关键词:仿真计算机网络
课题来源:本文为江苏广播电视大学江苏城市职业学院“十二五”规划课题――“计算机网络虚拟实验室的构建与研究”课题(12SEW-Y-035)的研究成果之一
计算机网络课程进入高职院校,要追溯到20世纪90年代,当时它是作为一门专业基础课在计算机专业中开设。近年来,计算机网络技术飞速发展,国内高职院校几乎一窝蜂似的争相开设了计算机网络专业。但是,面对动辄数百万的网络实训设备和后期高昂的维护升级成本,高职网络专业的学生几乎很难有机会在学习过程中操作这些网络设备。长此以往,就造成了理论和实践教学的脱节,如此培养出来的高职计算机网络专业的毕业生往往只会纸上谈兵,很难适应企业岗位的需求,进而反过来严重制约了社会对该专业的评价。针对这一情况,笔者经过长期的研究和实践,在利用仿真平台进行计算机网络实训方面作了一些探索和尝试,以期抛砖引玉。
网络仿真平台是指借助先进的计算机软件技术,模拟实际计算机网络硬件的工作模式和工作过程,进而在虚拟化的环境下实现网络目标的虚拟仿真技术。仿真平台具有投资少,配置方便灵活,虚拟化程度高等特点,开展虚拟网络的模拟仿真教学工作对于提高教学质量和效率,降低实验成本具有重要的意义,因此,非常适合办学条件有限,又对学生培养有非常高要求的高职院校。目前,最流行的网络仿真软件有VMware,DynamipsGUI和CiscoPacketTracer,其中,PacketTracer是CISCO公司出品的,因此,对模拟仿真该公司的交换机和路由器等网络设备的功能可谓原汁原味,远胜市面上一些小公司的产品。
下面,本文将以高职“构建中小型企业网络”课程为例,设计该课程的整体设计和某一单元设计,在其中的实践教学中,以VMware和CiscoPacketTracer为虚拟实训平台,通过将课程的每一个知识点对应到项目的每一个子项目,将构建中小企业网络的任务和步骤一个接一个地被展现和教授,最终完成整个课程的教学。
一、课程整体设计
课程整体设计以基于工作过程的职业岗位能力需求为中心,强化学生的能力培养,突出学生的主体地位,运用“项目驱动、任务导向、案例模块化、融‘教、学、做’为一体”的教学模式进行设计。
(一)课程目标设计
1.总体目标:本课程通过对**大学的网络环境的架设和管理这个项目的训练,学生能针对不同网络需求进行分析与规划;能熟练对交换机和路由器进行配置;能在WINDOWSSERVER环境下进行服务架设与网络日常管理;能按照项目集成规范流程编制方案书。
2.能力目标:掌握网络拓扑结构设计;掌握IP地址规划与管理;掌握二层、三层交换机和路由器的配置;掌握利用WINDOWSSERVER架设企业网络;能熟练分析网络常见故障,并及时解决;能熟悉网络架设与管理的各个环节的标准,能阅读、分析各环节技术文档。
3.知识目标:理解网络服务架设与管理各个环节(网络规划、设计、实施、日常管理)的流程;理解网络模型、TCP/IP网络相关概念;理解交换、路由、VLAN的概念;掌握共享、磁盘管理、DNS、DHCP、EMAIL、WWW、FTP等技术;理解网络管理中应用、接入层的功能与特点。
4.素质拓展目标:通过课程项目实践,挖掘学生潜在创造力,激发学生的设计与管理才能;通过以小组形式组织学生进行项目实训,为培养学生的团队意识、组织协调能力、独立思维能力,在项目实施中要求对学生进行分组,并以小组完成实训(实验)效果来评定个人成绩。
(二)课程内容设计
本课题设计一个“组建**大学校园网实训”项目。通过对该项目的分析,把整个校园网络分为3个层次:接入层、汇聚层和核心层。接入层主要为终端用户提供接入点(有线、无线)服务;汇聚层除了负责将接入层交换机进行汇集外,还负责将各个VLAN进行有选择的路由访问;核心层将汇聚层交换机互连起来进行穿越校园网骨干的数据交换。
针对需求和技术分析,在实际教学过程中,将该项目分解成6个模块,每个模块又包含若干个任务,项目的模块划分如图2所示。6个模块细分成30个任务,如表1所示。
二、单元设计(教案设计)举例
单元设计是指在课程总体设计的框架下,对每一次课进行细化设计。内容包括:本次课要完成的任务、上课的时间和地点、教学目标(能力目标、知识目标和素质拓展目标)、案例、重点难点及解决办法、使用工具材料及教学步骤等。教学步骤是按时间顺序对学生和老师各自的活动进行设计,包括时间的分配,一般按任务布置、收集信息、制定工作计划、决定实施办法、实施工作过程、交流和检查工作成效、训练深化、知识归纳、工作效果评价等过程进行。
下面以模块3中的任务1和任务2为例,设计如表2所示的教学流程。
(一)教学目标
1.能力(技能)目标
(1)掌握PACKETTRACER5.0的安装和使用方法
(2)在PT5.0上绘制网络结构图
(3)利用CISCO配置命令配置网络交换机
2.知识目标
(1)PT5.0的安装;
(2)交换机和电脑图标的安放,相互之间连线的种类;
(3)电脑IP地址的配置;
(4)交换机基本配置命令;
(5)交换机VLAN配置方法
3.素质目标
(1)提高团队协作的能力。
(2)养成独立思考的学习习惯,能对所学内容进行较为全面的分析和比较,总结和概括,学会举一反三,灵活应用,培养计算机网络综合应用能力。
(3)善于借鉴他人经验,发挥团队协作精神,培养学生的团队意识、组织协调能力、创新思维能力。
(二)教学过程设计
为了完成“交换机和路由器的综合配置”任务,达到教学目标,依据本单元课程内容、教学方法、教学手段和学生活动,设计了如表2所示的教学过程。
(三)实验实训环境
本单元的实验实训都基于仿真平台CISCOPACKETTRACER5.0和VMWARE虚拟化软件,包括教师演示、学生实验,作业文件生成都是在这个平台上完成。
三、总结
社会对网络人才需求规格的不断变化以及计算机网络最新技术的使用,给高职院校计算机网络技术人才培养带来了挑战,对网络技术课程的教学提出了更高的要求,项目化教学便成为了高职院校教学模式的最好选择之一。
仿真平台在项目化教学中能很好的解决学生在“学做合一”中“做”的问题,为学生动手做项目提供了很好的实验实训平台,并且在此平台上,学生进行团队合作,一起完成一个比较大的任务,这也培养了学生的团队协作精神,为学生毕业后尽快进入“职业”角色奠定了良好的基础。
参考文献
[1]潘峰.项目驱动教学探索[M].北京:中国铁道出版社,2008.
[2]海霞,王鸿喜.基于职业能力培养的多元化、仿真性、模块式教学模式设计[J].辽宁教育研究,2008.
[3]闫志刚.高职“数据结构”课程教学设计研究[J].计算机仿真,2007.
1虚拟仿真实验室的构建
计算机网络教学在高等院校的计算机课程中占有重要地位,但是在高校的授课过程中,普遍存在着重理论、轻实践的倾向。针对目前计算机网络实验教学中出现的实验教学内容不系统、实验硬件设备缺乏等问题,结合学院实验室自身情况,构建了基于虚拟仿真技术的计算机网络实验室。实验室的构建内容包括虚拟仿真实验室软硬件建设、虚拟仿真教学资源的建设和虚拟仿真实验教学共享平台的建设3个部分。基于虚拟仿真技术的计算机网络实验室结合高校教育的实际情况,将网络方面的理论知识通过软件模拟来实现,让学生在实践的过程中更深入地掌握网络方面的基础理论知识,使学生能清楚地理解和掌握网络的内部结构和协议,通过编辑各种协议的数据包深入学习计算机网络的内部原理。
1.1虚拟仿真实验室软硬件建设学院计算机网络实验室与吉林中软吉大信息技术有限公司合作,将网络协议仿真教学系统引入到计算机网络实验教学当中,为计算机网络实验教学提供了新的教学方法和手段。虚拟仿真实验室硬件部分由主控中心平台、智能网络设备和组控设备构成,用于搭建实验所需的网络环境,可以灵活实现多种网络拓扑结构,设备硬件连接图如图1所示。主控中心平台是本系统的硬件核心,由专用高性能服务器和中心设备构成,为实验环境提供各种系统服务,保障网络数据流量,确保实验结构完整和实验用户数的有效扩展,为计算机网络实验提供FTP、DNS、DHCP等服务、实验室管理服务。智能网络设备用于构建网络硬件结构,提供网络拓扑结构的自动化管理。通过按动智能网络设备上的“Topology”按钮,就可以在所有网络拓扑结构中循环切换,从而有效避免更改网络结构时频繁插拔网线的问题,同时通过集联控制按钮“Team”设置智能网络设备的集联控制模式,可以实现对实验室内所有实验组网络结构的一键式切换。组控设备是系统专用硬件。每个组控设备由6个共享模块构成,配合智能网络设备实现多种网络结构;具有数据采集、动态缓冲区分配、均衡网络负载等功能。每台组控设备连接6台学生实验机器,其角色分别定义为A、B、C、D、E、F。根据实验不同,每个角色有不同的分工。目前该系统支持5种网络拓扑结构图,根据实验项目内容的不同,切换到不同的网络拓扑结构图,例如网络结构一效果图如图2所示。虚拟仿真实验室软件部分由协议仿真编辑器、协议分析器和其它工具软件构成。仿真编辑器可以模拟TCP/IP协议族中多种协议的数据包;协议分析器可以捕获仿真编辑器发送的数据包,以及网络上传输的数据包,并将常用协议的通讯过程以会话图解的形式直观展示出来;工具软件包括UDP工具、组播工具等辅助教学的专用软件。目前,实验室的网络协议仿真教学系统拥有7组组控设备,每组6台机器,可以同时容纳42名学生进行仿真实验,每组同学需要相互协作进行实验,加强了学生之间的学习交流能力,充分锻炼了学生团队协作的能力。网络协议仿真教学系统作为一门独立的课程体系,以实验为主,强调学生的主动性和设计能力,能够拓宽学生的思路,达到真正的教学互动。同时利用BosonNetSimforCCNP和思科模拟器CiscoPacketTracer仿真实验教学软件,可以模拟搭建局域网和广域网运行环境,在仿真软件中进行模拟网络实验。另外,虚拟仿真实验室前期购买了多台Cisco交换机、Cisco路由器、网络防火墙和多路模拟电话交换机等网络设备,能够模拟局域网和广域网的运行环境,用于学生在开放性实验项目中使用。
1.2虚拟仿真教学资源的建设计算机网络是综合性很强的学科,既有硬件实验又有软件实验,两者密切结合,不可分割,先实物再理论后应用的教学模式,更有利于学生的理解。教学资源的建设应该加强实验教学环节的力度,深入理解课程核心知识内容,认真选择实验内容,制定详细的实验计划,选择数据链路层、网络层、传输层和应用层等重点教学内容来设计实验的内容。把实验分为操作性、设计性、分析性和创新性等类型,着力构建“厚基础、重应用”的人才培养模式。通过对理论课程教学知识体系结构的分析,结合学院计算机网络实验室自身软硬件条件,对计算机专业计算机网络课程实验大纲进行了修订,部分实验项目内容进行了更新,有选择地加入了CCNA课程实验项目和网络协议仿真教学系统的实验项目,实验项目的设置如表1所示。各实验项目设置及内容说明如下:实验1:带领学生参观网络实验室,建立起计算机网络初步的概念,了解该网络由哪些硬件设备构成(设备名称、功能、主要技术指标);掌握局域网中电缆线的作用及使用双绞线作为传输介质实现以太网连接的方法。学会制作2种类型的RJ-45接头。掌握在Windows系统中进行网络配置及在Windows系统中进行TCP/IP协议配置。熟悉使用ping、ipconfig、tracert等命令工具来进行测试。实验2:学生在网络协议仿真教学系统环中进行仿真实验,通过实验使学生理解以太网MAC帧格式的2种标准,掌握以太网的报文格式、MAC地址的作用、MAC广播地址的作用、掌握LLC帧报文格式和仿真编辑器和协议分析器的使用方法。实验3:学生通过虚拟仿真软件自行设计并模拟搭建局域网运行环境,掌握局域网中交换机的基本配置方法,能够对交换机进行VLAN(虚拟局域网)的划分。使学生能够掌握局域网运行特点及搭建过程,掌握交换机VLAN的作用和划分方法。实验4:学生在网络协议仿真教学系统环境中进行仿真实验,通过实验使学生掌握ARP协议的报文格式和工作原理,理解ARP高速缓存的作用和缓存表的维护过程。实验5:学生在网络协议仿真教学系统环境中进行仿真实验,通过实验使学生理解特殊IP地址的含义和IP分片过程;掌握IP数据报的报文格式、IP校验和计算方法、子网掩码和路由转发。实验6:学生通过虚拟仿真软件自行设计并模拟搭建广域网运行环境,掌握广域网运行特点、路由器的配置方法、路由选择协议的工作原理和设置方法,使学生综合学习路由器操作系统IOS操作、路由选择协议、路由配置方法、子网划分、超网构造、网络诊断及路由器操作命令等知识。实验7:学生在网络协议仿真教学系统环境中进行仿真实验,通过实验使学生掌握TCP协议的报文格式、TCP连接的建立和释放过程、TCP数据传输中编号与确认的过程、TCP协议校验和的计算方法、理解TCP重传机制的工作原理。实验8:理解Socket的基本概念和原理,掌握Socket的建立、监听、连接、发送和接收数据。实验综合了高级语言程序设计、点对点通信协议、运输层相关原理及Socket编程思想、方法等知识。学生在实验教学环节后,需进行计划内课程设计环节。课程设计教学是在学完计算机网络课程之后综合利用所学知识,完成一个具有一定难度的综合设计题目。通过课程设计训练,培养和锻炼学生的分析问题能力、软件总体结构设计能力、用户界面的设计能力、程序设计的基本技能和技巧。在计划内的实验教学任务外,学生还可以选做实验室提供的开放性实验项目。之前在BonsonNetSim和CiscoPacketTracer虚拟仿真软件环境中进行的实验,可以用交换机、路由器等硬件设备搭建网络实验环境进行真实实验,进一步加强实践操作技能。同时,网络协议仿真教学系统中除了实验教学环节中开设的计划实验项目外,还提供了应用层协议、网络攻防、网络故障分析和网络应用程序设计等方面的开放性实验项目,从全方位、多角度对学生计算机网络知识技能进行训练,将理论与实践相结合,大大提高了学生的学习兴趣,锻炼了学生独立思考、分析问题和解决问题的能力。通过多层次,全方位的计算机网络基础和工程训练,学生可以更好的学习和掌握计算机网络的内部原理,实践教学课程体系层次结构如图3所示。
