中图分类号:TP393 文献标识码:A 文章编号:1007-9599 (2012) 13-0000-02
随着网络技术的不断发展以及高职院校对实训教学环节的重视程度日益提升,近几年,多数高职院校都投入了相应的资金构建了网络互联实训室。但由于网络设备品牌较多,且设备的规格型号繁多,院校设备经费投入有限,绝大多数网络互联实训室的设备品牌单一,数量有限,更新换代周期长,致使教学和实训室建设都面临瓶颈,学生操作技能练习不足,大大降低了学生的动手能力和就业竞争力。在教育部下发的《关于全面提高高等职业教育教学质量的若干意见》(教高[2006]16号)以及《国家中长期教育改革和发展规划纲要(2010-2020)》中提到加强实训、实习基地建设是高等职业院校改善办学条件、彰显办学特色、提高教学质量的重点,各高职院校要充分利用现代信息技术,开发虚拟工厂、虚拟车间、虚拟工艺、虚拟实验。因此除了网络互联设备的投入,还必须考虑利用虚拟[1]实训平台来解决当前教学和实训中存在的一些问题,以满足教学需要。
一、网络互联虚拟实训平台应用的必要性与意义
《网络互联设备配置》是高职院校计算机网络技术专业的职业核心课程。所谓网络互联就是将多个计算机网络连接起来以构成更大的网络系统,实现信息传输和资源共享。《网络互联设备配置》主要讲授两大主流网络互联设备(交换机和路由器)的配置与调试,是网络技术人员必须要具备的重要职业技能。该课程属操作类课程,实践性极强,整个课程的教学实现要求在具备交换机/路由器等网络互联设备的实训室完成。
为了满足教学需求,当前很多高职院校都投入了几十万甚至上百万的资金购买思科、华为、锐捷等业界主流网络厂商的设备构建网络互联实训室。但由于网络互联设备比较昂贵,学校资金投入有限,绝大多数学校只能购买某一品牌部分型号的网络互联设备。不同品牌的设备,配置命令集各不相同,因此学生经过学校的学习只能掌握一种品牌网络设备的配置命令;另外,学校实训室内网络设备的更新换代速度远远赶不上实际工作现场设备的更新换代速度;而且学校实训室内设备的数量有限,以至于大中型网络互联的综合实训没有办法实现。以上因素都导致了我们培养的学生在毕业后不能在很短的时间内适应岗位工作的需要。
二、网络互联虚拟实训平台的研究与应用
(一)总体设计
网络互联虚拟实训平台采用Browser/Server(B/S)结构[2],应用Web服务器、JSP动态网页设计[3]及网络模拟器等技术,构建虚拟实训环境。当前业界普遍使用的网络模拟器有RouterSim4.0、Sybex Virtual Lab、思科网络学院Flah Lab、CIM、Boson Netsim5.31、Pcker Tracer等。模拟器软件包可以安装在网络互联实训室的服务器上,也可以安装在校园网的服务器上。学生只要在浏览器页面中输入服务器的IP地址,既可登录到虚拟实训平台对网络互联设备进行配置和调试。
(二)应用流程
1.选取互联设备绘制网络拓扑图
该虚拟实训平台的应用流程如图1-1所示。学生在浏览器内输入服务器的IP地址后即登录到虚拟实训平台,首先进入该平台的工作界面。工作界面包含菜单、快捷工具栏、工作拓扑图区和设备列表区等几个部分。使用者首先需要创建网络拓扑图。为了让学生能够更好地利用此虚拟平台,可以结合各网络实训室内现有设备进行讲解,使学生了解现有设备的型号、规格、端口类型、网线及连接器等,让学生对网络设备有直观的感受。该虚拟实训平台的设备列表区可以包含不同品牌不同规格的众多设备(路由器、交换机、集线器、无线设备、终端设备、设备之间的连线等等),学生根据实际网络构建的需要依次选取相应的网络设备和连线,在工作拓扑图区内进行网络拓扑图的绘制。在此要注意网络设备接口类型以及网线的匹配。
2.配置网络互联设备
网络拓扑图绘制完成后,点击图中的任一网络互联设备,就会出现该设备的配置界面。有两种配置模式可供使用者选择:图形化配置模式和CLI命令行配置模式。对于初学者,建议采用CLI命令行模式配置设备。此时系统将调用数据库中该设备所属的命令集,接受使用者的配置命令,并及时给出对应的响应。除此之外,还要对网络拓扑中的工作站和服务器进行相应的配置,在此过程中要重点关注IP地址分配的正确性。
3.测试验证阶段
设备配置完成后要对配置结果进行测试。实际网络工程的系统测试主要包括物理测试、功能性测试和网络连通性测试等。由于是虚拟实训系统,物理测试不必进行。功能性测试主要包括交换机VLAN测试,路由器、三层交换机及防火墙路由和路由表测试、冗余链路的测试等。网络连通性测试可以采用ping、tracert等命令来实现。如果测试结果不正确,返回配置界面排查错误;测试结果正确,则完成实训报告。
4.实训报告完成阶段
完成实训报告以加深对实训过程的理解。该虚拟平台包含实训报告模块,学生可以将网络拓扑图、设备配置命令以及测试结果添加到实训报告中,利用平台提供的“提交作业”功能上传给老师进行审阅,并可以利用平台提供的输出功能将实训报告转换为文档格式以便学生保存。
三、结论
该虚拟实训平台的研究与应用将有力地解决高职院校网络互联实训室普遍存在的设备数量不足、品牌单一、型号落后、更新换代慢等实际问题,使我们高职院校的实训室能够满足教育部提出的“基地设备保持同期企业生产使用设备水平,并具有一定的超前性”要求,对培养高素质技能型人才有着积极的作用。
参考文献:
关键词：计算机网络；Packet Tracer；模拟；实验教学
中图分类号：G642文献标识码：B
1高职计算机网络课程实验教学的现状
实验教学是保证学生实践能力得到培养和提高的前提，实验内容的合理设置是保证计算机网络课程教学效果的关键[1]。近年来，随着办学条件的改善，不少高职院校投入资金，购置路由器、交换机等高端网络设备，建设了网络实训室，使学生得以有机会接触物理设备，进行实际操作，从而为培养合格的高级技能型人才，奠定了基础，迈出了可喜的步伐。
但硬件条件的改善并不意味着教学效果的提升，在实际的教学中，还存在着许多不尽人意的方面，主要表现在：
(1) 由于计算机网络具有技术更新较快、和厂商联系紧密、专业性和实践性较强等特性，目前社会有着相对完善的以生产厂商为主导的认证培训资源，但这些还没能和高职教学很好的结合起来。高职网络技术教学环节中普遍存在的重理论、轻实践的现象，教学过程中面临的重视课堂教学而忽视实验课程的问题等，还没有彻底扭转。目前配套的实验教材非常匮乏，没有形成完整的实验体系。
(2) 不少院校虽然建设了网络实训室，但投入的经费毕竟有限，且不可能持续的投入，网络设备数量上欠缺和种类上不可能完整，且某些网络环境具有不可模拟性，导致利用其进行实验教学的效果有限且升级困难。实验过程中对设备的操作频繁，由误操作导致的设备损耗等问题也会严重地影响实训室的正常运转。
(3) 实际网络设备在使用上的单用户性，导致实训室适合于小班化教学，和目前日常的教学组织形式相矛盾，这使得实训室使用频率高，但实验的教学效率极低，虽然可以通过改变教学组织形式或引入实验管理机制，如“一键清”功能等，但无法从根本上解决问题。
(4) 从学生认知规律的角度讲，理论与实践相结合，正确的理论指导正确的实践，计算机网络是一门理论性和实践性均很强的课程，而从理论的掌握到实践活动的开展，中间需要一个过渡，即学生在进入网络实训室进行实验活动之前，需要作一定的准备，对相应的理论知识要有一定的理解，并且对实验设备的特征、性质、配置、操作等要有一个总体的掌握，如果没有这些必要的知识储备和事先准备工作，学生进入实训室时，往往表现得无从下手和无所适从，冒然动手，必然带来误操作的增多，甚至完全错误的操作。
为解决上述问题，近年来在计算机网络技能培训领域，普遍采用了引入网络模拟软件进行辅助教学的方法，实践证明，这是一种行之有效的方法。计算机模拟技术的发展，已达到了相当的程度，足于开发出能逼真模拟真实环境的软件。引入模拟软件，可以弥补网络技术教学和学习过程中的许多不足，如在无法接触实际的物理设备的情况下，仍能开展教学和学习活动；软件能模拟出尽可能齐全的网络设备和实验环境，而这在真实环境下由于受资金和条件的限制不可能完全做到；而且模拟设备不存在损坏问题，能反复进行操作，有效地解决了设备损耗问题；在学生进入实训室操作实际的物理设备之前，可以对模拟设备进行操作和进行实验，这样就很自然地完成了从理论到实践的过渡。
