《云网络系统集成(Cloud Network System Integration)》教学大纲
制定时间:2025年3月
一、课程基本信息
(一)适用专业:物联网工程
(二)课程代码:3DX1211A
(三)学分/课内学时:3学分/48学时
(四)课程类别:专业教育
(五)课程性质:必修/理论课
(六)先修课程:《计算机网络》、《物联网通信技术》
(七)后续课程:《物联网系统设计与工程实施》、《网络安全技术》、毕业设计等
二、课程教学目标
《云网络系统集成》是本科物联网工程专业的一门专业教育必修课。
本课程的主要任务是通过课堂教学、实验教学等环节培养学生的创新意识以及物联网工程科学知识的应用能力,使学生掌握云网络系统集成的基本理论、各种网络设备的工作原理和网络工程设计及实现的基本方法,具备云网络系统集成设计和各种网络设备的安装配置和调试的能力。该课程是在学生学习了《计算机网络》《物联网通信技术》等课程的基础上进行理论检验与应用的一门重要专业课程,为学生学习后续《网络系统综合训练》《物联网系统设计与工程实施》《网络测试与故障诊断》等课程和开展毕业设计,并为将来学生毕业后从事实际工作打下良好的基础。同时,通过案例教学、情景模拟等方式,培养学生的工匠精神和树立科技自立自强、创新驱动发展的信念。支撑毕业要求中的相应指标点、课程目标及能力要求具体如下:
(一)具体目标
使学生既能清楚地理解云网络的结构与工作原理,又能掌握现代主流的云网络系统集成应用技术,构建和培养出学生完整的系统观念和严谨细致的工作作风。具体细化为:
目标1:掌握云网络系统集成的基本概念、方法,理解工程实践环节中的相关技术。树立科技自立自强的信念。(对应毕业要求指标点1.7)
目标2:掌握使用相关仪器设备及仿真软件开展常见云网络系统集成技术的实验研究,并记录实验过程,进行结果分析,获得实验结论。培养学生的工匠精神。(对应毕业要求指标点2.3)
目标3:具有应用网络仿真分析软件和相关仪器设备解决云网络系统集成复杂工程问题中的规划设计、分析优化与仿真的能力,理解现有工程案例的软、硬件设计规划与实现,并能对其进行变化或改进。树立创新驱动发展的理念。(对应毕业要求指标点3.4)
(二)课程目标与毕业要求的对应关系
毕业要求 |
毕业要求指标点 |
课程目标 |
教学单元 |
评价方式 |
1.工程知识:掌握本专业必需的数学、自然科学、工程基础和专业知识,能够用于解决物联网领域中的复杂工程问题。 |
1.7:掌握云网络系统集成、云网络与信息安全等专业知识,具备一定的工程实现能力和运维能力。 |
目标1 |
云网络系统集成概述、云网络工程设计与项目管理基础、云网络安全设计、云网络基本故障诊断与维护、NGN网络与软交换 |
平时作业 实验 |
2.问题分析:能够应用数学、自然科学和工程科学的基本原理,识别、表达、并通过文献研究分析物联网领域中的复杂工程问题,以获得有效结论。 |
2.3:能识别和分析云平台、云网络系统和云应用的主要环节和参数。 |
目标2 |
交换机原理与配置、路由器原理与配置、云网络安全设计、云网络基本故障诊断与维护、NGN网络与软交换 |
实验 |
3. 设计/开发解决方案:能够设计针对物联网领域中的复杂工程问题的解决方案,设计满足特定需求的物联网应用系统,并能够在设计环节中体现创新意识,考虑社会、健康、安全、法律、文化以及环境等因素 |
3.4:能够进行物联网应用系统方案的规划设计和实施。 |
目标3 |
综合布线工程设计、交换机原理与配置、路由器原理与配置、云网络安全设计、云网络基本故障诊断与维护、NGN网络与软交换 |
大作业考核 |
三、教学内容与方法
(一)教学内容及要求
序 号 |
教学单元 |
教学内容 (知识点) |
学习产出要求 |
推荐学时 |
推荐教学方式 |
支撑 教学目标 |
