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文章编号:1672-5913(2013)14-0081-05 中图分类号:G642
1 网络工程专业人才培养
高等学校网络工程专业的培养目标是培养德、智、体全面发展,具有深厚的专业基础知识和扎实的专业知识,能从事网络工程的规划设计与实施、网络设备和网络协议的研发、网络应用系统的设计与开发、网络管理与维护、网络安全保障等技术工作的高级网络技术人才,满足我国信息化建设人才的需求。
网络工程专业源自网络技术的发展、网络应用的普及和社会用人单位对网络系统建设、管理与维护的需求,课程体系的制订和课程内容的设置必须反映当前网络理论与技术的最新进展,还应遵循“需求驱动、宽基础、强化实践能力培养”的原则,坚持理论与实践相结合,知识与能力并重,强化工程实践训练。网络工程专业人才的培养包含侧重于素质培养的基础知识和侧重于能力培养的专业知识。学生在公共基础课程知识学习的基础上,再根据社会用人单位的需求、个人爱好特点和发展潜力,学习网络工程专业知识并实践,进行组合式的能力培养。学生通过知识的学习掌握、能力的训练和素质的养成,达到了三者互相促进和协调发展的效果。
1.1 课程知识体系
网络工程专业是在计算机科学与技术、通信技术和电子科学与技术等专业基础上产生和发展的一个新专业,因此该专业知识与这些领域的专业知识有不同程度的交叉与重叠,但又有自己独特的内容。根据青岛大学应用基础型人才培养特色名校建设的发展目标和网络工程专业的发展特点,我们经过近10年的探索,逐渐形成了图1所示的网络工程专业课程知识体系。
1.2 核心课程群建设
网络工程专业课程具有与通信和计算机学科知识交叉,涉及复杂概念、协议和技术,课程内容来源于科技创新实践等特点。根据网络工程专业课程特点和课程知识体系,青岛大学信息工程学院建设了计算机网络核心课程群。计算机网络核心课程群包括计算机网络原理、计算机网络管理、Linux操作系统、信号与系统和通信原理5门课程。其中,计算机网络原理是学科基础课,计算机网络管理和通信原理是两门专业基础必修课,信号与系统和Linux操作系统是两门专业选修课。
计算机网络原理主要讲授计算机网络的基础概念、基本原理和基本方法,要求学生掌握计算机网络的基础知识、TCP/IP协议的体系结构、网络分层参考模型的各层功能和典型网络协议,了解典型网络设备的组成、特点和工作原理,能够运用计算机网络的基本概念、原理和方法进行网络系统的分析、设计和应用。信号与系统主要讲授连续时间与离散时间信号与系统的定义及分析方法,包括3大变换(傅里叶变换、拉普拉斯变换和Z变换)的基本内容与应用、线性非时变系统的基本理论与基本分析方法,培养学生运用信号与系统的基本理论和分析方法解决实际问题的能力,为学生进一步学习通信原理奠定基础。通信原理主要讲授现代通信的基本原理与基本方法及提高通信系统性能的基本技术措施,其中数据通信的基础知识(如传输介质、数据编码、信道复用技术、差错控制、数据交换技术等)为学生学习网络工程专业课程奠定基础。计算机网络管理主要讲授网络管理系统的体系结构、管理功能域、主要协议SNMP、管理信息库组成、远程网络监视功能、网络管理系统的应用以及开发方法。Linux操作系统主要讲授Linux系统的用户管理、文件系统管理、设备管理、shell编程及基于C语言的模块编译等。通过学习这5门课程,学生能够分层次地逐步完成网络工程专业核心课程的学习,具备网络协议分析设计与实现以及网络系统配置、管理与维护的能力。
2 创新思维教学法及实践
当前网络工程专业课程教学中存在如下问题:(1)传统的教学模式中,教师在课堂上侧重传授专业知识,课堂以“教师讲、学生听”为主,学生缺乏创新思维方法训练;(2)专业课程虽然内容丰富,但课堂授课只着重于单门课程知识本身,没有课程知识在网络应用方面的拓展;(3)学生参与课程学习的主动性较弱;(4)部分学生对于课堂理论知识掌握得较好,但知识拓展和创新能力不足。
2.1 创新思维教学法
科学思维的内涵是相信存在客观事实,愿意探究和认识未知事物;基于已有经验知识和理论知识,通过思考提出对未知事物的猜想,通过科学方法进行推理论证,得出事实。科学方法是认识改造客观世界的手段、方法和工具。科学方法有两类:一类是描述事实的经验认知方法;一类是解释事实的归纳、演绎和推理方法。
