主要包括授课教案和多媒体课件两方面。(3)丰富工程实例。网络信息平台的重心正在于此,平台内包含有我校建环专业教师精心筛选的一些具有代表性工程实例,并提供相关设计图纸,这样就可以很快的提升学生的工程经验,看得多,学得多,在实际工程应用中自然能够得心应手。(4)成体系的暖通空调设计教学。包含有若干个工程实例的设计步骤教学,以及设计过程中所涉及的相关软件等。依靠这些资源,学生可以参照范本完成相关设计工作,并可随时获得所需的资料和软件等,基本消除了学生初次进行设计工作时感到无从下手的现象。(5)实验学习及管理系统。为了方便实验的学习与管理,网络信息平台设置了实验学习及管理系统,提供了各种实验文档资料、过程演示动画、实验室及实验设备介绍等,另外还提供了实验预约功能,方便教师管理实验课程的安排。
四、网络信息平台的独特优越性
(1)丰富的教学资源得到了有效的共享。信息资源库是建环专业各种形式的教学资源的整合。在满足学生自学所需,也优化了教学资源配置,切实提高了教学质量,同时也为培养创新型人才起到了很大的促进作用。(2)提高了教学效率,减轻了教师的劳动强度。在现在教学过程中只需做成动画并在网络信息平台上,上课时直接通过校园网浏览即可,还可以在上课期间直接调取平台上的课件和讲义,这样节省的时间可以传授给学生更多的知识。(3)提高了学习效率,提高了教育资源的传播效率。通过网络信息平台,学生在任何时间任何地点,只需一台连接了校园网的电脑,就可以根据自己的需要获取自己需要的资源。这样,就大大提高了教育资源的传播速率及传播效率,进而大大提高了学生的学习效率。
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[3]钟伯成,袁〉.应用型本科院校网络工程专业课程体系的研究与实践[J].计算机教育,2010(08):35-40.
[4]2006-2020年国家信息发展战略[C].,2006-05-08.
作者简介:向亦斌(1966.07-),女,湖南衡山人,副教授,在职研究生,研究方向:网络安全与管理。
关键词:网络工程;知识体系;课程体系;专业方向
中图分类号:G642文献标识码:B
1前言
网络工程专业是国家教育部审定并设置的全国高校本科专业之一,是计算机专业与通信专业交叉的一门专业,也是目前我国高校计算机院(系)普遍开设的计算机科学类本科专业之一。
但应用型网络工程人培养目标如何定位,专业知识体系如何建立却一直是被受困扰的问题。网络技术是计算机技术与通信技术相结合的一门新技术,也是计算机技术与通信技术交叉的一门学科。由于计算机类各本科专业也需要开设计算机网络方向的课程,最普遍的现象是许多高校计算机院(系)将网络工程专业开设成为计算机科学与技术专业的网络方向,二者之间的培养目标相似,知识体系仅是几门课之间的差别。另一种现象就是部份高校将网络工程专业开设成为通信工程专业,沿用通信工程的知识体系再加设几门计算机专业类的课程。应该说这两种现象都没有形成网络工程专业本身的专业特色知识体系。
本文作者依据近年来从事网络工程专业的人才培养、课程知识体系建设和教学的经验,对网络工程本科专业知识体系建设进行如下探讨。
2网络工程本科专业人才培养目标的确立
专业知识体系的建设必须紧扣专业培养目标,作为网络工程本科层次的人才培养,应该定位于应用型的网络工程人才。应用型网络工程专业人才培养目标首先是具有一定的计算机基础知识,其实是其核心培养目标是具有程与网络应用的设计、规划、部署、实施、开发、管理以及销售工作,这些内容在时间关系上反映了网络工程的全过程,在业界担当“网络架构师”、“网络工程师”、“网络测试工程师”、“网络销售工程师”等角色能力的人才。
从网络工程本科专业培养目标来可以将该专业分为四个方面的能力培养:计算机应用能力、网络设计规划部署能力、网络编程与应用开发能力、网络管理能力。由于目前应用软件开发基本都是基于网络环境的应用开发,从而网络编程与应用开发能力也属于计算机类本科专业必备的能力,而且许多高校将网络编程与应用开发能力作为计算机科学与技术专业的专业方向与特色来看待。就专业特色而言,网络设计规划部署能力、网络管理能力才真正是网络工程专业有别于其它计算机类本科专业之处。