1.3虚拟仿真实验教学共享平台建设虚拟仿真实验教学共享平台依托于网络协议仿真教学系统,平台包括计算机网络管理信息系统和计算机网络实验教学平台两部分。管理信息系统安装于主控中心平台,教师通过教师机以Web页面形式访问管理信息系统,能够辅助教师更好的进行实验教学管理。通过该系统,教师可以进行实验报告管理、实验结构管理、实验信息管理、实验方案管理、实验设备管理和实验公告信息管理。实验教学平台安装于学生客户端,学生上机时可以将教师在管理信息系统中安排的实验教学内容和实验公告等信息同步下载到学生客户端,能够辅助学生进行实验,提供实验操作环境的软支撑。该平台是指导学生实验的教学平台,辅助教师授课,并将实验过程中所需要的各种辅助工具、实验知识点讲解、实验过程指南、实验思考问题等内容集成在平台中,为学习者提供便捷的实验环境,从而提高学习效率。
2网络实验室对理论教学的影响
实验教学与理论教学是平行而又相互协调、相辅相成的,具有相等重要地位,是培养学生分析问题和解决问题的能力基础。实验课程是理论课程的延伸,对于培养学生综合运用所学知识、解决实际问题、加深对网络理论知识的理解和应用起着非常重要的作用。新建设的虚拟仿真网络实验室有先进的实验设备、完善的实验教学大纲、完整的实验内容教学体系,对计算机网络课程理论教学有较大影响。1)虚拟仿真网络实验室给网络课程提供了实验操作的物质基础,实验教学方式促进了学生对理论知识的理解。计算机网络课程跟其他专业的课程有所不同,它需要系统掌握一套理论,然后进行实践验证和思考,如果只讲理论,没有配套的实验课程,教学效果会不理想。2)虚拟仿真网络实验室的建设可以提高教师教学水平。当代社会电子产品淘汰非常快,包括计算机网络实验设备,但理论基础却长期不变。如果没有实验室,教师也只能一再重复教学理论,不了解最新设备特点,知识不能及时更新,教师能力成长速度缓慢。3)实验室的建设有利于提升学校科研能力。计算机网络的科学研究很多都是在理论创新的基础上进行实验验证,没有实验室就无法验证,理论创新就无说服力,科研能力就得不到提高。由于现代社会对人才的需求越来越高,不但要求学生具备一定的知识,更要求学生具备一定的能力。需要把理论教学转换为实际动手能力,只有在不断的实验中尝试、摸索、更正后才能具备敏锐的观察力和敏捷的判断能力。
3结束语
关键词:网络实验室;现状;方案;规划
随着计算机网络技术的飞速发展,社会对具备网络配置、网络管理能力的人才需求不断增加,作为培养技能型、应用型人才的普通高校,如何注重实践,培养学生网络配置能力已经成为网络教学的重中之重。要培养学生网络方面的动手能力,在网络实验室里对设备进行配置的优良教学方案无疑起着非常重要的作用。它不仅是理论教学的深化和补充,也在培养学生综合运用所学知识解决实际问题上起关键作用。
作为计算机网络课程的重要组成部分,网络设备的配置实训是计算机网络专业学生必须了解和掌握的内容。学生只有了解和掌握了计算机网络原理,掌握了网络互联与实现的配置技术,才能为今后的就业、学习、研究网络奠定基础。
1网络设备配置教学现状
1.1强调实践,忽视理论
网络技术是一门非常注重实践的课程,实验课程在教学中占很大比重,但由于种种原因,有的教师在授课中往往片面强调实验和动手的重要性,忽略理论作为技术研究与学习基础的事实,忽视理论知识对实践动手调试的前期指导、规划和分析作用[1]。这种学习方式使学生不能建立清晰的网络技术知识理论体系。
有的教师甚至将几个特殊案例的实践动手调试作为网络互联与实现配置教学,根本不对网络理论知识作相应阐述,教学中即使涉及必须要用到的网络技术原理内容,也只是偏重实验环境下的教学,这样做,最终导致理论与实践脱节。
1.2追求硬件高配置,忽视规划软指导
在开设网络技术课程时,过分追求高配置实验环境,投入过多资金建网络实验室,大量购进先进网络硬件设备,却忽视实验教师的网络规划、组织和管理方面的软指导,没有真正理解网络是研究计算机与计算机之间进行通信的学科,计算机的思维模式只能是遵循人的思维模式的真正含义。试想一下,如果没有指导教师的项目分析与规划,学生拿到实验后,仅靠直接动手调试,用几条简单的命令去解决一个网络技术问题,这样的思路如何能达到深层次学习网络的目的。
1.3重就业比率提高,轻就业形势分析
调查统计显示,大多数网络技术专业毕业生就业前景广泛,91%以上的网络技术专业学生能找到工作。但是,深入了解其从事的工作岗位后,我们发现他们中在网络技术岗位上从事局域网管理与维护、网站管理与维护、网站程序设计及开发等工作的人员不多,80%以上网络专业毕业的学生都是在从事计算机销售与售后技术支持、数据录入、办公文秘等工作,他们处于计算机技术人才链的低端,就业质量可想而知。[2]其原因在于高校学科体系培养模式的课程只是普通高校课程的简化,人才培养定位不准确,人才培养特征不明显,只注重单点知识的培养,忽视综合实用技能方面的培养,培养出来的毕业生综合应用能力差,不能胜任网络技术工作。
2网络设备配置教学方案改良思路
2.1对网络实验室硬件设备的建设改良
在进行网络实验室硬件建设时,应注意合理规划,不仅考虑满足建设需要,还要密切关注当前网络技术的发展态势,尽量采用先进的技术、现成的校园网平台和合理的资金去建设网络实验室,使建成后的实验室能使用高校原有的计算机作为网络调试终端,既能满足在本地实验室进行网络实验,也能通过校园网络远程登录后经认证进入对网络设备进行调试。[3]按此要求,每个网络实验室可以建成能同时满足42人至56人进行实验的网络平台,按需配备6至8组独立的实验平台,每组实验台至少配有2台2层交换机、2台3层交换机、2台路由器、1台防火墙、1台无线接入设备、1个VoIP语音模块和至少两个高速异步串口模块。达到每个实验台既可单独进行相关的实验,也可以配合其他平台进行实验,完成更为复杂的网络环境下的综合实验。
2.2对实验教材、实验方案配备的思路改良
每门网络课程的教学内容都应有专门的教材、方案,包括实验项目具体名称、实验详细内容、每次实验所需硬件设备、网络拓扑结构图、实验人员分工和实验详细规划、设计思路等。利用这些内容丰富的专业实验教材或资料手册,对每个实验的教学目的、实验真实环境、实验所需用到的设备、实验设备间如何连接、实验的具体操作步骤、实验结果及验证等内容进行实验的开展。也可将该门学科教师在长期的教学过程中积累下来的教学资料汇总成册、编录成书,按照其教授的实验内容、详细的实验方案来作为实验用书,让学生充分利用书中经过无数次实践的组网方案进行实验。
2.3对网络设备配置实训时间的安排布置改良
实训课程尽量与计算机网络理论课程同学期进行,这样便于理论指导实践。尽量不采取先计算机网络理论课,后计算机网络设备配置实训的教学方式,这样做的原因在于,如果学生对课堂上的知识掌握得很好,在实训课上,他们就会很快编写出实现步骤、调试命令,从而更有兴趣去学习下一节的课程。反之,如果学生在课堂上知识掌握得不好,实训课就会反映出来,这会促使他们回过头来重新拿起课本学习理论知识,实现理论与实践的第二次完美结合,它可以提高学生理解网络、调试网络的能力,最终锻炼学生独立分析、解决问题的能力。
2.4对高水平师资的培训力量、培养力度改良
我们应选用既有扎实的计算机网络基础理论知识又有较强实践动手调试能力的教师担任网络设备配置实训教师,以便学生得到充分的指导。因为,有计算机网络基础理论知识的教师可以帮助学生解决实践中遇到的理论问题,引导学生进行网络规划、网络分析,学生理论搞懂了,实践起来才能得心应手。[4]同时,我们还选用具有较强实践动手能力调试的教师,用其丰富的经验帮助学生以最快的速度找到实践中遇到的问题,激发学生学习的主动性和兴趣,有效利用计算机网络资源,帮助学生深入了解和掌握计算机网络的原理和技术,从而节省学生宝贵的实践时间。
3网络设备配置教学方案设计
通过合理的教学方案设计,让学生对网络设备配置有总体认识,在此基础上,对网络组网、互联与设备配置实训进行分析和研究,使学生更好地理解计算机网络组网整体技术。参照此要求,我们按组网步骤将教学方案设计分为以下几方面。
3.1组网基础教学方案设计
从目前较常用的星型网络拓扑着手设计教学方案,其涵盖的教学内容,如表1所示。
改变以往传统组网基础先从理论着手进行教学的顺序,转而按上述教学内容、学时、教学方式教学,让学生从对网络完全不了解过渡到对网络有一个浅层次的认识,使学生认识到组建一个小型计算机网络所需要的硬件设备有哪些,对最基本的传输介质――双绞线做到能按不同标准做出T568A、T568B线序,掌握网卡的安装,熟悉交换机、路由器的工作原理和简单的参数配置,基本认识清楚计算机网络基本运行环境,这对下一步具体开展网络设备配置部分内容的教学可以起到很好的先导作用。
3.2交换机教学方案设计
从交换机的应用角度着手,设计教学方案,方案分为基本配置与高级配置实验内容,具体教学内容如下表2所示。
按上述内容进行分设备单项教学,让学生实际操作实训,达到掌握交换网络中最常用的设备――交换机配置技术,从对交换机进行基本的配置着手,进一步划分VLAN,掌握生成树协议操作,实现交换机的端口聚合,安全认证等技术,对实现与路由器设备的互联作好配置技术准备。
3.3路由器教学方案设计
从路由器在网络建设中的重要地位着手设计教学方案,方案分为基本配置与高级配置实验内容,涵盖的教学内容如下表3所示。
在交换机设备配置学习的基础上,我们继续通过单项设备路由器配置内容的教学,让学生掌握网络建设中较重要的设备――路由器的配置技术,熟悉静态路由,动态路由RIP路由协议,OSPF路由协议,广域网协议的封装以及PPPPAP、PPPCHAP协议的验证等内容,为下一步交换机、路由器设备互联形成真正的计算机网络的学习做好全面的技术储备。
3.4综合实验教学方案设计
通过对单个网络设备进行逐一教学,在掌握了其基本配置内容后,结合运用交换机、路由器网络设备进行组建交换三级网和路由三级网,在此基础上进行来自实际典型应用案例的综合实验教学方案设计,[5]如组建某大型企业网络。首先,我们会告知学生该企业的相关情况――有多少人使用网络、组织机构如何、地理分布情况怎样、管理水平能力高低、网络应用服务多少等内容,让学生根据这些背景,运用所学知识,去规划、设计该企业的网络需求与网络拓扑结构。
通过上述实验,让学生做到综合运用网络实验室里的网络设备,了解搭建的实际网络环境,全面掌握整个网络组建的技术原理、实验功能、实验拓扑,清晰地掌握网络设备的实际配置,利用掌握的综合网络技能知识去优化这个网络,让整个网络性能发挥到极致,由此达到学用结合,解决实际问题的目的。
4结语
作为承担网络技术应用人才培养重担的普通高校,应该合理设计网络设备配置教学方案,在网络实验室的实验环境中与真正的网络建设接轨,让学生在实验室中亲自动手进行搭建、调试、配置网络,让学生更直观、全方位地了解各种网络设备的应用环境,加深对网络原理、协议、标准的认识,直至完成整个综合实验过程,形成清晰的网络工程项目设计思路。[6]我们教学改革的最终目的是使培养出来的学生具备分析问题、解决问题的能力,能充分利用理论知识由上至下地去分析网络规划、设计与调试,并提高自身网络技能和实战能力,成为符合网络一线需求的实用人才。
参考文献:
[1]王建军.师范专科学校计算机网络技术专业的现状与应对措施[J].教育与教学研究,2008,14(2):20-22.