先进的教学方法应当以培养善于学习者和创新者为目标,教师应有传授专业知识和培养学生创新能力的责任。学习的一般认知规律是学习新知识时以知识点为基础,逐个学习各个知识点,积少成多,形成知识体系,达到掌握该领域知识的目标,而学生创新能力的培养需要在专业课学习中不断融入创新思维训练;因此,教师传授专业知识是基础,对学生进行创新思维训练是保障,将两者结合起来才能更好地培养创新人才。
我们提出的创新思维教学法CTT=Function(Knowledge,Question,Interactive,Experiments)包含如下核心要素。
(1)Knowledge是课程知识点。知识是基础,知识包含低层次的经验知识和高层次的理论知识。观察报告、实验记录等经验知识是由一系列“是什么”组成的知识,而用来回答“为什么”的则是理论知识。
(2)Question是探究性问题。问题是驱动,教师在备课阶段需精心准备每个知识点所包含的具有启发性、能引起学生兴趣的探究性问题,引导学生课前带着问题预习,进而参与课堂教学;课后通过研讨交流给出问题的解决方案并进行知识的拓展与应用。
(3)Interactive是师生互动。学生通过课前预习思考,对探究性问题有了初步认识;在教师授课时,可以参与到授课过程中,加深对理论知识的理解和掌握;课后通过教师博客、网络教学平台和研究型学习与创新项目,增强师生间在课下的交流沟通,拓展课程知识应用。
(4)Experiments是实验。实验是对理论知识的验证,学生通过上机实验可以验证课堂理论知识,通过分析实验结果可进一步引发新的思考和问题。
(5)Function(…)是创新思维教学法的函数实现,需综合运用knowledge,Question,Interactive,Experiments这4个元素;教师在传授知识时需对学生进行创新思维能力训练。
2.2 创新思维教学法实践
创新思维教学法包括作好课前预习(思考)、增加课堂研讨(实验验证)、增强课后交流3个教学环节。学生课前查阅相关教学资源和资料,进行自主学习;课上以小组形式合作交流,辅以教师的实验课教学引导学生进行实验验证;课后通过网络教学平台和教师博客,增强师生间的交流。教师鼓励学生参加研究型学习与创新项目,拓展知识应用技能训练。
(1)作好课前预习。教师在备课阶段对课程内容进行梳理,理清课程核心知识点,精心设计每个核心知识点所包含的具有启发性的、能引起学生兴趣的探究性问题,引导学生课前带着这些问题预习,查阅资料,思考并获得初步认知。
(2)增加课堂探讨。在课堂授课环节,教师以“问题驱动法”讲授课程知识点,调动学生参与课堂教学的积极性,加强师生互动,引导学生积极思考并参与教学研讨,通过实验课验证加深学生对核心知识点的掌握。
(3)增强课后交流。学生课后可通过网络教学平台讨论区和教师博客加强师生间的交流,开发课下拓展知识的潜能。围绕教师提出的问题,师生互动得越频繁,学生的知识迁移和能力扩展就可能越主动和高效。学生主动性和积极性的充分发挥,必然促进学生对知识技能的理解与掌握,有利于创新思维与创新能力的形成与发展。
3 创新思维教学法在网络工程专业课程群中的研究与应用
创新思维教学法不是通过一门课就能让学生建立起创新能力,而是需要将创新思维训练融合到网络工程专业各门课程教学中。根据网络工程专业课程知识体系和课程的特点,青岛大学信息工程学院建设了网络工程专业核心课程群,课程群教师定期集体备课和交流,对于课程中相互交叉和具有连贯性的知识点进行归纳梳理。教师在学生参与教学的全过程中均采取记分制,对课堂与网络讨论、实验、课后作业和理论考试给予不同的权重并计分。
3.1 创新思维教学法训练举例
教师组织学生以学习小组(包括3~5名学生)为单位参与教学活动全过程。学生以交流协作和相互督促的方式进行预习、准备课堂讨论发言、收集网络资料、讨论学习重点难点和交流学习方法等。在课前预习阶段和课后讨论阶段,教师围绕课程知识点提出一些探究性问题,组织3~5名学生以学习小组为单位,进行资料查询和问题交流讨论,给出解决方案或算法设计,准备PPT并在课堂研讨阶段进行宣讲,在课后形成总结报告和实验报告。
