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世界经济和科学技术的快速发展,特别是各地经济的转型发展,对各类人才的知识、能力和素质结构提出了新的要求,特别是对于具有国际视野的网络工程专业而言,这种要求更为迫切。人才培养方案是高校实施人才培养工作的根本性指导文件,是一所学校教育思想和教育理念的集中体现,对人才培养质量的提高具有重要作用。科学合理的人才培养方案是培养高质量网络工程人才的前提和基础,合理而有效地实施人才培养方案是培养高质量网络工程人才的保障。
1.人才培养现状
1998年,网络工程专业首次出现在教育部颁布的本科专业目录中,专业代码为080613W。2012年,教育部颁发的《普通高等学校本科专业目录(修订二稿)》将网络工程专业归人计算机类,设其专业代码为080903。从2000年起,随着网络技术的普及和应用,社会对网络工程专业学生的需求逐渐增加,因此,各校陆续增设了网络工程本科专业。截至2012年,全国已有包括“985”“211”高校在内的300所高校设置了网络工程专业。在网络工程专业初办阶段,其课程体系与人才培养方案并没有成熟的经验可借鉴。
CC2005将计算机学科划分为5个子学科,分别是计算机科学(Computer Science)、计算机工程(ComputerEngineering)、信息系统(InformationSystems)、信息技术(Information Technology)和软件工程(Sotiware Engineering)。教育部专门成立了计算机科学与技术教学指导委员会,下设计算机科学与技术专业和软件工程专业两个分委员会,进行课程体系和教学规范等方面的研究。2012年7月,清华大学、国防科技大学、理工大学、西安交通大学、温州大学、盐城师范学院等高校在充分调研网络工程专业的基础上,撰写了“高等学校网络工程专业规范(征求意见稿)”。此前,各高校的网络工程专业一般是与该校的强势专业紧密相连。有的以培养计算机通信工程专门人才和通信软件工程师为目标;有的以培养计算机网络工程管理、设计、开发和网络系统管理的人才为目标;有的在原有计算机学科的基础上,形成软件与硬件结合、网络与信息兼顾的宽口径专业。“高等学校网络工程专业规范”的制定与颁布,必将为网络工程专业人才培养方案的制订与实施提供方向性和方法性的指导。
盐城师范学院于2009年开始招收网络工程专业本科生,并制定了2009版人才培养方案。该方案模块清晰,突出对学生实践能力的培养。但课程内容重叠、课程设置面面俱到,重点不突出,忽视了学生主体作用的发挥。下面结合“高等学校网络工程专业规范”,阐述盐城师范学院网络工程专业2012版人才培养方案的制订与实施。
2.人才培养方案的制订
网络工程专业人才培养方案的制订应考虑“突出主体地位,反映个性发展,体现创新创业,强调能力素质,彰显区域特色”。
2.1突出主体地位
教育、教学改革的焦点是培养优秀的人才,学生是思考问题的出发点,也是衡量改革成败的方向标。人才培养方案的制订要突出学生的主体地位,突出对学生核心能力的培养。学生的核心能力包括自学能力、思考能力和实践能力。计算机网络理论与技术更新很快,学生只有掌握了学习相关知识的方法,才能受益终生。现在所提倡的创新创业主要来源于学生的正确思考。有了正确思考的能力,创新创业就有了很好的基础。同时,现在学生的学习环境、生活环境发生着巨大的变化,特别是信息技术的普及和网络技术的高速发展,导致学生获取信息的方式、人际交往方式也发生了变化,因此我们不能再用传统的观念去看待现在的学生。培养学生,要做到懂学生,尊重学生,突出学生的主体地位。
2.2反映个性发展
人才培养方案的制订要注重学生个性化培养,制订灵活的课程策略,设置宽泛性课程,增加个性化培养学分,充分发挥学生的潜能。课程设置不能体现大而全。因为学生的在校时间是有限的,不恰当的课程设置只能磨灭学生学习的热情。此外盐城师范学院网络工程专业的学生不少是来自服从志愿,他们的专业思想不巩固,将来也不一定从事计算机网络的相关工作。
2.3体现创新创业
学生的创新精神和创新能力是其一生的财富。人才培养方案的制订,特别是在实践环节要充分体现这一点。在课程的设置上要充分考虑前瞻性课程、创新和创业类课程的设置,并且要纳入学生的评价体系。针对网络工程专业学生,要设置企业创业与管理、网络工程标准、网络系统集成等课程,培养学生综合应用知识的能力。
2.4强调能力素质
我们要加强知识、能力和素质三位一体的培养,切实改变以知识学习为主的课程体系。知识是能力形成的基础,核心知识的内化与积淀形成素质;能力能够帮助和强化知识的获取,能够强化和巩固素质;素质决定知识的生成与发展,并将综合知识外化,从而形成能力。由此可见。三者是密不可分的,它们和谐统一于人们一生的发展中。人才培养方案的制订要充分反映3者间的关系,尤其要加强学生工程意识、工程管理知识、团队精神与合作能力、沟通与表达、写作能力、社交礼仪、社会责任等方面的能力和素质的培养。在人才培养方案中应适当设置人文素养课程。针对网络工程专业而言,要设置计算机和网络发展史的课程,增加设备解剖类课程,培养学生探究知识的热情。
关键词:网络工程专业;网络程序设计课程;教学内容
截至2008年,我国已经有143所高等学校开设了网络工程本科专业,其中大学类高校89所,“211”大学21所,学院类高校54所,高校所在地覆盖全国26个省和直辖市[1]。网络工程专业培养的是具有良好科学素养,系统地掌握网络工程技术的基本理论、方法与应用,有较强的获取新知识的能力、创新能力和实践能力,能从事网络工程及相关领域中的系统研究、设计、运行、维护和管理的高级工程技术人才。因此,该专业不仅要求学生掌握与网络工程相关的基础知识与理论,以及各种网络系统设计、建设与维护技术,如网络协议体系、网络互连技术、网络服务、信息安全、组网实践、网络测试与管理等相关知识,也要求学生掌握基本的网络应用软件与系统开发知识与技术,满足毕业生在今后的工作与学习过程中的多元需要。
为了让网络工程专业的学生掌握一定的网络应用软件与系统开发知识,很多高校都开设了网络程序设计或网络编程课程。然而,由于网络工程专业在大多数高校的开设时间不长,相关任课教师对网络程序设计课程的教学还缺乏足够的经验,因此对教学活动中的一些基本问题,如课程内容设置与学时分配、实践环节内容与安排等还缺乏统一的认识[2-3]。本文依据网络工程专业的培养目标,结合我们在教学过程中
的体会,对该课程教学活动中的基本问题进行了初步探讨,阐述了作者对这些问题的理解和认识。希望本文能引起更多同行对网络程序设计课程的关注,从而尽快提高该课程的建设水平。
1教学目标与特点
1.1教学目标
根据网络工程专业的培养目标,我们认为网络程序设计课程的教学目标是让学习者了解网络程序设计的基本概念和常用的网络编程接口,理解网络程序设计的基本原理,掌握基本的网络程序设计模型,同时具备进一步学习新的网络编程知识与技术的能力。网络工程专业的网络程序设计课程应重点教授基于网络编程接口的网络程序设计基础知识,为后续使用和开发网络应用系统打下基础。有别于信息管理类专业面向Web的网络程序设计,本课程的中心内容是基于操作系统套接口的客户/服务器程序开发技术。
1.2课程特点
程序设计课程对计算机类专业的学生来说并不陌生,但其多针对具体的程序设计语言,以学习某种程序设计语言的基本语法和用法为主。网络编程接口在本质上与编程语言无关,因此网络程序设计与以前
作者简介:纪其进(1974-),男,讲师,工学博士,研究方向为计算机网络与多媒体通信;朱艳琴 (1964-),女,教授,工学博士,副院长,研究方向为计算机网络与信息安全。
的程序设计课程并不相同。网络应用程序具有以下两方面的主要特点:
