工程应用为主、兼顾科学研究的网络工程专业建设研究

高 宝

（北京林业大学 信息学院，北京 100083）

0 引 言

截止2016年底，国内共有241所大学开设了网络工程专业，开设网络工程专业的大学包括985、211大学，也包括众多的二本、三本类大学。开设网络工程专业的大学对该专业的培养目标和培养方式均有着不同的定义[1]：以北京邮电大学和南京邮电大学为代表，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；以中山大学、重庆大学和解放军理工大学为代表，以培养具有计算机网络工程管理、设计和开发能力的人才为目标。北京林业大学网络工程专业，2009年经教育部批准，2010开始招收本科生，培养规模为每年30人，目前毕业4届本科生，授予工科学士学位。

1 西方国家对传统工程的定位与培养方法

2015年由《大西洋月刊》撰稿人Ian Bogost发表的文章[2]清晰地阐述了西方国家对传统“工程”这一概念的定义：工程就是“为公众利益而设计和建造基础设施”。文章也对工程师的培养方法给出了明确的解释：“一名专业工程师需要获得4年制的学位，通过一种或多种考试，并在注册工程师的监督下，接受4年或更多年的专业实践”。可以看到一名工程师的培养在西方是一个漫长而又要求严苛的过程。在欧盟体系内享有盛誉的法国图尔大学（TOURS University）工程学院（POLYTECH College）的淘汰率接近50%。

在加拿大，很多土木工程师都戴着一枚铁指环，象征着对土木工程职业的道德承诺。土木工程专业的学生毕业的时候会参加一个“工程师冠名典礼”（the ritual of the calling of an engineer），被告知自己在工程界工作的义务，并宣读诗人鲁德亚德·吉卜林撰写的誓言，然后才被授予这枚指环[2]。

2 网络工程专业培养目标

按照西方对“传统”工程的定义，网络工程就应该被定义为公众利益而设计和建造网络基础设施。网络基础设施既包括网络硬件基础设施（如路由与交换网络、光传输网络等），又包括网络软件基础设施（与网络、通讯相关的软件工程项目）。

以上述网络工程定义为基础，培养目标定位于“培养具有计算机科学与技术理论基础，掌握通讯原理和系统管理与运行技术，能将实际网络基础设施及系统运行工作相结合，掌握通讯、系统、软件工程技术规范，具有网络传输技术研究能力兼具信息系统开发、管理与运行能力，了解学科发展最新技术的复合型人才”。专业的建设思想是以工程应用为主，兼顾科学研究。

3 网络工程课程体系

按照“以工程应用为主，兼顾科学研究”的专业建设思想，可以5个要素建设网络工程专业人才培养体系：基础、设计、建造、管理和实践考核，如图1所示流程建设。

1）基础要素。

基础要素的课程建设原则是厚基础。本科生网络工程专业要求有两个专业学科的基础课程：计算机科学与技术、通讯原理，网络工程是两个学科的复合型基础。除北京林业大学的通识课程外，网络工程专业本科生的专业基础课是计算机科学与技术、通讯原理与计算机网络基础课的融合，是一个典型的复合型专业。

2）设计要素。

网络工程专业的内涵是设计与建造网络基础设施，因此设计与建造是网络工程的两个要素。与实践相结合是设计要素的课程建设原则。一个好的设计，需要在实际工程项目中得到检验与验证。

设计要素包含3个方面的建设内容：①网络拓扑结构设计，包括局域网、城域网、广域网拓扑结构设计方法与设计规范，具有较强的标准约束。②弱电工程设计，即综合布线工程设计，其设计规范分国际、国内标准要求，国际标准为TIA/EIA 568B、TSB—67等标准体系，国内标准为GB/T50311—2007、GB/T50312标准体系，要求本科生掌握并能熟练应用这些标准，并能与实际建设项目相结合。在网络工程行业内，设计的最终成果要反映在CAD图纸上，因此，对于网络工程专业的本科生，还要求熟练使用AutoCAD弱电工程制图。③网络工程相关的软件项目设计，这一建设内容又分为两大类型：第1种类型是与系统紧密相关的系统级软件项目设计，该类型涉及设备驱动、系统调用、操作系统内核、套接字程序设计、片上系统程序设计等；第2种类型是基于Web的系统设计，由于Web程序总是需要将程序由服务器传输至客户端的浏览器解释、显示，因此，通常将此类的设计与实现任务划归网络工程专业。

3）建造要素。

规范性是建造要素的课程建设原则。现代的软件工程项目通常都是由多个模块组成的，各个模块间是相互联系的，要实现多个模块的协同工作，就需要在各个模块间设计与实现时使用具有规范性的代码表述。

按照设计部分对软件项目的分类，建造部分涉及两类软件项目的实现：①与系统紧密相关的系统级软件项目的实现；②Web程序的实现。无论是何种Web系统项目，都要求学生掌握与熟练应用现有的、经过长期发展的各种规范，只有遵循软件工程规范的项目，才是一个合格的建造项目。要使学生养成良好的程序实现规范，需要一个长期的训练过程。

4）管理要素。

管理要素的含义是建设完成的网络工程硬件基础设施与软件基础设施的管理与运行，涉及网络运行状态的监视与管理、软件系统运行状态的监视与管理、系统运行中间数据、结果数据分析、数据本地异地备份、网络安全等多项内容，是一项复杂且专业要求很好的工程。

图1 网络工程专业培养体系构建流程

在国内外长期对网络与系统管理的过程中，形成了大量的标准化文档与规范以及强制执行的安全条例，这些标准化的文档、规范与安全标准是网络工程“管理”工作需要坚持与遵守的条例，应在本科生阶段就贯穿于管理课程的教学中。