在计算机网络原理这门课程中,教师对于网络层知识点准备的探究性问题举例如下。
(1)课前预习问题:对于网络层的路由选择协议,教师可给出一个具体的网络拓扑结构,要求学生思考并构造拓扑图中结点的最短路径。教师可提示学生:路由器可以与相邻结点交换信息(即基于距离矢量的路由选择算法);或者将路由器的路由信息汇集到某处计算处理(Dijkstra算法);又或者采用类似于交换机的自学习方法等。
教师在课前要求学生以学习小组为单位进行课前自主学习讨论,提出想法,进行总结,形成小组PPT;在课堂研讨时,挑选2~3个小组的方案并由学生在课堂宣讲和讨论,鼓励学生提出发散、创新思维观点,分析算法利弊,引导学生得出正确结论。教师在进行实验课教学时,可引导学生配置路由器的RIP和OSPF协议、观察路由选择协议的工作过程、记录报文交换的内容、观察链路状态变化后两种协议收敛的过程,使学生通过实验手段直接验证理论算法,并在网络实验环境下比较两种算法的不同思想、优缺点及适用网络。
课后学生以小组为单位进行讨论与交流,完善算法和实验结果分析,形成研究报告和实验报告。
(2)课后研讨问题:子网划分和利用路由聚合技术构造超网问题。教师可给出图2所示的具体的网络拓扑,将给定IP地址空间222.118.1.0/24划分为两个子网,分配给局域网1和局域网2,保证每个局域网至少包含120个IP地址,要求学生给出R2的路由表,使其明确包括到局域网1的路由、局域网2的路由、域名服务器的主机路由和互联网的路由;使用路由聚合技术给出R1到局域网1和局域网2的路由,构造路由器Rl的路由表。
教师可提示学生如下知识点。①划分子网是从两极IP地址到三级IP地址。划分子网的基本思路是从网络的主机号借用若干比特作为子网号,而主机号就相应减少若干个比特,于是两极IP地址在本单位内部就变为三级IP地址:网络号、子网号和主机号。②在路由表中利用无分类编址CIDR地址块查找目的网络,这种地址的聚合称为路由聚合,它使得路由表中的一项可用来表示很多个原来传统分类地址的路由,也称为构造超网。③路由表项中包含到目的网络的表项、特定主机的表项、默认路由表项。
3.2 网络教学平台的辅作用
图3所示的校园网络教学平台整合了专业课程群教改成果,提供每门课程教学大纲、教学日历、教学课件、教师教学录像、教学笔记、常见问题解答、研究型教学文档、课后习题等教学内容,并链接检测习题库以供学生进行自我测试。学生可以通过网络教学平台查询相关资料,开展网上讨论和答疑,在探究过程完成后以学习小组为单位提交总结报告。
3.3 研究性学习与创新实验项目培养学生的创新能力
网络工程专业教学计划对于研究型学习与创新实验项目设置3个学分,主要在探索性实验开发环节,为网络工程专业二、三年级学生提供一些与专业课程相关的研究型学习与创新实验项目,鼓励学生以3~5人为一个小组参与到项目的研究与开发中,在学生中逐步营造研究型学习氛围,带动多数学生积极参与到研究型学习与创新实验项目和教师的科研项目中。
为期1年的研究型学习与创新实验项目的开展,可以让学生参与项目分析、设计、开发的全过程。学生通过查阅资料、提出设计方案、进行实践开发和系统测试等一系列科研活动,开展与教师和同组同学的交流学习,拓宽了视野,提高了科研创新能力。我们通过对青岛大学信息工程学院2007级、2008级和2009级成功考研的学生进行调查统计发现,有近90%的学生在二、三年级时参加过研究型学习与创新实验项目,并且通过该项目提高了创新思维和主动学习能力。
4 结语
教学改革的关键在于充分发挥教师的主导作用和学生的主体作用,充分调动学生学习的积极性,从而培养学生的创新能力。笔者根据近几年开展创新思维教学法改革的实践,研究创新思维教学法在网络工程专业核心课程群建设中的应用,通过让学生作好课前预习、提高学生参与课堂教学和实验验证的积极性、调动学生课下拓展知识应用等教学环节的创新思维训练,激发了学生的学习兴趣,提高了学生自主学习和创新能力,在网络工程专业课程教学中取得了较好的教学效果。
参考文献:
[1]徐明,曹介南,高等学校网络工程专业培养方案[M],北京:清华大学出版社,2011:37
[2]谢钧,陈鸣,刘鹏,等,计算机网络课程教学中科学思维的培养[J],计算机教育,2011(19):81-84
