网络工程专业方向设置与专业能力的问题探讨

国防科技大学计算机学院副教授 曹介南 国防科技大学计算机学院教授 徐明 北京工业大学教务处副处长、教授、教育部高等学校计算机科学与技术专业教学指导分委员会秘书长 蒋宗礼 陈鸣

　摘 要：随着我国信息化建设从横向规模发展转变为纵向深度应用发展，社会对各种类型网络技术人才在数量和质量上的需求也正在发生变化。为了适应这些变化，本文分析了网络工程专业人才的需求，提出了3个专业方向和6种专业能力，并围绕各专业方向的专业能力培养，给出了一个示范性的网络工程专业课程体系。
　　关键词：网络工程专业；专业方向；专业能力；示范课程体系
　　一、研究背景
　　网络工程专业是在计算机科学与技术、通信工程等专业交叉、融合的基础上发展起来的新专业。从1998年网络工程专业被教育部列入本科专业目录以来，至今全国已有近300所高校设置了该专业，为社会培养了大批网络专业技术人才。
　　随着我国信息化建设从横向规模发展转变为纵向深度应用发展，社会对各种类型的网络技术人才在数量和质量上的需求也正在发生变化。主要表现为：
　　1.不断扩展的互联网应用需求，不断涌现的新信息技术对网络体系结构的适用性、网络协议性能与服务质量、网络应用的可靠性与安全性等提出了新的挑战，科研院所需要高层次的关于网络理论与技术的科学研究后备人才。
　　2.网络设备制造企业和网络应用开发企业迅速崛起，网络相关软硬件产品更新换代以及产品系列化、企业规模化等，需要大量的网络软硬件系统研发人才。
　　3.不断涌现的新企事业单位网络系统规划设计、建设与施工需求，大量原有的企事业单位网络系统扩容、升级与改造需求，需要大量的网络系统规划设计、信息系统集成、网络软硬件产品安装与调试等组网工程技术人才。
　　4.政府、军队及企事业单位对网络与信息系统应用的不断深入，网络系统已成为各单位的一种基础性设施，急需大量的网络与信息系统管理、维护及安全保障人才。
　　5.各行各业的网络应用如雨后春笋般地发展，产生了一系列新岗位、新职业需求。
　　为了适应上述应用需求，一方面，作为一个跨学科、实用性强、服务面广的专业，网络工程专业的内涵、人才培养目标需要不断丰富和发展。首先，在专业内涵方面，需要涵盖局域网、城域网、广域网、互联网、无线网络与移动通信、物联网、社交网络以及空间网络等多个领域的理论基础、技术原理和工程方法等内容；其次，在人才培养目标方面，需要培养包括网络软硬件系统设计与开发、网络工程规划设计与施工、网络系统管理与维护等多层次的专业人才。另一方面，从培养规模来看，网络工程无疑已是一个较大规模的专业，而且未来有更大的发展空间。人们不禁会问，网络工程专业具有哪些专业方向？每个专业方向需要掌握哪些专业知识？具有哪些专业能力？将来可就业于哪些工作岗位？为此，我们必须思考网络工程专业应该具有什么样的知识体系？应该包括哪些核心知识单元？各专业方向需要开设哪些核心专业课程和专业扩展课程？应该进行哪些实践环节的训练？网络工程专业与计算机科学与技术、信息安全、通信工程、物联网工程等相关专业差异与特色何在？本科、专科与培训机构之间的培养定位又各是什么？
　　本文将围绕网络工程专业人才培养目标、专业方向、专业能力和专业课程体系等问题进行探讨。
　　二、人才培养目标
　　必须根据网络技术的发展和社会需求，面向网络工程的整个生命周期，适时调整网络工程专业人才培养目标，使之覆盖网络设备的设计与开发、网络协议的设计与开发、网络工程规划设计与实施、网络应用系统开发以及网络系统的管理与安全等方面。
　　因此，网络工程专业的人才培养目标定义为：培养德、智、体全面发展，具有深厚的数学和自然科学基础知识，扎实的专业基础知识，较强的网络工程专业能力，能从事网络设备和网络协议研发、网络应用系统开发、组网工程的规划设计与实施、网络系统的管理与维护、网络安全保障等技术工作，具有一定的工程管理能力和良好的职业道德与团队协作精神的中、高级网络技术人才。
　　三、专业方向设置
　　为了满足调整后的网络工程专业人才培养目标需求，可在网络工程专业设立“网络设计、组网工程、网络管理与网络安全”3个专业方向。覆盖网络工程生命周期中的网络产品设计与开发、组网工程建设、网络系统管理与维护3个阶段，如图1所示。
　　图1 网络工程专业方向
　　各专业方向的内涵如下：
　　1.网络设计。包括网络理论与网络体系结构研究、网络硬件系统设计与研发、网络协议分析与新协议研发、基于网络的通用服务系统设计与研发、基于行业的网络应用系统设计与研发、网络应用新技术与新型网络计算模式的研究等内容。
