面向职业认证的网络工程实验教学改革

费雄伟，欧阳艾嘉，陈伟宏

（1.湖南城市学院 信息科学与工程学院，湖南 益阳 413000；2.湖南大学 信息科学与工程学院，湖南 长沙 410082）

面向职业认证的网络工程实验教学改革

费雄伟1，欧阳艾嘉2，陈伟宏1

（1.湖南城市学院 信息科学与工程学院，湖南 益阳 413000；2.湖南大学 信息科学与工程学院，湖南 长沙 410082）

针对网络工程实验教学存在的实验与理论不匹配、缺乏职业能力和管理不科学等问题，提出了面向职业认证的网络工程实验教学改革方案。方案设计了10个有职业能力的实验项目，给出了实验项目的应用和对应的理论知识，并以工程项目的角色分工进行指导和工程验收方式进行评价。通过与湖南蓝狐网络科技公司的合作，改革后应用性实验比例和实验覆盖率得到了极大的提升。网络教学质量和效果显著提高，学生职业能力得到了显著增强。

职业认证；应用能力；工程角色；工程验收；网络工程实验

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。

图1 配置动态路由RIP的实验拓扑图（示范）

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。

[1]Mihhailov D，Sudniton A，Krnus M.Project-oriented approach to low-power topics in advanced digital design course [J].Electronics and Electrical Engineering，2010，6（102）：151-154.

[2]王盛邦，李晓宁，陈立文.基于网络技术的网络工程实验课程体系[J].实验室研究与探索，2010，29（4）：49-51，111.

[3]杨松波，张学东，王莉，罗禹锦.“网络工程”课程教学改革的探索[J].辽宁科技大学学报，2013，36（3）：281-183.

[4]白明佳.开放教育网络工程技术专业教学模式的改革[J].中国远程教育，2013（6）：56-57.

G642.0

A

1674-9324（2014）42-0277-03

湖南城市学院教学改革研究项目“网络工程专业职业认证化教学改革和实践”，湖南省高等学校教学改革研究项目（湘教通[2011]315号345）。

费雄伟（1980-），男，湖南祁阳人，硕士，讲师，研究方向：网络与信息安全，并行计算；欧阳艾嘉（1975-），男，湖南娄底人，博士，讲师，研究方向：并行计算；陈伟宏（1976-），女，湖南益阳人，硕士，副教授，研究方向：计算机网络。