能力導(dǎo)向的網(wǎng)絡(luò)工程專業(yè)課程體系建設(shè)研究

劉春紅，張藝寵，張聰品，來俊軍

（1.河南師范大學 計算機與信息工程學院，河南 新鄉(xiāng) 453007；2.河南師范大學 化學與化工學院，河南 新鄉(xiāng) 453007）

0 引言

目前，隨著智能終端的廣泛應(yīng)用，移動互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)迅猛發(fā)展，移動互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用開發(fā)人才需求急劇擴增。同時，因為移動互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展受到信息安全方面的制約，加強國家信息安全人才隊伍建設(shè)也顯得非常緊迫和重要。因此，面對移動互聯(lián)網(wǎng)和信息安全領(lǐng)域大量的專業(yè)人才需求，高等教育在培養(yǎng)移動互聯(lián)網(wǎng)和信息安全人才方面的支撐作用也越來越重要[1]。

一名合格的畢業(yè)生應(yīng)該具備扎實的專業(yè)能力和素質(zhì)，才能更快地適應(yīng)工作崗位。然而目前多數(shù)網(wǎng)絡(luò)工程專業(yè)畢業(yè)生具備的能力與社會崗位要求的能力有一定差距[2]。網(wǎng)絡(luò)工程專業(yè)畢業(yè)生能力不足，與高校培養(yǎng)過程中培養(yǎng)方案的設(shè)置和課程體系的建設(shè)有一定關(guān)系。目前，國內(nèi)高校網(wǎng)絡(luò)工程專業(yè)人才課程體系建設(shè)方面存在的問題主要表現(xiàn)在：第一，課程設(shè)置區(qū)別度低，專業(yè)特色不明顯，培養(yǎng)方向單一；第二，在實踐創(chuàng)新能力上的培養(yǎng)力度不夠，課程內(nèi)容上更注重系統(tǒng)原理的講解，缺乏系統(tǒng)的綜合設(shè)計實踐，實驗規(guī)模小，能力培養(yǎng)不成體系；第三，課程實施過程中缺乏反饋，教師難以做出科學的教育決策，學生在學習過程中得不到有效的幫助[3-4]。

工程教育新理念強調(diào)“學生中心、產(chǎn)出導(dǎo)向、持續(xù)改進”。其中，“產(chǎn)出導(dǎo)向”要求學生畢業(yè)時能夠具備良好的社會勝任力，因此強化學生能力培養(yǎng)是一項迫切的工作[5]。能力導(dǎo)向的教育強調(diào)學生能力和素質(zhì)的培養(yǎng)，而不是簡單的知識灌輸，這與工程教育新理念相契合。因此，將能力培養(yǎng)映射到相關(guān)課程和知識領(lǐng)域，構(gòu)建融入及時反饋機制的培養(yǎng)模式，進一步優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)工程課程體系，可以幫助教師根據(jù)學生能力變化及時調(diào)整教學策略和方法，更加系統(tǒng)地培養(yǎng)網(wǎng)絡(luò)工程本科生能力和素質(zhì)，切實增強專業(yè)競爭力。

1 能力導(dǎo)向的教育

為適應(yīng)時代需求，各高校應(yīng)該注重計算機類人才能力的培養(yǎng)，倡導(dǎo)和實現(xiàn)能力導(dǎo)向的教育。能力導(dǎo)向的教育要求，在人才培養(yǎng)過程中，把知識當作問題求解的橋梁，通過探索問題求解的過程，培養(yǎng)學生綜合地運用知識有效地解決實際問題的能力，在整個過程中逐漸形成健全人格[6]。袁春風等人指出合格的計算機類學生的突出優(yōu)勢在于具備扎實的專業(yè)基本能力即計算機系統(tǒng)能力，是指能系統(tǒng)地認識和解決計算機應(yīng)用問題的能力[7]。