　　该方向侧重于科学研究型人才的培养。毕业生适合到网络技术相关的科研院所、网络设备生产厂家、网络软件开发公司与网络服务公司、高等院校等单位从事网络相关理论与技术研究，网络设备、网络协议、网络应用系统等的分析、设计、开发以及教育、教学和人才培养等工作。
　　2.组网工程。包括网络系统需求分析、网络系统结构设计与规划、组网方案设计与论证、网络软硬件产品安装与配置、局域网络系统、广域网系统和互联网系统集成、多层构架的网络应用系统集成、跨平台多数据源的数据集成、网络系统测试与验收等内容。
　　组网工程方向侧重于工程型人才的培养。毕业生适合到系统集成公司、网络服务公司、电信运营公司等从事网络系统规划、设计与集成及IT领域技术支持与市场拓展等工作。
　　3.网络管理与网络安全。包括网络管理与网络安全协议及相关技术研究、网络管理与网络安全需求分析、方案设计与系统部署、网络故障分析与维护、网络性能测试、评估与优化、网络安全策略制订与实施等内容。
　　网络管理与网络安全方向侧重于应用型人才的培养。毕业生适合到政府、军队、企事业单位从事办公自动化网络的管理、维护、安全保障与信息化建设决策支持等工作。
　　通过专业方向的划分，调整网络专业人才培养结构，使研究型、工程型和应用型人才协调发展。形成以研发、工程、应用人才队伍为主体，管理、市场及服务人才队伍规模适度的人才体系。
　　根据上述专业方向的分工，不同类型的学校可以充分发挥本校师资队伍的水平和学生的特长，设置具有自身特色的培养目标。例如，有的可以侧重于培养与网络技术的研究、网络新产品与网络新应用系统的设计与开发等相关的科学研究与系统设计型人才，有的可以侧重于培养与网络应用系统的设计与开发、网络组网工程的实施等相关的工程型人才，有的可以侧重于培养与网络系统的使用、网络系统的管理与维护技术、网络系统安全防护等相关的应用型人才。

四、专业能力构成
　　综合不同专业方向、不同类型人才培养目标和用人单位对网络工程专业人才的能力需求以及网络工程生命周期各环节的技术要求，我们将网络工程人才专业能力归纳为“网络硬件设备研究与设计、网络协议分析与设计、网络应用系统设计与开发、网络工程规划设计与实施、网络系统管理与维护、网络系统安全保障”6个方面。
　　1.网络硬件设备研究与设计能力。熟悉网络设备与系统的体系结构和物理层、链路层的工作原理，掌握网络交换机、路由器、防火墙等网络硬件系统的设计与开发方法，具有初步的网络硬件新技术、新产品的研究与设计等方面的能力。
　　2.网络协议分析与设计能力。熟悉网络协议体系结构，掌握包括局域网协议、广域网协议、TCP/IP、网络安全协议、网络管理协议及其他网络应用协议等的工作原理，具有初步的协议分析与设计、协议实现、协议测试与验证等方面的能力。
　　3.网络应用系统设计与开发能力。熟悉客户机/服务器、浏览器/服务器、P2P等网络计算与服务模型，掌握软件设计、开发与测试的基本知识与方法，掌握Web服务技术、以网络为中心的计算技术（如网格计算、网络存储、云计算技术等）、网络多媒体技术以及套接字API、.NET、J2EE等主流的网络程序设计技术，具有初步的网络应用系统设计与开发方面的能力。
　　4.网络工程规划设计与实施能力。熟悉网络设备与系统的体系结构与工作原理，掌握主流网络设备与系统的安装、配置与使用方法，具有网络拓扑结构设计、网络路由设计、子网、VLAN与IP地址规划与设计、网络可靠性方案与安全性方案的设计与部署、网络服务部署、综合布线方案设计、网络施工方案设计以及网络测试与验收方案设计等方面的能力。
　　5.网络系统管理与维护能力。熟悉常见网络设备与系统的工作原理，掌握主流网络管理模型和网络管理系统功能与结构，掌握网络设备与系统的配置管理、故障管理、性能管理、安全管理、计费管理、网络性能评价与优化等技术与方法，具有初步的网络与信息系统的管理与维护能力。
　　6.网络系统安全保障能力。熟悉信息安全基本理论和常见的网络安全产品的工作原理，掌握主流网络安全产品如防火墙系统、入侵检测系统、漏洞扫描系统、病毒防杀系统的安装配置方法和使用方法，具有从事网络系统安全策略与措施制订、安全系统部署、安全事故预防、监测、跟踪、管理与恢复等方面的能力，具有初步的网络安全系统的设计与开发能力。
　　各专业方向应具有的专业能力和典型的工作岗位如下表所示。
　　专业方向、能力与岗位对应表
　　专业方向 专业能力 典型工作岗位
　　网络设计 网络硬件设备研究与设计能力 网络硬件工程师、网络设备测试工程师等