1) 程序结构较为复杂。网络程序至少涉及客户端与服务器两方面,且需要双方协同配合,因此程序的结构和逻辑都比较复杂。
2) 网络程序设计对操作系统知识和网络知识的依赖性很强。比如,多线程技术是避免程序在交互过程中发生阻塞的基本手段,因此开发者至少需理解操作系统的进程与线程的概念及多线程程序设计技术。再如消息驱动是Windows系统的基本机制,Windows网络应用程序开发也需要理解消息驱动机制。利用网络接口编程需要理解底层网络协议,特别是与网络接口直接相关的运输层协议知识。
2内容设置与学时分配
运输层以下的网络协议功能在操作系统内核中实现,或利用系统应用编程接口(API),通过专业的函数库实现[4]。尽管IEEE已经制定了网络编程的接口标准,各操作系统通常也支持标准接口,但一般会结合系统自身特点,对标准接口进行修改或扩展。因此,实际网络编程接口实现与操作系统密切相关。当前,Windows系统占据了工作站(含台式机)与小型服务器市场的主要份额,Unix系统(含Linux)则在服务器特别是大型服务器市场中仍然占据主导地位。考虑到学生毕业后的实际工作情况,接触Windows系统的机会应该更多。因此,教学内容选择的指导思想是以Windows平台网络编程接口为主,同时兼顾标准网络编程接口。
网络程序设计是网络工程专业的一门骨干专业课程,教学内容较丰富,实践性要求高。根据网络程序设计课程的教学目标和特点,我们为该课程安排了以下课堂教学内容:
第1章 网络程序设计基础知识。本章介绍网络编程相关的基本概念和知识,内容包括网络程序设计概念、进程与线程的基本概念、TCP/IP协议及其在操作系统中的实现、基于客户/服务器模式的网络应用程序模型等。
第2章 基于Berkley套接口的网络程序设计。Berkley套接口是事实上网络编程接口标准,它出自于Unix系统,Windows系统也尽可能地与之兼容。本章重点阐述Berkley套接口的基本用法,包括套接口编程的基本概念、面向连接的套接口编程、无连接的套接口编程及原始套接口编程等。
第3章 Windows程序设计基础。在Windows平台上进行网络程序设计离不开Windows系统编程知识。本章介绍Windows编程的基础知识,包括Windows操作系统的基本原理、Windows API的实现机制与调用方法及Windows消息机制。
第4章 Winsock网络编程接口规范。Winsock是Windows系统中的套接口实现,经历了Winsock1.1到Winsock2.2版本的发展。本章在第3章的基础上全面介绍Winsock网络接口规范及其使用,包括Winsock1.1及Winsock2.2的扩展能力。
第5章 基于MFC 套接口类的程序设计。MFC利用面向对象技术,对基本的Windows API进行了封装。Winsock编程接口的主要功能被封装成为CAsyncSocket和CSocket两个类。本章将通过实例说明这两个类的用法。
第6章 Windows多线程网络编程技术。多线程可以避免网络应用程序被某个调用阻塞。本章介绍多线程技术的必要性、Windows系统的多线程机制、MFC对多线程的支持及多线程机制在网络编程中的应用等。
第7章 Winsock编程接口I/O模型。支持异步网络程序开发是Windows系统的特色,为此Winsock引入了5种I/O模型实现非阻塞的套接口工作模式。本章分别介绍5种异步I/O模型的原理与使用。
第8章 Winsock编程接口选项与I/O控制命令。套接口选项和I/O控制命令是在套接口建立以后对其各种属性进行操作。本章介绍Winsock编程接口的基本选项及主要I/O控制命令的用法。
第9章 网络程序设计实例。网络编程技术具有很强的实践性,学习与分析实例可以更好地理解基本知识与技术。本章通过讲解分析实例中的各种网络编程技术巩固前面所学的知识,为以后的综合应用打下基础。
本课程重在教授网络编程的基础知识与技能,内容选择主要是为了满足教学需要,而非求全求深。因此,部分网络编程相关知识没有在课程中出现,如Winsock对网络服务质量的支持、IPv6版本套接口等。
本课程的重点内容在第3~6章。其中第3章是整个网络编程的基础部分,而第4章和第5章则包括了Windows平台下网络程序设计的基本知识,第6章的多线程技术是无阻塞同步网络编程的基本技术。第7、8两章内容与操作系统关系较密切且较抽象,是课程的难点。我校为该课程安排64 学时,其中理论讲授48学时,实验教学16 学时。根据重点难点内容分析结果,我们按表1分配课堂教学学时。
3课程实践环节
3.1实践环节的必要性
传统的网络课程教学方法多以讲授计算机网络基础理论为主、少量的验证性实验为辅。网络程序设计本身是一门实践性非常强的课程,对引导学生掌握最新的网络编程技术,培养学生的动手能力、协作精神和创新能力都具有重要作用。在学生学习过程中,如不注重理论和实践紧密结合,则不仅所学基本知识难以得到深入理解和巩固,更不能将其灵活运用于解决新的问题。因此,教师在系统讲述网络编程基础知识的同时,要充分调动学生的主动性,认真完成网络编程实验的教学。
3.2教学组织与学时分配
实验是基本的实践教学手段。通过实验教学,学生可以更快地实现从概念理解到实际编程能力的转变。每次实验前,教师首先讲解实验的设计目标、要求和所需的编程技术,要求学生做好充分的准备工作,进行初步的需求分析和程序设计。在实验过程中,教师通过解答学生提出的需求分析、设计与实现问题,为学生提供帮助。实验结束后,学生需按一定的格式规范按时提交实验报告;教师通过实验报告检查和评价学生的实验质量。如有条件,可组织学生对实验结果进行简短的讨论,让学生总结和分析自己的实验体会。
我们根据网络程序设计课程的教学大纲和实验大纲制定了实验计划。实验包括验证型、设计型和综合型实验三种。验证型实验主要让学生理解所学的网络编程知识,通过重复课堂示例掌握某一项网络编程技术。设计型实验需要学生利用某一项网络编程技术,根据具体问题要求设计并实现一个网络应用程序。综合性实验需设计并实现一个相对复杂的网络应用程序,其中需用到多种网络编程知识和技术。全部实验内容包括Berkley套接口编程实验,Winsock套接口编程实验,利用原始套接口进行PING 程序的设计及实现,基于MFC套接口类的网络编程,电子邮件程序的设计与实现(SMTP客户端、POP3 客户端程序)或FTP客户端实现及聊天室软件的设计及实现。实验报告与其他课程基本类似,有相应的实验题目、实验目的与要求、实验步骤和实验结果等内容。实验结果要包括实验过程中的问题分析、解决方式及心得。表2总结了实验的内容与学时分配计划。
有条件的学校还可以集中1周左右的时间进行课程设计。课程设计以课程教学内容为基础,实现一个具有一定规模和实用价值的网络应用系统。课程设计对所学的理论知识及实验中所学的各种方法与技巧进行综合性应用,对培养学生综合分析能力、编程动手能力具有重要作用。课程设计报告包括系统需求分析、功能设计及各模块详细设计等,类似于计算机类毕业设计论文格式。
4结语
网络工程专业是近年来为满足社会信息化需求而出现的相对较新的专业。该专业目前还没有一个明确的规范,开设该专业的各个院校对某些课程的教学尚缺乏统一的认识。本文以该专业的培养目标为依
据,结合个人教学过程中的体会,探讨了网络工程专业网络程序设计课程的基本问题。文中讨论了该课程的教学目标与特点,给出了具体的课程内容设置和实践环节安排建议,希望对完善网络工程专业以及网络程序设计课程建设具有一定的借鉴意义。
参考文献[ 规范格式]:
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[4] 叶树华. 网络编程实用教程[M]. 2版. 北京:人民邮电出版社,2010.