备注 |
1 |
云网络系统集成概述 |
1. 云网络系统集成的概念、定义及其发展; 2. 云网络体系结构与协议; 3. 系统集成体系框架; 4. 云网络系统集成步骤。 5. 科技自立自强:我国云计算技术从跟跑到领跑的突破历程。 |
1. 了解云网络工程的基本概念; 2. 掌握云网络系统集成的概念。 |
4 |
1.讲授、讨论 2.案例教学:分析华为云、阿里云在全球市场的技术竞争力(如鲲鹏芯片、飞天操作系统)。 |
目标1 |
作业 |
2 |
云网络工程设计与项目管理基础 |
1. 云网络工程需求分析; 2. 云网络工程设计基础;. 3. 云网络项目管理基础。 4. 工匠精神:网络工程设计中的细节决定成败。 |
1. 掌握需求分析和方案设计方法; 2. 理解云网络分析的技术指标; 3. 了解云网络项目管理内容、项目成本及效益测算。 |
4 |
1.讲授、实验 2.案例:某数据中心因配置错误导致大规模宕机事件,强调严谨性。 |
目标1 |
作业、讲授2+实验2 |
3 |
综合布线工程设计 |
5. 结构化布线的基本概念; 6. 工作区设计、水平子系统设计、干线子系统设计、设备间设计、管理区设计、建筑群干线子系统设计; 7. 光纤传输系统设计; 8. 电气保护设计。 |
1.了解各子系统的概念; 2.掌握子系统的设计方法。 |
2 |
讲授 |
目标3 |
作业 |
4 |
交换机原理与配置 |
1. 交换式网络的特点; 2. 交换机的常用配置;端口配置与管理、地址配置与管理; 3. VLAN的基本概念;VLAN的配置; 4. STP、链路聚合、端口镜像原理与配置。 5. 自主可控技术:国产交换机(如华为、华三)在“卡脖子”领域的突破。 |
1. 掌握交换式网络的特点; 2. 掌握交换机的常用配置;掌握端口配置与管理、地址配置与管理; 3. 掌握VLAN的基本概念;掌握VLAN的配置。 4. 掌握STP、链路聚合、端口镜像原理与配置。 |
10 |
1.讲授 2.实验:对比国产与国外交换机性能,讨论国产化替代的意义。 |
目标2、目标3 |
作业、讲授6+实验4 |
5 |
路由器原理与配置 |
1. 路由器概述; 2. 路由器基本配置;路由协议配置; 3. 路由器帧中继配置;路由器远程访问配置; 4. 路由器标准访问控制列表;路由器扩展访问控制列表; 5. NAT配置。 |
1. 掌握路由器概述;掌握路由器基本配置; 2. 掌握路由协议配置;掌握路由器帧中继配置; 3. 掌握路由器远程访问配置; 4. 掌握路由器标准访问控制列表;掌握路由器扩展访问控制列表; 5. 掌握NAT配置。 |
12 |
讲授、实验 |
目标2、目标3 |
作业、讲授6+实验6 |
6 |
云网络安全设计 |
1. 云网络安全设计过程;云网络安全机制的选择; 2. 防火墙技术原理;防火墙安装和配置; 3. 数据备份和容错技术; 4. 云网络安全方案的设计。 5. 国家安全意识:云安全与国家安全的关系。 |
1. 了解云网络安全设计过程;了解云网络安全机制的选择; 2. 理解防火墙技术原理;掌握防火墙的安装和配置; 3. 了解数据备份和容错技术;掌握云网络安全方案的设计。 |
8 |
1.讲授、实验2.案例教学:境外网络攻击事件(如SolarWinds供应链攻击)与我国《网络安全法》解读。 |
目标1、2、3 |
作业、讲授4+实验4 |
7 |
云网络基本故障诊断与维护 |
1. 云网络故障的分类;云网络故障的处理过程;云网络故障的分层诊断技术; 2. 常用网络故障诊断命令;使用SnifferPro或EtherPeek等嗅探工具进行管理检测; 3. 使用硬件工具等进行网络故障诊断和排除的方法,着重介绍局域网故障诊断及维护方面的知识。 4. 职业操守与责任:网络工程师的社会责任(如保障医疗、金融系统稳定运行)。 |