[3]陈鸣,胡谷雨,周雷,等,计算机网络课程教学的思考与创新[J],高等教育研究学报,2008,31(2):66-68
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。
【论文摘要】文章就基于工作过程导向的课程开发模式为主导的职业教育课程建设与改革在理论研究上和实践应用上取得的成效进行了分析。
高职院校在办学过程中要形成特色鲜明的高职办学模式,课程体系是重要的载体。办学特色正是通过课程体系的实施来实现的。近几年来。基于工作过程导向的课程开发模式为主导的职业教育课程建设与改革在理论研究上和实践应用上取得了一定的成效。
工作过程,是在“企业里为完成一件工作任务并获得工作成果而进行的一个完整的工作程序”,“是一个综合的、时刻处于运动状态但结构相对固定的系统”。以工作过程为导向的系统化课程体系是根据产品、项目的典型工作任务确定学习领域后,以学生为中心而设计的课程体系。
高职教育的目标是培养技能型、应用型人才,重在专业动手能力的培养。以湖南信息科学职业学院为例,计算机网络专业培养目标定位为:培养学生可在各IT企业、政府机关、企事业单位、各类外资企业、电力、电信、汽车、房地产、金融、保险、税务、教育、科研等各个行业从事计算机网络建设、运行、维护和管理工作,也可从事各类网站的建设与管理、网页制作、网络应用软件的开发等工作。课程体系的构建应该与整体化的实际工作过程相联系,即基于工作过程的计算机网络技术专业课程体系构建必须与计算机网络技术的组建、网站设计与开发及网络应用软件开发三个方向的工作过程相联系。
首先,通过调研确定职业岗位群,其次,进行相应模块的行动领域(行动领域是按典型工作过程能力要求进行归纳总结的结果,体现的是现实的工作岗位能力目标.是完成目前工作岗位的要求)分析,即具体工作过程的分析;再次,根据行动领域确定相应模块的学习领域(学习领域即专业课程体系。是基于岗位工作过程分析,最终由行动领域转化而来,它的教学目标要求既源于岗位工作能力要求,同时又高于之);最后,创建具体的学习情境——教学项目。在构建课程体系时,要注重工学结合、“双证”课程的融合。
通过市场调研与毕业生访谈,我们确定了计算机网络技术专业的三个核心岗位:网络管理员、网页设计师和.NET开发人员。上述三个岗位的从业人员可参加国家相应的职业资格考试,获得网络管理员、网络工程师、网页设计师等职业资格证书。
要进行行动领域分析,必须先了解计算机网络专业毕业生和在职人员所从事的具体工作任务以及他们的职业发展历程,以进一步明确网络专业的培养目标及培养方向,从而确定典型工作任务。一个职业岗位的典型工作任务描述一项完整的工作行动,包括计划、实施和评估整个行动过程,反映了职业工作的内容和形式。通过对.net开发人员、网络管理员、网页设计师这几类工作岗位的工作人员的工作职责和工作任务进行凋研.汇总每个岗位的工作任务。
对典型工作任务的工作过程、方法、对象、成果相似的工作任务进行归类,确定计算机网络技术专业的主要典型工作任务及子任务,进一步分析技术人员或工人完成典型工作任务必须具备的职业能力。能过归纳,可划分出网络技术专业的行动领域,进一步划分出相对应的学习领域。根据职业能力目标,遵循职业教育的规律,将知识点、技能点组织起来,形成主干课程的知识和技能要求。对于某些学习领域可以相应的划分为各个学习情境,学生在情境中学习和工作,进而掌握知识和技能。学习情境由一些任务或项目作为载体,老师应该对实际的工作情境非常熟悉才能完成相应工作。因此,要做企业情境分析:了解职业能力;收集工作任务和项目;了解企业生产对象、流程等;随着经济的发展,工作岗位的变动.应深入到工作岗位的细节,考虑潜在的因素。以《局域网网络组建》学习领域为例,我们通过分析,将其划分为三个子情境。分别为:办公室局域网组建、中小型公司局域网组建、校园网组建。
确定学习情境以后。具体的实施过程中比较重要的就是教学方法的选择。选取的时候一定要注重以学生为中心。本文推荐以行动为导向的六步教学法:资讯——计划——决策——实施——检查——评估。教学时,可以采用“车间教学”的组织形式,分大班为若干“班组”。让学生作为准员工。体会企业的工作环境和工作过程,以实现学生的自我管理,降低班级人数多造成的管理困难。而小组工作方式则能锻炼学生的合作、沟通能力和责任心,不仅达到专业能力的培养目标,更加强化学生的方法能力和社会能力培养。在评估时,要注意实践与理论相结合,仿真与现场相结合,结果与过程相结合,专业成绩与能力评估相结合等。