網(wǎng)絡(luò)工程專業(yè)作為計算機學科中的一個分支，在培養(yǎng)學生計算機系統(tǒng)能力時，可以結(jié)合專業(yè)特色和社會需求，進一步細化學生能力。網(wǎng)絡(luò)工程專業(yè)畢業(yè)生典型任職崗位主要有網(wǎng)絡(luò)工程師、網(wǎng)絡(luò)安全工程師、網(wǎng)絡(luò)軟件工程師等。畢業(yè)生要勝任這些崗位，不僅需要知識學習能力、合作交流能力等基本能力，還需要具備扎實深厚的專業(yè)能力、實踐能力，能夠?qū)I(yè)知識進一步遷移應(yīng)用，解決實際問題。因此，可以將學生能力細化為計算思維能力、算法設(shè)計與分析能力、程序設(shè)計與實現(xiàn)能力、系統(tǒng)設(shè)計開發(fā)與應(yīng)用能力、移動互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)方向能力、網(wǎng)絡(luò)信息安全技術(shù)方向能力[8]。

實現(xiàn)能力導(dǎo)向的教育，培養(yǎng)目標的制訂至關(guān)重要，關(guān)鍵在于將社會需求和專業(yè)情況相結(jié)合。根據(jù)當前社會移動互聯(lián)網(wǎng)開發(fā)人才和信息安全管理人才緊缺的現(xiàn)狀，結(jié)合筆者所在學院教師隊伍在網(wǎng)絡(luò)信息安全和移動互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)領(lǐng)域教研能力較強的實際，筆者認真修訂了網(wǎng)絡(luò)工程專業(yè)培養(yǎng)目標：培養(yǎng)具備從事網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃和組網(wǎng)設(shè)計、網(wǎng)絡(luò)工程設(shè)計和建設(shè)、網(wǎng)絡(luò)運行維護及管理、網(wǎng)絡(luò)安全防護和性能分析等方面研究與應(yīng)用的專門人才。

2 以能力培養(yǎng)為導(dǎo)向的課程體系改革

2.1 基于及時反饋的網(wǎng)絡(luò)工程專業(yè)能力培養(yǎng)模式

根據(jù)網(wǎng)絡(luò)工程專業(yè)能力培養(yǎng)目標與《高等學校網(wǎng)絡(luò)工程專業(yè)規(guī)范》的相關(guān)要求，構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)工程專業(yè)本科生的能力培養(yǎng)模式，見圖1。該培養(yǎng)模式是以學生能力培養(yǎng)為中心，融入及時反饋機制，不僅跟蹤反饋畢業(yè)生的情況（長反饋），而且對學生學習過程中的結(jié)果進行反饋（即時反饋），根據(jù)反饋結(jié)果不斷優(yōu)化調(diào)整，充分體現(xiàn)工程教育新理念對網(wǎng)絡(luò)工程建設(shè)的指引作用。

圖1 融入及時反饋機制的網(wǎng)絡(luò)工程專業(yè)能力培養(yǎng)模式

根據(jù)學生身心發(fā)展的階段性和連續(xù)性，對學生能力進行分學年側(cè)重培養(yǎng)是科學和必要的。在前兩個學年，側(cè)重培養(yǎng)學生的基本能力，通過公共基礎(chǔ)知識和專業(yè)基礎(chǔ)知識的學習指導(dǎo)，培養(yǎng)學生知識學習能力和專業(yè)基本能力，并提高學生學習的興趣，增強主動學習和終身學習意識；第三個學年，側(cè)重培養(yǎng)學生的專業(yè)核心能力，學生在專業(yè)基礎(chǔ)知識學習的基礎(chǔ)上，在網(wǎng)絡(luò)工程技術(shù)方向和信息安全技術(shù)方向進行更深入的專業(yè)學習，在核心知識學習過程中，掌握網(wǎng)絡(luò)工程專業(yè)能力，具備從事工程實踐所需的專業(yè)能力包括網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)安全保障能力、移動互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)設(shè)計與開發(fā)能力等；第四個學年，側(cè)重培養(yǎng)學生的實踐創(chuàng)新能力，通過實習和畢業(yè)設(shè)計等大型項目的實踐訓(xùn)練，增強學生的工程實踐能力和創(chuàng)新能力，學生在大型實踐項目中，將所學的專業(yè)知識充分運用到項目中，強化應(yīng)用知識的能力，在實習中也能初步與工作崗位對接，掌握一定的組織合作能力。