所以，高职计算机网络课程的教学，在购置一定的实际网络设备,建立专用实训室的同时，辅以网络模拟软件构建网络实训平台,充分利用模拟软件在教学过程中所起的设备替代和教学辅助作用，虚实结合，构建科学完整的计算机网络课程教学和实训体系。目前，此类网络模拟软件有很多，如NS-2、OPNET Modeler、Matlab、Packet Tracer、Boson Netsim、RouterSim、Sybex Virtual Lab、Flash Lab、CIM、RouteSim、Dynamips GUI等，这些软件大部分以思科网络实验环境和设备为标准。经过实践和比较，笔者认为Packet Tracer是其中一种功能较为完善的模拟软件，非常适合于高职计算机网络课程的实验教学。本文以利用Packet Tracer 4.11软件完成两个广域网实验为例，来体验在网络实验教学中引入模拟软件的优越性。
2packet tracer简介
Packet Tracer是思科公司为网络学员认证学习而开发的一套用来设计、配置和排除故障的网络模拟系统，目前最新版本为5.0。同其他的网络模拟软件相比，该软件：
(1) 支持多协议模型:支持常用协议HTTP、DNS、TFTP、Telnet、TCP、UDP、Single Area OSPF、DTP、VTP和STP，同时支持IP、Ethernet、ARP、wireless、CDP、Frame Relay、PPP、HDLC、inter-VLAN routing和ICMP等协议模型。
(2) 支持大量的设备仿真模型:路由器、交换机、无线网络设备、服务器、各种连接电缆、终端等,还能仿真各种模块,这在实际实验设备中是无法配置齐全的。对设备均提供图型化和终端两种配置方法，各设备模型均有可视化的外观仿真。
(3) 支持逻辑空间和物理空间的设计模式:逻辑空间模式用于进行逻辑拓扑结构的实现；物理空间模式支持构建城市、楼宇、办公室、配线间等虚拟设置。
(4) 可视化的数据报表示工具:配置有一个全局网络控测器,可以显示仿真数据报的传送路线。
(5) 数据报传输采用实时模式和仿真模式,实时模式与实际传输过程一样,仿真模式通过可视化模式显示数据报的传输过程,使用户能对抽象的数据的传送具体化。
以上这些特点保证了利用Packet Tracer软件可以方便快捷地进行网络组建、设备配置、协议测试等网络技术实验[2]。
3在packet tracer中实现的广域网实验
3.1实例1――点到点帧中继实验
实验连接图形见图1。
实验内容和要求：利用一个云图连接两个路由器(Router0和Router1)，实现帧中继连接，两路由器间能互相访问。
具体配置过程：
(1) 在packet tracer 4.11中，拖入两个2620XM路由器和一个Cloud-PT云图，分别点击两个路由器，为它们各增加一个WIC-2T模块，然后使用Serial DTE连接线按图1所示把设备连接起来。注意连接线的方向，其中一根线的同步时钟(rate)在云图端，则另一根线的同步时钟使之在路由器端。
(2) 对路由器Router0的配置如下：
Router>en
Router#conf t
Router(config)#hostname Router0
Router0(config)#int s0/1
Router0(config-if)#ip address 192.168.10.209 255.255.255.252
Router0(config-if)#encapsulation frame-relay
Router0(config-if)#frame-relay map ip 192.168.10.210 56 broadcast cisco
Router0(config-if)# clock rate 56000
Router0(config-if)#exit
Router0(config)#router rip
Router0(config-router)#version 2
Router0(config-router)#network 192.168.10.0
Router0(config-router)#end
(3) 对路由器Router1的配置如下：
Router>en
Router#conf t
Router(config)#hostname Router1
Router1(config)#int s0/0
Router1(config-if)#ip address 192.168.10.210 255.255.255.
252
Router1(config-if)#encapsulation frame-relay
Router1(config-if)#frame-relay map ip 192.168.10.209 99 broadcast cisco
Router1(config-if)#exit
Router1(config)#router rip
Router1(config-router)#version 2
Router1(config-router)#network 192.168.10.0
Router1(config-router)#end
(4) 对云图的配置如下：
点击云图，选择进入配置(config)页面，在左边的设置项目栏中，分别点击INTERFACE下的Serial0和Serial1，设置Serial0的DLCI为56，Name为to-s0，点击Add按钮载入；设置Serial0的DLCI为99，Name为to-s1，点击Add按钮载入，如图2所示。然后点击项目栏中的Frame Relay项，设置为Serial0和Serial1互相连接，点击Add按钮载入，如图3所示。
(5) 实验测试，如图4所示，Router0和Router1已能互通。
上述实验中加入一个云图的目的，是使之更符合实际广域网的环境，这在实训室中是无法做到的，也就更有利于加强学生对有关概念的理解和掌握。
3.2实例2――dsl modeml连接实验
实验连接图形，见图5。
实验内容和要求：利用一个DSL-Modem和一个云图，连接网络，模拟远程拨号通信，使两台远程主机能互相通信。
具体配置过程：
(1) 在packet tracer 4.11中，拖入一个DSL-Modem和一个云图，DSL-Modem-PT默认有两个接口(port0和port1)，port0为RJ-11接口，port1为RJ-45接口，用phone连接线将两者连接，DSL-Modem端接port0，云图端接Modem4。再拖入一台2950T交换机和两台PC，连线如图5所示，云图和交换机间用copper cross-over线相连，云图端接eth6，交换机端接fa0/1。PC0和DSL-Modem-PT直接用copper straight-through相连，DSL-Modem-PT端接port1。
(2) 分别设置两台PC的IP地址如图5所示。
(3) 对云图作设置如下：
点击云图，选择进入配置(config)页面，在左边的设置项目栏中，点击INTERFACE下的Ethernet6，保证右边Provider Network选项为DSL，如图6所示。然后点击项目栏中的DSL项，设置为Modem4和Ethernet6互相连接，点击Add按钮载入，如图7所示。
(5) 实验测试，如图8所示，PC0和PC1已能互通。
为了简化问题，上述远程通信的两台PC的IP地址在同一个网段中，可以进一步修改实验，加入路由交换机制，使不在同一网段的主机也能相互通信，请读者自行实现。
通过上述两个实例，利用模拟网络实训平台进行案例教学，效果直观,学生印象深刻。用该平台做的路由交换实验,对于学生理解静态路由、动态路由协议、DTE/DCE设备等概念都有很大帮助。
Packet Tracer软件还自带了许多任务和实例,可以在深度和广度上对知识进一步拓展。使用该平台,可以明显提高学生的学习兴趣,学习过程由被动接受知识变为主动思考、验证、解决问题的过程。学生通过自己设计案例,会发现更多的问题和规律,从而触类旁通,举一反三,取得良好的学习效果。
4总结
将实际网络实训室和Packet Tracer网络模拟平台相结合,有效地解决了高职院校实践实训中资金和设备的短缺问题, 通过模拟平台使学生能得到充分的网络技术训练, 同时又能通过实际设备增加对网络的感性认识。由于PacketTracer4.11在设备选择方面的灵活性,将有效地提高教学效果,节约学校的设备投入，具有广泛的推广价值。
参 考 文 献
[1] 任晓鹏,李伟华. 基于Packet Tracer构建虚拟网络实训平台[J]. 中国职业技术教育,2006,(27):44-46.
[2] 尧有平. 基于Packet Tracer 4.11构建仿真网络实训平台[J]. 福建电脑,2008,(5):143-144.