总而言之.课程建设是专业建设的灵魂,是提高教学质量的重要措施。因此,我院要继续加大课程建设的力度,进一步带动专业建设。现提出以下几点建议:
1)形成专业建设指导委员会。确定学术带头人。
关键词:在线学习;通信工程;CMC;网络学习行为
中图分类号:G642.0 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2017)23-0062-03
一、引言
随着通信技术与网络技术突飞猛进的发展,在线学习作为网络远程教育不可缺少的一部分已经得到了广泛应用。在《国家中长期教育教改和发展规划纲要(2010-2020年)》中也提出了相关的内容:到2020年,数字化教育服务体系基本覆盖城乡各级各类学校,达到学校教育内容、教学的手段和方法现代化。可见,网络远程教育作为一种现代化的教学手段,其发展符合国家中长期教育教改和发展规划纲要。在线学习作为网络远程教育的手段之一,能够较好地辅助教师,协同完成专业课程的网络学习。
以桂林航天工业学院通信工程本科专业为例。通信工程专业作为桂林航天工业学院首批的应用型本科专业之一,其在专业建设中具有如下特点:需要深厚的基础知识,需要较强的计算机网络和电子技术专业知识,需要不断地跟踪和更新通信行业知识,实验设备需求大且具有系统性等特点。可见,培养应用型通信工程本科专业人才,仍面临着如下的挑战:
1.行业专业知识更新快。教师除了完成教学工作量和科研工作量以外,还需要与通信行业专业知识同步,这无形中给通信专业教师带来了新的工作压力。
2.实验设备昂贵且一体化。通信专业的实验设备花费昂贵,且一体化。学生无法从一体化的实验设备中了解整个数据传输的过程。
针对通信工程专业在专业建设中存在的问题,作为网络远程教育的手段之一的在线学习方式被引入。在线学习是以学习者的自主学习为主、学习者间的协作学习为辅的现代学习方式,它为实现人类终身学习奠定了坚实的基础。《3G网络组建与维护》是我校通信工程专业的精品课程之一,其作为在线学习的平台之一,添加了新的专业培养方案和实训计划,完善了教学计划和教学大纲,进一步建设了该教学平台,新增添教学平台设备250万元,完成了3G全网的建设任务,同时增添了三网融合实验平台。该网络平台主要包括课程大纲、教学内容、虚拟演示、教学成果和教学录像、学习交流、作业提交等功能模块。
《3G网络组建与维护》在线学习方式取得了较好的效果,然而,其仍存在如下问题:未能归纳出常见的W络学习行为模型,未能发现影响网络学习效果的因素以及网络在线学习中存在的问题。针对以上问题,本文采用CMC内容分析法(Computer Mediated Communication,CMC)对网络学习平台记录的数据内容对网络学习者的网络操作行为和交互行为进行分析,得到客观真实的数据,最后给出在线学习对网络学习行为的优化策略。
二、CMC内容分析法
1.基于CMC内容分析法对网络学习行为的概念性定义。根据网络学习者在在线系统的学习过程,其会在网络系统中留学数据,我们对数据进行了一定的归纳、分析及总结,得出一定的结论,客观地去评论网络学习者的行为。根据网络学习者操作在线学习系统的内容不同,我们对在线学习者的行为也进行了分类――在线学习、在线操作、在线互动等。例如:论坛以及作业辅导等属于在线互动的网络行为范畴。为了了解在线学习者的网络行为,我们对在线学习者操作网络系统的时长、时间段以及内容进行了数据收集和分析。如表1所示。
可见,在如下的前提条件下:大部分的在线学习者的网络水平较好。然而,网络学习者在线学习的时间并不长,远远低于全日制的在学校上课的学生学习时间。56%以上的在线学习者在线学习时间不足5小时。
2.基于CMC内容分析法的网络学习行为记录。桂林航天工业学院结合专业特色和课程特点,采用现代教育技术,借鉴国内外优质的教育资源,制作了丰富的多媒体课件,将复杂抽象的通信概念通过动画的形式简单化。开创了许多互动平台,为学生和老师提供了师生交流或者生生交流的机会。