1. 了解网络故障的处理过程,分层诊断技术以及常用网络故障诊断命令; 2. 掌握SnifferPro或EtherPeek等嗅探工具进行管理检测; 3. 掌握各种硬件工具等进行网络故障诊断和排除的方法。 |
4 |
1.讲授、课后实验 2.情景模拟:突发网络故障时,如何平衡快速修复与合规操作? |
目标1、2、3 |
作业、讲授4+课后实验2 |
8 |
软交换与SDN |
1. 下一代网络NGN、软交换、SDN的概念; 2. NGN的网络结构、关键构件、网关; 3. 软交换的组成要素、软交换设备和软交换组网技术。 4. 创新驱动发展:SDN技术对传统网络的变革与我国科研贡献(如清华大学SDN团队)。 |
1. 了解软交换、SDN的基本概念; 2. 理解NGN网络架构; 3. 掌握软交换设备和软交换组网技术。 |
4 |
1.讲授、课后实验 2.讨论:SDN如何助力“东数西算”工程? |
目标1、2、3 |
作业、讲授4+课后实验2 |
9 |
实验一 |
校园网或云网络实验室考察,网线制作 |
考察校园网或网络实验室的网络传输技术、网络布线及物理拓扑结构、逻辑拓扑结构、使用的主要网络设备名称、相关IP地址设置。 |
2 |
讲授 示范 实操 |
目标1 |
验证性实验 |
10 |
实验二 |
交换机配置1 |
学习交换机的基本配置、规划VLAN、配置交换机的VLAN及端口检查测试网络互连结果。 |
2 |
讲授 示范 实操 |
目标2、3 |
验证性实验 |
11 |
实验三 |
交换机配置2 |
使用三层交换机实现VLAN扩展配置与三层交换配置,实现VLAN间通信、链路聚合、端口镜像功能。 |
2 |
讲授 示范 实操 |
目标2、3 |
验证性实验 |
12 |
实验四 |
路由器配置1 |
通过基本配置命令的练习熟悉路由器的工作模式和使用界面,掌握静态路由、RIP、OSPF的创建方法与使用原则。 |
2 |
讲授 示范 实操 |
目标2、3 |
验证性实验 |
13 |
实验五 |
路由器配置2 |
通过使用路由器模拟帧中继,了解广域网协议,理解在路由器上配置广域网协议的方法,掌握通过PPP和FR的配置,实现广域网络的互联。 |
2 |
讲授 示范 实操 |
目标2、3 |
验证性实验 |
14 |
实验六 |
路由器配置3 |
了解在路由器上通过ACL和NAT的配置,实现对网络通信流量进行过滤和控制,并对内部网络拓扑进行屏蔽的方法。 |
2 |
讲授 示范 实操 |
目标2、3 |
验证性实验 |
15 |
实验七 |
防火墙配置1 |
了解防火墙的系统组成和主要功能,掌握在防火墙上通过ACL和NAT的配置,实现对网络通信流量进行过滤和控制,并对内部网络拓扑进行屏蔽的方法。 |
2 |
讲授 示范 实操 |
目标1、2、3 |
验证性实验 |
16 |
实验八 |
防火墙配置2 |
通过实验掌握防火墙工作在透明模式下的配置方法及其功能应用、利用ASPF实现单向访问和防病毒的典型配置以实现对网络通信流量进行过滤、控制和对常见病毒的防范。掌握防火墙网页地址过滤、内容过滤、邮件主题过滤的配置方法及其功能应用,以实现对网络通信流量按要求进行过滤、控制。 |
2 |
讲授 示范 实操 |
目标1、2、3 |
验证性实验 |
17 |
实验九 |
云网络基本故障诊断与维护 |
掌握分层诊断技术以及常用网络故障诊断命令;利用EtherPeek等嗅探工具进行管理检测;掌握各种硬件工具的使用,掌握进行网络故障诊断和排除的方法。 |
2 |
课后 实操 |
目标1、2、3 |
验证性实验 |
18 |
实验十 |
NGN实验 |
理解NGN网络架构;掌握软交换设备和软交换组网技术。利用H3C、中兴的VOIP、MCU等设备组件软交换网络。 |
2 |