[2]胡亮,徐高潮.计算机网络实践课程教学研究[J].吉林大学学报:信息科学版,2005,22(S2):155-157.
[3]崔贯勋.计算机网络实验教学方案探讨[J].信息化技术与应用,2006,10(5):19-21.
[4]徐炜.网络实验室:轻松上大课[J].中国教育网络,2007,11(1):9-12.
[5]陈康.高职高专计算机网络技术专业改革实践[J].正德学院学报,2006,14(6):47-50.
[6]福建星网锐捷.锐捷网络实验室解决方案综述:网络实践教学专家[EB/OL].(2006-12-05)[2010-10-10]..cn/plan/Solution_one.aspx?uniid=af03f8d9-ff2a-4a5c-826b-4bc5e0c876cd.
TeachingProgramsofNetworkDeviceConfigurationwithNetworkTechnologyCoursesinUniversities
YANGLin
(DepartmentofComputerScience,BaoshanCollege,Baoshan678000,China)
【关键词】应用技术大学南宁学院计算机网络技术人才培养思路
【中图分类号】G【文献标识码】A
【文章编号】0450-9889(2014)02C-0137-02
根据《国家中长期教育改革和发展规划纲要(2010-2022年)》提出的“促进高校办出特色。建立高校分类体系,实行分类管理”,“建立现代职业教育体系”的要求,在教育部的指导下,由以应用技术大学类型为办学定位的地方本科院校(以下简称应用技术大学)等单位发起成立了应用技术大学(学院)联盟(以下简称联盟)。加盟的成员院校,将围绕建设应用技术大学类型高等学校的目标,积极推进教育改革创新,促进自身的转型发展,推动建立产教融合和协同创新机制,从而使自身更好地服务区域经济社会。本文将根据应用技术大学办学模式的特点,结合南宁学院的实际情况,探析计算机网络技术专业人才培养的思路,以提高计算机网络技术专业人才培养的质量。
一、应用技术大学办学模式的特点
应用技术大学办学模式以应用能力培养为主线,重点强调面向应用技术、面向实际问题,以培养熟练使用科学的技术和方法解决实际问题的专门人才为目标。为了达到这个目标,联盟成员院校应在教学模式、教学方法、评价方式上,都突出实践动手能力培养这个核心,以实际动手应用为导向,对接生产岗位,面向职业与实践,遵循“社会需要什么、学校就能教什么、技术发展到哪里、我就跟进到哪里”的原则,充实新知识、新工艺、新技能、新方法。这样,应用技术大学的教学就比任何时候都更接近生产与技术的前沿。南宁学院作为首批应用技术大学改革试点高校,又是联盟的副理事单位,将大力推行教育教学改革创新,促进联盟成员的转型发展,办出特色,以更好地为地方经济社会的发展服务。
二、南宁学院计算机网络技术专业人才培养的不足
2012年才由原邕江大学升本而来的南宁学院,在近30年的办学历史中虽然一直坚持走应用技术型人才培养发展道路,但是由于属于民办高校,缺乏国家的财政投入,不少专业人才培养水平有限。以计算机网络技术专业为例,这些年来,计算机和通信技术不断发展,尤其是计算机网络技术及其应用的普及,使得计算机终端设备接入网络的数量每年都是几何式增长,计算机网络在社会发展中发挥了重要的作用。但是南宁学院在计算机网络技术专业的培养目标、教学计划、教学方法等方面,难以满足社会企事业单位对计算机网络技术人才的需求,并且与兄弟院校相比,还存在一定的差距。除一些在计算机应用水平较低的行业和机关的学生外,很多毕业生无法适应飞速发展的信息社会对计算机网络技术专业人才专业化、多方位、高素质的需求。从对这3年计算机网络技术专业毕业生的跟踪来看,只有不足30%的学生毕业出去后能从事与自己所学专业有关的工作。究其主要原因,是学校设置的计算机网络技术专业培养目标不明确,教学计划特色不明显,人才培养方案不完善等。培养出来的人才存在以下不足之处:一是缺少独立分析问题、解决问题的能力。二是偏重理论知识,对工程类的实际问题处理经验不够,处理能力不强。三是人才的知识结构不合理,与社会需要有一定的距离。学校的办学模式和思路正在转变,在这种情况下,南宁学院的计算机网络技术专业应该根据应用技术大学的办学特点,对计算机网络技术专业教学模式、师资力量、教学设备和教学内容进行认真分析论证和调整,使计算机网络技术专业建设符合应用技术大学办学思路,以培养更多满足社会需求的计算机网络技术应用型人才。
三、南宁学院计算机网络技术专业人才培养的思路
作为应用技术大学办学模式高校的一个专业,计算机网络技术专业人才培养要紧紧围绕“就业能称职、创业有能力、深造有基础,发展有后劲的高素质应用型人才”培养目标。因此,计算机网络技术专业教育要办出特色,就必须走与企业合作的道路,将办学的落脚点放在为企业服务、为企业培养人才上,依托企业,逐步探索出立足应用、面向市场、产学结合、服务企业的特色办学之路。为此,计算机网络技术专业在学科与专业建设上,确立“适应市场,突出特色,打造品牌”的学科促专业的建设思路;在教学改革上,坚持以社会需求为导向,深化教学内容和课程体系改革;在师资队伍建设上,坚持“数量保证、结构合理、素质过硬、整体优化”的方针;在专业实验和实习条件建设上,完善实验环境,加强与国内优秀企业合作,进一步加大校外实习基地的建设力度。根据学校的实际情况,南宁学院应具体做到以下三点:
(一)南宁学院应加强华为3COM网络学院的建设。华为公司是世界500强企业,在世界计算机网络通信中占有重要的位置。它的网络技术、企业精神、企业管理在整个行业中处于领先位置。通过引入华为3COM网络学院完善的人才培养教学方案、先进的网络技术、完备的实习环境和优质的教学资源,提高南宁学院计算机网络技术专业人才培养能力,让学生掌握符合社会需求的应用技术,同时培养学生具有相应的职业精神。因此,华为3COM网络学院的建设是对南宁学院计算机网络技术专业人才培养方案、教学资源、实习基地的建设。
(二)南宁学院应加强思科网络技术学院的建设。通过加强思科网络技术学院建设,在实验环境、教学方式、课程建设、职业认证等方面与思科公司开展深入合作,充分利用思科网络技术学院教学的网络教学方式,通过Web技术,使用多种视频、声音、图像等媒体技术工具制作教学内容,学生可以不受地理位置的限制,随时随地登录访问教材,结合自己的学习实际情况,有选择地观看教学视频,通过在线考试系统来检查自己的学习情况,找出不足之处,然后加以改正。同时,教师可以通过在线评价系统,对学生的学习情况进行评估,掌握学生的学习情况。因此,思科网络技术学院的建设有助于南宁学院计算机网络技术专业跟踪最新的网络技术和网络设备,转变现有的教学方式。
(三)南宁学院应加强与南宁学院―中兴NC学院的交流与合作。南宁学院―中兴NC学院是由南宁学院和中兴通讯股份有限公司校企联合创办的面向网络通信行业、培养通信类高素质应用型综合技术人才的专业学院。南宁学院―中兴NC学院依托中兴通讯的资源平台,携手清华大学教育专家,打造出了一套以实现高质量就业为导向,涵盖教育过程全链条的信息与通信工程教育体系。加强与南宁学院―中兴NC学院的交流与合作,重在利用该学院丰富的教育和师资资源,让南宁学院的教师接触到具有丰富企业经验的教师,从而提高南宁学院教师的教学水平。
总之,南宁学院计算机网络技术专业应加强专业结构调整与优化,变革传统教学模式,深化校企、校政、校校合作,根据《南宁学院建设应用技术大学行动计划》,扎扎实实地做好各项工作,为南宁学院推进应用技术大学建设,走出特色的发展道路贡献力量。
【参考文献】
【关键词】温室;环境控制;智能控制;遗传算法
Abstract:Aimingattheimportanceofenvironmentcontroltechnologyingreenhouse,thispapersummarizedtheresearchstatusonthedevelopmentofgreenhouseenvironmentcontrolmethodsathomeandabroad,andanalyzedthefeaturesandstructuresofgreenhousecontrolsystems.ThemainmethodsofgreenhouseenvironmentalcontrolincludePID,ExpertSystem,FuzzyControl,NeuralNetwork,EvolutionaryAlgorithmandsoon.Eachcontrolalgorithmhasitsownadvantagesanddisadvantages,theadoptionofasinglecontrolalgorithmcannotsatisfytheprecisionrequirementsoftheenvironmentalcontrolofthegreenhouse.Hybridcontrolalgorithmthatcombineddifferentalgorithmscanmeetthecontroldemandsofmoderngreenhouseenvironmentintelligentcontrolwellortoseeknewrobustcontrolmethod.Theirdrawbackswerepointedout,andthedevelopmenttendencyofgreenhouseenvironmentcontrolwasexpectedtoo.
Keywords:greenhouse;environmentalcontrol;intelligentcontrol;geneticalgorithm
1.引言
温室作物生产是高度集约化的设施农业产业,在解决我国三农问题和提高农业生产效率中的作用越来越突出。目前我国已是世界设施作物栽培第一大国,设施作物栽培面积超过了300万公顷。但与国外先进水平相比,目前最突出的问题是温室作物生产的产量低、能耗等生产成本高,因而经济效益较低。
温室是一个包括作物、设施、环境、栽培管理措施等诸多因子及其相互作用的复杂系统。如何协调这些因子的关系,以最小的投入为温室作物提供适宜的生长环境,从而达到高产、优质、高效和生态安全的温室生产目标,一直是国内外设施农业领域中研究的重点与热点问题。
温室环境控制即通过对相关的设施(如加热、通风、CO2施肥、肥水灌溉等设备)对温室环境进行自动调控,获得作物生长所需的适宜环境,从而大大提高作物产量与质量。因此,温室环境控制是解决以上突出问题的核心技术手段之一。本文对目前国内外温室环境控制的研究进展和成果进行综述,指出温室环境控制中的现存问题和发展方向。
2.温室环境控制研究现状
温室环境控制有3个不同的层次,即人工控制、自动控制和智能控制。3种控制方法在我国的生产生活中均有应用,其中自动控制在现代温室环境控制中应用最多,而智能控制具有处理非线性、时变和不确定信息等优点,理想的智能控制系统除了满足一般控制系统的性能要求外,还应具有自学习、自适应、自组织和自结构等功能。现代温室环境的智能控制[1]是目前的研究热点。
2.1温室控制技术概况
温室智能控制系统作为一种资源节约型的高效农业技术,主要是在计算机综合控制下,创造适宜于作物生长的环境,实现优质、高效、低耗的工业化规模生产。要提高测控系统的性能除了硬件系统以外,控制算法也不可缺少。只有采用合理的控制算法,才能使温室环境的综合因子达到最优的控制效果,才能使温室控制系统达到智能化的水平。
目前温室环境控制中普遍采用的智能控制方法包括专家控制、模糊控制、神经网络、遗传算法和混合控制等。其中,混合控制将基于知识和经验的专家系统、基于模糊逻辑推理的模糊控制和基于人工神经网络的神经网络控制等方法交叉并融合,相互优势互补,使智能控制系统性能更理想,成为当今智能控制方面的研究热点之一。
2.2控制算法在温室环境控制中的应用
温室环境控制系统是一个非线性、大滞后、多输入和多输出的复杂系统,其问题可以描述为:给定温室内植物在某一时刻生长发育所需的信息,该信息与控制系统检测部件所检测的信息比较,在控制器一定控制算法的决策下,各执行机构合理动作,创造出温室内植物最适宜的生长发育环境,实现优质、高产、低成本和低能耗的目标。
2.2.1PID控制算法及应用
PID控制是自动控制中产生最早、应用最广的一种控制方法,在温室环境控制中应用最早。PID调节的实质是根据输入的偏差值,按比例、积分、微分的函数关系进行运算,将其结果用于输出控制。
PID控制适合一些较为简单的单输入、单输出线性系统,它靠控制目标与实际状态之间的误差来确定消除此误差的控制策略。采用常规PID控制器,参数不易在线调整,容易产生超调,抗干扰能力差,不能满足现代温室环境参数监控的要求。因此,在温室实际控制过程中,为了提高系统动态调节品质和控制精度,通常对常规PID控制进行改进。