Discussion on Network Program Design for Students Majoring in Network Engineering
JI Qi-jin, ZHU Yan-qin
(School of Computer Science and Technology, Soochow University, Suzhou 215006, China)
关键词:应用型本科专业;计算机网络;教学方案;教学目标;知识模块
中图分类号:TP393文献标识码:A文章编号:1009-3044(2012)08-1857-02
Research of Teaching Project on "Computer Network" for Application Type Undergraduate
CUI Yan-rong
(School of Computer and Science, Yangtze University, Jinzhou 434023, China)
Abstract: With the rapid development of the Internet, computer network technology is widely used in all walks of life, as the core curriculum of the science and technology of computer and the network engineering, "computer network" has different teaching plan under different talents cultivation mode. In view of the application type undergraduate talents cultivation model, the module of knowledge, the course orientation, teaching goal, content organization are studied for the "computer network", after many years of teaching practice, the method is feasible, has achieved good results in teaching.
Key words: application type undergraduate; computer network; teaching plan; teaching aim; knowledge module
《计算机网络》是计算机科学与技术、网络工程专业的专业核心课程,它主要讲述计算机网络的发展历史、基本概念、体系结构、基本原理与技术。在计算机科学专业,特别是网络工程专业课程体系中起到重要的理论支撑作用。本文针对应用型本科专业人才培养模式,分析计算机网络在专业课程体系中的定位,研究计算机网络的知识模块、教学目标、教学内容和考核方法,形成一套适合应用型本科专业的教学方案。
1《计算机网络》在专业课程体系中的定位
作为计算机科学的专业核心课程,《计算机网络》为计算机科学与技术专业、网络工程专业的后续课程提供支撑。以我校网络工程专业为例,与《计算机网络》密切相关的必修课程就有网络工程、网络管理、TCP/IP协议分析、密码学、网络安全等专业基础课和专业核心课程,也有象电子商务、无线网络、组网技术IPv6技术与应用等专业选修课程,可以说计算机网络是网络工程专业课程群的核心,在专业课程体系中起着至关重要的作用。
2《计算机网络》的知识模块及教学目标
2.1知识模块
《计算机网络》的知识模块[1-3]有计算机网络的基本概念,计算机网络体系结构,计算机网络的物理层、数据链路层、网络层、运输层和应用层的主要功能与技术等核心知识模块,以及网络管理、网络安全、无线网络等相关知识模块,每个知识模块由一组互相关联的知识点组成。
基本概念主要包括因特网的组成、计算机网络的性能;体系结构主要描述了OSI的七层体系结构、TCP/IP的四层体系结构和常用的五层体系结构。
物理层的任务是透明地传送比特流,它包含数据通信的基础知识、物理层下面的传输媒体信道复用技术和数字传输系统等。
数据链路层定义相邻两个结点之间的数据传输协议,它包括使用点对点信道的数据链路层、使用广播信道的数据链路层、使用广播信道的以太网、扩展的以太网和高速以太网等。
网络层负责为分组交换网上的不同主机提供通信服务,它包括网际协议IP、划分子网和构造超网、网际控制报文协议ICMP、因特网的路由选择协议、IP多播和虚拟专用网和网络地址转换NAT。
运输层的任务是负责向两个主机中进程之间的通信提供服务,它包括用户数据报协议UDP、传输控制协议TCP、TCP的流量控制、TCP的拥塞控制和TCP的运输连接管理。
应用层直接为用户的应用进程提供服务,它包括域名系统DNS、文件传输协议、远程终端协议TELNET、万维网WWW,电子邮件、动态主机配置协议DHCP,简单网络管理协议SNMP等。
2.2教学目标
同一门课程,不同的人才培养模式其教学目标也不相同,应用型本科专业计算机网络
的教学目标分为两方面:理论知识水平目标、实践能力培养目标。
理论知识水平目标:掌握计算机网络的基本概念、体系结构、分层的思想以及各层的数据传输原理与协议。重点掌握网络层IP协议、路由协议、运输层的UPD、TCP协议以及与这些协议相关的各类技术。
实践能力培养目标:通过计算机网络实验课和课程设计以及课外作业,掌握双机互联技术、VLAN划分技术、网络互联技术、IIS配置、FTP配置、IP地址规划和网站开发等实用技术。
3《计算机网络》的教学内容及考核方式
同一门课程,不同的人才培养模式其教学内容和考核方式也不相同,应用型本科专业计算机网络的教学内容和考核方式如下:
3.1教学内容
根据应用型本科专业的特点,选取如下的内容进行教学,并以64学时为例,其中理论为52学时、实验为12学时,理论教学内容如表1。
表1理论教学内容与学时分配
实验教学学时为12,计划了三个实验,分别是双机互联(2学时)、VLAN划分(4学时)、网络互联(6学时)
3.2考核方式
课程考核方式为平时成绩和课程结业考试成绩两部分。总评成绩=平时成绩*20%+结业成绩*80%。平时成绩包括出勤情况、作业、小测验、课堂回答问题情况,(实验单独计算成绩,不记入平时成绩)。结业考试试卷分别从能力层次和题型上做如下设计:
从能力考查方面分三个层次:
1)基础知识的考查:掌握基本概念、原理、协议和应用,分值比例为60%;
2)知识的综合应用能力考查,分值比例为20%;
3)应用知识解决实际问题能力考查,分值比例为20%。
从题型上可以设计成以下几个题型:
1)选择题,分值比例为30%;
2)填空题,分值比例为20%;
3)计算题,分值比例为15%;
4)综合题,分值比例为20%;
5)设计题,分值比例为15%。
4结束语
计算机科学人才培养目标可以分为科学型、工程型和应用型,针对应用型计算机本科专业人才培养模式,分析了《计算机网络》在专业课程体系中的定位,结合《计算机网络》的知识模块,从教学目标、教学内容和考核方式等方面制定了一套可行的教学方案,并在实践中取得了好的教学效果。
参考文献:
[1]谢希仁.计算机网络[M].5版.北京:电子工业出版社,2009.1.