另外,网络工程专业人才培养也必须有别于通信工程专业。通信工程专业培养目标是具备通信技术、通信系统和通信网络方面的理论知识和基本实践技能;能适应通信技术与工程领域网络、系统、设备以及信息交换、传输、处理方面的科学研究、工程设计、运行维护、系统管理的高级工程技术人才。尽管网络工程和通信工程专业都涉及到网络系统知识,但二者之间确有着区别,通信工程着重于信号和通信类知识,网络工程着重于网络应用和协议类知识。换言之,通信工程着重于电信企业大网络平台的建设与管理,网络工程着重于用户端网络应用平台的建设与管理。
3网络工程本科专业知识体系的建设
网络工程本科专业知识体系可采用“平台+方向”方式建设。整个知识体系可划分为两个平台和三个基本方向。
3.1两个平台
本着“厚基础、重应用、强能力”的知识体系建设原则,为使学生具有扎实的基础知识和专业知识,本专业搭建可两个平台:公共基础课平台,包括人文和社科基础课程、理工科基础课程以及计算机基础及应用课程;专业基础课平台,包括网络设计规划部署类课程、网络管理类课程、网络应用开发类课程和专业特色类课程。以适应社会对应用型网络工程技术人才培养的基本需求。
3.2三个基本方向
三个基本方向课程以专业课程为主,其教学应在强调知识传授的同时,注重学生应用能力的培养与个性发展。通过基本方向课程学习使学生在网络工程的某一职业领域具有较强的专业基础知识和解决工程问题的实践能力。
网络设计规划部署方向主要包括组网工程、网络互联技术、通信网技术、网络性能测试等课程。组网工程主要介绍网络需求分析、工程设计、综合布线、设备选型知识。网络互联技术主要介绍路由和交换技术的配置与管理知识。通信网技术主要介绍无线网、移动网、宽带综合业务网、接入网等知识。网络性能测试主要介绍网络性能指标、测试方法、测试技术和测试设备的有关知识。
网络管理方向主要包括网站建设与管理、网络安全技术、入侵检测技术、网络协议分析等课程。网站建设与管理主要介绍网络操作系统的配置、网络管理协议与应用知识。网络安全技术主要介绍网络安全的基础知识与技术、防火墙技术与配置等知识,入侵检测技术主要介绍黑客攻击技术、入侵检测技术、计算机取证技术等知识。网络协议分析主要介绍网络协议分析方法与协议实现的知识。
网络编程与应用软件开发方向主要包括网络程序设计、WEB编程技术、J2EE应用开发与部署、网络数据库技术。网络程序设计介绍基于套接字的编程方法、进程(线程)间的通信知识。WEB编程技术主要介绍基于Java、JSP、Servlet和JDBC的编程知识。J2EE应用开发与部署主要介绍基于Servlet、Struts和Hibermate即SSH框架的编程技术,以及应用软件的部署方法。网络数据库技术主要介绍网络数据库基础知识、Oracle数据库知识。
特色类专业课程主要以新的网络应用技术为主,可选择网络并行计算技术、网格计算技术、多媒体网络技术、网络存储技术、高性能网络等方面的课程。
从网络工程三个基本方向可分析出这三个基本方向与计算机科学与技术专业、通信工程专业之间的关系如图1所示:
图1网络工程三个基本方向与其它专业知识的关系
其中人文和社科基础课程主要指政治、思想道德、体育、大学英语等课程。理工科基础课程主要指高等数学、
线性代数、数理统计与概率论、离散数学、数字电路等课程。计算机基础与应用课程主要指计算机导论、计算机组成原理、程序设计语言、数据结构、操作系统、数据库原理、计算机网络等计算机专业基础课程。
3.3网络工程本科专业核心课程体系建设
通过对网络工程专业知识体系的分析,可以得出网络工程专业核心课程体系如图2所示:
图2网络工程专业核心课程体系
鉴于在专业教学学时、教学人员和教学设施的不同,各高校在开设网络工程本科专业时,可选择三个专业方向之一并加以一定特色的专业课程来进行人才培养,以达到不同特色网络工程人才培养目标。也可以分不同年级采用不同的专业方向进行培养,以满足社会对网络工程专业各方面人才的需求。
