网络工程专业教学实践体系建设

摘要：围绕新工科背景下的网络工程专业面临的严峻挑战与重要发展机遇，探讨如何应对在专业转型发展中及实践体系建设所面临的系列问题，围绕先进教学内容和方式、多层次实践体系和师资队伍培养等方面进行了研究。

关键词：新工科；网络工程；教学改革；实践体系；新型网络技术

一新工科的内涵和网络工程专业发展背景

2017年，教育部高教司推出一系列“新工科”发展计划，如“复旦共识”、“天大行动”、“北京指南”等，了指导性文件。[1]在此基础上，高校纷纷提出结合自身特色的新工科建设规划与实施方案。新工科建设所涉及的新的理念与现代信息技术紧密融合，如产学合作，协同育人，学科交叉等。新工科背景下的教学实践体系应更加着重于培养学生掌握前沿知识和综合技能的能力。使网络工程专业毕业生具有解决实际网络工程问题、网络架构设计、网络安全防护、团队沟通交流和创新创业等综合能力。经过20多年的发展，网络工程专业的教学和实践体系不断完善。2016年，参照国际知名ACM/IEEE教程，网络工程专业教学指导工作组了《高等学校网络工程专业规范》。[2]该规范对网络工程专业的架构进行了设计，主要包含以下内容：1.网络工程专业涵盖了知识领域12个，知识单元112个，知识点478个；2.包含的核心课程有：计算机网络，网络应用开发、网络设计与集成、网络管理与网络安全；3.网络工程专业人才培养的专业能力包括：网络工程规划、设计与实施能力，网络应用系统设计与开发能力，网络管理、维护与评估能力，网络安全能力，网络协议分析与设计能力以及网络硬件设备研发能力。随着信息技术的不断进步，传统网络工程技术已经越来越难以适应瞬息万变的新技术需求。网络工程技术已经是融合通信技术、计算机系统、软硬件编程、社会伦理学、信息安全技术等在内的综合系统。通过多样的网络接入技术，如互联网、蜂窝网、传感网等，实现人机物在物理世界、信息网络与社会网络之间的融合。然而，大多数高校的网络工程专业人才培养目标尚定位在狭窄的工程型人才培养上，过于关注传统网络技术，如计算机网络，网络组建与维护技术、Web应用技术等。作为信息基础设施的网络系统，复杂度和新技术的快速融合加入，使得网络工程人才的需求内涵发生了巨大变化。从路由与交换、协议分析、局域网规划与设计、网络系统集成、网络安全等传统核心技术，延展到数据中心与云计算、虚拟化与云存储、IoT、软件定义网络、无线移动网络等新兴技术。新时期的新兴人才需求更加侧重于具有新型网络技术的人才，如网络金融人才、网络安全人才、网络大数据分析人才等。因此，网络工程人才培养中教学实践体系的转型与发展升级已经势在必行。

二网络工程专业目前面临的困境

当前，普通高校网络工程专业在教学和实践环节都面临多重困境。[3,4]

（一）专业课程教学在培养目标，课程设置和师资力量方面都有不足

1.与应用型人才目标定位上没有区分度，专业缺少人才培养特色和专业辨识度，教学实践体系停留在传统的培养模式框架下，与高职人才培养差异较小，未体现出专业特长和专业优势。2.专业课程体系大幅落后网络技术的发展。课程设置仍聚焦传统网络技术，对当前信息基础设施和网络系统解决方案的核心尚欠缺教学资源，如数据中心网络、云计算、虚拟化与云存储、物联网、软件定义网络等当前热门的新兴技术。3.课程特色不明显。即使很多高校的网络工程的专业方向已经从网络互联、网络管理与维护、网络编程等，转向了网络安全、物联网等比较热门的专业方向，但专业课内容调整上尚有不足,有些课程的名称变得更加先进，但授课内容可能还沿袭之前的课程内容。4.师资力量较为薄弱。很多教师对传统网络技术非常娴熟，教学资源丰富，可以深入浅出地呈现给学生，而对新出现的技术需要一个学习的过程，且新兴技术缺少教学资源，导致相关课程的设置变得困难重重。

（二）实践教学在实践环境、规模、内容、创新性等方面稍显不足

1.资金受限，设备更新慢。由于建设网络实验室需要购置大量网络设备，如计算机网络实验室的交换机、路由器设备等，和系统软件，如计算机网络实教学系统、网络安全实验室的网络攻防系统等，价格昂贵且软件更新周期短。[5]2.网络相关实验的实验规模有限。网络工程专业需培养的的实际能力在于能够基本实现企业、政府、校园、数据中心等多种类型网络的搭建与配置。传统的实验室环境往往仅能搭建简单的网络拓扑，进行简单的局域网内协议分析等，存在实践与实际需求脱节的问题。3.实验内容连贯性较差。网络工程相关课程的实验内容大多较为分散，往往是对某知识点的单独实验，缺少网络拓扑架构整体设计相关的实验。4.实验设施较为陈旧，缺少针对新技术的创新环境。传统网络实验室已经实现模块化，在实验室建设时就会设计好实验内容和实验步骤，学生只是按部就班地按照实验指导书所设计好的实验内容和步骤进行重复性的实验，缺少创新性，综合性的实验环节，约束了学生的思考创新能力。