融入及時反饋機制的網(wǎng)絡(luò)工程專業(yè)能力培養(yǎng)模式有兩個特點。

第一，針對整個培養(yǎng)方案，先實施培養(yǎng)方案，然后對方案實施后的學生能力進行測試。以一屆學生的4 學年為一個大周期，將能力測試的結(jié)果反饋給學院，學院根據(jù)反饋結(jié)果，進一步調(diào)整優(yōu)化原來的培養(yǎng)方案，形成大的閉環(huán)。學生也能根據(jù)反饋結(jié)果，了解自身的能力狀況，進一步規(guī)劃個人的未來發(fā)展。

第二，反饋機制不只針對整個培養(yǎng)方案，而且針對課程的短期學習，縮短反饋周期。根據(jù)課程特點，在理論課程和實踐課程傳授過程中以課時或者單元為反饋周期，定期對學生知識的掌握和學習能力進行測評反饋。根據(jù)反饋結(jié)果，教師可以做出更科學的決策，并更新教學模式和教學手段，形成小的閉環(huán)。學生也能根據(jù)測評反饋結(jié)果查漏補缺，優(yōu)化學習過程，讓自己能力和素質(zhì)潛移默化地得到提高。

2.2 基于能力導(dǎo)向的課程體系優(yōu)化

2.2.1 理論課程體系

課程體系的構(gòu)建既要符合本專業(yè)人才培養(yǎng)目標，也要反映本學科專業(yè)發(fā)展方向、經(jīng)濟社會發(fā)展需要和學生的需求，這樣才能體現(xiàn)專業(yè)辦學的思想和人才培養(yǎng)的特征[9]。結(jié)合網(wǎng)絡(luò)工程專業(yè)的培養(yǎng)目標與培養(yǎng)模式，要進一步優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)工程專業(yè)理論課程體系，構(gòu)建能力導(dǎo)向的理論課程體系即能力培養(yǎng)與專業(yè)課程關(guān)系圖，見圖2。能力導(dǎo)向的理論課程體系是以學生為中心，以能力培養(yǎng)為目標，課程與課程之間相互配合，課程知識點融合銜接，形成系統(tǒng)學習的課程群。能力導(dǎo)向的課程群從傳統(tǒng)的知識輸入為本位轉(zhuǎn)變?yōu)橹R輸出為本位，主要有以下5 個方向：①以培養(yǎng)計算思維能力為目標的數(shù)理基礎(chǔ)課程群；②以培養(yǎng)算法設(shè)計與分析能力和程序設(shè)計與實踐能力為目標的編程基礎(chǔ)課程群；③以培養(yǎng)系統(tǒng)設(shè)計、開發(fā)、應(yīng)用能力為目標的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)課程群；④以培養(yǎng)移動互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)方向能力為目標的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)課程群；⑤以培養(yǎng)信息安全技術(shù)方向能力為目標的網(wǎng)絡(luò)安全課程群。