课后实操 |
目标1、2、3 |
验证性实验 |
(二)教学方法
1.课堂讲授
(1)采用启发式教学,激发学生主动学习的兴趣,培养学生独立思考、分析问题和解决问题的能力,引导学生主动通过实践和自学获得自己想学到的知识。
(2)在教学内容上,系统讲授云网络系统集成的基本理论、各种网络设备的工作原理和网络工程设计及实现的基本方法。使学生具备云网络系统集成设计和各种网络设备的安装配置和调试的能力。让学生体会科技自立自强的必要性、树立网络安全意识、职业操守和学术诚信与表达自信。通过情景模拟,培养学生的工匠精神。
(3)在教学过程中采用AI技术、电子教案、CAI 课件,多媒体教学与传统板书、教具教学相结合,提高课堂教学信息量,增强教学的直观性。
(4)理论教学与工程实践相结合,引导学生应用数学、自然科学和工程科学的基本原理,采用现代设计方法和手段,进行需求分析、设计与仿真,培养其识别、表达和解决物联网专业相关工程问题的思维方法和实践能力。
(5)课内讨论和课外答疑相结合,每周至少一次进行答疑。
2.实验教学
实验教学是云网络系统集成课程中重要的实践环节,目的是培养学生运用实验方法研究解决物联网工程专业复杂工程问题的能力。课程必做实验10个(课后实验2个),各实验按照实验指导书的要求学生独立或分组完成,并提交实验报告。
鼓励学生结合自己的兴趣进行自主课后实验。
四、考核及成绩评定
(一)考核内容及成绩构成
课程考核以考核学生能力培养目标的达成为主要目的,以检查学生对各知识点的掌握程度和应用能力为重要内容,包括平时考核和期末考核两个部分。平时考核采用平时作业、实验等方式评定学生成绩;期末考核采用大作业评定学生成绩。各课程目标的考核内容、成绩评定方式、目标分值建议如下:
课程目标 |
考核内容 |
成绩评定方式 |
成绩占总评分比例 |
目标成绩占当次考核比例 |
学生当次考核平均得分 |
目标达成情况计算公式 |
目标1:掌握云网络系统集成的基本概念、方法,理解工程实践环节中的相关技术。树立科技自立自强的信念。 |
云网络系统集成及网络工程设计过程的基本知识、方法和技术 |
平时作业 |
10% |
100% |
A |
|
实验 |
10% |
33% |
B1 |
目标2:掌握使用相关仪器设备及仿真软件开展常见云网络系统集成技术的实验研究,并记录实验过程,进行结果分析,获得实验结论。培养学生的工匠精神。 |
掌握云网络系统集成的需求分析、流量分析;交换机、路由器、防火墙、NGN设备的选项、配置调试相关内容。实验笔记、结论分析,实验总结及报告等 |
实验 |
20% |
67% |
B2 |
|
目标3:具有应用网络仿真分析软件和相关仪器设备解决云网络系统集成复杂工程问题中的规划设计、分析优化与仿真的能力,理解现有工程案例的软、硬件设计规划与实现,并能对其进行变化或改进。树立创新驱动发展的理念。 |
掌握云网络系统集成的需求分析、流量分析、设备选型、配置、优化调试等内容。 大作业报告及答辩等。 |
大作业 |
60% |
100% |
C |
|
总评成绩(100%)=平时作业(10%)+实验(30%)+大作业(60%) |
100% |
—— |
—— |

|
(二)平时考核成绩评定
1.平时作业:平时作业8次,支持目标1,共占总评分10%。对应目标的评分标准如下:
对应目标 |
目标1:掌握云网络系统集成的基本概念、方法,理解工程实践环节中的相关技术。树立科技自立自强的信念。 |
考查点 |
基本概念、方法的运用。 |
成绩比例 |
100% |
评分标准 |
100% 至 90% |
针对作业要求,结合该课程知识和工程实际情况,分析全面、计算准确,对设备的选取恰当,配置准确,兼顾用户需求、拓扑绘制好、 符合规范。 |
89.9% 至 75% |