4结束语
本科教育的专业课程知识体系并不是一层不变的,应随着科学技术的发展和社会的需求而变化,这才符合科学发展观的理论。本论文中所讨论的网络工程本科专业的专业课程知识体系,是对近几年各高校网络工程专业知识体系的归纳和分析基础上做出的一个探讨,但随着社会的进步,该专业课程知识体系也应处于一个不断完善的进程中。
参考文献:
关键词:职业认证;应用能力;工程角色;工程验收;网络工程实验
中图分类号:G642.0 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2014)42-0277-03
一、引言
网络工程的应用与普及越来越广泛,技术也是层出不穷,变化很快,如何结合网络工程理论与实践,让学生能创造性地学好网络工程、应用网络工程技术,而不是仅仅学习空洞的理论,成为摆在广大高校网络工程教师面前的一个难题[1]。
传统的网络工程实验的主要问题[2]有:(1)实验与理论不匹配。网络实验需要特定的设备才能开展,但由于网络设备投入不足等原因,经常造成学习的理论由于缺乏条件而无法开出。(2)实验缺少职业能力支撑。开设的实验存在内容与职业能力脱节的现象,学生仅仅为了实验而实验,无法转换为实际的工程能力。(3)实验管理不科学。存在学生一起实验,但仅有某些同学动手的情况,实验效果和学生积极性都不好。而企业更看重专业扎实、具有一定工程技术实践背景的应用型网络人才[3]。所以,在校期间获,得计算机软件专业资格水平考试和网络行业职业资格证书的毕业生,受到了企业用人单位的青睐[4]。这些含金量较高的“就业敲门砖”为当下激烈竞争的学生就业市场开启了一条便捷通道。因此,非常有必要改革网络工程实验来提升教学质量,锻炼学生的网络工程职业能力。
二、网络工程实验条件
我校的信息科学与工程学院拥有计算机科学与技术、信息管理与系统和网络工程3个专业,每个专业都开设了网络工程实验(实验学时为16),每届实验人数达到200~300人。网络方面的实验室有与湖南蓝狐网络科技公司共建网络工程实验室1个,还拥有原有的网络安全实验室和网络工程实验室各1个,共3个实验室。通过与湖南蓝狐网络科技公司的通力合作,网络工程实验室充分发挥在职业能力培养方面的特色,已拥有环形网络工程实验台8个(每个配6台计算机),还拥有10余台Cisco交换机和6台Cisco路由器。组织网络教研室教师,编写了面向职业认证的实验指导书。
三、网络工程实验方案
网络工程实验方案采用虚拟+真实结合的方式,利用现有实验资源同时借助模拟软件Packet Tracer和Sniffer,结合网络工程教材对应设计应用性强的10个网络工程实验项目,并以工程方式进行指导和评价。
1.实验项目。实验项目体现了职业能力的培养。实验项目来源于现实生活场景,项目所用技术取自课堂教学,项目实施可以依据学生创新能力和对技术的理解进行扩充,项目之间技术可以融合、扩张,以适应复杂的应用需要,项目拓展可以设计不同的类似场景,让学生比较、分析、设计、实施、总结,以提高学生对工程的应用能力。实验项目共计10项,适合安排16个左右学时的网络工程实验。其中包括配置路由器支持Telnet,VLAN,VLAN/802.1Q-VLAN间通信,配置动态路由RIP,利用NAT实现外网访问内网服务器,协议抓包及分析等。
下面给出以其中两个实验项目为例,描述实验项目的内容、职业应用和对应的理论知识等方面的具体内容。VLAN和采用802.1Q实现VLAN间通信是单位或企业需要隔离多个部分,保证信息安全和避免广播风暴,提升网络性能的重要技术。在实际运用中,要分析部门职能,灵活动态地规划VLAN和管理VLAN,能体现学生的动手、动脑及职业技术能力。所以设置了“VLAN/802.1Q-VLAN间通信”这一实验项目。它的实验内容是:①同一VLAN里的计算机系统能跨交换机进行相互通信。②不同VLAN里的计算机系统也能进行相互通信。实验的职业应用是:①单位多个部门的信息选择性隔离。②单位使用第3层交换跨虚拟局域网通信。对应的理论知识是:①第3层交换机设备选择和连接;②交换机的tag VLAN模式;③网关的配置和虚拟接口技术。