CMC内容分析方法主要是对在线学习平台系统的前台系统和后台系统进行数据的挖掘,进一步总结出网络学习者的行为特征,给予建设性的指导。首先,我们在前台系统中提供了一段计时代码,研究人员可以对在线学习者访问该前台系统的时间和行为进行数量级的统计。其次,我们在前台系统设置了留言板、论坛等功能,方便学生进行信息和情感交流。最后,我们从后台系统中对前台系统的内容进行更新和。
3.基于CMC内容分析法对网络交互行为的分析。
本研究的对象是电子信息与自动化学院《3G网络组建与维护》学习平台的尧山论坛中的在线讨论内容。本论坛按照专业分成了4个子讨论区,分别是通信工程专业、电子信息工程专业、通信技术专业三个专业。随机抽取三个专业讨论区中的有效帖子,基于CMC方法进行了分析。可见,通过简单的“好”、“顶”等语句回复的居多。因此,深度交互的效果不好,对专业的交互性明显不如意。
三、在线学习对网络学习行为的优化策略
1.教师指导下的自主学习模式。在《3G网络组建与维护》的平台中,我们教学大纲,教学理念,分类教学任务。通过深入企业调研,与企业中的专家座谈,制定合理地且适应于应用型本科的教学大纲和教学理念,进一步修改教学计划。从而,更好地指导学生制定学习计划,重点复习某些内容。
2.协作学习模式。开展生生互动,师生互动活动。例如,在线教学的平台上开设论坛功能,开通微信、微博等视听聊天工具,加强学生和学生之间、学生和老师之间的学术交流等。
3.建立合理的评价体系,加快网络学习能力。基于CMC内容分析方法对在线学习者的网络行为进行分析。针对不同的网络学习者开展分层一对一的评价体系。有针对性地给予网络资源整合和推荐。
4.提高教师素质,科学性研究教学方法。通过提高教师的素质,网络远程教育的教学方法、教学策略、管理方法、教学模式才能得到提高。而且,学生的培养与教师素质的提高息息相关。
除此之外,要不断地更新网络学习资源。针对性地学习资源,为学生在线学习提供便利的接口。与此同时,开拓兄弟院校的合作交流,资源共享,优化教学资源,从而实现共赢。
四、结语
随着计算机网络技术与现代教育技术手段的提高,网络教学质量得到了很大的提高。然而,网络教学方法的研究仍有待提高。本文提出基于CMC内容分析法(Computer Mediated Communication,CMC)对在线教育平台上的交互情况进行了归类、总结和分析,客观地了解与分析了通信工程本科专业的网络学习行为,进而提高了在线学习的教学质量。
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Study on Network Behavior of Communication Engineering Based on Online Learning
―A Case Study of Communciation Engineering of Guilin University of Aerospace Technology
LI Yun1,WANG Xue-jun1,HU Qing-hui1,WU Xin-tong2
(1.Guilin University of Aerospace Technology,Guilin,Guangxi 541004,China;
关键词:网络工程;通信工程;课程体系;通信类课程
网络工程专业的发展已近10个年头,目前开设该专业的院校达200多所[1],已有大批毕业生走向社会。但网络工程专业仍属于教育部颁发的本科教育目录外专业(专业代码:080613W);各高校对网络工程专业的理解还存在一定的差异,其专业定位、培养目标、课程体系等都不尽相同,缺乏统一或公认的指导性办学计划。随着网络与通信技术的飞速发展,加之社会对该领域人才的迫切需求,近些年来,网络工程专业建设的研究与报告越来越多,本文主要围绕网络工程专业如何设置通信类系列课程进行探讨。
1网络工程专业课程体系
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,通过多专业技术不断地交叉、融合,内涵不断地丰富和扩展,并在社会对各类网络人才需求不断推动下得以产生并发展壮大的一门新的学科和专业[2]。本文将它的专业课程(含专业基础课程)体系大致分为4大方面的系列课程,如图1所示。