圖2 能力培養(yǎng)與專業(yè)課程關(guān)系圖

在專業(yè)能力培養(yǎng)課程群的構(gòu)建上，以往的網(wǎng)絡(luò)工程專業(yè)在課程設(shè)置上與計算機科學與技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)工程等相關(guān)專業(yè)的重合度較高，缺乏專業(yè)特色，課程內(nèi)容前沿性不足。為了解決區(qū)分度低的問題，提升網(wǎng)絡(luò)工程專業(yè)的競爭力，進一步對以往專業(yè)方向的課程設(shè)置進行調(diào)整，形成以下兩大分支：第一，通過Web 應(yīng)用開發(fā)、移動互聯(lián)網(wǎng)等課程培養(yǎng)學生移動互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)方向的能力；第二，通過密碼學與網(wǎng)絡(luò)安全、網(wǎng)絡(luò)攻擊與防護等課程培養(yǎng)學生網(wǎng)絡(luò)信息安全技術(shù)方向的能力。學生在課程學習過程中，通過一些基礎(chǔ)課程如高等數(shù)學、計算機學科導(dǎo)論、程序設(shè)計基礎(chǔ)、計算機網(wǎng)絡(luò)等課程學習，提高自身的計算思維、算法與程序設(shè)計、系統(tǒng)設(shè)計開發(fā)能力，形成基礎(chǔ)知識網(wǎng)絡(luò)；在此基礎(chǔ)上，通過Web 應(yīng)用開發(fā)、網(wǎng)站規(guī)劃與建設(shè)、密碼學與網(wǎng)絡(luò)安全等專業(yè)性更強的方向課程，提高自身的專業(yè)能力。

2.2.2 實踐課程體系

網(wǎng)絡(luò)工程專業(yè)主要是培養(yǎng)工程技術(shù)人才，要求動手能力強，體現(xiàn)了實踐能力培養(yǎng)的必要性。針對網(wǎng)絡(luò)工程專業(yè)學生實踐動手能力差的問題，實踐課程體系的優(yōu)化見圖3。從日常的大學物理、程序設(shè)計等小型基礎(chǔ)實驗到CDIO 訓(xùn)練、畢業(yè)設(shè)計等大型系統(tǒng)實驗，實踐應(yīng)用能力和創(chuàng)新意識的培養(yǎng)始終貫穿學生整個的學習過程中。教師在教學過程中始終充當指導(dǎo)者，主要任務(wù)由學生自己動手完成。

圖3 網(wǎng)絡(luò)工程專業(yè)的實踐課程體系

在基礎(chǔ)實驗方面，針對編程能力，需要強化學生日常的基礎(chǔ)訓(xùn)練。教師在課內(nèi)實驗課堂中，組織小型實驗，實現(xiàn)實踐與課堂理論教學有機結(jié)合，不僅讓理論課程與實踐課程銜接起來，而且培養(yǎng)了學生的知識遷移應(yīng)用能力。在系統(tǒng)實驗方面，CDIO 訓(xùn)練作為綜合性課程設(shè)計實踐，旨在培養(yǎng)學生綜合運用專業(yè)知識與技能解決網(wǎng)絡(luò)工程實際問題的能力。該課程與畢業(yè)設(shè)計對接，讓學生選擇同一個課題進行設(shè)計實踐，學生能夠有充足的時間完成大型系統(tǒng)性實驗，學生的綜合應(yīng)用能力和科研能力能夠得到顯著的提高。課外教育也是支撐培養(yǎng)目標達成的重要途徑，是培養(yǎng)體系的組成部分，又稱為第二課堂[10]。從學期開始到學期結(jié)束，鼓勵學生積極參加學科競賽、大學生創(chuàng)新項目等課外活動，指派相應(yīng)的指導(dǎo)教師對學生進行指導(dǎo)，培養(yǎng)學生理論聯(lián)系實際的能力和動手操作能力，激發(fā)他們探究問題的興趣，培養(yǎng)他們自主創(chuàng)新、問題解決和團隊協(xié)作的能力。專業(yè)實踐包括專業(yè)見習和專業(yè)實習，通過實習讓學生更深入地了解自己的專業(yè)，并了解行業(yè)發(fā)展狀況，培養(yǎng)學生在真實網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的工程能力和解決實際問題的能力。