朱虹通过对历史温室环境数据的合理分析,将温室的温度控制模型近似为一阶惯性加时滞环节,基于该温度近似模型用时间为权误差积分指标最优的参数自整定公式来整定PID控制器参数,将整定后的PID控制器应用于温室控制。余泳昌等研究的改进型PID控制算法在现代温室参数控制中进行了应用,其抗干扰能力方面比传统PID算法有一定的提高,使参数得到较精确的调整,使温室温度保持在最适宜的范围。AlbertSetiawan等[2]在研究了温室控制算法PI控制器后,提出了拟微分反馈(PDF)控制方案,实验结果表明,PDF的控制效果在性能上(温室控制过程的静态误差,过渡过程时间,最大超调量)优于PI控制器的性能。但这种控制器的设计还是基于被控对象的数学模型,把温室的控制系统对象建模成一阶惯性滞后环节。这样对象模型的参数不同程度上随温室内空气流速,光照强度而变化,也随时间的变化而变化。因此被控对象是一个时变的对象,同时也是若干变量的函数,要想获得优化控制,创造一个适合作物生长的最佳环境有一定的难度。因此国内外学者目前大多采用智能控制方法对现代温室环境进行智能控制,并做了很多的研究,以下是温室环境智能方法控制方面的研究工作。
2.2.2专家系统及应用
专家系统作为一种知识的载体,所表现出来的可靠性、客观性、永久性及其易于传播和复制的特性,是人类专家所不及的,因此在处理与解决某些领域问题时具有不可取代的重要作用。在温室生产中,影响作物生长的有室内和室外各种环境因子,作物和环境因子之间的关系非常复杂,难以模型化与定量描述。因此,在现代温室中可以利用专家经验知识建立作物生长参数与环境因素之间的关联系数。专家系统是应用人工智能技术,根据一个或多个专家提供的领域知识进行推理,模拟农业专家做决定的过程来解决那些复杂问题。
专家系统的基本结构由知识库、推理机、数据库、人机接口、解释机构及知识获取6部分组成[3]。专家系统善于解决不确定性的、非结构性的问题;它是靠知识和推理来解决问题,是基于知识的智能问题求解系统;它内部的知识和推理是相分离的,系统具有很好的灵活性和扩展性;它不仅能回答用户提出的问题,而且能够对最后的结论或处理问题的过程做出解释;它还有自学习能力,能不断的对自己的知识进行扩充、完善和提炼。沈天飞等在温室计算机控制系统的基础上,构建了一种专家控制平台,采用可组态的规则库和推理机制,以温室作物的生长指标作为依据,使农业科研人员能通过专家系统软件平台建立具体温室作物的计算机控制专家系统。龙利平等研究的加热实时专家控制系统,在外温的强扰动作用下,系统精度控制在0.5℃左右,完全满足温室温度控制的要求。文献[4]从工程实际出发,分析了温室气候计算机控制系统的要求,系统研究了温室气候计算机专家控制系统的设计与实现技术,对于提高温室气候的控制质量具有重要意义。
2.2.3模糊控制算法及应用
温室环境系统是一个多变量,多耦合,非线性,大滞后的复杂动态系统,很难建立精确的数学模型。模糊控制不需要建立被控对象的精确数学模型,它是通过计算机完成人们用自然语言所描述的控制活动,其控制算法是把各种环境参数综合起来分析考虑,然后进行模糊控制[5]。模糊控制有许多良好的特性,它不需要事先知道对象的数学模型,具有响应速度快、超调小、过度时间短等优点,比PID控制调节速度快、鲁棒性好,但模糊控制稳态精度欠佳,只能实现粗略控制。
于海业等提出一种基于模糊控制算法的温室分季节、分时段的变温管理的控制方法。该系统能够很好的适应北方温室科学生产和自动化管理的要求,可满足温室作物栽培的需要。胥芳等建立了温室环境温度模糊专家控制系统的MATLAB仿真模型,仿真结果证明了该温室环境温度模糊控制策略的有效性及合理性。卢佩等采用模糊控制方法,通过建立模糊控制系统模型和对模糊控制器的设计,引入解耦参数,实现系统的温湿度解耦控制,提高了温湿度控制的精度。杨泽林等通过数据挖掘,利用采集的温室内、外温度及室内湿度数据对温室状态进行分类,提出一种基于各类别中的温室温、湿度变化率相关性进行模糊解耦控制。黄力栎等针对温室气候控制方法中温湿度之间的耦合作用,提出以温度控制为主、湿度控制为辅的控制策略,并建立两变量输入、三变量输出的控制主回路和补偿回路模糊控制系统,从而为温湿度控制提供了一种行之有效的方法。程昱宁等研究了温室冬季加热模式控制,采用Smith预测器先补偿掉系统大的延时,然后在Smith预测器前增加了模糊控制器,实现对温室的模糊控制。这种控制方式要比简单的模糊控制方式[6]在动态性能上有所改善。
2.2.4神经网络控制算法及应用
神经网络采用黑箱方法能把复杂的系统通过有限的参数进行表达,具有自组织、自学习、非线性动态处理等特征,具有联想推理和自适应识别能力,不需要建立精确模型。神经网络优点是具有灵活性,适用于非线性和非物理数据,主要缺点是训练需要大量多维数据集,以减少推断风险[7]。
采用最常用的BP网络能对环境因子达到良好的控制效果。BP网络基本思想是最小二乘法,它采用梯度搜索技术,使网络的实际输出值与期望输出值的均方差最小。它由输入层、输出层和隐含层组成,隐含层可能含有一个或多个,每层由若干神经元组成。BP神经网络确实给温室检测系统模型的建立带来了方便,但神经网络是非线性的,进行稳定性分析相当困难。
FathiFourati等采用递归神经网络对温室进行直接动力学仿真,逆向神经网络与神经网络模型相结合以使系统的输出所需数值,给出仿真结果对温室的控制性能进行验证。R.Linker等建立可靠的温室环境和作物响应模型,通过消除不必要的输入,分别预测温度和CO2浓度使模型最简化,利用在小温室中两个夏季收集到的数据训练神经网络温室模型,实现温室内CO2注入和通风之间的平衡,达到了良好的CO2优化控制效果。P.M.Ferreira等[8]对混合离散训练方法和在线学习算法进行了分析,将离线方法应用于在线学习,利用线性非线性结构建立径向基函数神经网络,预测温室温度。
2.2.5进化算法及应用
遗传算法是一种基于自然选择和群体遗传机理的搜索算法,它模拟了自然选择和遗传过程中的繁殖、和变异现象,遗传算法对复杂的优化问题不需要进行复杂的计算,只用遗传算法的3种算子就能得到最优解[9]。它的优点在于:通过参数空间编码并用随机选择的方法引导搜索向更高效的方向发展,对寻优函数基本无限制;通过目标函数来计算适配值而不需要其他推导和辅助信息,对问题的依赖性小;采用全局搜索,不易陷入局部最优点,更适合复杂大规模问题优化。
同济大学徐立鸿团队从97年开始在引进的荷兰温室中进行消化吸收其先进方法并针对本国温室环境系统特点进行研究工作,先后提出了基于栽培经验和参数辨识的温室环境多因子协调控制方法和基于温室环境动态模型和进化计算参数估计的多因子协调控制方法;基于Pareto最优的思想,利用多目标遗传算法对温室环境节能控制方法进行了有益的探讨,提出了相容优化控制算法;提出了对系统状态初值的不确定性鲁棒的温室环境系统相容优化控制方法;提出了基于温室环境动态模型对理想环境目标和能耗目标进行综合优化控制的新方法等。邓璐娟等采用多级控制策略,优化设定系统目标值来解决温室环境系统中多个时间响应常数相差过大的问题。设定系统优化目标值时,白天使植物获得最大的光合速率,夜间在满足植物生长和积温要求的前提下使温室处在能耗最小的状态下运行。构建了能量消耗为零(无加热、无制冷和无机械通风)时计算温室内部温度的模型,采用遗传算法对最优目标值进行搜索。计算结果取得了较高的效率又能节能。HartmutPohlheim等利用进化算法来计算温室系统的最优控制状态,每隔15-60分钟综合模型(短时间尺度模型)检测一下温室内的温度、湿度、CO2浓度,在约束条件下利用进化算法来优化温室环境控制以实现最大利润。
2.2.6混合算法
(1)模糊PID控制算法
PID算法简单,可以实现精细控制,使系统准确跟踪设定值。模糊控制可充分利用现场和专家的经验,调节速度快,鲁棒性好,但只能实现粗略控制。对此将PID控制和模糊控制相结合,互补不足,采用混合模糊PID控制方法,解决温室环境调控中存在的时滞和模糊性问题。温室系统的延迟问题应该说是调控中很难处理的问题,任雪玲等运用预测技术解决了延迟问题,采用具有优化技术的PI和模糊控制混合技术进行调节,解决了粗调问题和细调问题。屈毅等针对温室控制对象存在的大滞后、大惯性等属性,传统控制方法的控制效果不甚理想的问题,在温室控制系统中,引入模糊PID控制方法。该方法能使温室温度控制系统根据季节的交替,时令的变化,实现优化控制,为农作物的生长发育提供合适的温度环境。
(2)基于遗传算法的优化模糊控制算法
遗传算法是模拟生物在自然环境中的遗传和进化过程而形成的一种自适应全局优化概率搜索算法。GA相比其它优化方法能更有效的求解复杂的寻优问题,为了解决模糊控制器设计中的困难,很多学者采用GA优化模糊控制规则,采用二进制编码法对控制规则进行编码,从而设计出具有自学习能力的模糊控制器。用GA调控模糊控制规则,既避免了GA优化过程的早熟现象,又可提高优化控制规则的速度。江苏大学毛罕平团队采用遗传算法优化隶属函数实现模糊控制器优化设计的方法,并将这种优化设计的模糊控制器应用于温室集散控制系统中[10]。
(3)模糊神经网络控制算法
模糊控制与神经网络相结合是一种新的技术,其主要特点是利用神经网络调整模糊推理系统的隶属度函数和推理规则,利用模糊推理规则的形式构造前向传播结构。另外,两者具有各自特性的互补性,神经网络完成的是从输入到输出的“黑箱”式非线性映射,但不具备象模糊控制那样因果规律以及模糊逻辑推理较强的知识表达能力。将两者有机地结合起来,神经网络强大的学习能力则可避免模糊控制规则和隶属函数的主观性,从而提高模糊控制的置信度,能更好的适应温室系统的非线性和时变特性。李红军等利用模糊神经网络控制器调节温室的温度因子,采用遗传算法优化高斯隶属函数的中心值和阈宽,用BP算法优化网络权值,提高了控制器的学习和调整能力。
2.2.7其它方法的应用
Rodr’guezF.等采用分层控制法对温室作物生长进行控制,并进行了试验研究。第一个试验用自适应和反馈算法控制温室显示出良好的性能,第二个试验通过模型预测控制算法控制执行机构以获得良好的跟踪性能同时减小燃料消耗费用。J.P.Coelho等提出用粒子群优化算法设计基于模型的温室空气温度预测控制器,并与用遗传算法和逐步二次规划算法设计的控制器进行了比较,仿真结果显示用粒子群优化算法设计的基于模型的温室空气温度预测控制器效率更高。刘东利等采用神经网络模糊PID算法对温室内温度进行控制,取得了较好的动静态特性、鲁棒性和抗干扰能力。沈敏等考虑开关设备组合作用下温室测控系统的非线性动态特性,提出结构简单、不需复杂数值计算的离散预测模型,对设备组合进行滚动优化预测控制,大大简化温室测控系统预测控制算法的复杂性,缓解了测控系统分布大时滞问题。TetsuoMorimoto等提出基于作物生长需求(SpeakingPlantApproach),以及预测环境模型(PEM)方法来调控温室环境。这种做法[11]早在1980就提出了。只是当时的智能控制这一技术还没引起农业界的高度重视。随着科学技术的发展,现在基于神经网络,专家系统控制,模糊控制等技术使得基于SPA或PEM模型的温室调控成为可能。
3.存在的主要问题
各种控制算法各有优缺点,单一的采用某种控制算法,不能满足温室环境控制的精度要求。如模糊控制响应速度快、超调小、过渡时间短,但稳态精度欠佳,只能实现粗略控制。神经网络确实给温室系统模型的建立带来了方便,但神经网络是非线性的,进行稳定性分析相当困难。
国内有效的温室环境输入输出动态模型成果不多,并且在作物生长对温室环境反馈作用的方面研究的还不深入,所采用的模型在很大程度上进行了简化和近似,由于温室系统的复杂性以及存在的不确定性等因素,大大影响了实际中的控制效果,此外控制方法也是针对系统的部分特点难点有效,综合控制效果并不明显。
目前国内温室环境控制主要针对温度和湿度的控制进行研究,温室环境调控指标含糊,控制精度低,不能做到多环境因子综合控制。另外,国内外越来越重视对能源的节约,但是在节约能源的具体实现方法上还有待进一步研究。
4.展望
通过对目前国内外温室环境控制的研究现状进行分析,提出了今后温室环境控制系统的发展方向:
控制算法集成。由于现代温室环境控制系统是一个非线性、大滞后、多输入和多输出的复杂系统,单一的控制算法很难满足现代温室环境智能控制的要求,将多种智能控制算法集成,能进一步提高智能控制系统的性能,有效地为温室内作物创造最适宜的生长发育环境。
深入研究作物对温室环境的反馈作用机制,建立面向控制的适合我国温室的多环境因子综合环境控制输入输出动态模型。
进一步研究环境控制目标间冲突问题(如温度和湿度,CO2施肥的影响),环境控制精度和能耗目标冲突问题,对环境因子综合控制,并实现节能。
总之,未来的温室环境控制系统必将越来越以植物生长的最适宜环境为中心,以高效、节能为目标,大大促进设施农业的全面发展。
参考文献
[1]李锡文,杨明金,杨仁全.现代温室环境智能控制的发展现状及展望[J].农机化研究,2008(4):9-13.