“EIF”教育培训中心在淮信院电气工程系宣告落成。它目前在淮安地区是唯一的，在江苏省乃至全国高校也是不多见的高新科技教育平台。
“EIP”是一个成熟的、结构化的、培养学员实际操作能力的教育培训计划。它从最底层的智能节点设计，到将不同的智能设备都集成到同一互可操作的网络下，到构建设备控制网络，再到开发人机界面，最后到通过IP网络实现远程控制，全方位地对学员进行教育。
1 LDnworks教学实验平台的硬件设计和软件系统构成
“EIP”主要由LonWorks教学实验平台的硬件和相关工具软件组成。LonWorks教学实验平台的主要的部件有：
(1)AI-10：提供2路的AI输入。默认两路都接收(0-10)v电压信号，可以通过背面的跳线改变接收信号为(0-24)mA电流或0～88KQ电阻；(2)AO-10：提供2路的AO输出。默认A01输出(0-10)V电压，A02输出(0～20)mA电流，可以通过背面跳线修改信号类型；(3)DI-10：提供4路DI输入，连接(0-32)V DC电压或干触点信号；(4)DO-10：提供4路DO，输出(0-12)V DC电压信号；(5)ilon100互联网服务器：提供LonWorks/似太网接口，同时提供时序调度、报警记录、日志等功能；(6)ilon600 LonWorksdP服务器：提供LonWorks到IP网络的路由。其他为高档PC机、各种主令开关和模拟现场设备的执行电器等。LonWorks教学实验平台的硬件设计的原理电路图如图1所示。
这是一个学习LonWorks总线技术和i.LONl00、i.LON600应用的优秀实验平台，它整合了ANSIA：EA-709.1和852标准，具备LonMark组织认证的互操作性，为大中专各类院校使用LonWorks技术提供好的实验平台。
本平台使用了四个LonPoint节点：AI-10，AO-10，DI-10，DO-IO。其中AI-10与AO-10节点模拟温度控制的PID实验，DI-IO与DO-10节点进行灯光及声光报警器控制。ilonl00实现时序调度、报警生成、日志记录、WebServer等功能。ilon600负责LonWork到IP网络的路由。
LonWorks教学实验平台的软件系统主要有：
(1)LonMaker for windows软件包CD：(2)Nodebuilder开发软件包CD：(3)HMI监控软件：Excel HMI和ilonl00 Web HMI；(4)LNS数据库--ilon Demo：(5)ilonl00程序备份；(6)LonPoint编译后映象；(7)安装i.LON 100软件CD：(8)安装i.LON 600软件CD等。
安装了这些软件工具后，即可进行系统和设备的安装和通信。主要为：(1)设置计算机IP地址；(2)设置LONWORKS'IP网络接口；(3)恢复备份LNS数据库；(4)启动IP配置服务器；(5)连接LonWorks设备：(6)直接使用实验板上的电位器和按钮等主令电器进行相应的控制，或连接一部计算机进行监控和配置实验。
2 EIP"的主要功能剖析
EIP教育可为30个学员提供同步学习的教研环境，教育学员掌握控制网络最基本的理论基础，培养学员的实际动手操作能力，主要课程包括：(1)学习怎样设计Lon-Works设备和网络；(2)学习怎样使用LonMaker工具组建网络；(3)学习怎样设计基于LNS的软件和人机界面，以及开发特殊的应用程序；(4)学习怎样开发完整的互联网和IP的解决方案。
EIP教育主要涵盖理论教学和实验教学两大部分：
中图分类号：TP393文献标识码：A文章编号：1009-3044(2008)11-20254-03
1 引言
在校园网中，经常要对校园网内部的主机、服务器进行有效的屏蔽，大多使用了网络地址变换（NAT）功能，在校园网之外，只能访问对外开放了端口的服务器，如web服务器等。而住在校外的师生如果想要能够访问校内的特定资源，为了共享这些私有数据，就需要将各个在远程（校园网之外）的师生与校园网之间联网，特别是做远程实验，把校内的计算机网络实训室对外开放，形成共用型计算机网络实训室。由于信息点过于分散，同时还有移动用户的存在，不可能把每个用户都使用专线连接到校园网，或者通过PSTN使用拨号连接到实验室。当前，大多数个人用户都是使用ADSL等动态IP地址的方式上互联网。如何经济有效的解决这些问题又最大限度的节约资金？目前，可以有很多方法来实现这种需求，其中比较经济和安全的方法就是建立网络实训室自己的VPN网络，使得在校外的师生同样能够像在校内一样使用计算机网络实训室这个私有资源。
2 VPN概述
VPN（虚拟专用网，他在建立联接的时候，要经历一个拨事情过程，所以有时也叫VPDN）指的是依靠ISP，以公用网络尤其是以Internet为基础通道，综合运用隧道技术、认证、加密、访问控制等多种网络协议和安全技术，实现企业总部、分支机构、合作伙伴及远程和移动办公人员之间互连互通和资源共享的数据通信网络的技术。在VPN中，任意两个节点之间的连接并没有像传统专网那样的端到端的物理链路，而是利用公用网的资源动态组成的，形成一条虚拟的端到端链路。所谓虚拟，是指用户不再需要拥有实际的长途数据线路，而是使用Internet公众数据网络的长途数据线路。所谓专用网络，是指用户可以为自己制定一个最符合自己需求的网络。因此，虽然VPN并不是真正的专用网络，但却能够实现专用网络的功能。
2.1 VPN的安全技术
目前，VPN主要采用四项技术来保证传输数据的安全，这四项技术分别是：隧道技术、加解密技术、密钥管理技术和身份认证技术。
2.1.1 隧道技术
隧道技术是VPN的基本技术，类似于点对点连接技术。它是在公用网中建立一条数据通道(隧道)，让数据包通过这条隧道传输。隧道是由隧道协议形成的，分为第二层、第三层隧道协议。第二层隧道协议是先把各种网络协议封装到PPP中，再把整个数据包装入隧道协议之中；这种双层封装方法形成的数据包靠第二层协议进行传输。第二层隧道协议常见的有L2F、 PPTP、L2TP等。第三层隧道协议是把各种网络协议直接装入隧道协议中。形成的数据包依靠第三层协议进行传输；第三层隧道协议常见的有IPSec等， IPSec是由一组RFC文档组成，它定义了一个系统来提供安全协议选择、安全算法，确定服务所使用密钥等服务，从而在网络层提供安全保障。
2.1.2 加解密技术
加密技术是数据通信中一项较成熟的技术。利用加密技术保证传输数据的安全是VPN安全技术的核心。为了适应VPN工作特点，目前VPN中均采用对称加密体制和公钥加密体制相结合的方法。
2.1.3 密钥管理技术
密钥管理技术的主要任务是如何在公用数据网上安全地传递密钥而不被窃取。现行密钥管理技术又分为SKIP与ISAK MP/OAKLEY两种。SKIP主要是利用Diffie-Hellman的演算法则，在网络上传输密钥；在ISAK MP中，双方都有两把密钥，分别用于公用、私用。
2.1.4 身份认证技术
最常用的是使用者名称与密码或卡片式认证等方式。
2.2 VPN技术的优势
与以往的封闭式的专线连接为主的网络相比，VPN具有以下优势。
2.2.1 实现网络安全
VPN技术利用可靠的认证加密技术，在内部网络之间建立隧道，能够保证通讯数据的机密性和完整性，保证信息不被泄露或暴露给未授权的实体，保证信息不被未授权的实体改变、删除和替代。
2.2.2简化网络设计
对于网络管理者来说，利用VPN技术可以极大地简化网络的设计、与外部通信所需的接口，同时也简化了与远程用户认证、授权和记账相关的设备和处理。
2.2.3 降低成本
主要包括降低移动用户通信成本、租用线路成本、设备成本等。
2.2.4 可扩充性和灵活性
VPN能够支持通过Intranet和Extranet的任何类型的数据流，方便增加新的节点，支持多种类型的传输媒介，可以满足同时传输语音、图像和数据等新应用对高质量传输以及带宽增加的需求。
3 常见的VPN解决方案
3.1 VPN的分类
目前，主要有三种类型的VPN可以供企业/校园网选择：远程访问虚拟网、企业内部虚拟网和企业扩展虚拟网，这三种类型的VPN分别与传统的远程访问网络、企业内部的Intranet以及企业网和相关合作伙伴的企业网所构成的Extranet相对应。
3.1.1 Access VPN
Access VPN通过一个拥有与专用网络相同策略的共享基础设施，提供对企业内部网或外部网的远程访问。Access VPN能使用户随时、随地以其所需的方式访问企业资源。Access VPN包能够安全快速地连接移动用户、远程工作者或分支机构。Access VPN最适用于企业内部经常有流动人员远程办公的情况，或者商家需要提供B2C的安全访问服务。如图1所示，为Access VPN常见的的拓扑图。