关键词:高校;教学;网络工程实验;优化
随着信息化技术的高速发展,计算机网络的应用已经渗透到了人们生活、生产的各个领域,网络工程实验对科技研究和社会经济发展都发挥着重大作用。随着科研和经济建设的快速发展,对网络工程实验的要求也越来越高,为适应发展需求,必须优化网络工程实验。
1 积极建设和应用网络仿真硬软件
网络仿真设备,是指可模拟各种真实网络条件的各种软件。高校计算机专业的教师,在教学实践活动中,借助网络仿真设备,可让学生更加全面、直观地理解教学内容相关知识,同时还可有效提升学生的实践操作能力。物理的网络工程常常还需要众多的路由器及网络设备,需要巨大的资金投入才能实现,且教学呈现的便易性也远不及仿真教学。因此,高校在网络工程实验教学中,首先要考虑的是怎样降低网络工程实验的成本。在当前的研究中,最为大家偏爱的是网络模拟软件NS2就是一款免费的软件模拟平台,适合并且能满足虚拟网络工程实验需要。NS2是一个新进的模拟器,可全真模拟离散事件,也可支持无线网络与有线网络,其最大的优点是可免费模拟。因此借助NS2构建虚拟的模拟环境,既可大大节约实验成本,还能达到良好的实验效果。计算机专业网络教学可借助该方法,将NS2仿真设备巧妙应用在计算机实验教学活动中,使其积极发挥作用。
2 重视对学生的激励机制建设
高校网络教学中网络工程实验创新的目的,是为了提升该专业学生的综合素质。在高校的计算机教学中,教师应积极发挥引导与组织作用,可借助一边操作一边讲解的形式引导学生更加牢固、清晰地把握理论知识与操作技巧,最大程度地提高学生学习主动性与积极性,提升学生的实践能力与专业技能。笔者依据自身多方面的计算机网络工程实验教学经验,形成了一个行之有效的实验教学驱动观点,其包含学生需求与社会需求两部分。①社会需求。社会需求是指社会所提供的研发环境及试点项目等所透露出来的导向信息。社会应积极扶持及手段及网络工程实验教学,以为网络实验提供更多的发展机会。借助校企联合形式,构建高端的计算机网络工程实验平台,引进先进的实验设备与实验技术,建立足够先进的计算机网络实验基地,促使网络虚拟实验教学更有效地渗透在计算机网络教学中,最大程度地提升高校计算机网络教学的效率与效果。②学生需求。学生是网络教学的主体,要想提高他们在网络工程实验教学中的学习积极性与主动性,并有效提升学生的实践能力与学习能力,使学生们在网络工程实验教学中有所收获,只有这样才能使学生享受到收获的喜悦,以激起他们将更多的热情投入到以后的学习中,才能长久地促进网络工程实验教学效率的有效提高。
3 构建虚拟实验平台及提升型实验基地
构建虚拟实验平台及提升型实验基地,是高校计算机专业网络教学中提高学生实践操作能力、巩固学生基础理论知识的最有效方式。
第一,构建虚拟实验平台。建立虚拟型实验平台,主要包含网络技术与基础设施两个方面。由于一些高校的计算机网络教学起步较晚,基础设施还不够先进,加上资金紧张等客观因素,因此导致了虚拟网络实验平台和实验基地建设需要的软硬件不能很好地满足实际需求,这就给虚拟实验平台建设造成了不利影响。所以,在学生们进行的很多项实验中,因条件限制,实验都无法完整完成,也不易得出精准的结果。由于计算机网络技术是新生技术,学生对于实验环境不熟悉,在实际教学中学生常常来没有充分熟悉环境,实验就做完了,这都大大降低了实验教学的效率。笔者依据当前实验教学中存在的问题,提出了几个有效的解决措施:①借助外网构建虚拟性质的实验平台,以弥补实验基础设施不足的缺点。这样的话,就冲破了当前只利用局域网的缺点,为学生创造了更充足的实验机会,促使学生进一步把握计算机网络知识,并有效提高了学生的实践操作技能。②注重教学效果的提升。为提高学生的实验效果,首先教师应布置学生进行课前准备工作,让学生对实验中可能用到的计算机程序操作技能能先做个预热甚至是熟练掌握。其次,教师应巧妙设置疑问和任务,引导学生分析问题,快速找到问题的答案;教师应注重实验方法的选取,以激发学生的学习主动性与积极性。
第二,建立提升型实验基地。高校计算机网络教学的改革,主要是实现实验项目的模块化,这样做的目的是为了更好地落实教学任务,有效提高教学效率,实现教学目标。这就需要建设提升型的实验基地。这里所说的提升型实验基地,应拥有先进的网络管理技术及优良的实验设备,将以往的实验项目稍加改良,就可实现网络实验项目的模块化。另一方面,也应加强网络虚拟系统的管理,使之形成更为科学的网络管理体系。实验基地实验性质实验性质应该是:创新性与提高性;实验硬件应该包含:实验硬件:屏幕布、投影仪、数据中心、计算机等等。
总之,计算机网络工程实验教学在高校的网络教学中具有重要作用,教师应重视其地位,并积极借助实验教学的优势,最大程度地发挥网络工程实验教学的重要作用。将网络实验与网络知识有机结合,不断提升学生的实践能力与专业技能,给学生提供更大的发展空间。另一方面,教师与校方应积极发挥职能作用,多措并举,创造更好的学习条件,为社会主义建设培养更多的计算机网络高端人才。
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关键词:网络安全;教学方法;实验室建设
中图分类号:G642 文献标识码:A 文章编号:1009-3044(2012)28-6739-03
1 概述
信息安全是一门新兴的学科,2004年成为一门正式的本科专业,目前也成为科研机构和大专院校的一个重要研究领域。网络与信息安全也是一门交叉学科,它涉及到数学、信息、通信和计算机等多门学科,综合性较强。作为一门课程,主要面向计算机科学与技术专业、网络工程专业、信息安全专业等高年级的本科生来开设,在学生掌握了一定的网络基础知识和具有一定的编程能力的基础之上,通过本课程的学习,深入了解在网络和信息安全领域的一些关键技术,例如加密技术,防火墙,VPN等。因此更加要求学生具有较强的实践动手能力。结合作者所在学校的实际情况,本文主要针对在独立学院中,考虑到学校的培养方案和学生的特点,如何让本课程能最大程度上达到原本的教学目的,分析教学和实践内容以及教学方法存在的问题,展开探讨,并尝试进行一些改革。
2 课程现状与存在的问题
2.1 人才需求和相关课程建设
从国内各个公司企业的实际需求来看,信息安全技术人员及其匮乏。专业的反病毒工程师在IT职业架构中还是空白。随着信息安全受到社会各界越来越多的关注,以及网络中日益增多的安全问题的发生,对具备一定安全技能的技术人员的需求越来越突出[1-2]。
为了适应实际需要,我校在2008年成功申报开设了网络工程专业,网络安全作为本专业中一个重要的方向。作为独立学院,立足于所在的广东省的经济发展方向,我们所培养的学生的主要目的是:在掌握了一定的专业基础知识后,要有很强的动手和实践能力,能很好的适应相关企业的实际需求。作为网络工程专业的学生,在完成了前两年的基础课和专业基础课以后,在第5和第6学期,我们开设了一系列网络应用和网络安全方面的课程。第5学期主要包括:计算机网络,网络操作系统,TCP/IP协议,网络安全。第6学期主要包括:局域网互联技术,网络管理,网络规划和设计,网络协议编程,网络攻防技术,无线网技术等一系列专业选修课程。这样本专业的学生,在掌握了计算机的基础知识以后通过这一年的学习,对网络应用及网络安全的知识结构又有了系统的了解。