[2]AlbertSetiawan,LouisD.A.,RichardM.P..ApplicationofPseudo-derivative-feedbackAlgorithminGreenhouseAirTemperatureControl[J].ComputersandElectronicsinAgriculture,2000,26(3):283-302.
[3]李军,邹志荣,程瑞锋等.农业专家系统及其在园艺业中的研究与应用[J].陕西农业科学,2002(11):22-25.
[4]郑秀莲.现代温室气候的专家控制系统[J].机电工程,2003,20(3):42-45.
[5]蓝淑渊,璩柏青.自寻优模糊控制器及其在温室温控中的应用[J].计算机时代,2005(10):20-21.
[6]朱伟兴,毛罕平,李萍萍等.基于模糊控制的温室加热器的研究[J].农业工程学报,2002(3):72-75.
[7]IdoSeginer.SomeArtificialNeuralNetworkApplicationstoGreenhouseEnvironmentalControl[J].ComputersandElectronicsinAgriculture,1997,18:167-186.
[8]索兴梅,王崇桃.人工神经网络在农业中的应用研究[J].计算机与农业,2002(2):6-7.
[9]任雪玲.温室环境多因子协调控制方法研究[D].上海:同济大学,2001.
[10]朱伟兴,毛罕平,李萍萍等.遗传优化模糊控制器在温室控制系统中的应用[J].农业机械学报,2002,33(3):76-78.
[11]TetsuoMorimoto,YasushiHashimoto.AnIntelligentControlforGreenhouseAutomationOrientedbyTheConceptsofSPAandSFA-anapplicationtoapost-harvestprocess[J].ComputersandElectronicsinAgriculture,2000,29(1-2):3-20.
万里勇(1976-),男,硕士,讲师/工程师,校内副教授,中国计算机学会会员,研究方向为XML数据处理和数据挖掘。
摘要:通过问卷调查发现,吉首大学管理工程类专业针对计算机网络课程采取虚拟实验教学的效果不佳。其中的原因既有学生自身的问题,同时实验设备,实验内容等方面也是不可忽略的因素。本文从这些方面对学生展开了问卷调查,分析总结了深层次的原因,为改善实验教学效果提出了具体的建议。
关键词:虚拟实验教学;管理类专业;教学效果
0.引言
随着因特网的普及,以及移动互联网的发展,企业对计算网络人才的需求激增。在此背景下,国内的高校在电子信息类,计算机类,以及管理工程类等相关专业中都开设了计算机网络这门课程。
计算机网络是与实际结合得非常紧密的一门课程。实践动手能力的培养是该课程的重要环节,而实验教学是培养实践能力最关键的教学手段。所以实验教学在计算机网络课程中显得尤为重要。
1.虚拟实验教学相关概念以及研究现状
虚拟实验教学是一种利用计算机虚拟技术模拟实验环境完成实验教学的教学手段。目前,大量的研究证明,相比传统教学手段,虚拟实验教学更先进。从实验成本来看,虚拟实验教学可以代替交换机,路由器等传统网络设备的硬件功能,创建出一个可视化的实验操作环境,减少设备的更新,节省学生的时间[1]。从实验教学效果来看,也有人通过问卷调查的形式从定性和定量角度进行论证,结果显示在电子信息专业中采取虚拟实验教学,其效果比传统教学更好[2]。但是笔者通过问卷调查发现,在吉首大学管理工程类专业采取计算机网络虚拟实验教学,其教学效果不佳。
2.虚拟实验教学实施过程及效果分析
2.1教学对象及教学内容
笔者所在院校是湘西的一般本科院校,所教授的专业是电子商务和信息管理与信息系统两个管理类专业。在笔者从事两年的计算网络课程的教学中,在实验内容上,实验类型分布适中:(1)组网基础实验,如网络线缆的制作与测试;(2)协议分析类实验,如ICMP协议的测试与TCP、UDP协议的分析;(3)网络应用实验,如组建局域网;(4)综合性实验[3]。实验过程在PACKTRACTER虚拟软件进行。通过问卷调查,结果显示大约67%的同学认为虚拟实验的教学效果一般。
2.2教学实施过程
计算机网络实验课总共12个课时,分六次进行。实验教学过程严格按照教学计划进行,实验内容遵循由易到难的原则。为加强学生对理论知识的理解,实验课紧凑安排在相关的理论课之后。
2.3实施效果及原因分析
调查对象的样本是吉首大学11级信息管理与信息系统以及电子商务专业的学生。其中电子商务专业总共60人,而信息管理与信息系统专业总共46人。为保证调查的客观性,分别从电子商务专业随机选择20人,从信息管理与信息系统专业随机选择19人作为调查对象。为保证调查结果的真实性,调查方式采取匿名的方式进行。调查问卷的内容如表一所示:
计算机网络实验总体教学效果评价优秀良好中等差
分别从以下角度,具体描述本学期的实验教学在该方面存在的问题:
一.实验设备与环境
二.实验内容和方式
三.教师的教学方法
四.自己本身
在本次调查中,总共发放问卷39份,收回且有效的问卷39份。调查结果如表二所示:
从表二可知,中等和差评的人数之和占据的比例是667%。由此可以认为,该实验教学效果不佳。笔者对所有的问卷进行分析,总结原因如下:
(1)实验设备与环境:缺乏计算机网络实验设备,比如路由器和交换机。除了制作网线的实验以外,其余所有的实验都是通过虚拟软件演练。学生反应实验环境缺乏真实感,影响实验效果。
(2)实验内容:学生对于实验过程缺乏理解和思考,因为90%的同学反应实验内容偏理论,脱离实际,认为实验内容没用,从而导致学生缺乏动力去研究具体的实验过程,都是按照实验指导书一步一步地进行实验操作。
(3)学生层面:课程内容的吸引力以及学生应该学好本专业知识的传统观念是促使学生保持兴趣学习课程的两个重要原因。而由于吉首大学管理类专业文科生较多,以文科的思维方式理解计算机网络存在一定难度,学生首先就对课程内容存在畏难情绪。
3.虚拟实验教学中存在问题的解决方法
针对上述存在的问题,笔者从学习观念,实验内容,以及实验设备这三个方面来解决。
首先,改变学习观念上的认知偏差。学生认为管理类专业学生不必学习计算机方面的课程主要是因为对于自己的专业,即将从事的职业,以及计算机网络这门课程存在认识上的不足造成的。
其次,实验内容做相应的调整。管理类专业的学生跟电子信息类专业的学生在逻辑思维以及对计算机知识的兴趣程度等方面都有一定的区别。所以实验内容不能完全按照电子信息类专业的实验指导书来操作。要根据管理类专业学生的特点编制实验内容。
最后,增加计算机网络的实验设备,除了向学校申请资源以外也要充分利用好学生的网络设备。对于现在的学生而言,基本人手一台电脑,而且寝室基本都安装有路由器和交换机。
4.总结
因为计算机网络实验设备的缺乏,以及学习观念认知的偏差等原因,造成了吉首大学管理工程类专业学生在计算机网络虚拟实验教学的效果不佳。笔者从上述原因出发,根据专业的情况,提出了具体的解决办法。而全国范围内其他高校的管理类专业进行计算机网络虚拟实验教学存在的问题,以及产生的原因都不一样,如何解决这些问题也是我们以后需要研究的内容。(作者单位:1.吉首大学旅游与管理工程学院;2.南昌工学院信息学院)
基金项目:吉首大学2013年实验教学改革研究项目2013SYJG038资助
基金项目:2012年江西省教学教育改革研究课题(基金号:JXJG-12-24-2)
参考文献
[1]杨建良,李勇帆.”虚”“实”结合的计算机网络工程实验教学探究[J].中国现代教育装备,2013(5).
【关键词】计算机技术;财务管理;网络经济
我们国家经济的发展迅猛进行,企业的发展伴随着市场经济也逐步走向完善,然而机遇与风险是并存,市场的竞争激烈程度有增无减,企业的发展也面临着越来越的竞争压力。计算机技术已经初步实现了应用在财务管理上,使得管理的形式、手段都发生了巨大变化。但是现在的企业在财务管理方面存在着一些薄弱地方,例如在预算、监督考核、结算等方面都明显滞后于市场的发展,与企业的现代化改革也不相适应。
一、计算机在财务管理应用中出现的问题
我们现行企业中虽然随着技术的进步已经实现了企业财务管理的相当一部分的计算机网络化,但是依旧有很多不足导致其发展缓慢。首先,远程管理还没能够真正应用于财务管理领域,当下,随着我国经济的规模不断发展扩大,人们的办公地点不是所有人都狭窄的局限在一块地方,而很多工作是需要异地办公的。但是很可悲的是财务工作由于技术等方面原因还只是实现在办公室内办公内的管理,却很少有网上办公远程管理。没有远程管理就会导致信息无法立即传送,信息的不畅通又会影响到企业内部领导对于市场无法把握,从而导致企业的决策失误。企业有对资金状况有及时的获取和反应才能有科学的财务管理。其次是关于财务信息的安全性问题,在如今网络技术不断更新换代的大环境下,数据信息是通过网络来传达的,原来的纸传播变为磁介质的传播。然而网络又是一个开放的平台,在数据信息在流动传播的过程中很难保证信息的完整和真实,现实生活中,企业的财务信息常常被一些怀有非法目的的人士截取、篡改造成不可恢复发大灾难,所以,如何让保障网络信息的安全性和保密性同样是是摆在企业发展中的重要任务。财务网络管理人员有责任对在网络环境下数据库的进行定期管理和维护,但是实际上,经常会有一些工作人员将存储的数据放置一旁听之任之,就很容易出现一些意料之外的系统故障。并且一旦出现这些故障是很难恢复。那么,对于我们的启示就是积极在日常中加强网络数据库维护。
二、计算机技术在财务管理中的应用
企业的规模随着经济全球化变得越来越大,而计算机的应用范围也随之变得更加广泛。计算机技术在财务管理中的作用不仅仅表现在那些简单计算数据结果,更应该将其根本价值放在对计算机存储的大量会计数据的基础上会对会计资料进行系统的分析、预测、判断,为企业财务管理提供准确可靠的数据和信息上。而对于企业来说,它对财务员工的要求也要随着环境做出改变,因为大量的财务信息可以用电脑做记录,财务人员的工作就从原先的整理数据变为更多的思考分析数据。显而易见,财务工作人员的的工作职能在一定程度上得到了拓展,偏向了参与决策方面。根据计算机的特点,将会转变传统的会计制度代之新的会计内部控制制度,在这个过程别是要防止出现怀着不良目的用户的篡改数据和软件程序现象的发生。现在的网络环境愈加复杂,而网络用户也良莠不齐,信息一旦被篡改,那么公司的运转就有可能遭到毁灭性的打击。企业可以通过实行用户的权限管理,保护信息防止泄漏,并且要及时对数据进行备份。另外,引进计算机技术不仅要满足财务工作人员在财务查询时的便捷,所有的数据信息都可以在工作人员需要时一览无余看到,此外,还要利用计算机查询到的是数据信息,对其进行分析利用。计算机技术应用到企业的财务管理,体现出企业对国际的把握和顺应时代潮流的远见。企业做好企业的财务管理根本就是要对企业的资金及其流转进行实时监管,而计算机对于数据方面具有其他工具不可比拟的优越性,计算机财务管理很好的通过网银、电子货币把企业资金范畴扩大。对客户购买力的分析确定合理的贷款额度;对资金流转量和流转向的预测,科学的调度资金。企业的管理者很敏锐发现信息技术的发展为企业的财务管理带来最重要的一个机遇。
三、企业财务管理中计算机技术的方式
人才的培养是在企业财务管理中占据着十分重要的位置。只有从事本行业人才的综合素质提高才能真正有利于完善计算机在企业财管理的作用。作为一名专业的从事财务的工作人员都需要具备扎实的会计专业知识和精湛的会计业务能力,并对计算机的知识和财务软件的维护保养有相关的了解,因此,从事专业知识必须要有一定的专业门槛,提高门槛才可以为其队伍综合素质的提高做良好的铺垫,更好地发挥计算机技术在处理数据、整理财务报告上的作用。作为企业领导者,还要加大对培训的投入,定期的专业知识的学习使工作人员能够保持与时展相衔接,除此之外还需要有较强的责任心,防止出现因为工作人员的态度不认真或是没有责任感而出现的不必要的工作失误等。第二、重视会计软件的开发,随着国家政策的支持,很多企业也逐渐认识到了会计软件对于推进会计电算化的发展的重大影响。对软件提出了更高的要求,要求实现从核算型会计软件向管理型会计软件的转变,迫使企业在计算机软件的系统、使用限制、功能等方面向深度和广度进行扩展。此外,具体问题具体分析就是说,会计制度要随着环境的变化随之变化,并且根据用户群体的差异来及时对软件进行选择分类处理,不可以等同对待。制定严格的制度,使在岗人员可以各司其职,同心致力于企业发展。最后,计算机只是人类工作的工具,不能代替我们的大脑,完全的依靠计算机是没有办法成功完成复杂发企业财务管理的,必须充分发挥人脑比电脑在分析逻辑上的优势,培养对数据的思考能力,只有人脑和计算机共同的配合才能很顺利的完成企业决策。财务管理的网络化和信息化为人类带来了以前人们意想不到的便捷,人们可以在地球上的任何地点、任何时间来获取信息。网络用户可以瞬间就知道来自世界各地发生的事情,距离不再是问题。
参考文献
[1]濮小金.网络经济学[M].机械工业出版社,2004.