3.1.2 Intranet VPN
神经网络是一个具有高度非线性的超大规模连续时间动力系统。是由大量的处理单元(神经元)广泛互连而形成的网络。它是在现代神经科学研究成果的基础上提出的，反映了脑功能的基本特征。但它并不是人脑的真实描写，而只是它的某种抽象、简化与模拟。网络的信息处理由神经元之间的相互作用来实现；知识与信息的存储表现为网络元件互连间分布式的物理联系；网络的学习和计算决定于各神经元连接权系的动态演化过程。因此神经元构成了网络的基本运算单元。每个神经元具有自己的阈值。每个神经元的输入信号是所有与其相连的神经元的输出信号和加权后的和。而输出信号是其净输入信号的非线性函数。如果输入信号的加权集合高于其阈值，该神经元便被激活而输出相应的值。在人工神经网络中所存储的是单元之间连接的加权值阵列。
神经网络的工作过程主要由两个阶段组成，一个阶段是工作期，此时各连接权值固定，计算单元的状态变化，以求达到稳定状态。另一阶段是学习期(自适应期，或设计期)，此时各计算单元状态不变，各连接权值可修改(通过学习样本或其他方法)，前一阶段较快，各单元的状态亦称短期记忆(STM)，后一阶段慢的多，权及连接方式亦称长期记忆(LTM)〔1〕。
根据网络的拓扑结构和学习规则可将人工神经网络分为多种类型，如不含反馈的前向神经网络、层内有相互结合的前向网络、反馈网络、相互结合型网络等〔2〕。本文的人工神经网络模型是采用BP算法的多层前馈网络。
该模型的特点是信号由输入层单向传递到输出层，同一层神经元之间互不传递信息，每个神经元与邻近层所有神经元相连，连接权用Wij表示。各神经元的作用函数为Sigmoid函数，设神经网络输入层的p个节点，输出层有q个节点，k-1层的任意节点用l表示，k层的任意节点用j表示，k+1层的任意节点用l表示。Wij为k-1层的第i个神经元与k层的第j个神经元相连接的权值。k-1层的节点i输出为O(k-1)i，k层节点j的输出为：
k层节点j的输出为：
Okj=f(netkj)
设训练样本为(X，Ye),X为p维向量，加到输入层；Ye为q维向量，对应于期望输出；网络的实际输出Y也是q维向量。网络在接受样本对的训练过程中，采用BP算法，其权值调整量为：
ΔWij=-ηδkjO(k-1)i
其中，对于输出层为：
δkj=yj(1-yj)(yej-yj)
对于非输出层为：
η为训练步长，取0＜η＜1。
用样本集合反复训练网络，并不断修改权值，直到使实际输出向量达到要求，训练过程结束〔3〕。
上述人工神经网络可以完成多种信息处理任务，如从二进制数据中提取相关知识，完成最近邻模式分类，实现数据聚集等。而本文要用的是其极强的数学逼近映射能力，即开发合适的函数f：ARnBRn，以自组织的方式响应以下的样本集合：(x1,y1),(x2,y2)…，(xm,ym)，其中yi=f(xi)。这里描述的是一般的数学抽象，像识别与分类这些计算都可以抽象为这样的一种近似数学映射。
所谓诊断，实质上是一个分类问题。即根据候诊者的症状，医学检查结果(如体温、心跳等)等一些情况，它们可以用一向量(e1,e2,…，em)来表示，将其归类为病人或非病人。这也可以转化为寻找一差别函数f使得：
(1)f(e1，e2，…，em)＞ε， (e1，e2，…，em)∈T
(2)f(e1，e2，…，em)＞ε， (e1，e2，…，em)T
其中集合T表示患病。
因此，病情诊断最终也可作为一类函数的逼近问题。
而许多研究已表明，前向神经网络可作为非线性逼近的标准型。对于实数空间的任一函数，只要它满足一定的条件，一定存在唯一的具有单一隐层的前向网络作为它的最优最佳逼近。而含有两个隐含层的前向网络可在任意的平方误差内逼近某一实函数〔3〕。
诊断步骤
肺癌病例数据选自1981～1994年在某医院住院的病人，共计551例。其中486例(88%)经病理学、细胞学诊断证实为肺癌。每一病例都包括多项数据，其中用于诊断的数据项有：病人的一般情况(如年龄、性别等)，家族史、既往史、吸烟史、术后病理、X射线检查、CT检查、纤维支气管镜检查、PAT痰检等多达58项。因此，原则上 58项数据应作为神经网络的输入项，而神经网络的输出值就是病人是否患肺癌的结果。
1.网络训练集的确定：在最原始的551例病人数据中存在着各种各样的差别，如性别差异(419例男性，132例女性)，诊断结果的差异(486例经证实为肺癌)，所患肺癌种类的差异(鳞癌、小细胞癌、大细胞癌等)，患病程度上的差异(早、中晚期的不同)等等。显然，训练数据集应最大限度地保证兼顾各种病例情况。经过仔细筛选，选择了含有460个病例的集合作为肺癌诊断用的网络的训练集。
2.神经网络输入和输出数据的预处理
按照人工神经网络的理论，神经网络的输入输出数据都应该属于(0，1)区间的实数，为此我们需对原始数据进行如下的规一化处理：
其中xi为原始数据项，而Max=max｛xi∶xi∈X｝，Min=min｛xi∶xi∈X｝。这里X为原始数据集。经过(7)式变换后，yi将在(0，1)区间。因此，可作为神经网络的输入输出。
3.应用神经网络进行肺癌诊断
将描述病人各种情况的数据作为前向网络的输入数据加到其输入端，并按(1)～(6)式计算各神经元的输入和输出，同时调整神经元之间的连接权值以使网络的输出和实际的病例情况相符。即当病人确实患肺癌时网络的输出结果也恰好指示为肺癌，反之亦然。如果对所有的训练样本集网络的输出基本上(95%或更高)能保证与实际结果一致，则训练过程结束。我们认为神经网络已建立起病人的各种因素与他是否是肺癌患者之间的函数映射关系。对于一个新的候诊病人来说，只要将他的情况输入到训练好的神经网络中去，根据网络的输出结果就可以知道他是否已患肺癌。
表1 基于不同发病因素的诊断网络模型
类
型 训练集精度 测试集精度
基于遗传因素的诊断网 53.8% 46.3%
基于个人生活习惯的诊断网 57.1% 44.9%
基于病症的诊断网 89.4% 83.3%
基于医学检查结果的诊断网 98.5% 92.6%
上述结果表明不同类型的因素应分开来考虑。于是我们将58项输入数据分成四类，这四类有各自的BP诊断网，依次称为诊断一、诊断二、诊断三、诊断四。它们先单独测定，然后再将它们各自的结果综合起来得出最后的判断。
上述四种诊断网络所得结果的可靠性各不相同。其中，根据医学检查结果所作的诊断准确性最高，因此在最后的综合分析中要重点考虑它的诊断结果，我们给它设一个相对最高的权值。其次，根据病人的症状所作的诊断往往也具有较高的准确性，因此给它的权值也较高，但比医学检查结果的稍低。其他两类因素在有关肺癌的诊断中仅具参考作用，因而所设的权值相对较小。
最后的结果O为：
O=a1.O1+a2.O2+a3.O3+a4.O4
a1+a2+a3+a4=1
其中Oi，ai,i=1,2,3,4分别为各诊断网的输出及其对应的权值。
当O＞0.5时最后的诊断结果为患肺癌，反之则正常。对所有的病例数据经上述方法的诊断结果见表2。
表2 神经网络对肺癌诊断结果分析
神经网络
诊断结果 训练数据 测试数据
肺癌患者 非肺癌患者 肺癌患者 非肺癌患者
+ 460 2 25 3
- 0 38 1 22
其中对于训练集，肺癌病人的正确检出率为100%，非肺癌病人误诊率为5%。对于测试集，肺癌病人的正确检出率为96.2%；非肺癌患者正确检出率为88%，误诊率为12%。
讨 论
1.本研究所采用的人工神经网络的肺癌诊断方法的结果较好地符合了已知数据，具有较高的准确性，特别是对于肺癌患者一般都能准确地做出诊断，有利于肺癌的早期发现和治疗。
2.要想进一步提高该方法的准确性，应该注意收集更多更全面的病例数据。人工神经网络主要是利用它能自动从数据集中抽取函数的关系的功能。如果我们所使用的数据越多越全面，则其中所蕴含的事物本身的规律性就越强，利用人工神经网络从中所抽取的函数关系就越具有普遍性，因而就更准确。
3.实现对肺癌的诊断的关键在于准确找到罹患肺癌的判定函数，可利用前向网络的函数逼近功能来实现。但是这里涉及到两个问题。首先，由于差别函数和预测率函数都是利用人工神经网络从已知的病例数据集中抽取出来的，它实际反映的是这些数据集中输入输出对的映射关系。因此要想保证诊断具有较高的准确性，就应该使用来建立函数关系的这些数据集(称训练集)具有充分的代表性，即这些数据应基本蕴含肺癌诊断的医学原理。这就涉及到如何选择网络合理的训练集及关键的输入项。另一个问题涉及到神经网络本身的要求，即网络的输入输出数据值都应在区间(0，1)中。这可以通过数据的编码和归一化来实现。