三新工科背景下“网络工程”专业创新探索

（一）理论课程教学体系结构优化思路

1.重新梳理课程知识体系，对课程体系进行新旧转换。根据网络工程新技术与能力培养新要求的相关性和连续性，将传统课程与新课程结合来重构课程体系，如计算机网络，网络架构设计，软件定义网络，云数据中心网络等课程按照先后顺序构建课程群，根据培养标准和能力分级列出核心知识点，并通过课程设计或实习项目来培养学生的职业技能素质。2.构建校企合作的课程体系，产学融合，协同育人。针对缺少新技术师资力量的问题，通过校企合作的方式，聘请企业导师对前沿应用技术进行培训，或者直接外聘教师开展教学工作。使师生掌握新技术的要点，了解相关企业的新需求。通过企业导师对实际工程项目的讲授，全面锻炼学生的工程实践和创新能力。3.加强理论教学师资力量的更新与培训。由于课程内容紧跟网络信息技术的发展，师资力量的理论积累也要不断完善。高校专业教师对快速发展的计算机和网络技术的技术积累不足，需要通过培训来学习最新的技术和理念，让教师接触更多的新技术、新思维，并应用到教学当中。4.引入先进的教学和培养方法。采用翻转课堂、基于问题和项目的探究式学习、体验式学习等各种主动式学习方法，培养学生主动积极学习的习惯。提供多样的学习资料给学生，有助于提升学生自主学习能力和时间管理能力。从而使单纯的课堂环节延伸到课前预习、课堂学习、在线复习、课后作业等多环节，促使学生的学习模式从被动教育转换到主动学习模式。

（二）实践体系结构优化思路

1.提升实践环节质量。实践内容的先进性对学生素质的培养至关重要，特别是核心专业课程的实践内容要随着时代的需求及时更新，来体现科技的进步和发展。2.加强实践环节师资力量的建设。为弥补高校教师的不足，应积极探索院校和企业联合培养人才的机制。让企业参与实践类课程的建设，构建与社会需求相适应的实践教学体系。另外，聘请企业中的工程师对新技术进行与项目相结合的培训，也会大幅提高学生的实践能力和前沿视野。3.开拓校企合作，共建多层次实践实习基地。学生培养工作不应局限于相关院系的老师，更应该开展多层次的合作，创造开放式的人才培养环境，如建设校企实习实训基地，外聘企业导师进行实践培训等。4.使用虚拟仿真平台提升实践技能。虚拟仿真教学可以应对部署网络实验室花费巨大的难题，[6]还能够给学生提供直观的大型数据中心的现场效果，实现大型网络设备可视场景和命令行交互式仿真的有效融合，将三维网络仿真与二维人机交互接口相结合，有效提升学生开展大型网络架构实验的学习效率，降低实验设备门槛，提高实验效果与学生体验，并且能显著扩大学生开展实践训练的范围。5.开展多样化的实践教学模式。引入“项目驱动”的实践教学方式，让学生以核心课程为基础，独立完成课程项目训练。鼓励有科研能力或科研课题的专业教师积极将本科生引入课题，在项目开展的过程中，因材施教，培养研究型和应用型的网络工程专业人才。

四结束语

网络工程专业的人才需求已经有很多涉及到了云计算、虚拟化、大数据、云存储、网络安全等热门新技术。因此，我们应以当下新工科建设为契机，采用新技术、新方法，改革教学模式，更新教学内容，创新教学方法，构建网络工程专业新型教学实践体系，培养面向社会需求的具有可持续竞争力的高素质专业人才。在此背景下，有必要调整网络工程专业的培养方向，优化课程设置，升级实践环节，突出专业特色，加强校企合作和产教融合，来因应新需求、迎接新挑战、把握新机遇。

参考文献

[1]顾佩华.新工科与新范式:概念、框架和实施路径[J].高等工程教育研究,2017(06):1-13.

[2]教育部高等学校计算机科学与技术教指委.《高等学校网络工程专业规范》[M].北京:高等教育出版社.2016.

[3]靳红梅，李占利，牟琦，等.地方院校网络工程专业课程体系优化探索[J].教育现代化，2018，5(37):163-165.

[4]徐明.新工科与网络工程专业发展战略研究[J].广东工业大学学报，2018，35(03):24-28.

作者：孙士民 韩俐 单位：天津工业大学计算机科学与技术学院