　　网络协议分析与设计能力 网络协议分析师、网络协议测试工程师等
　　网络应用系统设计与开发能力 网络软件工程师、网站设计师等
　　组网工程 网络工程规划与设计能力 网络规划师、网络架构工程师等
　　网络工程建设与系统集成能力 网络组网工程师、系统集成工程师等
　　网络管理与网络安全 网络系统管理与维护能力 网络管理员、网站设计与维护工程师等
　　网络系统安全保障能力 网络安全评估、安全管理与维护工程师等
　　五、课程体系设计
　　在设计网络工程专业的课程体系时，既要充分考虑对计算机、通信等相关专业的基础知识的继承性，同时还要考虑与这些专业的差异性，以体现网络工程专业人才培养的特色。
　　围绕网络工程专业3个方向和6种能力的培养，我们设计了如图2所示的示范课程体系。该体系由专业基础课程、专业核心课程、专业扩展课程和专业实践课程组成。
　　1.专业基础课程。首先，由于网络系统仍然是一个特殊的计算机系统，网络系统的基本原理、硬件与软件体系结构等与一般的计算机系统一脉相承，所以，网络
　　图2 网络工程专业示范课程体系
　　工程专业的基础课程应继承计算机科学与技术的基本理论和基本原理。其次，数据通信是网络的基本功能，通信技术是网络工程专业区别于计算机科学与技术专业的重要标志，所以网络工程专业课程体系必须涵盖通信工程的基本理论和基本原理。最后，电子技术是计算机科学与技术和网络工程等专业硬件系统基础，所以，网络工程专业课程体系也必须继承电子技术的基本理论和基本原理。综上所述，专业基础课程必须包涵电子技术基础、通信技术基础、计算技术基础和计算机系统基础等多个学科基础，以体现该专业多学科交叉综合的需求。
　　2.专业核心课程。作为3个专业方向都必须修学的知识，必须覆盖网络领域的基本原理、基本方法和基本技术，为各方向的深入学习和能力培养奠定扎实的专业基础。专业核心课程由5门课程组成，覆盖了计算机网络基本原理、网络应用系统开发方法、组网与系统集成基本技能、网络管理和网络安全基本原理等内容。
　　3.专业扩展课程。为了加强各专业方向的核心能力培养，对每个专业方向设计了一组扩展课程。其中，网络设计方向的学生需要具备的核心能力是网络系统的设计与研发能力，必须熟练掌握网络路由与交换技术、嵌入式技术、计算机系统体系结构、网络协议设计与分析和软件工程等相关原理与技术。组网工程方向的学生需要具备的核心能力是网络系统集成能力，必须熟悉Linux操作系统、传感器与物联网技术、项目管理技术等相关原理与技术。网络管理与网络安全方向的学生需要具备的核心能力是网络故障维护、网络性能分析、网络安全防护等能力，必须掌握网络测试与性能评价、网络故障诊断与维护、信息安全基础等相关原理与方法。
　　4.专业实践课程。为了使学生加深对所学原理的理解和掌握，培养综合运用所学知识解决实际问题的能力和创新的能力，在实践环节中可包括以下5个层次的实验与训练：（1）网络原理验证类实验；（2）网络设备与网络系统操作配置类实验；（3）网络应用系统设计类实验；（4）专业方向综合课程设计与学科竞赛、创新实验计划；（5）毕业实习和毕业设计训练。
　　参考文献：
　　[1] 徐明，曹介南等. 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.
　　[2] 蒋宗礼. 计算机类专业人才专业能力构成与培养[J]. 中国大学教学，2011（10）.
　　[3] 陈鸣，胡谷雨等. 网络工程专业教学体系的创新与实践[J]. 计算机教育，2009（19）.
　　[4] 徐明，曹介南. 网络工程专业课程体系研究与实践[J]. 计算机教育，2009（10）.
　　[5] 蒋宗礼. 以能力培养为导向 提高计算学科教育教学水平[J]. 中国大学教学，2008（8）.
　　[6] 蒋宗礼. 计算机科学与技术专业核心课程教学实施方案研究[J]. 中国大学教学，2010（10）.
　　[7] 常欣，袁华等. 网络工程专业定位与教学体系的创新模式探索[J]. 计算机工程与科学，2010（A1）.
　　[8] 贾铁军，刘泓漫. 技术应用型网络工程专业人才培养模式改革与实践[A]. Proceedings of 2010 Third International Conference on Education Technology and Training， 2010， Vol.6.
　　[9] 罗来俊. 应用型网络工程专业人才培养探索[J]. 电脑知识与技术，2010（31）.