4.由于某些原因有些病人的病例数据不完整，约占总病例数据的10%左右。显然，如果按照传统的方法来建立肺癌病人的诊断模型〔4〕，这些有缺项的数据是不太好处理的，但是由于人工神经网络有较强的容错性，输入数据在某些项上的错误对网络最终结果的正确性影响不大。
参考文献
1.焦李成.神经网络系统理论.第1版.西安：西安电子科技大学出版社，1995，3
与传统营销相比，网络营销有自己明显的优势：
1、网络营销是以客户为中心的电子化销售和服务。传统的定做、定制，被视作是生产效率低下的标志。大工业时代的来临，特别是福特T型车的成功，大公司越来越偏好利用大规模生产来取得规模效益。但是，对大多数企业而言，提供订制产品与成本之间存在着不平衡关系。网络营销的到来悄悄地改变着这种不平衡关系，即在大规模生产的基础上实现单独设计某种产品以符合特定需求，从而使“大规模定制”的生产成为可能。另外，网络营销通过直接与消费者接触，缩减了中间过程。销售费用的减少，佣金的节省，直接变为现实的利益转移到消费者的头上。
2、INTERNET的全球性和即时互动性为企业、供应商和客户提供了一条相互沟通的新渠道。网络营销的成功之处就在于它的实时性、交互性，拉近了企业和消费者之间的距离，使消费者能得到更好的服务和产品，也使企业不断地开拓新的商机，从这个意义上，交互式的沟通是整个网络营销的基础。
在网络上，消费者或潜在消费者可以主动地与企业销售部门、技术人员进行对话，了解自己感兴趣的产品和服务，并提出反馈意见。企业则在自己最密切的消费群的对话沟通中，可以根据更细微的差别将其细分，从而正对特定的需求，传送更精确的广告信息，并推出令消费者满意的产品。企业的主页还可以为自己的消费者提供交流的场所（如爱好者俱乐部、网上聊天室等），使消费者就使用用心得和经验畅所欲言，这不仅是一种提供售后服务的方式，更可以增强消费者的品牌忠诚度。交互式营销沟通模式，向消费者提供了无限的选择自由和沟通的主动权，使沟能过程更有效率，沟通结果更令人满意，特别是其跨越时空的实时性使消费者能密切的参与到从市场调研、产品开发、生产到最终服务的全过程中去，其结果必须是消费者和企业的利益都得到了最大化。
3、WWW（WORLD WIDE WEB）引人如胜的图形界面和多媒体特性，使企业可以充分地展示自己的形象、产品及服务，充分地利用网络进行广告宣传，全方位、立体化地展示企业和产品信息，也将使信息接受者的接受度大幅提高。
然而，物流配送体系始终是困扰网络营销的最大难题，它涉及到建设本地区、全国与全球的物流运输配送网、计算机管理中心、运输配送与库存设施，要求建立快速、准确、低成本与优质服务的配送体系。可见，传统商业活动中的物流部分是网络营销所不能取代的，为了推广网络营销，必须建立高效快捷的物流配送中心，将实物产品送到买方手中。而物流管理恰恰是连锁经营的优势。 二、连锁经营及其物流管理优势
连锁经营一般是指经营同类商品或服务的若干企业，以共同进货或授予特许权等方式组织起来，共享规模效益的一种商业组织形式和经营制度。它是市场经济条件下，现代化大流通最具代表性的商业经营模式，是生产力发展到一定水平时，社会化大生产对社会大流通提出的客观要求。连锁经营采取无差别营销，即统一店名、统一进货、统一配送、统一价格、统一服务、统一广告、统一管理及统一核算（正规连锁）的经营形式。
短短几十年，连锁经营席卷全球。为什么它有这么强的生命力？首先从理论上看，连锁经营符合现代化科学的经营原理。它使零售业摆脱了传统形式对其获得规模效益的束缚，创造了零售业更多的获得规模效益的机会和途径。另外，连锁商店的出现把资本经营的大规模要求同零售活动的分散化、个性化特点有机地结合在一起，创造了既不违背零售经营本质要求，又能实现大规模经营的零售形式。其次从运作方式来看，连锁经营采用了现代科学的营运手段。进货成本和销售成本都有所下降，从总体上实现了低成本经营。另外，连锁经营改变了旧的流通体系，减少了流通环节，直接面向消费者，更及时地了解顾客的需求，更迅速地建立起生产与消费之间的桥梁，从而提高了流通效率。
连锁经营的成功离不开物流的系统化和合理化。物流被称为第三利润泉，目前国内关于物流概念的主流看法是：以适合于顾客的需要为目的，对原材料、在制品、完工品及相关信息，从产地到消费地的流通与保管，进行有效的计划、实施和控制，即把正确的商品在正确的时间和正确的地点，以合适的成本，送到正确的消费者手中。
连锁经营的物流管理优势体现在下面四个方面：
1、连锁经营物流的系统化。连锁经营物流系统的功能由采购、仓储、流通加工、装卸、配送和信息处理六个功能构成，这些功能相互作用、相互联系、相互制约，它们各自特定的功能有机结合、协调运行、共同产生出的新的总功能去协调各个子系统，从而使各子系统在相互联系、相互影响、相互制约中保持协调一致，在发挥各自特定功能的基础上形成系统的总功能，实现商品的流动。
2、连锁经营物流的合理化。连锁经营物流的系统化是其物流合理化的基础，而物流合理化则是整个连锁经营物流管理所追求的总目标。首先，物流合理化可以降低物流费用，减少商品销售成本；其次，物流合理化可以压缩库存，减少流动资金的占用；更为重要的是，通过物流改善，可心提高企业的管理水平。
3、连锁经营物流的标准化。物流是一个大系统，对这样一个大系统的管理是非常复杂的，系统的统一性、一致性和系统内部各环节的有关联系是系统能否生存的首要条件。标准化就是物流管理的重要手段，物流标准化能加快流通速度，保证物流环节，降低物流成本，从而较大地提高经济效益。
4、连锁经营的核心——配送中心。配送是指以客户（店铺）的需求为先导，围绕商品组配与送货而开展的接受订货、预先备货、分拣加工、配货装货、准时送货通货等一系列服务工作的总称。配送中心是承担物流专业化管理职能的组织机构，它是连锁经营的核心。这是因为连锁经营的集中化、统一化管理在很大程度上是靠配送中心来具体实施的，通过配送中心的作业活动，不仅可以大大简化门店的活动，从而降低连锁企业的物流总费用，而且还能实现商品在流通领域中的增值，并向门店提供增值服务。连锁经营配送中心的业务活动，是从供应商处取得商品后，按照各连锁店铺的经营需要，快捷准确地将商品配送到各个分店，并且依据高效率的的信息传递和管理手段，对各分店的业务活动进行监督和控制。
然而，由于连锁经营是一种店铺的分散化经营，传统的管理方式显然已渐渐无法应付日渐拓展的业务发展要求，其高效的运行体制和规模效益的实现，很大程度上将依赖于有效健全的信息管理系统。
从连锁经营企业的规模结构上看，一般除了总部以外，有仓储中心、配送中心、运输中心、培训中心及所属各连锁分店。这些分支部门业务领域广而散，而相互联系又紧密频繁。因此，由这些部门构成的一个庞大有机整体要做到有效运转，没有计算机网络系统是很难协调的。从连锁店企业管理上看，连锁店业务流转环节多，仅靠单据控制容易出现失控现象；流转中发票联次多，也给各环节的结算、统计带来困难；重复劳动多，数据量大，综合信息不能反馈，等等连锁企业自身的缺点决定了必须引入计算机辅助管理才能使连锁训自动化和现代化成为可能。 三、网络营销与连锁经营的结合
在强大的信息处理技术和全面的顾客资料数据库的基础上，企业便可以根据各个细分市场，甚至是每一个顾客的独特需求来为他们设计“量身定制”的产品了。互联网络的产生与发展，打破了传统时空概念的传统分销渠道，使信息存储、传递、使用成本大幅度下降，为零售商业体系提供了全新产品和服务再分配系统，使制造商、零售商和消费者之间可以克服时空限制，实现充分的互动交流。企业在物流管理中，采用网络技术来协调和管理整个供应链上形成直接的信息共享，把以外部为导向的营销计划、以内部为导向的制造计划和供应链物流计划连在一起。
连锁经营方式能解决网络营销企业的物流问题自然是两者结合的首要原因，同时，连锁经营和网络营销也存在许多相似的地方，这也决定了两者的结合是一种绝佳的选择。
信息技术和完善的管理系统是连锁经营和网络营销经营企业不可缺少的组成部分。两者都属于网络化经营，但是经营模式存在本质区别。连锁经营属于地域网络化经营的典型代表，连锁分店受总部统一的支配和领导，通过这些在不同地理位置的连锁分店实现规模化经营。网络营销则是通过网络直接和不同地理位置的客户进行接触和交易，直接同供应商打交道，因此网络经营更加虚拟化。连锁经营和网络营销都要求企业具备比较完善的信息系统，连锁经营更侧重于商店实体上的规划和管理。在网络经营模式下，连锁经营的标准化特点都可以通过网页设计发挥得淋漓尽致，更可以通过完善的INTERNET极大程度地满足连锁店内部的管理和员工培训、协作。而无论是连锁经营还是网络营销，都需要一套完整的前、后台管理信息系统支持。