5）实践要素。

网络工程专业是一门实践性很强的学科，是为公众利益服务的学科，无论是设计，还是建造，都需要在实践中检验，因此，设计、建造、管理都需要对本科生的实践能力进行考核，实践能力考核是“实践”要素课程建设的核心内容。

北京林业大学新版网络工程培养方案分两个阶段对实践能力进行考核：①设计阶段实践考核，主要考核的内容是硬件基础设施与软件基础设施建设的设计能力，对于在此阶段考核不合格的学生，要求留级，由基础阶段开始重新学习；②管理阶段实践考核，主要考核学生按照工程设计对软、硬件基础设施的建造与管理能力，对于管理阶段考核不合格的学生，要求不能进入导师制学习，需要留级，由建造要素重新开始学习。

按照图1流程构建的网络工程专业培养方案存在一定比例的留级率，按北京林业大学“普通高等学校学生管理规定”的要求，本科生允许连续两次留级。

4 构建以工程应用为主的课程体系

基于以上5个要素，结合3+1培养模式，可构建以工程应用为主的课程体系。北京林业大学网络工程专业的3+1培养模式是指3年的专业理论教育与实践能力培养，1年的导师制差异化培养。教师在构建以工程应用为主的课程体系时，应强化建设以下内容。

1）加强教师的工程能力培养。

引导骨干教师在讲授专业课程之前，参加1～2项与网络工程相关实际生产建设或管理项目，在生产项目中培养工程能力。

2）建设合作实验室。

与国内重要的网络工程企业合作建立开放实验室。例如，我们与南京铱迅信息技术有限公司、北京三石科技有限公司合作建设网络安全实验室；与中兴通讯合作建设传输网络实验室。

3）从网络设备生产企业中聘请符合条件的工程师讲授专业课程。

从重点网络设备生产企业聘请博士以上学历的研发团队负责人或相关工程师，讲授相关专业课程，如聘请符合条件的工程技术人员讲授综合布线设计与实践、传输网络等课程。这种方式是现阶段解决专业课师资短缺问题的有效方法。

4）建设专业基础实验室。

在网络工程实验室的基础上，在大学的支持下建设片上系统实验室、通讯实验室，增强学生的实践能力。

5）采用新的教学方式与评价机制。

采用新的教学方式，由原先的教师主讲为主，逐步变更为教师引导、学生自学为主的教学方式，强化作业量、指定资料阅读量与作业检查力度，同时改变对学生的评价机制，将考试成绩所占比重由70%降低至50%，实验成绩所占比重调整至20%，作业成绩与指定资料阅读成绩所占比重调整至30%，即实现针对本科生的5：2：3评价机制。

学生做作业所需要的软件环境与硬件环境由教研室开发实现，从而方便教师对学生作业完成质量与难度的准确评价。

5 构建以兼顾科学研究为辅的培养体系

在构建专业课程体系5个要素的基础上，可结合3+1培养模式，建立导师制培养制度，从网络工程专业第6学期开始，实行导师制。在培养学制最后1年，由导师主导培养，每名教师负责2～3名本科生研究能力、综合实践能力的差异化培养，负责本科毕业论文的指导工作，学生自愿选报指导教师。这样使学生能够积极参与指导教师的科研或综合实践项目中。

网络工程专业教师的研究方向不同，研究领域也不尽相同，无形中为学生提供了不同的出口平台，主要的出口平台有：①网络工程硬件基础设施设计与建造，包括路由与交换、片上系统、嵌入式系统、卫星通讯；②网络工程软件基础设施设计与建造，包括网络与系统管理程序设计与实现、网络安全嵌入式系统设计与实现、基于Web的管理信息系统的设计与实现；③系统管理与运维，包括局域网、城域网、广域网的网络管理与运维，信息系统的管理与运维，网络服务的管理与运维，云计算与大数据分析等；④其他，由于教学研究领域的多样性，导师制培养后形成了本科生出口的多样性，适当地拓宽了学生的兴趣领域。

5 结 语

以工程应用为主、兼顾科学研究的网络工程专业建设落实于北京林业大学新版的培养计划中，从2015级开始贯彻执行，出现4个方面的明显发展趋势：①学生的工程应用能力明显增强。假期有60%的学生参与国内大型网络企业的实习活动，能将大学所学应用到实际生产建设项目中。②积极参加指导教师的科研活动。网工专业几乎所有的高年级学生参与指导教师的科研项目中，按照指导教师的要求由简入深地完成教师的科研项目。③学生分析问题和解决问题的能力明显加强。在实习或科研工作中遇到困难或问题时，学生分析问题和解决问题的能力提高，也进一步对自身能力与今后努力的方向有明确的认识。④教师对学生的评价更加准确。由于采用5:2:3的评价机制，避免了根据考试成绩对学生作出片面的评价，在教学与研究过程中，可准确地发现有较强培养潜力的学生。

[1]袁志祥, 秦锋, 郑啸, 等. 网络工程专业人才培养与教学模式改革研究[J]. 计算机教育, 2010(5): 70-73.

[2]The Atlantic. Programmers: Stop calling yourselves engineers[EB/OL]. (2015-11-05)[2017-08-25]. https://www.theatlantic.com/technology/archive/2015/11/programmers-should-not-call-themselves-engineers/414271/.

[3]王宝金, 潘彪, 朱南峰, 等. 基于复合应用型卓越人才培养的木材科学与工程专业实践教学体系的构建[J]. 中国林业教育,2017, 35(4): 19-22.

[4]刘英学, 刘文白, 张宝吉. 船舶与海洋工程专业培养模式研究[J]. 航海工程, 2012, 41(6): 134-137.