其中,电子类课程涵盖电工、电子电路、数字逻辑设计等方面的基本理论和实验技术,是培养学生具备分析和设计计算机硬件系统、通信器件和网络设备等IT产品能力的基本课程,也是学生学习后续计算机类、通信类以及网络类课程的重要基础。由于网络
工程专业主要起源于计算机专业,而且网络和通信设备又是一种特殊而重要的计算机系统,学生只有在掌握好计算机基本原理、体系结构、程序设计的基础上,才能进一步熟悉并掌握网络系统(如交换机、路由器等)的工作原理、体系结构及系统软硬件的开发。因此计算机类课程是网络工程专业最重要的一类系列课程,它和网络类系列课程一起构成网络工程专业的骨干课程体系。
图1网络工程专业课程体系
通信类和网络类系列课程是最能体现网络工程专业特色的系列课程,是培养学生具有网络系统研发、规划、部署、集成、管理、安全防护等技术的重要课程,也是关系到网络工程专业学生是否能最终满足现代各类IT企业对网络人才要求的关键。目前,
各院校在课程设置方面存在的差异也是这两类课程及其教学内容深浅和宽窄的选定,这与各院校在学生培养的目标定位以及通信工程和计算机网络专业方向的教学实力和实验条件有关。
2网络工程专业和通信工程专业的异同点
网络工程专业与通信工程专业同属于网络与通信领域,同跨电子、通信和计算机学科,部分专业课程,尤其是专业基础课程方面开设的课程类似。例如,大多院校的两类专业均开设电工与电路基础、模/数电子技术、信号与系统、通信原理、数据结构、操作系统、数据库、计算机网络、程序设计等课程。尤其是网络工程专业的通信类课程,主要来源于通信工程专业的部分专业基础课程和专业课程,并且两者都强调动手及其工程应用能力的培养,有一定的共性。但毕竟两者的培养目标和专业特点不同,因此,在通信类课程的选定和教学内容的安排上,网络工程专业应着重考虑两者的不同点。这些不同点主要如下:
1) 在专业定位方面,通信工程专业偏重于信号编码、信息的发送、传输和处理以及通信设备、技术和系统的研发和使用;而网络工程专业则关注网络新技术新产品的研发,组网工程的设计、规划、集成,网络应用软件的开发,网络系统的管理与维护等,两者的培养目标不同。因此在内容深浅和学时安排上,两专业的通信类课程应作明显区分。
2) 在数理基础方面,通信工程专业关注信号的变换、传输、处理、检测及编码,其特有的专业基础课程有信号与系统、数字信号处理、随机信号分析、电磁场与电磁波、信息论及编码等。通过学习这些课程,学生可为后续专业课程的学习或将来进一步研发、运营、维护通信设备和系统打下理论基础。而网络工程专业除了注重让学生掌握计算机理论基础知识外,还应让学生加强学习图论、进程代数、排队论、Petri网、线性与非线性规划等知识领域相关的理论课程,为进一步研究网络协议设计、网络拥塞控制、流量控制、网络性能分析等打下基础。因此在专业理论基础方面的教学侧重点应有明显不同。
3) 从网络体系结构方面来看,通信工程专业更注重于学习和研究IP层以下的底层支撑通信网的协议、技术及相关知识点,通常开设通信电子线路或高频电子线路和低频电子线路、微波技术与天线、光纤通信、卫星通信、移动通信、数字程控交换原理等网络工程专业不开或涉及较浅的课程。而网络工程专业则注重IP层以上的网络高层协议及软件的开发和应用,重点涉及的课程有网络工程、网络协议分析、网络编程、网络管理、网络安全、Internet技术[3]等通信工程专业涉及较少的课程。可以说,通信工程专业通常着重于电信或广电等公共网络平台的建设与管理,而网络工程专业则相对偏重于互联网、企业网、专用网、IP网以及接入网络的开发、管理及应用平台的建设和维护。因此,网络工程专业的通信类课程应以基本概念、工作原理、关键技术的教学为重点,以满足网络类系列课程的教学要求为目标,而将复杂的电磁或信号处理等理论分析内容加以精简。有所为,有所不为,以体现专业特色。
4) 课程实验和课程设计的偏重点也不同。通常,通信工程专业将电子系统课程设计、DSP系统课程设计、通信原理课程设计以及通信工程综合课程设计等作为重点的课程设计内容。而网络工程专业关注的课程内容有组网工程课程设计、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[4]。这也说明了两类专业的毕业生将来要走向的工作岗位有所不同。因此,网络工程专业的实验教学也应与课程教学一样有所侧重。