[2]张献英.试论网络经济下的财务管理[J].企业经济,2004(11).
[3]陈翔欧.网络财务理论与技术[M].立信会计出版社,2005.
网络环境作为外部因素,促成了审计创新的发生;而同时网络环境又作为外部动力,推动了审计创新的发展。网络环境带来了审计的全面革命,这意味着审计将出现用根本性的变化。
一、审计思维的创新
审计思维的创新是审计创新体系中最为关键、最基本的环节,离开了审计思维的创新,一切将无从谈起。我国审计的思维创新应该从以下几方面入手。
1、审计观念。电脑的运用,带来了会计信息的生成和披露的革命,会计分期假设受到了普遍的质疑,信息使用者对信息及时性的要求普遍提高,而实时信息披露也就受到了普遍的欢迎。而信息及时性的加强,当然不应以其客观性的弱化为代价,审计作为一项有力的监督工具,自然也有义务对实时生成的会计信息进行实时监督,从而实时审计的观念也就随之深入人心。实时审计可以弥补事后审计线索不充分的缺陷,也可以促使审计人员参与被审计信息系统的分析与设计。
2、电子审计观念。计算机的应用给审计工作提供了极大的方便,审计人员再也不用受传统纸张凭证的约束,审计资料的收集、处理、存储以及输出都可以在计算机中方便快捷地进行。从而,对书面数据的依赖转换为电子数据的依赖。此时,审计人员再也不能企图绕过计算机进行工作,而应大胆地建立电子审计的观念,大胆应用高科技手段来提高审计工作效率,强化审计工作质量。
3、在线审计观念。网络使传统的时空距离变得微不足道,而将网络应用于审计工作的观念就是在线审计的观念,审计工作将不再受物理距离和时间的限制从实地审计转向异地的网络监控审计。审计人员从而可以进行在线作业,可以联网进行审计,审计人员将有自己的网络身份,可以在网上执业,进行审计监督和会计咨询,也可以在网上其审计报告。
二、审计手段的创新
审计手段的创新是审计创新体系中最为迫切的环节,是网络技术发展条件下审计赖以生存的基础。没有了审计手段的创断,审计将不知何去何从。审计手段的创新主要应从网络审计入手。随着信息的社会化和网络化,经济实体将突破原有空间,进入一个崭新的媒体、网络世界,衍生出众多的“无国籍”、虚拟化的经济实体,经济实体间也由厂房、设备、资金等“硬件”的竞争转向知识、信息、管理等“软件”的较量。这种存在方式和竞争手段的进化,既加速了传统会计体系和技术方法的消亡,又催化了会计审计技术和手段的创新。一方面可以使会计报表、财务报告实时生成,更好地服务于信息需求;另一方面审计人员也应当随时完成必要的审计测试,实现审计的实时追踪,保证会计信息的质量。因此,在不久的将来,实时审计将取代事中、事后审计,网络审计也将取代就地审计。而要完成这种替代,以下条件是必不可少的:
1、审计资料的共享。在一个有效的审计体制中,不同主体之间的审计信息应该是可以相互援引的,而在网络经济环境下这一点也完全是可能的。一方面可以通过国家有关法规明确各监督机构的职责范围,建立一个统一的监督信息中心,加强审计系统与其他监督系统的信息交流,做到资料共享;另一方面也可以以审计署为中心,组建全国性的审计网络,强化审计系统内部的纵向和横向信息传输,实现信息互用。同时,建立审计主体与客体网上信息沟通与传递系统,实现同步化监督。2、审计软件的开发。一个科学可用的审计软件应具有以下功能:一是管理功能。从审计项目的计划立项、方案制定、审计实施,到下达审计结论,再到档案的归存,都应该能自动完成,实现无纸化审计。二是检测功能。对审计客体财务会计及相关软件进行检测,采集有价值的会计审计信息。三是评估功能。根据输入的数据,能对被审计单位的内部控制制度进行评估,对被审计单位财政财务收支的真实、合法、效益情况进行评价。四是控制功能。能根据审计人员的不同职责,规定和设置其审计权限。
此外,随着数字经济时代的到来,作为独立的专门从事经济监督、评价、签证活动的数字经济审计必将大大发展。从而,审计的主要工作将不再停留在对企业财务状况及其经营过程所取得成果的数字本身的审计,而应过渡到对企业财务状况及其经营过程所取得成果的数字的形成过程进行的审计。
三、审计业务的创新
审计业务的创新是审计创新体系中最为核心的内容,一切创新最后都必然会以业务创新的形式表现出来。离开了审计业务的创新,其他创新的结果将不复存在。在信息经济的条件下,审计业务创新主要表现在其作业方式上的创新:
1、计算机辅助审计技术的广泛推行。计算机辅助审计是指审计人员利用计算机对被审程序进行审查,以确定其处理和控制功能是否可行,该技术是实现计算机信息系统环境下审计的主要手段。面对客户复杂的计算机应用系统,特别是管理信息的网络化,没有计算机的辅助,审计人员根本无法下手;对于大型集团客户的某些审计工作,如试算表及会计报表的形成、分析性复核及审计抽样等,脱离了计算机的辅助也将难以进行。计算机辅助审计技术的运用既提高了审计的正确性和准确性,也使审计人员从冗长乏味的计算机工作中解放出来,有助于提高审计工作的效率,降低审计成本;计算机辅助审计技术的使用可帮助审计人员扩展审计的范围,扩展至其他媒介;计算机辅助审计技术具有相当大的机动灵活性,能使微型计算机在一位审计人员的控制下就能对会计事项进行全面、迅速、经济、有效的分析。
2、与委托人的联网审计。在传统审计中,尽管审计活动是接受委托人的委托而进行的,但是,整个审计过程则是审计人员根据自己的职业判断在对被审单位有关资料审查的基础上做出审计报告的过程,而委托人则无缘这一过程。实现审计人员与委托人的联网审计则可以使委托人参与到审计活动中来,及时地向审计人员反馈自己的想法和提出自己的疑问,从而,实现了审计信息供给者与需求者更加快捷、更加直接的接触。这无疑对于提高审计工作效率和审计报告质量都有很深远的意义。
关键词:云计算;计算机;取证;证据
中图分类号:TP399;D918文献标识码:A文章编号:1674-4853(2012)02-0060-04
自2006年Google提出云计算技术,云计算越来越被业界关注。2008年NicholasCarr认为云计算也是信息技术中同样的变革。\[1\]当前机构需要自身提供计算资源,而在将来,机构可以接入到云计算(计算网格)中以获得所需的计算资源。
一、云计算概念
(一)云计算
事实上,云计算的演变从1990年左右开始,经历了网格计算、效用计算、软件即服务(SaaS)几个阶段。云计算可以这样定义:云计算是一种计算模式,在这种模式中,应用、数据和IT资源以服务的方式通过网络提供给用户使用。\[2\]云计算也是一种新的基础架构管理方法,大量的计算资源组成IT资源池,用于动态创建高度虚拟化的资源,并提供给用户使用。云计算具有资源的弹性,可以提供IT资源的解决方案,可应对出现使用高峰时的状况。云计算是计算机资源公共化在商业模型上一个重要革新。云计算为用户提供花费很少的成本便可以得到超级计算机的处理能力的解决方案,越来越被人们所关注。
(二)代表云
根据云与企业间的关系,云可以分为私有云、公共云和混合型云。云计算将可扩展的IT能力作为一种服务交付给用户,是计算机技术的商业实现。
Google是云计算的最大实践者。GoogleDocs是云计算的一种重要应用,即可以通过浏览器的方式访问远端大规模的存储与计算服务。GoogleAppEngine是Google的PasS(平台即服务)产品,用于Google基础设施上搭建和托管网络应用程序。GoogleApps是Google为企业电子邮件及协作的SasS(软件即服务)产品。
亚马逊是互联网上最大的在线零售商,同时也为独立开发人员以及开发商提供计算能力、存储以及其他服务。按照亚马逊的说法,亚马逊Web服务(AmazonWebService,AWS)使你可以“利用的全球计算基础设施”。亚马逊弹性计算云(ElasticComputeCloud,EC2)可以在云计算中提供可调整大小的计算能力。用户可以通过接口创建服务器实例(Instance),而付费方式则由用户的使用状况决定,即用户仅需要为服务器活动的小时数付费,运行结束后计费也随之结束。
IBM蓝云计算平台为客户带来即买即用的云计算平台。它通过架构一个分布式、可全球访问的资源结构实现数据中心在类似于互联网的环境下运行计算。“蓝云”基于IBMAlmaden研究中心(AlmadenResearchCenter)的云基础架构,包括Xen和PowerVM虚拟、Linux操作系统映像以及Hadoop文件系统与并行构建。
(三)云计算特点
云计算有以下5个特性。
1.多重租赁。云计算以前的计算模式都是基于专门的资源,即专有的计算设施。而云计算是基于网络层、主机层及应用层的业务模式,即多个用户分享同样的资源。
2.大规模可扩展性。机构可能已有成百上千的系统,云计算提供了可以扩展到上万个系统的能力以及大规模扩展带宽和存储的能力。
3.弹性。用户可以根据自己的需要调整所用的计算资源,将闲置无用的资源释放,供其他用户使用。
4.随用随付。用户无需花费大量资金自行配备大量的资源,只需对实际使用的资源及时长进行付费即可。
5.自行配置资源。在云计算环境下,用户可以根据需要,自主使用大环境中的软件、存储、运行能力、网络资源等。\[3\]
简言之,现阶段云计算的特点有:超大规模,“云”均拥有几十万台服务器;可扩展性,“云的规模可以动态伸缩,以满足应用和用户规模增长的需要;高通用性,“云”可以支撑用户的计算需求;高可靠性,“云”使用了数据多副本容错、计算节点同构可互换等措施,最大程度地降低了错误的概率。
二、云计算在计算机取证领域的应用
(一)计算机取证
计算机取证\[4\]由IACIS(InternationalAssociationofComputerSpecialists)在1991年国际计算机专家会议上首次提出。计算机取证也称数字取证、电子取证,是对获取的电子证据进行分析、发现、提取和出示的科学检验过程;是为证明通过使用计算机或虚拟空间(网络)所从事的犯罪行为而采用电子证据获取和分析技术;是查找并发现恢复删除的,揭示隐藏的可以用于证据的数据。取证结果的可行性和有效性依赖于计算机信息技术。如何利用最新的计算机技术解决安全问题也是计算机取证技术的核心问题。计算机证据具有易受损性,所以计算机取证必须遵循严格的程序要求。计算机取证的原则是:
1.及时性。证据具有一定的时效性,尽早收集电子证据,并保证其没有受到任何破坏。
2.合法性。整个检查、取证过程必须是受到监督的、符合法律法规的以及可为法庭所接受的。
3.多备份。至少应制作两个副本,因为不可直接对原始数据进行分析,以确保证据的不可更改性。副本用于进行取证分析。
4.环境安全性。计算机证据应妥善保存,远离高磁场、高温、潮湿、腐蚀性化学品等。另外还要防止人为破坏证据。\[5\]
(二)单机取证
2000年以前计算机取证的研究主要是对工具的研究,如数据恢复工具、证据分析工具。从2001年数字化取证研究工作组DFRWS(DigitalForensicResearchWorkShop)举办第一次会议开始,才真正开始电子证据的研究,开始将证据的自动化提取,证据的调查流程等技术作为一门科学。
单机取证是指对一台离线计算机(包括存储设备)进行证据获取。单机取证依赖于以下几种技术:数据恢复技术、隐藏数据的再现技术、加密数据的解密技术和数据挖掘技术等。单机取证的软硬件取证工具比较成熟,例如取证工具TCT、Encase等可以将被删除或者格式化的磁盘中的计算机证据恢复出来;FTK可以找出磁盘隐藏的数据流,破解加密文件密码,获取口令等等。美亚电子数据取证是国内取证软件商家之一。该公司提供的取证工具主要包括以下几种。
1.DC-8800取证魔方。该魔方具有高速硬盘复制、批量快速取证、自动取证分析和动态仿真取证技术。
2.DC-8103多功能高速硬盘复制机。该复制机具备专业级位对位硬盘复制、硬盘镜像等,还可实现对硬盘进行哈希值校验、硬盘擦除等操作。
3.DC-800存储卡获取设备。实现对各种数码存储卡和USB接口的存储设备进行镜像获取。
单机取证方式效率低,需多人介入;错误率增加,需要传递证据的实物;损坏几率增大。
(三)网络取证