2.2 教学目的及内容
本课程的主要教学内容有:1)了解网络与信息安全的相关知识、方法,了解计算机系统与网络安全的原理。了解网络与信息安全的相关策略。了解操作系统安全、因特网安全和数据库系统安全。2)掌握几种主要加密方法的算法和原理。掌握加密技术和数字签名、身份鉴别、认证之间的关系。3)重点掌握PKI、身份认证、访问控制、系统审计。重点掌握几种成熟的网络与信息安全软件的使用方法[3]。
理论课时为32学时,实验课时为16学时。理论课以课堂讲解为主,辅助多媒体课件,对主要问题进行课堂讨论,学生课后完成相关主题的课程报告。成绩考核:平时成绩占10%,实验成绩占20%,期末考试成绩占70%。
2.3 教学中存在的问题
1) 需要开展有针对性的教材建设
目前可选用的教材大部分选择了摘抄和罗列标准条款。而这些内容对那些刚刚接触网络安全的学生而言是相当晦涩的。我们认为,对于本课程中这些比较难于理解的内容,教科书应该把重点放在其导读和解析方面。
2) 学习内容过分偏向理论,与实践脱节
由于本课程是一门交叉学科,特别是密码学这部分,涉及到了数论的知识,从学生的角度来看,通常认为这部分内容很难理解,不易学习和掌握。在本课程教学中,过多偏重理论知识的学习和考察,讲授的一些安全技术,与实际联系较少,理论知识的学习过程显得枯燥无趣,目前还主要以单纯的教师讲授为主,学生只是单纯的在接收学习信息,缺少学生的参与和互动,从很大程度上削减了学生的学习积极性,逐渐脱离了应用人才的培养目标。
3) 实验环境相对复杂,实验室建设困难
网络技术发展迅速,设备更新换代快,即使建成高效完整的实验室,也会在较短时间内陈旧过时。目前,高校网络实验室的设备大多只用来进行局域网实验,而对于网络安全方面的常用技术,如网站的入侵检测、SQL注入、VPN 等,则难以开展实验教学。只依靠扩大经费投入、增加设备购置进行网络实验室建设,不能解决上述问题,也无法适应网络安全技术飞速发展的需要。利用模拟实验软件,与现有实验设备相结合,搭建虚实结合的网络实验平台,解决实验项目落后,提高实验教学效果的有效解决方法[4]。
3 教学与实践环节的改进
3.1 多样化的教学方式
本课程以课堂教学作为主要的组织形式并辅以实验教学,并应用多种教学方法。理论部分主要以课堂教学和讲授法为主,以多媒体教学手段为辅,为后面的应用和实践部分打下好的基础。为了在应用和实用技术部分有效地培养学生的各种技能和提高学生的动手能力,采用了多种教学方法,大大加强学生参与的机会。其中基础介绍性的部分采用讲授法以提高效率,具体技术和工具的应用部分应用实验教学并辅以学生自学、讨论法。
1) 强调理论与实践结合
本课程要求学生较系统地掌握网络安全领域中所必需的基础理论知识和基本技能,具有较强的实践动手能力,掌握网络安全相关协议,安全防御与攻击技术,安全检测的方法,构建安全网络技术[5]。
通过本课程的学习,在学生掌握和具备了扎实的计算机网络安全知识基础上,鼓励网络工程专业的同学积极参与国际上认可的思科网络安全认证考试,使学生较早了解实际工作要求和社会需求,检验自己专业知识学习的水平。由于课时数的限制,无法对本门课程中所涉及的各学科知识过多介绍,这会对学生深入理解及融合相关知识带来影响。在课程教学中采用理论与应用相结合的方法,激发学生学习兴趣,通过阅读相关文献,针对身边的应用学习技术,并上升到理论,进一步理解和掌握各种网络安全技术的原理与应用。结合实验课,在实验中培养动手能力,学会查阅文献、分析问题、解决问题的方法。掌握举一反三、学以致用的学习方法。
2) 采用启发式教学方法,鼓励学生主动思考
在课程内容安排上先提出网络中存在的威胁、分析产生威胁的原因,然后介绍安全体系结构,使学生能够对信息安全框架有一个整体的认识,在其他各种安全技术的讲解中,重点内容采用实例分析和动画演示,使学生能够深刻理解学习内容,激发学生的学习兴趣,取得了良好的教学效果。采用启发式教学方法。针对现实中网络上的安全问题,例如网上银行的信息保密,鼓励学生自己去了解问题,分析问题,查找资料去了解目前采用的解决方案,然后以小论文的形式自己总结。
3) 培养学生动手能力,鼓励创新
网络安全是计算机学科的一个新方向,很多技术在现有的教科书中都没有涉及,特别是一些国内外的新产品和研究成果。把这些内容安排到学生的课外作业中,不仅能拓宽学生的知识面,还能增强学生的研究兴趣。
3.2 实验室建设
建设网络安全实验室是为了构建一个完整的配套实验环境,以便开展实验课及实训课,实验环境的建设包括硬件和软件两个方面。
在硬件建设上,学校采购主流网络厂商的网络设备,包括路由器、交换机、防火墙等。因为不同的网络设备商的产品会有所区别,虽然同类型的设备结构基本一致,但不同厂商的产品操作方式是有区别的。为了让学生更好的熟悉不同类型和不同厂商的的产品,我们把网络设备分组,每组中至少包含一台路由器、一台三层交换机。不同组的设备型号和厂商会不同,每次实验不同组的同学可以进行对比和交换实验台进行实验。
在软件实施上,采用中软吉大的“网络与信息安全教学实验平台系统”。对于密码学,系统安全,网站漏洞检测,病毒防御,VPN等主要内容,此实验平台都提供了模拟的实验环境,能够满足对于本课程的实验操作需求,而且有较详细的实验原理解释,提供了大部分的实验工具,为实验准备节省了大量时间,可以让老师和学生把主要精力集中在对应的实验原理理解与操作过程中。此外,因为网络安全实验对实验环境要求较高, 实验操作也具有一定破坏性。我们还利用安装虚拟机的方式消除实验环境所带来的影响。利用虚拟机进行所需网络环境的组建,学生的实践动手能力得到了很大的提高,利用网络上开源的工具软件,也能快速熟悉常见的网络安全技术的实现与使用。这在实验教学上取得了不错的效果。
3.3 实验项目设置
为了更好的让学生将理论与实践融合,深入理解理论课所学知识,我们重新设计了实验内容(表1)。并且采用了分组实验,“任务驱动”的方式进行,极大提高了学生动手实践的主动性。
4 总结
网络安全是网络工程专业本科生较为重要的一门课程,它涉及到知识面广泛,又不断出现新技术,使得教学与实践中不断有问题出现。为使学生能够掌握关键的网络安全技术,具备规划安全网络方案的能力,本文在理论教学方法,实验室建设,实验内容的设置上进行了一些有益的尝试。在独立学院的教学过程中,我们注重培养学生动手实践能力,采用多元化的教学方式,通过理论联系实际,使学生尽快掌握所学知识,取得了良好的教学效果。
参考文献:
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[3] 王凤英,程震.网络与信息安全[M].北京:中国铁道出版社, 2006.