2.3 課程實施

基于能力培養(yǎng)導(dǎo)向的課程實施可以從以下幾個方面進行改進：在教學目標上，可以在上課前，讓學生明確課程的學習目標，了解課程學習后可以提升哪些能力，對自身的發(fā)展有何幫助，增強學生的學習動機；在教學方法上，對專業(yè)理論課的傳授可以采取混合式學習、翻轉(zhuǎn)課堂等教學模式，利用雨課堂等智能終端的現(xiàn)代教學工具，組織學生課上合作交流，鼓勵學生自發(fā)主動地學習，激發(fā)學生的學習興趣。實驗課程的教學可以采取基于項目的學習和案例教學法，以項目或者案例為主線，學生是課堂任務(wù)的主要完成者，教師作為引導(dǎo)者，要調(diào)動學生的積極性，鼓勵學生深入思考；在教學評價上，采取多元化的評價方式，教師評價與學生互評相結(jié)合，線上評價與線下評價相結(jié)合，課程學習一段時間后，運用移動教學平臺、在線題庫等給予學生階段性測試，及時提供學習反饋，不僅幫助學生查漏補缺，也幫助教師了解學生的學習狀況，進一步改進教學手段。

3 改革效果

以河南師范大學實際情況為例，網(wǎng)絡(luò)工程專業(yè)每年招生80 余人，基于能力培養(yǎng)導(dǎo)向的課程改革在該專業(yè)試點實施，學生和教師都受益匪淺。

（1）學生的基本能力、專業(yè)能力、實踐創(chuàng)新能力得以提升?；谀芰ε囵B(yǎng)模式的課程改革可以增強學生的學習動機，激發(fā)學習的積極性和主動性。課程改革實施至今，學院網(wǎng)絡(luò)工程專業(yè)參加科技創(chuàng)新競賽的人數(shù)逐年攀升，參加競賽的種類也由原來的7 種增加到了11 種。學生的問題解決能力、科研創(chuàng)新能力等進一步提升，在美國大學生數(shù)學建模競賽等國際競賽，以及全國大學生數(shù)學建模大賽、大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽、全國大學生信息安全對抗賽等國內(nèi)賽事上屢創(chuàng)佳績，每年獲獎20 余項，其中國際獎項和國家級獎項的數(shù)量也有明顯的上升趨勢。學生發(fā)表論文、申請專利的積極性也有所提升，每年申請專利20 余項，發(fā)表論文數(shù)量也有所增長。

（2）教師的課堂教學效果有所提高?；谀芰ε囵B(yǎng)導(dǎo)向的課程改革對教師的教學研究有一定的推動作用。在教學改革過程中，取得了豐富的教研成果和經(jīng)驗，發(fā)表相關(guān)教研論文多篇。其中，青年教師的教改論文獲得2019 年第十一屆密碼學與信息安全教改論文一等獎。同時，課堂教學模式的改革受到學生的一致好評。與企業(yè)聯(lián)合推出的移動教學平臺、虛擬仿真實驗教學中心也為學生的學習和能力的提升提供了充分的物質(zhì)保障?；谝苿咏虒W平臺的教學模式改革充分調(diào)動了教師和學生的積極性，優(yōu)化了教學流程，進一步提升了教學質(zhì)量和教學效果。

4 結(jié)語

為了培養(yǎng)社會所需的人才，高校進行適應(yīng)時代背景和社會需要的教育改革是必然要求。秉承能力導(dǎo)向，融入及時反饋機制，對理論課程體系和實踐課程體系進行優(yōu)化，構(gòu)建了專業(yè)特色鮮明的課程群，通過實踐訓(xùn)練將理論課程和實踐課程有機融合，再通過CDIO 訓(xùn)練和畢業(yè)設(shè)計打通實踐課程體系，實現(xiàn)學生系統(tǒng)能力培養(yǎng)，從培養(yǎng)模式到課程實施都結(jié)合反饋意見，持續(xù)改進和優(yōu)化，有效地解決傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)工程課程體系中存在的問題，實現(xiàn)從知識灌輸?shù)揭詫嵺`創(chuàng)新能力為核心的綜合能力培養(yǎng)的根本轉(zhuǎn)變。