网络地址转换(NAT)作为解决网络地址紧缺的技术之一,在实际中得到了广泛使用。所以,“利用动态NAPT实现局域网访问互联网”这一实验项目体现了一项重要职业能力。实验内容是:①路由器基本配置及缺省路由配置;②配置动态NAPT映射;③验证测试与维护。它的实验的职业应用是:①公司只向ISP申请了一个公网IP地址,希望全公司的主机能够访问外网。②端口号区分的复用内部全局地址转换。对应的理论知识是:①端口号;②转换地址池与公网IP;③网络地址转换;④NAPT。
为了展示实验项目面向职业的执行过程,以实验“配置动态路由RIP”为例进行说明。实验项目来源于学校网络与电信网络经RIP路由进行网络通信,要求学生进行调研,进行需求分析,得到如图1所示的网络拓扑图。局域网部分设计了计算机系和外语系,经实验楼路由器访问外网,外网分别连接了电信局和备份路由器,再模拟了远端用户E,电信局路由器下有两个服务器。学生可以按照不同单位或公司的实际情况,创造性地设计网络拓扑。实验项目所用技术取自课堂教学中的RIP协议、路由信息表和路由算法等内容。实验项目实施要求学生统筹规划,合理设置,包括如下实施过程:网段与路由器接口IP地址规划与配置,RIP协议基本配置与测试,故障分析与处理,路由协议信息的查看与诊断,测试与运行,数据记录和总结。实验项目拓展结合已学技术,设计不同的类似场景(如益阳政务网、中小学网络等),以提高学生对工程的职业能力和适应能力。
2.指导方式。指导方式体现工程特色。每个实验小组按工程项目的角色分工。角色有:项目经理,经理助理,网络工程师,售前工程师,售后工程师。项目经理负责整体项目的规划设计、工作进度控制与管理、协调与管理团队。经理助理协助项目经理,并负责网络项目的资料、文档处理,设备采购。网络工程师负责网络组建与配置、网络调试、网络测试。售前工程师负责与甲方沟通,完成需求分析,协助项目经理构建系统整体方案。售后工程师负责技术培训、咨询服务、设备维护等。每次实验的角色分工轮换,做到每个学生能体验到不同的岗位及其职责,培养学生的协作能力。
3.实验评价。实验评价按工程验收标准执行。实验验收按照实验小组的角色分工进行技术方面和设计方面的材料验收与答辩两个方面。材料验收需要展示实验的功能,给出对应的文档和报告。答辩在材料验收基础上提出存在的问题或不足,要求学生进行解答或者整改。材料验收检查学生整理材料,完成技术工作的质量,答辩验收对学生的实验项目进行提升或改善,同时培养其表达能力和检查其对技术的理解和运用能力。
四、网络工程实验改革的效果
通过两年的改革与建设,网络工程实验改革取得了明显的成效。在实验的覆盖率和职业认证性实验比例方面,相比以前的网络工程实验整体质量大大提高。前者指所开的实验覆盖了网络工程课程理论知识的比例;后者表示所开的实验中有应用背景,能转换为职业能力所占的比例;两者相比改革前均有很大的提升,分别从67%提升到90%和37%提升到83%。我院的网络工程专业于2013年以“优秀”等级通过了本科专业评估,表明网络工程的教学质量显著提高。学生考取网络工程师和从事网络相关工作的人数大大增长,表明学生网络职业能力也得到了显著提高。
五、结束语
由于实验经费投入和应用缺乏,造成了网络工程的实验与理论与市场需求和职业能力的脱节。为了解决上述问题,对网络工程实验进行面向职业认证的改革。改革采用虚拟+真实结合的方式,利用现有实验资源同时借助模拟软件Packet Tracer和Sniffer,结合网络工程教材对应设计应用性强的10个网络工程实验项目,并以工程方式进行指导和评价。在与湖南蓝狐网络科技公司共建的网络工程实验室上实施改革方案,职业认证性实验比例和实验覆盖率相比改革前均有很大的提升,网络工程的教学质量和学生应用能力得到了显著提高。故面向职业认证的网络工程实验教学改革的成功经验值得向其他院校进行推广和应用。
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