[关键词]煤矿产业;计算机网络工程;信息系统工程
随着现代化信息技术的快速发展,计算机网络技术信息系统工程在我国煤炭产业应用的越来越普遍,为我国煤炭产业的发展提供了强有力的支持。本文对计算机网络工程与信息系统工程进行了深入的分析和探讨,从而保证其能够更好地服务于煤矿产业。
1计算机网络信息系统工程的简要概述
现阶段,计算机网络信息系统工程仍然没有一个明确的概念,同时也没有一个完整的衡量评价标准体系。但是计算机网络信息系统工程包括管理体制、管理机构以及管理行为等方面的内容,因此计算机网络信息系统工程属于一个综合性的概念,并不是一个单独的软件系统,同时由于其对系统的质量标准有一个全面的体现,从而使计算机网络信息系统没有一个单纯意义上的定义。由于在信息系统建设的过程中,人占据着主体的地位,因此信息系统质量也可以依据人的重要性分开发方、管理方、用户方3个方面来对计算机网络信息工程系统质量进行定义,其中开发方主要包括进行信息系统设计、开发的技术性人员,其主要是具有计算机信息软件方面的相关知识;管理方主要是对计算机网络信息系统进行相关的管理,以保证计算机网络信息系统的开发和稳定运行;用户方则主要是指系统的全部使用人员,这些使用人员决定着信息系统的质量需求。
2煤矿产业中的计算机网络信息系统工程
2.1煤矿计算机网络信息系统工程实用性的标准
美国人因工程学会主要将信息系统可用性分为效率、记忆、学习、错误以及满意程度这五大属性。简言之,所谓可用性就是指效率快、成本低、出错率低及使用舒适。信息系统的建设不仅提高了个人或者整体的工作效率,同时控制所需成本的增加。由于信息系统的最终使用者是人,因此在信息系统的设计过程中注意“以人为本”的设计理念,从使用者的需求出发,从而设计出简单易学的信息系统工程方案。出错率低主要是指在设计过程中符合人们普遍的使用习惯,从而能够最大限度降低使用者在使用过程中出错的可能性。舒适度主要是指使用者对信息系统的使用感受,通过使用者的反馈开展进行信息化建设。因此计算机网络信息工程的可用性标准主要是“以人为本”。判断一个产品是否好用主要取决于这个产品的服务对象,不同的使用者有着不同的判断,因此在信息化系统建设过程中需要建设不同的可用性标准,这也是“以人为本”的集中体现。可用性工程的核心主要是以使用者为核心,在设计实施标准、方法以及标准等方面突出使用者的核心地位,从而能更加有效地对信息系统的可用性质量作出有效的评估,同时还可以弥补常规开发方法的不足。
2.2煤矿计算机网络信息系统工程质量控制原则
对于煤矿业来讲,为了能有效地提高信息化建设的成功率及实效性,就要在信息系统建设过程中注意质量的控制,要想在煤矿业的信息系统建设过程中实现控制质量的目标,就要遵循以下原则:①事先控制。对于煤矿行业而言,信息系统的建设具有高投入的特点,如果因为质量问题而影响工程的变更则会带来极大的投资浪费,同时还会造成工期拖延。因此,在建设煤矿计算机网络信息系统的过程中,要建立完善的质量控制标准,在系统的设计阶段通过对使用者需求的探讨,及时发现系统在分析过程和设计过程中的不足,并对其进行及时处理,从而在信息系统建设之前预防质量问题的出现,科学性地设计煤矿业计算机网络信息系统。②分阶段控制。煤矿业计算机网络信息系统的建设需要根据用户的具体需求进行深入考察,是一个不断创新的过程,具有显著的过程性,因此信息系统工程的质量控制应该分阶段进行。针对煤矿业计算机网络信息系统,其系统的集成商主要是以系统的整体质量为依据,形成各个工程阶段的质量目标,并且制定具体的质量控制措施,并通过各个阶段质量控制实现对系统整体质量控制的目标。③标准化控制。由于我国信息领域人员的不懈努力,使信息技术领域的相关标准已经大致形成,这些标准为我们建设高质量的信息系统提供了科学的依据。④符合用户的质量要求。由于用户是煤矿计算机网络信息系统的使用者,因此衡量信息系统质量一个最重要的指标就是对使用者需求的符合程度,信息系统的建设必须符合用户的使用习惯和使用需求。
3结语
计算机网络信息系统引入我国煤矿业后,不仅提高了煤矿业的工作效率,同时还增强了我国煤矿业在国际上的竞争力,为我国的国民经济发展提供了有力的支持。本文主要对煤矿业计算机网络信息系统进行了深入的分析和探讨,以期能为煤炭行业信息化建设的健康发展,提供借鉴和参考。
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关键词:网络工程专业;网络程序设计;案例教学
在网络工程专业中开设“网络程序设计”课程是为了让该专业的学生在学习计算机网络理论知识的基础上,理解网络程序设计的基本原理,掌握基本的网络程序设计模型,具备网络应用软件与系统开发的能力。然而,在笔者多年的教学过程中发现,这门课程内容多、学时少、实践性强,而编程调试的难度又令很多动手能力差的学生失去了学好这门课程的信心。如何充分利用有限的课堂教学时间使学生完成理论与实践的有机结合,掌握网络程序的设计思想和开发方法,是亟待解决的问题。因此,笔者提出以案例为主线,将案例教学法应用于课程的多个教学环节中的教学方法,取得了良好的教学效果。
1 教学现状
1.1课程地位
作为本科院校的网络工程专业,培养目的不能局限于“组网工程”,而要根据各种类型的用人单位对网络工程专业人才需求的不同层次,坚持理论和工程实践结合,知识与能力并重,强化工程素养训练,培养基础知识扎实的,具有较强的分析问题和动手解决问题能力的,能从事和网络相关的科研、工程和应用工作的多层次综合性人才。因此,该专业不仅要求学生掌握与网络工程相关的基础知识与理论,以及各种网络系统设计、建设与维护技术,如网络协议体系、网络互联技术、网络服务、信息安全、组网实践、网络测试与管理等相关知识,也要求学生掌握基本的网络应用软件与系统开发的知识与技术,这样才能满足学生在以后的工作与学习过程中的多元化需要。
在网络工程专业的课程体系中,“网络程序设计”这门课程属于专业选修课,目的是让学生在学习了“计算机网络”等理论课程和“C#程序设计”或“JAVA程序设计”等基本编程技术的基础上,了解网络程序设计的基本概念,深入系统地学习计算机网络编程技术,从网络编程实现的角度更深层次地理解计算机网络的理论和协议,同时,培养学生开发实用且具有网络通信功能系统的能力。
1.2课程内容
“网络程序设计”课程与一般的程序设计课程不一样。一个网络通信程序必须由客户端与服务端相互通信来实现,因此,“网络程序设计”课程侧重于“网络通信”,在教学上不能像一般的程序设计课程那样偏重于程序设计语言的基本语法和用法,而应强调网络程序的编程思想和开发方法。
从课程内容来说,本门课程以某种具体的程序设计语言为基础(如c≠}程序设计语言),结合一些高级编程技术,如多线程编程、数据流处理、异常处理机制等,实现对网络中的各类协议进行编程开发,如图1所示。
1.3存在问题
1)学时有限。
由课程内容可以看出,“网络程序设计”课程涉及多种网络编程技术,涵盖的知识点非常多。同时,随着技术的不断进步,内容还在不断地加深和丰富。但由于这门课程属于专业选修课,学时安排一般比较少(大部分院校该课程安排在48学时左右),其中还包括学生上机实验,因此课堂讲授时应尽可能兼顾编程思想、开发方法和各种网络编程的技术,以最少的学时让学生掌握尽可能多的知识。
2)学生动手能力差。
这门课程的工程实践性非常强,对学生使用程序设计语言的能力要求非常高。前期的“C#程序设计语言”课程中,教师受学时限制,往往会降低难度,在高级程序设计技术方面介绍较少,大部分学生只局限于掌握老师上课讲的内容,不会课后主动花大量时间深入研究,动手调试程序的能力比较弱,不具备软件项目开发所需要的各项综合能力,理论与实践严重脱节。