最后,通信工程专业发展历史悠久,教学内容也相对集中、稳定和成熟(信息与通信工程为一级学科)。而网络工程专业则是个新兴且正在发展中的专业,涉及的知识面较广,内容较多、较新,工程性也相对较强,不但涉及网络设备或系统软、硬件的开发,还涉及网络系统的集成、运营、管理、测试、性能分析、安全等技术内容。因此,网络工程专业如何设计好自己的通信类课程体系,既要重点突出,又要适应面广,是一个非常值得探讨的问题。
3通信类系列课程的设置建议
综上所述,由于两个专业的关注点不同,因此,在网络工程专业的课程体系中开设有关通信方面的课程,应对准网络工程专业的培养目标,以够用和满足网络后续课程的学习和网络系统的研发为原则,以理解并掌握基本的通信理论、概念和工作原理并熟悉现代各种通信网络关键技术为要求,以通信类课程能否支撑网络类课程的学习和工程实践,打下坚实的基础为衡量准则。
3.1通信类专业基础课设置
在通信类专业基础课方面,可开设信号分析与处理和数据通信原理两门课程。其中信号分析与处理课程应涵盖信号与系统的大部内容和数字信号处理的部分内容。其主要知识单元应包括信号分析与处理的基本概念,连续信号分析(时域、频域、复频域),离散信号分析(时域、频域、复频域),信号处理基础,模拟和数字滤波器,信号分析与处理的MATLAB实现等内容。数据通信原理课程来源于通信工程专业的通信原理课程,主要简化了模拟通信原理的有关概念和技术。其主要内容应涵盖数据通信的基本概念(信号、噪声、信道和性能指标等),信源编码,信道编码,基带传输,频带传输,同步等主要知识单元。另外,还可在这两门课程中适当增加随机信号分析与处理基础方面的章节。教师可根据各高校特点及目标定位来设置两门课程具体的教学知识点。
3.2通信类专业课设置
在通信类专业课方面,应使学生了解和掌握现代信息社会各种常见通信网络(光纤通信网、数字程控交换网、宽带IP网络、微波和卫星通信网、移动通信网以及各种接入网等)的基本特点,协议,工作原理,关键技术以及组网和应用方面的内容。保证学生今后无论是进行核心网络还是接入网络、有线网路还是无线网络、电信网络还是IP网络的规划、设计、
运营和软硬件开发,都能具备足够的通信知识背景,并快速了解和熟悉工作环境和岗位要求。
说到具体内容,可开设现代通信网络(可涵盖数字程控交换网、光纤通信网、宽带IP网络、智能网、NGN网等),无线通信与网络(可涵盖无线通信和无线信道方面的基本概念和理论、移动通信网、微波通信和卫星通信等),接入网技术(可涵盖以太接入、xDSL网、HFC网、各种无线接入网)等3门左右的课程。在教学过程中,可简化一些理论性强、学生学习枯燥的内容(通信工程专业可能侧重的内容)。如何确定专业必修课、选修课以及选定教材、内容和知识点,各高校可灵活掌握,有条件的院校还可开设无线传感器网、物联网等新的通信技术课程。
4结语
网络工程专业横跨电子、通信以及计算机专业领域。虽然建设的时间不长,但发展很快。它与通信工程专业既有共同点也有明显的区别,其通信类专业课程主要来源于通信工程专业的有关课程。如何根据网络工程专业的培养目标来进行取舍,是一个值得探讨的问题。本文在对网络工程专业课程体系进行分类以及对网络工程专业和通信工程专业特点进行比对的基础上,给出了开设网络工程专业通信类系列课程的想法和建议,有待于在今后的教学实践中进一步丰富与完善。
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Establishment of Communication Serial Courses in Network Engineering
MAO Yu-gang, CAO Jie-nan, XU Ming
(Department of Network Engineering, School of Computer Science, National University of Defense Technology, Changsha 410073, China)