如果将连锁经营与网络营销有效结合在一起，不仅能够扩大企业市场，而且会加强企业内部的管理水平和自动化程度。具体表现如下：
1、为企业带来更大的市场空间。连锁经营可以帮助企业在现实社会市场中占有尽可能多的市场份额，同时帮助企业在虚拟社会市场中以网络营销的形式扩展自己的“领地”，为企业的发展带来更大的市场空间。
2、为企业发展网络营销带来较高的起点。网络营销作为一种新兴的营销形式，其内涵偏重于知识经济和先进的信息处理手段，而其最后的落脚点在于促成大量电子化交易与购物活动的开展，然而在此方面显然缺乏经营之道。连锁经营作为一种有着百余年发展历史的成熟、先进的经营制度，正是网络营销发展的衷心之需。先进的思维、先进的信息管理技术，再加上先进的经营制度，必须会使企业在参与市场运作之初便拥有一个较高的起点。
3、使企业在网络营销发展中拥有巨大的潜力。网络营销在发展中对规范化和标准化有着很高的要求。而连锁经营可以使企业具有组织形式的联合化和标准化、经营方式的一体化和专业化以及管理方式的规范化和现代化，这些地正好满足网络营销发展的要求。可见两者是“天作之合”，它们的结合必然会使企业在开展网络营销活动中拥有强劲的势头和巨大的发展潜力。
4、可以使企业降低市场进入成本。网络营销的发展使企业进入市场成本降低，而采用连锁经营方式开展网络营销企业的市场进入成本将降到更低。一个企业，尤其是一个新兴企业通过连锁经营的方式可以依附在一个成功的大企业之下，利用其散布全球的广告宣传、家喻户晓知名品牌以及先进的管理与技术，以最低的成本、最小的风险进入市场，并在市场中谋得一席之地。
5、可以使企业增强竞争实力。如今在市场经济大潮的推动下，市场竞争日趋激烈，孤军作战必形成势单力簿的局面，后果难料。网络营销的开展为中小企业进入市场提供了良机。中小企业采用连锁经营方式，在发展网络营销的过程中可以轻易地形成集团优势，各成员之间资源共享、互相帮助，在激烈的市场竞争中站稳脚跟，获取更大的商业利益。
目前，正规连锁、自愿连锁和特许连锁是连锁经营的三种主要形式，它们在社会经济系统中心促进企业产品与服务的沟通向现代化与国际化发展，在社会经济系统中发挥着重要的作用。 四、结束语
从理论上讲网络营销与连锁经营的确可以互补，如连锁经营可以通过低成本扩张实现规模经济，可通过遍布全国的连锁店形成物流网络突破我国网络营锁面临的配送瓶颈，这对我国网络营销的发展无疑具有积极的意义；连锁经营在我国的发展也是“前途光明，道路曲折”，而网络营销可为连锁经营开辟新的利润增长空间，必然有利于连锁经营在我国的发展。
[中图分类号] G642.0 [文献标志码] A [文章编号] 1005-4634（2014）04-0080-04
网络工程专业是随互联网的发展壮大而兴起和发展的，自 1998年被教育部列入本科专业目录以来，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[1]。我国大多数高校的网络工程专业以计算机科学与技术专业为基础开设，在专业建设过程中，各高校本着“培养高层次的网络规划建设、网络管理维护、网络应用人才”这一专业培养目标，通过增设通信原理、互联网工程建设与规划、网络管理、网络程序设计、网络安全等课程开展专业人才培养，与原有的计算机科学与技术专业培养模式相近[2，3]。由于教学体系、教学实践经验的不足以及硬件设备更新换代的滞后，使得学生分析问题、解决问题的能力和实践工程能力相对较弱，毕业生的专业特色和优势不够明显。近些年，由于低端网络人才市场趋于饱和，本科生就业市场上出现了“网络工程专业学生就业难、用人单位招聘不到合适人才”的普遍现象，导致部分应用型高校网络工程专业出现萎缩或停招。这足以说明，“传统”网络工程专业亟需在专业内涵、人才培养目标和培养模式等方面进行重大的改革创新。
1 “新互联网”时代大潮对网络工程专业 的影响
互联网技术经过40多年的长足发展，其产业变革席卷全球，颠覆传统行业的节奏也进一步加快。2014年1月8日，在钓鱼台国宾馆召开的“2014互联网产业年会”上，互联网产业各界人士一致认为：移动互联网、物联网必然将在工业应用中扮演更加深入和广泛的角色，促进工业全产业链、全信息链的信息共享和协同集成。思科首席执行官约翰钱伯斯（John Chambers）在拉斯维加斯举办的“CES2014展会”演讲中也对物联网的发展充满信心，表示：“这一转变已经开始，它（指物联网）将改变我们生活、工作和娱乐的方式……2014年将是物联网发生关键转变的一年，并且到2017年，物联网产生的影响，将比整个互联网更为深远”。
物联网和移动互联网等新网络技术的兴起给网络工程专业带来了新的契机和挑战，只有正视这种汹涌的“新互联网”时代大潮，不断丰富和发展网络工程专业的内涵、人才培养目标和培养模式，才能适应新网络时代的要求，培养面向企业需求的实践人才，焕发专业活力。本文分析总结大连工业大学网络工程专业的培养实践经验：“突出专业特色，彰显时代特点”、“优化专业层次结构，大类培养”、“加强实践，注重校企合作”，旨在探索一条适应新技术发展的面向物联网、移动互联网的网络工程实用型人才培养的新道路。
2 “新互联网”时代下网络工程专业的建 设思路
大连工业大学于2004年开设网络工程专业，经历了传统意义上的网络工程人才培养，迄今已毕业6届、300余名网络工程专业本科生。通过对本专业毕业生就业情况的跟踪统计可知，目前网络工程专业学生的就业方向主要有四个领域：传统互联网系统设计及应用、Web软件设计与开发、嵌入式系统应用和移动互联网软件开发。随着物联网、移动互联网技术的兴起和蓬勃发展，近几年嵌入式系统应用和移动互联网应用领域的就业比例逐年上升，已渐有超过传统互联网应用这一传统就业主体的趋势。根据这种现状，大连工业大学从2010年起着手改革新的网络工程专业人才培养模式，学生就业优势明显加强。
首先，拓展传统的网络工程专业内涵，突破传统的“互联网建网、管网、用网”领域，以时代需求为导向，引入物联网、移动互联网等技术知识，拓宽专业领域；在人才培养目标方面，既要培养传统互联网络系统设计与开发、网络工程规划与设计、网络管理与维护等层次的专业人才，也要培养物联网系统设计与开发、移动互联网系统设计与开发的多领域专业人才。
其次，在课程设置上优化专业层次结构，结合计算机科学与技术专业制定“宽口基础+特色方向”的课程体系，开展大类培养。
最后，网络工程专业作为一个跨学科、实用性强、服务面广的专业，要大力加强学生实践应用能力的培养。这既需要高校本身的努力，加大教师实践能力培养、加大硬件设备的更新换代，更需要社会、企业和学校的紧密配合，探索一条群策群力培养学生实践能力的切实可行的新模式。
3 拓展专业内涵，彰显时代特点
物联网技术是在互联网技术的基础上，结合射频标签和传感器网络等技术，实现人与物、物与物智能沟通和对话的网络信息技术[4]。近几年，国内申请增设物联网相关专业的高校数量众多，但在不同程度上都存在着物联网课程体系规划不完善、教材建设计划不完备、师资力量薄弱、实验室配套设备缺乏和实验方案标准有待规范等问题。
实际上，在培养目标和专业课程设置等方面，传统网络工程专业已涵盖了大多物联网知识领域，拥有物联网网络层的学科建设优势，具备应用层的基础知识，需要补充的主要是物联网感知层的相关课程[4]。显然，传统网络工程专业与物联网专业在知识结构上有很多共性，只要适当补充和调整网络工程专业的课程设置，即可培养具有物联网技术知识的专业人才。
物联网、移动互联网是“新互联网”时代两个最热点的技术领域和应用领域，根据新技术发展和企业岗位需求，大连工业大学网络工程专业重新定位了专业内涵，调整原有的专业课程体系，补充物联网和移动互联网技术相关知识，制定了新的网络工程专业培养方案，目的是培养面向工程的具有创新精神的应用型、复合型、技能型的“新”网络工程人才。新培养方案中将网络工程专业方向设定为4个方向：（1）传统互联网方向；（2）系统集成方向；（3）物联网及移动互联网方向；（4）Web软件开发。
4 优化专业层次结构，大类培养
《国家中长期教育改革和发展规划纲要（2010～2020年）》明确提出：“优化结构，办出特色……优化学科专业、类型、层次结构，促进多学科交叉和融合。重点扩大应用型、复合型、技能型人才培养规模。”