2 案例教学的可行性
案例教学法是指教师根据教学内容及目标,通过创设案例,组织学生开展分析、研究、表达等活动,让学生在具体的问题情境中积极思考、主动探索,从而培养学生综合素质的一种教学方法。起初,案例教学主要应用在管理学、法学等学科的课堂教学中。目前,案例教学在程序设计语言课程中也有很多应用,但主要集中在对一些具体技术的讲解,在案例处理及选择方面缺乏连续性,各章节知识点的案例相互割裂,无法体现各知识点之间的联系,在“网络程序设计”课程中的应用仍然较少。
在设计网络程序时,不再是简单的单机程序,而是由多个用户程序互相通信来实现。因此,一个网络程序更类似于一个小型项目系统的设计。案例教学对于几乎没有项目开发经验的学生来说,是掌握这门课程的最佳途径。设计好的案例可以将学生引入特定的情境中,启发学生思考,拓宽学生分析问题的思路,培养学生解决问题的能力、实际动手能力与创新能力,让学生最终学会网络程序的设计思想和开发方法,符合“网络程序设计”这门课程理论与实践并重的基本要求。
3 案例教学的实施
本课程内容多、学时少、工程实践要求非常高。因此,在教学过程中,要以解决实际的网络程序设计问题为中心,立足协议的运用,设计合理的案例,注重理论与实践的紧密结合。
3.1案例设计
在案例设计时要兼顾以下几点:
1)一个案例中要包含尽可能多的知识点,兼顾知识点之间的联系。例如,设计一个网络聊天的案例,由客户端和服务器端进行通信,功能包含打字聊天、语音对话、传送文件等。这个案例中包含了Socket编程技术,TCP、UDP、FTP协议编程,以及多线程编程技术、数据流和异常处理机制等知识点,在这些知识点和技术的配合下实现这个网络聊天系统。
2)在设计案例时要从实际应用的项目中寻找,激发学生的学习兴趣。例如,设计一个网络管理的案例,包括ping、主机扫描、端口扫描、活动主机发现等功能。这个案例的功能在“360安全卫士”中都有,容易使学生产生主观感受,激起开发热情。
本课程的教学中,设计的案例如表1所示,6个案例涵盖了图1中的所有知识点。
3.2实施步骤
设计好合理的课程案例后,整个教学过程以案例为主线进行,具体的教学实施分3个阶段:上课讲解、上机实践、总结评价。下面从3个教学环节具体介绍案例教学法在整个授课过程中的应用。
3.2.1上课讲解
在理论教学时,首先通过案例引出授课内容,演示案例的运行效果,让学生对案例有个全局认识,引起学生的兴趣。然后,教师以项目开发的方式,对案例进行分析和设计,以软件工程的思想画出案例的设计框图,为学生日后进行项目开发打下基础。再针对案例中涉及的知识点逐个进行理论讲解,将先修课程中的计算机网络及协议的理论知识应用于程序设计中,让学生在网络程序设计的过程中进一步加深对理论知识的理解。在讲课时要注意以下几点:
1)由浅入深、循序渐进。
例如,在网络聊天案例中,介绍TCP编程的知识点时,首先结合TCP协议的理论,归纳TCP编程的一般步骤;然后以C#语言为例,介绍实现TCP编程所用到的类;根据编程步骤,由C#类实现一个简单的客户端发送“hello”消息给服务器端的小程序,利用投影仪当堂演示小程序的编写和调试。在调试时,可以故意设置一些障碍,例如不运行服务器端,故意造成客户端连接失败,从而逐步培养学生的程序调试能力。同时,可以在此基础上引申出异常处理这个知识点,循序渐进地引出TCP消息边界问题、多线程编程、数据流等知识点。
2)注意知识点的融合与比较。
课程设计的案例往往包含较多的知识点,要注意不要将知识点相互孤立,要加强对这些知识点的融合和比较。例如,在文件传输的案例中,FTP编程知识点和数据流知识点就要融合起来讲,不能割裂。在讲计算机编程时,结合FTP文件传输协议仔细讲解FTP协议传输的网络数据流和文件数据流之间的区别和联系,并实际编写课堂小程序展示两者之间的关联,加深学生对这些知识点的融合与比较。另外,在后面的课程中,介绍网络下载案例时,可以与之前的文件传输案例进行比较,从实际编程的角度比较分析P2P技术的文件传输与FTP协议的文件传输,并用多台机器配合演示两个案例的实际运行效果,让学生在掌握P2P技术与FTP协议的理论知识后,从实际编程项目的角度加深对理论知识的理解。
3)理论联系实际、培养动手能力。
在理论课讲授过程中注意理论知识的讲授与程序的编程、调试的演示要交叉进行,给学生一个良好的起点,激发学生自己动手的兴趣。在讲课时要注意控制好节奏,留给学生一定的思考时间与空间;在编程或调试的过程中要不断地抛出问题,引导学生思考、分析和讨论,从而帮助学生逐渐增强在编程时分析问题、解决问题的能力。由于讲课课时有限,对每个案例不可能都尽善尽美地在课堂上讲解调试完成,因此,每节课结束后都要留几个问题,让学生课后去思考,主动查找资料完善程序,然后在上机实践环节中编程调试。学生上机的内容,由传统的验证型编程改为综合型、设计型项目的编程。这样可以引导学生的发散性思维,进一步激发学生的学习兴趣,让学生课后主动探索,寻找问题的解决方案。
3.2.2上机实践
在程序设计类课程中,上机实践环节是必不可少的。让学生亲自动手编程,学会程序的分析、设计、编程以及调试,提高实际动手的能力。本门课程涉及比较难的程序设计内容,在调试程序时又需要多个通信主机配合,因此,在上机实践环节,可以打破传统,由3~4个学生组成一个小组,共同完成每个案例的编程调试,这样做有几个优点:
1)增强团队意识,提高上机效率。
学生的动手能力参差不齐,有的善于查找资料,有的善于编写代码,有的善于程序测试等。让他们3~4人组成一个小组,由组长带领,发挥各人的特长,共同讨论,互帮互助,相互配合,可以在有限的上机课时中更好地完成案例内容,提高上机的效率。
2)激发学生的编程兴趣和斗志。
传统的上机课时有限,上机内容一般是每个学生独立完成,而网络程序设计的编程、调试难度比较大,大部分动手能力差的学生遇到错误无法找到出错的地方,产生极大的失落感,慢慢地就失去了对网络程序设计的开发热情。采用小组合作的方式,小组内成员互相探讨共同完成一个项目的开发,容易产生成就感,激发编程的兴趣。小组之间还可以互相竞争,比比看谁的系统更好,这样,又避免了上机抄袭的现象,比传统的独立完成验证型实验能收到更好的效果。
3.2.3总结评价
在每个案例的上机实践环节结束后,要求每个小组撰写提交实践总结报告,内容包括:案例的功能描述、总体设计思路与框图、详细设计、问题及解决方案、编程技巧与心得体会等。撰写总结报告一来是对每个案例的总结与回顾,加深学生对案例及相关理论知识的理解;二来是为日后撰写毕业设计论准备,锻炼学生的写作能力。
在最后评定成绩时,不再以传统的卷面考试方式来评判,而是结合同学们的理论和实践能力,综合考评,成绩以优、良、中、及格、不及格5个级别给出。因为上机实践是以小组的形式进行的,因此在考评时也以小组为单位进行考核。在此基础上,综合考量每个学生在小组中的角色和工作量的多少,最终评定出每个同学的成绩。
3.3效果分析
“网络程序设计”课程选择具有启发性、典型性且来源于实际的案例,将理论知识应用于具体的编程实践,让学生在上机编程的过程中进一步体会理论知识,提高了学生的学习兴趣和学习主动性。在上机实践环节以小组形式加强互助合作,增强编程成就感的同时,提高了学生的编程、调试能力,培养了学生分析问题、解决问题的能力和进一步学习新的网络编程知识与技术的能力。
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。