分析较全面、计算正确,对设备的选取较为合适,配置准确,兼顾用户需求、拓扑绘制好、 符合规范。 |
74.5% 至 60% |
分析不够深入,对设备的选取较为合适,考虑了用户需求,但不全面。拓扑构造完整、有一些错误,基本符合规范。 |
59.9%至 0 |
分析不深入,考虑不全面,拓扑绘制不完整、错误较多、多处不符合规范。 |
2.实验:必做实验10次(含课后2次),支撑目标1、目标2,共占总评分30%,目标1占10%、目标2占20%。对应目标的评分标准如下:
对应目标 |
目标1:掌握云网络系统集成的基本概念、方法,理解工程实践环节中的相关技术。树立科技自立自强的意识。 |
目标2:掌握使用相关仪器设备及仿真软件开展常见云网络系统集成技术的实验研究,并记录实验过程,进行结果分析,获得实验结论。培养学生的工匠精神。 |
考查点 |
实验操作 |
实验内容 |
实验报告 |
成绩比例 |
17% |
17% |
66% |
评分标准 |
100% 至 90% |
能够根据网络设备、工具的性能及实验要求制定很好的实验方案,能正确熟练使用仪器设备完成实验。实验态度认真,操作能力强,操作、记录规范,沟通、协作很好。 |
实验记录全部完成无遗漏,内容丰富、图文并茂,手工绘图数量足够且正确,实验方案有自己独到的思路与见解。 |
有很强的总结实验和撰写报告的能力,实验报告内容完整、正确,有很好的分析与见解。文本表述清晰,书写工整,格式规范。 |
89.9% 至 80% |
能够根据网络设备、工具的性能及实验要求制定良好的实验方案,能正确使用仪器设备完成实验。实验态度认真,操作能力强,操作、记录规范,沟通、协作良好。 |
实验记录比较完整,内容比较丰富、图文并茂,手工绘图数量足够且基本正确,实验方案有自己的思路与见解。 |
有较强的总结实验和撰写报告的能力,实验报告内容完整、正确,有较好的分析与见解。文本表述较为清晰,书写比较工整,格式规范。 |
79.9 至 70% |
能够根据网络设备、工具的性能及实验要求制定实验方案,能正确使用仪器设备完成实验。实验态度比较认真,操作能力较强,操作、记录规范,沟通、协作正常。 |
实验记录比较完整,内容比较丰富,手工绘图数量足够且基本正确。 |
有良好的总结实验和撰写报告的能力,实验报告内容较完整、正确,有自己的分析与见解。文本表述较为清晰,书写较为工整,格式较为规范。 |
69.9% 至 60% |
能够根据网络设备、工具的性能及实验要求制定实验方案,能使用仪器设备完成实验。实验态度不太认真,操作能力一般,操作、记录基本规范,有沟通、协作。 |
实验记录基本完整,内容基本够,手工绘图数量基本够但有少量错误。 |
有一定的总结实验和撰写报告的能力,实验报告内容基本完整、正确,没有分析或见解。文本表述基本清晰,书写基本工整,格式基本规范。 |
59.9%至 0 |
动手操作能力差;操作、记录不规范,实验中不能与合作者进行沟通、协作,不能正确使用仪器设备。 |
实验记录未完成,内容不够,手工绘图数量不够、错误多。 |
总结实验和撰写报告的能力差,实验报告内容不完整、错误多。文本表述不清晰,书写潦草、格式不规范。 |
五、参考学习资料
(一)推荐教材:陈鸣,李兵. 网络工程设计教程-系统集成方法(第四版),ISBN: 9787111694793.北京:机械工业出版社,2022.
(二)实验指导书:陈宁.网络系统集成应用案例.ISBN: 9787302678540.北京:清华大学出版社,2024.12
(三)课程资源中心:https://mooc1.chaoxing.com/course/201778230.html.
(四)国家虚拟仿真实验教学课程共享平台:https://www.ilab-x.com/details/page?id=11618&isView=true.