大连工业大学网络工程专业是以校计算机科学与技术专业为基础、依托校网络中心工程环境开展学生培养的，具有坚实的教学师资和教学资源基础。为优化网络工程专业的层次结构、培养“应用型、复合型、技能型”人才，网络工程专业采用与计算机科学与技术专业联合的交叉大类“2+2培养”模式：前两年教学内容与计算机专业保持一致，使学生具有扎实的计算机技术基础；后两年根据专业特色，按照行业技术发展和企业岗位需求，设立了“传统互联网应用”、“系统集成”、“Web软件开发”、“物联网及移动互联网应用”四个特色方向，形成合理、有时代特色的课程群体系（见表1），及有效的实践环节，从而保证学生在校学习内容和企业需求的有机接轨。
5 面向工程应用，优化实践教学模式
《国家中长期教育改革和发展规划纲要（2010～2020年）》同样明确提出：“提高人才培养质量……加强实验室、校内外实习基地、课程教材等基本建设……强化实践教学环节……创立高校与科研院所、行业、企业联合培养人才的新机制。”
网络工程专业对学生的实践能力要求较高，实践能力的提升是培养网络工程人才工作的重中之重。根据大连工业大学网络工程专业本身的特点，笔者采取“校内+校外”、“校企联合”的创新与实践教学模式开展对学生实践工程能力的培养。
5.1 实践教学体系
实践教学体系设置坚持“面向工程应用，优化实践教学模式”原则。具体划分为“四层次、七类别”实践教学体系，见图1。“四层次”是指学生应获取基础实验和认知能力、初步设计能力、综合实践能力、创新和工程能力等四个层次的能力；“七类别”是指课程实验、课程设计、专题训练、各类实习、毕业设计、参加创新和科研课题、职业培训等七个环节[5]。
根据大连工业大学网络工程专业自身特点，针对“课程群”系列课程，开设综合性较强的专题训练实践环节，既有利于提高学生的综合实践能力，又有利于与企业实训项目相结合、置换。例如，笔者将第七学期的“网络规划与设计专题训练”、“网络安全课程设计”和“生产实习――网络管理+Linux系统运维”三个实践环节组合成一个综合性专题训练模块，引进合作企业的生产实践项目，由学校教师和企业技术人员共同对学生进行综合实训，取得了非常好的效果。
5.2 “校内+校外”、“校企联合”的创新与实践教 学模式
根据专业培养目标，充分关注行业、企业需求，密切校企合作，建立了“校内+校外”、“校企联合”的创新与实践教学模式。
1）有效利用校内资源，将教学实践与实际生产环境有机融合。网络工程专业依托大连工业大学网络中心开展校级实践活动，将教学实践落实到生产现场，开展从校网络中心到教育网地区中心全方位的教学实践活动。在这个过程中，既可以引入网络中心具有丰富实践经验的教师承担认识实习、操作实习、毕业设计等实践教学任务，将网络中心技术人员的工程实践经验更好地融入到教学环节中，还可以引导学生参与勤工俭学，通过承担一定的网络维护开发等活动，有意识地引导学生参与专业实验室、学校网络的建设维护工作，提高学生的专业认知和动手能力。通过上述方式，将网络工程专业的教学实践融入实际的生产环境中，使学生学以致用，既深化了对专业理论的理解，也提高了学生的工程实践能力，突出了网络工程专业的工程特点。
2）扩大校企合作。根据行业、企业需求，结合学校实际，笔者重新定位网络工程专业方向，建立了“企业岗位定制”教学；同时，加强校企教师的双向培训机制，与企业在学生和师资培养等方面建立长期稳定的合作关系。在图1所示的四个层次实践课程体系中，强调培养过程中的企业参与，将企业的实际项目引入专题训练环节，实现学校和企业的无缝接轨。
3）支持学生参与创新科学研究，推行产学研联合培养的“导师制”。从大学一年级入学开始，即进行专业介绍和行业发展规划，逐步引导和培养学生的专业兴趣和方向，鼓励本科学生参与科技创新实践活动，建立“导师制”师生研究室。教师带领本科生积极开展科研创新实践活动，建立了课内与课外相结合的创新与实践教学模式。目前，网络工程专业学生已参加了多项部级大学生创新与创业项目，科研实践能力大幅提升。
4）积极开展专业竞赛，以赛促学。引导学生积极参加各种专业竞赛，以优秀获奖学生为榜样，带动更多的学生积极向上、锐意进取。同时，通过联合开办的思科网络技术学院、红帽学院，鼓励学生考取思科认证网络工程师（CCNA）、思科认证网络高级工程师（CCNP）等行业国际资格认证，极大地调动了学生的积极性和学习热情，也增强了学生的就业竞争力。
6 结论
物联网和移动互联网技术的蓬勃发展为传统网络工程专业建设带来了新的机遇，本文讨论在“新互联网”时代背景下，以《物联网“十二五”发展规划》和《卓越工程师教育培养计划》为契机，将物联网技术、移动互联网技术与高校传统网络工程专业建设有机融合，通过整合教学资源、扩展专业内涵、优化教学体系、建立创新实践教学模式等一系列举措，大力加强学生实践能力的训练，探索了一条以行业需求为目标，培养基础扎实、实践能力强、富有创新精神和团队意识的复合型、应用型网络工程人才的新思路。
参考文献
[1]曹介男，徐明，蒋宗礼，陈明.网络工程专业方向设置与专业能力构成研究[J].中国大学教学，2012，（9）：31-34.
[2]岳峰，王桢.浅谈高校网络工程专业学生实践能力的培养[J].教育与职业，2012，（21）：126-127.
【中图分类号】 G423 【文献标识码】 A 【文章编号】 1006-5962（2012）10（a）-0184-01
随着计算机网络技术的快速发展，计算机网络几乎教育的每一个环节都息息相关，从教育局域网的规划、组建、运行和升级维护，到教育网站的运行，从网络安全的管理到数据库管理、存储管理以及网络和人员管理等制度建立，都和计算机网络相关联。计算机网络这门课程的实用性很强，发展变化较快，新知识层出不穷。如何在有限的课时内让学生具有较强的实践操作技能，对广大教师来说是一个很大的挑战。这里以笔者在计算机网络实践教学中的教学计划与教学内容等方面的体会与大家做一探讨。
1 计算机网络实践教学的教学计划
计算机网络课程设计的目的是让学生综合利用所学的网络知识，解决一些实际问题。能够完成一些简单的网络管理、组建、维护等工作。
1.1 总体培养目标
旨在培养掌握局域网的组建、管理与维护，网络产品销售，信息安全保护，网络系统的规划与实施，特别是网络设备的安装、配置和调试等知识和技能的实用型人才。
1.2 专业培养目标
计算机网络技术专业人才的培养目标：面向政府机关、企事业单位、专业机构、IT公司、学校等，培养具有扎实的基本功、宽广的知识面、较强的语言应用能力和较高的业务素质的复合型、应用型人才。毕业生能从事网络管理、网络产品售前技术支持、网络产品售后服务、IT产品营销、信息安全服务、网络建设工程实施等技术性和操作性较强的工作
1.3 职业能力要求
掌握软硬件安装与配置、WindowsXP配置与安全管理、信息安全技术、Linux操作系统安装与配置、网络设备安装配置与调试、网络综合布线设计与施工、网络系统规划、网页设计与制作等专业技能。 掌握计算机网络原理、Internet应用技术、电子电工基础、Java面向对象程序设计、IT市场营销等专业基础知识。
在正式上课之前，还应对网络在实际中的具体应用、网络的发展概况、在网络应用中常出现的问题等进行详细分析，制订出切合实际的教学计划。在制订教学计划的过程中针对学生的知识基础和学习能力，将该课程中学生不易接受的内容转换成学生易接受的，并且侧重于锻炼学生的实际操作能力。
15G时代教师培训发展机遇
1．15G开启互联网发展新篇章
2019年6月6日，我国工信部向四大运营企业发放5G商用拍照，预示着我国5G网络建设和应用将进一步加速。2019年中国互联网大会的《中国“智能＋”社会发展指数报告2019》指出，目前，我国“智能＋”社会发展水平还处于初级阶段，数字化和网络化仍在快速发展，智能化初步应用，未来，数字化、网络化和智能化长期并存。5G通讯技术具有低延时性、高可靠性、高带宽、大连接等特性，它将给社会生活带来巨大变革，正如华为提出的基于5G技术构建“万物互联的智能世界”畅想所言，5G通讯技术将实现工业、医疗、交通、教育等领域融合，形成万物感知、万物互联和万物智能的未来。
1．25G时代教师培训新机遇