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论文摘要:高职计算机网络技术专业的实践教学,要贯穿培养技能型专门人才的教学理念,必须改革传统的实践教学方法。本文探讨了在实践教学中如何采用企业真实的项目来驱动教学、聘请企业的项目工程师指导教学的教学模式,从而端正了学生的学习态度,激发了学生的学习兴趣,实现了教师指导下的学生自主性学习,提高了高职计算机网络技术专业学生的实际项目操作能力和综合应用能力,为实现零距离就业打下了坚实的基础。
0 引言
计算机网络技术专业是一个对实践技能要求非常高的专业,是与社会实际职业岗位联系密切的专业,实践教学对计算机网络技术专业学生的培养非常重要。进入21世纪,计算机网络得以迅速发展,传统的计算机网络技术专业在实践性教学环节方面已不能满足计算机网络发展、应用的需要,加之计算机网络技术和产品更新较快,目前,国内许多高职院校在计算机网络实践性教学环节中,均存在着网络设备和技术落后、设备参差不齐的现象,无法跟上新技术和新产品发展的步伐;虽然近几年实践教学力度已有所加大,但实践教学模式还未取得根本性突破。因此,对高职计算机网络技术专业的实践教学进行改革已迫在眉睫。探索和研究适合高职计算机网络技术专业实践教学的教学模式,已成为高职计算机网络技术教育目前面临的重要课题。
1 当前高职院校网络技术专业实践教学现状分析
实践教学是培养高素质技能型网络技术人才最为重要的环节,目前,大部分高职院校计算机网络技术专业的专业课程教学主要采用两种教学方法:一是课堂教学与上机实践相结合的方法;二是多媒体演示加练习的方法。每门课程结束时再安排相应的课程实训。这两种教学方法存在以下弊端:①以教师为中心,完全由教师主宰课堂,而学生只是作为“观众”,忽视学生的认知主体地位。②无法适应学生的个别化需求。由于学生基础和素质的差别,存在“有些学生吃不饱,有些学生吃不了”的情况。③难以调动学生的学习积极性。由于学生是知识的被动接受者,学生缺少探索和研究的精神和动力。④对计算机网络技术专业的实践教学认识不足,实践教学的内容不能满足职业岗位的任职要求。一直以来,人们观念中的计算机网络技术专业的实践教学主要是验证性实验,实验课依附于理论教学,实验内容不系统,形式松散,随意性大,结果使学生普遍存在理论与实践脱节的现象,在实际应用中不能学以致用。因此迫切需要对高职院校计算机网络技术专业的专业课程的实践教学模式进行改革。
2 基于项目驱动的网络技术专业实践教学改革
当今高职院校的中心工作是专业建设,教学改革是加强专业建设的核心内容,重视学生技术应用能力、职业能力培养则是教学改革的重点。高职教育培养的是面向生产、管理、服务第一线的中高级技术型、实用型人才。因此我们的实践教学就必须以培养学生分析解决实际问题能力为目标,在实践教学过程中以实际工程项目为主线,让学生在学习过程中积累工作经验,掌握项目开发的流程,切实感到所学知识的实用性,做到与就业的岗位零距离接轨。
2.1 以项目为驱动的教学 “项目驱动教学”是师生通过共同实施一个完整的项目工作而进行的教学活动。教师组织学生参加实际项目设计、实施和管理的全过程,在项目设计实施过程中完成教学任务,但目前大多数高职院校的教师都是在传统的学科体系下培养起来的,没有一线的生产实践经验和经历,为了解决这一问题,我院近两年通过校企合作的方式,在企业派遣的项目工程师的指导下,将企业已验收的真实网络工程项目引入我们的实践教学,推出了网络项目教学模式,取得了很好的教学效果。
2.2 网络项目教学模式 所谓“网络项目教学模式”,就是在企业派遣的项目工程师的指导下,围绕真实的网络工程项目,将学生组成项目开发团队,通过协作方式开展“做中学、学中做”的互动教学,有机的将网络理论知识与实践教学融合在网络项目教学中。
为了增加学生对“项目”的真实感,我们采用参观项目、模拟项目的教学方法。首先由项目工程师带领学生参观他所开发的网络工程项目,让学生对什么是项目开发、毕业后能干什么有一个初步的了解;接着由项目工程师介绍项目工程开发的一般流程,并对项目进行分解,形成一个个的子项目,强调相关的注意事项;然后将学生组成项目开发团队,由团队成员根据所实施的项目进行需求分析和讨论,规划和设计网络方案,拟定有效的项目实施计划;最后根据项目实施计划进行分工、合作,共同完成项目任务。
2.3 项目评价的方式 项目驱动教学法采用的是形成性评价与总结性评价相结合的成绩评价方式。在项目实施过程中,每位学生必须作好实施记录、写好实验报告。每个子项目完成后由组长进行小结,教师进行点评,指出该子项目完成的优劣,以及可改进的地方、怎样使项目方案构建得更趋科学性和可持续发展性等等,修改方案、项目合成,直至最终完成整个项目。
学生完成项目任务并由企业派遣的教师验收合格后,除了需要撰写项目文档和项目总结报告外,一定要及时的进行交流、展示并点评,及时的对学生的学习情况作出反馈和评价。这是知识形成和提高的重要阶段,同时也能极大地促进培养学生的成就感。因此,我们对项目的评价分四级来进行,包括:学生自评,组员互评、组间互评和教师对团队总评,最后综合四级评定来确定学生的最终成绩。其中组间互评是采用展示和汇报的方式。学生完成了项目展示后,还应由团队成员制作一个PowerPoint演示文稿来说明这个项目的构思及设计的重点和特点、解决了哪些问题;然后由其他团队一起来评论,说出可圈可点之处。另外,其他学生对这个项目的设计、实施有何疑问之处,也可提出来,由团队来答疑。最后,由教师对团队总评,指出这个项目中值得大家学习和借鉴之处。经过这样的展示和汇报,就可以让学生“茅塞顿开”,有助于思考能力、解决实际问题的能力、交往能力和竞争意识的养成,有助于团队精神、集体观念的培育,使学习者为某—相同目标而团结共事的合作精神得到提升。
3 教学改革效果
从2009年开始,在我院计算机网络技术专业08级进行了两年的实践教学改革,学生普遍反映对于教学改革后的课程,在课余准备的时间远大于实验课的时间,学生主动学习的热情比以前高很多,学生不仅学得会,而且对专业学习的目的有了更加直接的感观认识。采用网络项目教学模式不仅能培养学生总结、归纳和思考的能力,通过发现问题去分析问题最后解决问题,而且还能使学生想象力和创造力得到充分发挥。此外,学生要高质量地完成项目设计,不仅需要灵活应用所学知识,以及自学很多相关知识,同时培养了学生利用互联网获取、处理、利用信息的能力,因此也大大提高了学生的自学能力、综合运用知识的能力和职业能力。这些改革的效果体现在学生的到课率、学习热情、学习成绩等方面,尤其是在毕业设计选题时,许多学生愿意选那些涉及网络工程规划与设计、网站开发等项目式的课题。
4 结束语
在高职学院计算机网络技术专业的实践教学中运用项目驱动教学法,充分体现了以学生为主体的教学理念,激发了学生的学习兴趣,能够帮助学生更好的理解所学知识,培养了学生自主探究、观察分析问题、解决问题的能力,将理论知识运用于实践的能力、沟通能力和合作能力。最重要的是提高了学生实际项目操作能力,为实现零距离就业打下了坚实的基础。
总之,计算机网络技术专业的实践教学改革是一项长期而艰巨的工作,我们仍需在教学实践中不断更新教学理念,不断研究和探索教学新的教学方法和教学手段,努力推动高职学院计算机网络技术专业教学的改革与发展,培养出社会需要的高素质技能型人才。
参考文献
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