随着计算机网络技术的迅猛发展,极大地改善了人们的生活和工作方式,但同时也为犯罪活动提供了新的空间和手段。网络安全技术如访问控制、数据加密、入侵检测等,不可能从根本上解决计算机犯罪问题,因此需要充分发挥社会和法律的强大威慑力。网络取证技术在这种形势下产生和迅速发展的,主要收集网络通信的数据信息,从中获取电子数据证据,重构犯罪现场,为诉讼案件提供可靠有效的证据。网络取证依赖于以下几种技术,即网络侦听和监视技术、网络入侵追踪技术、漏洞扫描技术、数据过滤技术、人工智能和数据挖掘技术等等。
网络取证模型如图1所示,网络取证模型主要由网络取证机、网络取证分析机和被取证机三部分组成。网络取证机收集和保存网络数据信息;网络取证分析机使用数据挖掘等分析技术对证据进行关联分析,以图表的方式显示分析结果;被取证机是被取证的计算机,通过软件模块将网络通信信息以实时的方式发送到取证机。网络取证实时获取网络数据,能够重构网络犯罪现场,有力地打击和防范网络犯罪分子。但网络带宽呈高速发展态势,如何分析所产生的海量数据成了新的难题。
(四)云取证模型
云取证有非常明显的特点。
1.数据安全可靠。存放在你自己电脑上的数据有可能会因被病毒攻击或不小心刮伤而导致数据无法恢复,同时数据也存在着因疏于防范而让不法之徒所窃取。云计算数据存储中心有着专业的团队来管理信息,所以将数据存放在数据存储中心可以不用担心数据丢失和病毒入侵等麻烦。
2.便于数据共享。不同设备的数据同步方法种类繁多,操作复杂,将数据存储到数据存储中心,可以通过严谨的权限管理策略轻松实现不同设备间的数据和应用的共享。
3.“瘦”客户端。云计算对用户端的设备要求最低,使用起来也非常方便。\[6\]
云取证结合云计算的高效计算、虚拟化、并行处理等特点,利用服务器虚拟化技术仿真涉案的硬盘系统,利用现阶段较为成熟的云计算并行计算技术,支持静态和动态的取证调查,利用现阶段的云数据存储技术,收集并保存涉案的证据。云取证模型见图2。
证据收集中心完成证据数据的获取。利用云计算的资源弹性将海量证据存储在“云”存储中。云存储是一个最可靠、最安全的数据存储中心,无需担心数据丢失和病毒入侵等麻烦。
证据分析中心存储海量证据数据并进行关联分析。通过“云”实现信息资源共享,避免局部有限的信息查询,达到实现大范围的关联分析,尽可能地挖掘犯罪证据。
控制中心是取证系统管理平台,统一协调管理证据介质的接入、计算机证据的获取及存储、取证分析等。取证人员通过IE方式即可访问控制中心,不需要额外配备各种软硬件取证工具,避免取证系统的重复建设。
实现取证资源共享、GPS取证、在线解析、关联查询等功能,实现设备、信息等资源整合共享,既避免了重复投资与建设,也提高了设备利用率,可以实现异地送案异地取证分析,解决了取证人才紧缺的局面,同时也节省了时间,大大提高了社会效益与经济效益。
三、云计算安全对计算机取证的挑战
随着云计算技术的不断成熟和完善,我们在享受云计算的同时也发现了云计算的不安全因素和隐私问题。目前网络犯罪主要通过以下几个方面完成:黑客攻击、分布式拒绝服务(DDos)攻击、网络钓鱼、域欺骗、恶意软件、木马、病毒等。2010年3月云安全联盟CSA(CloudSecurityAlliance)一份云计算最大的威胁报告,总结了7个最常见的风险,即滥用和恶意使用云计算、不安全的接口和API、不怀好意的内部人员、基础设施共享问题、数据丢失问题或泄漏、账号或服务劫持以及未知风险。下面我们来探讨云计算对计算机取证带来的一些问题。
(一)黑客可以利用相关信息侵入到云计算服务中
一般说来,云计算服务提供商不会公开与他们的主机平台、主机操作系统以及保障主机安全的流程等相关的信息,因为黑客可以利用这些信息侵入到云计算服务中。这对取证人员获取证据带来不便。所以急需相关的法律法规,以确保云计算服务提供商建立起合适的预防和监测手段,尽量配合云计算环境下取证的要求。
(二)将重要的数据交付给第三方托管,安全性和有效性得不到保障
在云计算环境中,要使用云计算服务,用户采用基于web的应用软件并且将大量的数据放置到网络上,几乎所有的数据都在云中传输、交换、保存和更新。\[7\]将这些重要的数据交付给第三方托管,安全性和有效性得不到保障,2008年12月ColinPercival指出亚马逊Web服务(AWS)漏洞。\[8\]目前还没有数据保护法的法律来规范。对云计算提供商的网络运行进行审计(更不要说基于自身网络进行实时监控)基本上是不太可能,哪怕是事后审计也很困难。能够获得的网络层面的日志和数据不多,而且全面进行调查并收集取证数据的能力也是相当有限的。
(三)云计算环境下获得的海量数据分析出有效的证据有限
云计算环境持续运行时,持续写入数据有可能使涉案的电子证据消失,导致证据不可重现,从而需要维持获取证据的长期稳定性。云计算环境下所获得的海量数据中分析出有效的证据也是有限的,难以确定某时间点确切的证据位置。另外,云计算的地域分布广,跨管辖权取证难度较大。
四、结束语
云计算在计算机取证领域中的应用模型能够避免重复性设备投资,提高办案效率,省时省力。上面提到云计算安全问题也给取证领域带来难题,如何获取并掌握有力的证据是一个关键点。云计算环境下本地终端获取证据,其证据较为有限,如一些遗留在本地的文件、网页缓存、历史记录等。但云计算环境下很多行为都是在网络上完成的,使用的数据很多被存储在不同的云环境中,所以需要从云端相关节点去查找和获取涉案的痕迹和违法证据。云计算环境的复杂性需要我们维持获取证据的长期稳定性,司法授权和云计算服务提供商的积极参与起着至关重要的作用。我们需要进一步完善法律法规,制定出适用于各类云计算环境的并得到司法认可的取证原则。
参考文献:
\[1\]\[美\]尼古拉斯?卡尔.IT不再重要:互联网大转换的制高点——云计算\[M\].闫鲜宇,译.北京:中信出版社,2008:81-178.
\[2\]欧阳璟.山雨欲来风满楼——云计算趋势一览\[J\].程序员,2008(11):282-286.
\[3\]刘戈舟,杨泽明,刘宝旭.云计算安全与隐私\[M\].北京:机械工业出版社,2011:13-16.
\[4\]NationalInstituteofJustice(U.S.).Electroniccrimesceneinvestigation:aguideforfirstresponders\[M\].U.S.Dept.ofJustice,OfficeofJusticePrograms,NationalInstituteofJustice,2001:1-4.
\[5\]丁丽萍.论计算机取证的原则和步骤\[J\].中国人民公安大学学报:自然版,2005(1):70-73.
\[6\]戴士剑,申一纹.云模式下网络犯罪侦查与取证研究\[J\].信息网络安全,2011(4):32-34.
关键词:计算机基础;混合模式
中图分类号:G642.4文献标志码:A文章编号:1674-9324(2017)19-0180-02
一、混合学习的基本原理
目前,国内外学者对“混合学习”有多种不同的解释。通常意义上,混合学习(BlendedLearning)是指线上(online)学习与线下(offline)学习的混合,实质上是基于不同的学习理论和教学模式,运用不同的技术手段以及在不同的学习环境下实施教学,这种混合将教师的主导作用和学生的主体地位进行有机统一,发挥各种学习要素的优势,实现互补。
二、目前存在的问题
《计算机应用基础》是公安高校重要的必修公共基础课程之一,它主要培养学生掌握扎实的计算机科学基础知识,为利用计算机和相关的技术解决公安专业领域问题奠定基础,在提高学生综合素质及创新能力培养方面发挥着非常重要的作用。然而,通过近年来教学实践总结,在校本科生计算机基础课程教学存在如下问题。
首先,由于绝大多数中小学开设了信息技术课程,大学新生计算机水平零起点几乎不存在,但起点不一现象尤为突出。其次,与高中课程学习不同,本校计算机基础主要采用自主学习平台开展教学活动,而相当一部分学生更习惯于应用文字教材自学,不适应基于多媒体教学资源的自主学习。再次,随着高校教学改革的深入,计算机基础课程的学时在逐步缩减,可是该课程的教学内容在不断增加。
在计算机基础实际授课环节中,兼顾不同起点学生的个性化需求,利用混合式学习改进教学方法,不但培养了学生的创新精神、自主学习能力,引导学生乐于实践、积极思考,提高计算机应用能力;而且教师在教改过程中需要深度应用网络技术和多媒体技术与课程专业知识相结合,提升了教师的专业综合素质。
三、《计算机应用基础》课程的混合学习模式教学实践
基于网络学习平台的混合式教学实践包括分析、设计、实施、评价及修改等阶段。由于混合式学习是一个体系化的过程,其中各个元素,例如学生、学习环境、教师、学习内容等对于学习的成效都很关键。混合模式教学实践是通过应用系统方法研究分析教学中的需求和问题,来设计确定教学方案和步骤,然后具体实施教学策略,对教学的结果作出评价进而修改方案后再次分析设计的一个循环过程。
(一)综合分析
针对公安院校的学习对象、学习环境和教学内容分析。分析参与混合式学习的公安专业学生的基本情况,包括作息规定、学习习惯、背景知识、相关专业知识等;设定教学目标,根据公安专业的实战需要,分析学习对象掌握知识点应达到的目标,除了普通高等院校《计算机应用基础》知识外,着重于利用Excel软件对数据的分析和处理以及网络上获取信息的能力;以公安实际应用为导向分析教学内容,确定课程的实施方案,其中理论性较强的章节,例如计算机的基础知识等,适合online方式学习,而大部分内容需要实践操作,适合通过offline方式学习。由于混合学习需要使用到校园网络和计算机设备,则需对本校学生的学习环境分析。目前大部分同学拥有自己的电脑,并且使用了校园网络,本校图书馆也能够满足同学们的线上学习需要。
(二)教学设计
本校是一个公安综合类高校,针对非计算机专业学生,以应用为目的,根据实战需要来设计计算机基础课程的教学资源。根据教学目标和教学内容分析的结果,增加适合公安专业的教学案例制作为网络学习资源。设计教学策略:对于学生不同的学习环境,设计相应的教学策略,可分为线下教学策略和线上教学策略。
(三)具体实施
实施过程是一个在学和教的具体环境中互动、发展和演化的过程,线下课堂教学、线上网络平台自主学习及评价和修改始终贯穿于整个混合模式学习过程,教师按照教学设计通过面授控制和主导整个课程的混合式教学过程,学生则通过网络学习平台进行小组合作学习或个人自主学习。
(四)评价
教师通过课堂教学和指导网络学习,了解学生的学习过程,并利用网络学习平台对学生的学习效果进行分析、评价,并对教学资源、教学效果以及教学实施进行分析和评价。
(五)修改
教师根据评价的反馈结果对整个教学过程进行反思和总结,及时修正教学设计内容和调整教学实施步调,对课程混合模式学习过程进行改良设计,以提高学生计算机基础知识的应用能力和学习效率。
四、研究结果
研究表明,在混合学习模式下,学生自主学习计算机基础知识的动机有了显著提高,并取得了非常不错的成绩,利用混合模式学习的同学期末考试成绩明显要高出之前没有采用混合模式学习的同学很多。授课教师在混合模式教学班进行了问卷调查,72%的受测者认同“网上学习《计算机应用基础》能够提升自主学习的积极性,并感到学习轻松”,65%的受测者认为“同学们之间的合作互助可以促进学习效率的提高”,82%的受测者认可“老师在学习上只是起引导作用,更多的知识需要自学”。由此可见,基于混合式学习的课程改革方案有效地解决了课程更新速度快、知识点多、操作性强与课程学时压缩之间的矛盾,使绝大多数学生高效掌握课程要求的基础知识和操作技能。
五、结束语
在公安院校如何根据教学内容和学生的自身特点,把混合学习模式应用到计算机基础教学中,提高学生的学习效率,培养学生熟练利用计算机技术解决公安工作中实际问题的能力,是本论文研究的主要目的。通过在公安院校计算机基础教学中应用混合学习摸式,激发了大学生的学习主动性,促进了教师专业化的发展,优化了教学的效果,提高了学习的效率,丰富和拓展了混合学习模式的应用范围,探索了一条解决公安院校现存《计算机应用基础》教学问题的有效途径,对混合模式教学改革的深化研究具有重要意义。
参考文献:
[1]李克东,赵建华.混合学习的原理与应用模式[J].电化教育研究,2004,(7):1-6.