5G通信技术将给教育领域带来深刻变革，5G技术的普及和发展能够促进智慧教育、智能远程教育的应用发展，将对教师培训产生重要影响。中国移动通讯发表的《5G＋智慧教育白皮书》分析认为5G标准发展成熟要1－2年，5G教育网络成熟需要3－5年，而达到5G支持的教育模式变革则需5年以上。教师培训是教师继续教育获取新知识、提升行业技能和职业素养的重要途径，通过线上线下融合，实现跨时间、地域资源共享，促进教育资源均衡发展。5G时代，教师培训在授课方式、互动教学、协作学习等方面都会产生巨大影响。例如，5G通信技术的低延时性将极大程度上消解网络平台信息传输的延迟效应，实现真实情境再现，为情景化学习等远程参与式学习提供更有力支持。
25G网络的主要特征
5G是第五代移动通信技术的简称，是最新一代蜂窝移动通信技术。5G的性能目标是高数据速率、减少延迟、节省能源、降低成本、提高系统容量和大规模设备连接。
2．1高数据速率
早在2013年5月，韩国三星电子有限公司宣布，已成功开发第5代移动通信（5G）的核心技术，该技术可在28GHz超高频段以每秒1Gbps以上的速度传送数据。相比之下，第四代通讯技术服务的传输速率仅为75Mbps。2018年2月，华为在MWC2018大展上了首款3GPP标准5G商用芯片巴龙5G01和5G商用终端，支持全球Sub6GHz（低频）、mmWave（高频）等主流5G频段，理论上可实现最高2．3Gbps的数据下载速率。
2．2低延迟
5G通信技术是当前领先而可靠的网络技术，其空中接口时延水平在1ms左右，能够满足自动驾驶，远程医疗等实时应用。2019年1月，我国一名外科医生在福建省，利用5G网络操控约48公里以外的机械臂开展手术，成功切除了一只实验动物的肝脏，实现全球首例远程外科手术，手术中，视频成像、手术操作实施等几乎同步实时完成，延时只有0．1秒。基于5G网络低延迟特点，能够实现远程教育人机协同、智能操控等做到精确同步。
2．3广覆盖
5G网络能够实现超大网络容量，提供千亿设备的连接能力，满足物联网通信，实现万物感知、万物互联和万物智能。未来5G将通过超密集异构网络实现高数据流量，超密集异构网络功率和频谱效率高，扩大了网络覆盖范围，扩展了系统容量，增强了业务在不同接入技术和各覆盖层次间的灵活性。未来的无线网络将部署超过现有站点10倍以上的各种无线节点，在宏站覆盖区内，站点间距离将保持10m以内，并且支持在每1km2范围内为25000个用户提供服务。5G通讯技术的广覆盖特点将有效推动智慧城市、智能家居、远程医疗、智慧教室等领域的建设和发展。
35G对教师培训的变革
2018年4月教育部印发的《教育信息化2．0行动计划》指出，要加强教师信息素养，引导教师主动适应信息化、人工智能等新技术变革，启动“人工智能＋教师队伍建设行动”。2018年9月《教育部关于实施卓越教师培养计划2．0的意见》中指出，要推动人工智能、智慧学习环境等新技术与教师教育课程全方位融合，充分利用虚拟现实、增强现实和混合现实等，建设开发一批交互性、情境化的教师教育课程资源。在此背景下，信息技术与教师培训深度融合势在必行。教师培训的基本要素包括培训相关主体、学习环境、学习资源，其中培训相关主体主要为培训管理者、授课专家和参训者。从培训相关主体的视角出发，5G对教师培训的变革主要分为内外两个部分，外部的变革主要为学习环境的日益丰富和学习资源的更加多元，内部的变革主要为培训管理者培训理念和培训管理方式的转变，授课专家教学理念、教学方式的转变以及参训者学习方式的转变。内外的不断变革促使着教师培训向信息化、情境化、个性化方向不断推进。
3．1教师培训外部的变革
（1）学习环境日益丰富化。5G信息技术为当前教师培训开展过程中遇到的诸多问题提供有力的技术保障，有效打破当前网络技术壁垒，解决相关网络性能问题，满足VR、AR、远程直播等教学环境对数据传输的要求，实现高分辨率、多设备连接，实现情景同步再现、互动实时，达到虚拟和现实的有效结合，推动远程直播互动课堂、虚拟现实教学、触觉互联网等教学发展，为学习者创设一个更为自主、体验、合作与交流的贴近真实、多感官参与的学习环境，让学习者得到卓越的学习体验。当前环境下，知识付费行业内的直播，往往是通过音视频录播结合及时性的互动答疑来完成，在5G时代，高数据传输和低延时等特点将为用户带来更为流畅的体验，远程培训跟面对面学习交流信息传输速度几乎一致，借助物联网和虚拟现实技术能够实现师生实时有效互动，随时答疑，获得和真实面对面教学一样的学习体验，有效的突破了时间和地域的限制，极大降低了学习成本，这在以往的互联网时代是不可想象的。基于5G网络，结合VR／AR／XR技术，将创造以往教学中难以实现的高成本场景教育培训，例如物理、化学、生物等学科的实验操作教学场景，以及相关实践类技能类培训的模拟演练。实现触觉互联网，即通过通信技术远程控制实际或者虚拟的目标，实现远程技能交流，这将会创新教师教育培训中，例如美术、音乐等学科技能培训，为学习者带来全新的沉浸式、感触式学习体验。（2）学习资源更加多元化。学习资源是教师培训中不可或缺的要素之一，它在训前、训中、训后三个阶段都为教师培训的开展和延伸提供有力的支撑。当下，无论是面对面的线下交流，还是基于互联网技术的网络交流，都是基于视觉、听觉等感官通道，通过语言、文字、表情、手势、图片和视频等信息呈现方式实现信息的获取、传输和交换的。随着5G时代的到来，5G＋AI＋VR／AR技术深度融合应用，将使得学习资源不再仅仅是停留在文本、图片、音视频中的单一知识，学习资源更多时候将是一种将知识蕴含在不同情境下的沉浸式学习体验，更加生动而富有趣味，让参训者身临其境，充分调动参训者的视觉、听觉、触觉等多种感官，实现多模态学习与互动，充分发挥参训者的主体性，实现“做中学”。
3．2教师培训内部环境的变革
中国人寿是最早进入世界500强的中国保险企业。中国加入WTO后，中国人寿面临应对营销、服务环节的前端挑战，原有的硬件会议系统无法实现大规模、细分级、易管理等推广应用的需求，因此必须选择业界先进的网络视频技术，中国人寿的金融专网平台上实现点对点、一点对多点、多点对多点的实时远程网络视频会议、远程培训，还要实现大规模的视频直播、视音频点播，满足不同地域、不同区域、不同时间的各级机构之间高效率召开日常会议、学习培训、文件交换、商务联络、应急指挥、技术交流等活动的需要。为了全面实现中国人寿的以上要求，华平投入了数百余万元资金，调集了二十多名技术骨干，与中国人寿技术信息部相关领导和相关人员组建了项目组。到今年7月，标书和需求任务书所规定的研发工作全部完成，今年7月30日，新系统的鉴定工作完成，中国人寿的视频会议系统达到超大网络平台的超大规模的应用目标，成为网络视频会议系统超大规模应用的典范，并进一步提高了华平AVCON的技术先进性。
AVCON树状多层结构视频会议系统搭建的中国人寿视频应用平台，总体上由服务端子系统和客户端子系统组成，其中服务端子系统又由3层服务端子系统组成。第一层称为一级服务端，整个系统只有一个，组成树状的根；第二层称为二级服务端群，由多个服务端组成，每个服务端向上与一级服务端相连保持通讯，互相独立，组成树状的二级节点；第三层称为三级服务端群，也由多个服务端组成，每个服务端向上与二级服务端相连保持通讯，互相独立，组成了树状的三级节点。以此类推，可以组成第4级，第5级，第N级节点，每级节点可以有多个服务端组成，每个服务端可以与N个客户端相连，客户端就组成了树状的叶子节点，就此形成了一棵树状多层通讯架构的会议系统。
整个中国人寿保险公司业务网络系统为树形架构，总公司可以向下访问各省级公司的业务数据系统，各省级公司也可以向上访问总公司对下开放的业务数据系统，但各省级公司之间的网络与业务数据系统相对独立、相对隔离。各省内地市级分公司与省级公司的业务网络架构形式与总公司同各省级公司的网络架构形式相同，即与上级单位业务网络系统可互通访问，平级单位相对独立、相对隔离。树状的多层级联的MCU，使中国人寿可高效地部署任务，瞬间通报各种情报，轻松完成各种专业技能培训，将各种信息根据需要实时大面积地覆盖遍布各地的分公司、营业网点和一线营销服务人员，同时还可以扩展到网上在线咨询、网上保险顾问服务、网上理赔勘察等新兴服务。
树状的多层级联的MCU是一个全新概念。现有的会议系统，在IP网络中通常采用的方案是：参加会议人员由集团总部统一录入，为每人分配一个帐号，然后加入到某一会议；各机构相关会议人员得到自己帐号后，使用客户端输入相同的服务端IP地址通过INTERNET登陆到中心服务端，进行验证，然后进入会议。按照现有视频会议的解决方案，整个过程非常麻烦。而华平(AVCON)研发成功的树状多层结构新技术，操作简单、方便快捷、保证安全，克服了种种弊端，使视频会议系统达到超大网络平台的超大规模的应用，成为网络视频会议系统超大规模应用的典范，并为网络视频会议系统的深入发展作出了贡献。