ExploringtheMixedTeachingModeofComputerApplicationFoundationinPoliceOfficerCollege
MAOLi,DUWei
(DepartmentofComputerScience,GuangdongPoliceOfficerCollege,Guangzhou,Guangdong510230,China)
关键词:网络环境;计算机;图书信息管理;应用
当今时展下最明显的就是网络信息化,这一时期的计算机技术和网络技术已经实现了应用的普及化。就现今网络环境下计算机在图书信息管理中的应用而言,基本上实现了普及,通过计算机的应用能够使整体的管理效率得到最大化的提升,进而在竞争不断激烈的现代化社会中有效推动图书管理事业的快速发展。但是,就我国目前的网络环境下计算机技术的应用来看,在具体运行中还是存在着一定的不足,这就需要针对性的进行管理和解决,以确保其整体运行的科学有效性[1]。
一、网络环境下计算机在图书信息管理中应用的问题分析
网络环境下,计算机在图书信息管理中进行应用时,一定程度上存在着信息不对称现象,就基本应用而言,造成该种现状的主要原因是完成图书的存放入库之后并没有将相对性的信息进行计算机的录入,或者对图书摆放位置进行变更之后没有在计算机内对相应信息进行修改,基于此种状况,使得计算机存储信息与图书实际状况存在着一定的出入,难以实现有效对应。基于这样的状态,在通过计算机网络能进行图书查找时存在着一定的不足,进而出现管理问题以及图书应用的不完全现象。
基于此种状况,可以对基于计算机应用的图书信息存储软件进行适时有效的更新,在技术的支撑下确保图书信息管理的整体有效性,但是,具体而言,对软件进行升级时需要投入大量的资金,一定程度上并不利于图书馆的整体发展。另外,还可以对原有的软件实现二次开发,以针对具体问题实现功能的添加,以有效强化其对图书信息的有效性管理,并且还可以在网站上进行图书信息的查询项目设定,进而方便图书的有效查询和节约,在避免过多资金投入的基础上有效提升图书信息管理效率。所以,就实践活动而言,一般会选用二次开发来对相应的问题进行解决[2]。
在实际建设中,实现二次开发需要具备熟练的计算机应用及相应的理论机制知识,进而实现对原有图书信息数据库的科学有效更新,并能够对计算机中所存储的图书摆放信息进行检查,以对二者间所存在的出入快速发现,进而开展合理有效的更新处理,确保图书利用率的最大化,但是,基于此种问题还需要从根本及整体的环节进行解决,以实现整体的有效保障。
二、解决网络环境下计算机在图书信息管理中应用的问题
(一)强化对工作人员的专业培训
就具体问题产生的根源来看,存在着工作人员专业意识不到位的现象,进而造成了对具体图书信息的不及时更新,这就需要确保图书信息管理的工作人员具备熟练的计算机操作技能,以及专业化的图书管理意识,以更加积极有效的状态实现对图书资料信息的管理。另外,还需要适时的对工作人员开展培训,进而不断提升其专业素养和技能水平,确保管理工作在基础环节的整体有效性。
(二)对图书摆放位置进行科学合理的处理
在网络环境下进行计算机在图书信息管理中的应用时,实现了条形码的普及建设,以确保计算机与图书实际摆放位置的有效对应。在进行条形码的设置及应用时,需要确保其同图书分类号的整体有效对应,并且当两者发生改变,或者其中一项的信息有改变时,需要及时的进行信息资料的更新,确保两者的整体统一性[3]。
另外,在进行图书摆放时,确保分区的科学合理性,尽可能的在图书馆内将统一性质或者类型的图书摆放在同一单元设置或者同一区域楼层,实现整体规划的相对科学性。基于这样的结构设置,不仅便于工作人员进行具体信息统计,也方便借阅者的图书查找,极大地提升了图书利用效率。
(三)查询界面的设置符合借阅者的实际需求
在网络环境下,将计算机在图书管理信息应用中的问题进行有效解决时,就需要实现科学合理的图书信息系统查询界面设计,以在确保查询和借阅整体有效的基础上推动计算机信息化应用的整体高效性。一般情况下,借阅者去图书馆进行图书借阅时都有一定的整体方向或者具体的图书信息,所以有效的查询界面能够为其借阅提供极大地方便,也实现信息化管理的整体高效性。但是,就实际的查询系统应用而言,基于计算机网络应用的图书信息查询系统的界面设置相对单一,并不能合理的为借阅者提供图书检索的信息资源,使得计算机信息系统的功能没有实现最大化的发挥,所以在现代化的运行环境下需要对其进行改善,根据具体的图书资源实现查询界面的创新设计,并在网络环境的支持下同图书数据库相连接,以达到快速有效查询的目的[4]。
(四)构建科学合理的查询导航系统
根据具体的运行状况,将数据库进行科学划分,在基于查询界面同实际图书资料情况相一致的前提下,通过查询导航系统的设计来完善其应用的整体有效性。在进行具体应用时,首先需要在查询界面进行图书信息资料的键入,然后在系统化的支持下实现图书位置的快速高效定位。另外,如果所查询的图书信息在系统内没有资料显示时,还可以在导航系统的支持下进行同类书籍信息的展示,以实现查询功能的最大化应用。
三、结语
基于网络环境下计算机在图书信息管理应用中的效用最大化,就需要明确其具体的发展背景和应用活动中所面临的问题,进而开展针对性的问题分析和解决,以全面有效的确保管理活动的整体有效性,然后将信息化时代下的新技术作用得到最大的发挥,确保图书资料的最大化利用,进而推动其信息管理工作的不断发展和完善,进而实现图书馆事业在现代化的整体环境下实现可持续发展。
【参考文献】
[1]赵迎春.网络环境下计算机在图书信息管理中的应用[J].科技与企业,2015,20:20.
[2]白军峰,刘璞.网络环境下计算机在图书信息管理中的应用[J].机电产品开发与创新,2010,05:88-89+85.
关键词:中小企业网络构建与管理;课程设计;计算机网络技术
中图分类号:G642文献标识码:A
“中小企业网络构建与管理实务”是计算机网络专业的核心课程,是一门理论和实践相结合的课程,至今已有7年的建设历程。在课程开设的前三年,我们是按照计算机网络专业的传统课程体系,开设了“计算机网络技术”和“网络集成”两门课程作为网络专业的核心课程,前者作为理论课,在第二学期讲授;后者作为实践课,在第三学期开设。在实际教学过程中,我们发现这种教学设计存在的最大弊端就是理论与实践相脱节,讲网络原理时没有相应的实践验证,学生学习感到枯燥乏味;讲网络实训时又忘记了相应的理论知识点,教学效果较差。因此,我们开始尝试该课程的改革,拟将“计算机网络技术”和“网络集成”两门课程整合为“中小企业网络构建与管理实务”,基于高职网络专业就业岗位实际工作过程重构课程体系,按照典型工作任务设计课程教学内容,与福建星网锐捷网络有限公司联合开发课程教材,全面实施理实一体化的教学与学习模式,侧重培养中小型网络构建与管理的能力。学生在经过项目化课程的学习后,将充分具备中小型企业网络的规划设计、组织实施及网络管理能力。
1以企业应用为目标的课程定位
我们沿着职业分析―工作分析―课程结构分析―课程内容分析的路径开发课程标准。计算机网络专业的面向岗位都以中小型企业网络构建和管理能力为核心技能。“中小型企业网络构建和管理实务”课程的培养目标就是培养学生这种核心技能,在经过项目化课程的学习后,不仅具有中小企业局域网的设计与实施、网络管理、网络设备安装、调试等技能,而且具有建立、维护和管理园区网络的技术支持能力。
如图1所示,本课程以网络设备的配置与管理为主轴,以网络系统三大模块(网络集成模块、网络管理模块、网络应用模块)为核心,其培养目标是从事计算机网络基础设施建设、网络系统集成、网络运行管理与系统维护、网络应用系统开发的高技能型人才。其未来所面临的职业工作是“建网、管网、用网(应用开发)”,对学生职业岗位能力培养和职业素质养成起主要支撑作用。
2校企共建课程
本课程开发的第一步是与企业共同分析确立岗位职业能力与工作过程,我们通过以下形式与企业建立了密切合作:
(1)校企合作共建职场环境下以工程项目为核心的课程体系:本课程教材由课程组成员与福建星网锐捷网络有限公司联合开发,通过与国内主流网络设备供应商建立密切合作关系,消化和吸收他们的职业培训课程,并且结合高职教育特点,融入到专业课程体系中,确保教学内容的先进性和实用性,确保专业课程的技能培训与企业“零距离”接轨,使教学内容,尤其是实践教学内容与学生就业做到无缝连接。
(2)校企合作共建以工程项目教学为核心的实践教学体系:2007年投资约100万元与星网锐捷网络有限公司共同创办了锐捷网络学院,拥有两间具有60个工位的专业网络实验室,实验室占地面积约500m2,建有10组实验台(RACK),网络设备约100余台(套),服务器及计算机60台,构成实验与验证两套系统。网络学院以学生为本位、以能力为核心,突出职业素质培养和职业技能训练,经权威、前沿、专业的网络技术培训,让学生紧跟网络技术的发展潮流,掌握前沿的网络技术,获取职业认证,打造一身过硬的真功夫。通过学习与培训,使学生在激烈的职场竞争中保持竞争优势,进而提高学校的就业率。
(3)聘请引进企业行家共建双师教学团队:为了提高实践教学效果,坚持企业互聘,将合作企业资深专家请进来,共同制定专业课程体系,实践教学课程体系等,聘用合作企业一线工程师来校讲课,鼓励有一定学术造诣和实践经验的教师参与相关企业的实际项目,提高专业教师的知识面,提升专业教师新技术的应用。
通过与行业企业的深入交流,确立了计算机网络技术专业的职业岗位,针对实际工作工程中完成各项工作任务应具备的职业能力,从系统化学习情境入手,全面进行课程体系改革的建设思路。
3基于工作过程的课程设计
“中小型企业网络构建和管理实务”课程开发的流程为:岗位任务分析确定专业行动领域学习领域学习情境。具体流程的起点是市场调研,经过人才培养模式改革研讨会、职业行动领域分析、职业行动领域专家评审确认、学习领域开发分析、学习情境设计等环节,最后确定了课程体系,下面具体论述本课程的开发流程:
(1)审查专业定位和就业面向,论证并确定计算机网络技术专业所包含的岗位或岗位群,提供翔实的各岗位的职责和任务,以及每个任务的工作流程、工作对象、工作方法、使用工具、劳动组织方式、与其他任务的关系、所需的知识、能力和职业素养,为实现工作任务向行动领域转换、行动领域向学习领域转换以及学习情境的设计奠定生产实际的基础。我们从企业专家提供的十余个岗位中,确定了网络管理员、网络工程师、网络技术应用三个工作岗位。
(2)职业行动领域分析。课程组按照职业能力成长规律和职业能力所能完成的任务,归类整合职业行动领域,提出典型工作和典型工作任务,梳理完成典型工作任务所需要的职业行动能力。
(3)学习领域开发分析。分析计算机网络技术专业学生的学习基础,列出学生目前的专业基础课程知识点和实训项目,已经具备的能力,研究要完成典型工作任务所具备的职业行动能力,培养学习者的职业行动能力所应具备的知识和训练的项目,形成专业技术学习领域。
(4)学习领域的构建。一个学习领域由描述职业能力的学习目标和描述工作任务的学习内容所构成,通过一个学习领域的学习,学生可以完成某一职业中的一个典型的工作任务。通过若干个相互关联的所有的学习领域的学习,学生可以获得某一职业的从业能力和资格。
(5)根据学习领域和职业行动领域对应关系,即可确定本课程的教学内容。
(6)学习情境的设计。“中小企业网络构建与管理实务”课程的学习情境设计前期主要以实践操作为主,后期则主要以理论分析和实践相结合的方式。通过前期的实践操作积累感性认识及相关的操作步骤、工艺、工具设备名称等操作知识,后期的理论知识用于解释“为什么要这样操作”。在实践教学过程中,注意对操作细节的分析,因为细节会直接影响学生职业能力的形成;同时,教师需注意把操作经验、操作诀窍的传授融入教学中,让学生学到某些课本上学不到的东西。根据中小企业办公室局域网的工作过程分析,初步形成了本课程的学习情境设计和任务目标。学习情境设计基本目标任务完成后,还需要选择合理的教学方法,完成详细设计,包括学习情境设计应规定学习时间、职业行为能力培养目标、专业教学内容,以及教学论与方法论的选择等。
根据上述开发流程,我们设计了计算机网络岗位典型工作过程,如图2所示,本课程就是基于中小企业网络构建与管理典型工作过程来设计和开发学习情境(如表1所示),做到每一个学习情境的实施都是一个完整的工作过程。
4课程设计以技术应用为目标,充分体现职业性、实践性和开放性
“中小型企业网络构建和管理实务”课程设计充分体现了网络技术专业职业岗位要求,并将职业资格认证内容导入课程体系,融进教学内容,突出了课程的职业性;创建了综合性、多功能的实践教学环境,实现实训教学过程与工程应用技术对接,实训环节丰富多样,突出了课程的实践性;坚持模块化课程体系开发原则,多模块的组合能体现出课程设置和课程选择的动态性,可拓展性,设置和课程选择的动态性,使课程设计与市场需求保持同步,能力模块和知识模块的组合能避免单纯的技能的传授,使学生在掌握知识的基础上提高技能,突出了课程的开放性,如图3所示。
5结束语
通过以能力为主线的课程体系设置,坚持“以学生为中心”,以项目开发为依托,更好的激发了学生的学习热情与学习动力,提高了教学效果,学生的实际动手能力得到进一步的加强,其创新意识、自主学习精神以及逻辑思维能力也不断提升。
参考文献:
[1]蒋洁.以能力为本位的高职计算机网络技术专业模块化课程体系探索[J].湖南科技学院学报,2008(4).
[2]游贵荣.构建基于工作过程导向的计算机网络技术专业人才培养方案初探[J].福建商业高等专科学校学报,2008(8).
[3]李志梅.高职高专《计算机网络技术》课程教学设计与实施[J].中国电力教育,2008(6).
[4]铙云波.高职院校计算机网络技术教学探讨[J].福建电脑,2006(2).
[5]李圣良.高职院校计算机网络技术专业教学体系改革探索[J].职业技术教育,2005(35).
[6]耿建生,李志红.高职开设模块化综合技能课程的探索[J].教育与职业,2006(26).
TheConstructionandManagementPracticeofNetworkinSmallandMedium-sized
Enterprises’CourseDesignandPractice
PANJie,JIANGYun-li,YIWen-quan,LISu-qiang
(ComputerDepartmentofJiangxiVocationalCollegeofFinanceandEconomics,Jiujiang332000,China)