能力導向的網絡工程專業課程體系建設研究

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 453007；2.河南師范大學 化學與化工學院，河南 新鄉 453007）

0 引言

目前，隨著智能終端的廣泛應用，移動互聯網技術迅猛發展，移動互聯網應用開發人才需求急劇擴增。同時，因為移動互聯網技術的發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也顯得非常緊迫和重要。因此，面對移動互聯網和信息安全領域大量的專業人才需求，高等教育在培養移動互聯網和信息安全人才方面的支撐作用也越來越重要[1]。

一名合格的畢業生應該具備扎實的專業能力和素質，才能更快地適應工作崗位。然而目前多數網絡工程專業畢業生具備的能力與社會崗位要求的能力有一定差距[2]。網絡工程專業畢業生能力不足，與高校培養過程中培養方案的設置和課程體系的建設有一定關系。目前，國內高校網絡工程專業人才課程體系建設方面存在的問題主要表現在：第一，課程設置區別度低，專業特色不明顯，培養方向單一；第二，在實踐創新能力上的培養力度不夠，課程內容上更注重系統原理的講解，缺乏系統的綜合設計實踐，實驗規模小，能力培養不成體系；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“學生中心、產出導向、持續改進”。其中，“產出導向”要求學生畢業時能夠具備良好的社會勝任力，因此強化學生能力培養是一項迫切的工作[5]。能力導向的教育強調學生能力和素質的培養，而不是簡單的知識灌輸，這與工程教育新理念相契合。因此，將能力培養映射到相關課程和知識領域，構建融入及時反饋機制的培養模式，進一步優化網絡工程課程體系，可以幫助教師根據學生能力變化及時調整教學策略和方法，更加系統地培養網絡工程本科生能力和素質，切實增強專業競爭力。

1 能力導向的教育

為適應時代需求，各高校應該注重計算機類人才能力的培養，倡導和實現能力導向的教育。能力導向的教育要求，在人才培養過程中，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勢在于具備扎實的專業基本能力即計算機系統能力，是指能系統地認識和解決計算機應用問題的能力[7]。

網絡工程專業作為計算機學科中的一個分支，在培養學生計算機系統能力時，可以結合專業特色和社會需求，進一步細化學生能力。網絡工程專業畢業生典型任職崗位主要有網絡工程師、網絡安全工程師、網絡軟件工程師等。畢業生要勝任這些崗位，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能力、實踐能力，能夠將專業知識進一步遷移應用，解決實際問題。因此，可以將學生能力細化為計算思維能力、算法設計與分析能力、程序設計與實現能力、系統設計開發與應用能力、移動互聯網技術方向能力、網絡信息安全技術方向能力[8]。

實現能力導向的教育，培養目標的制訂至關重要，關鍵在于將社會需求和專業情況相結合。根據當前社會移動互聯網開發人才和信息安全管理人才緊缺的現狀，結合筆者所在學院教師隊伍在網絡信息安全和移動互聯網技術領域教研能力較強的實際，筆者認真修訂了網絡工程專業培養目標：培養具備從事網絡規劃和組網設計、網絡工程設計和建設、網絡運行維護及管理、網絡安全防護和性能分析等方面研究與應用的專門人才。

2 以能力培養為導向的課程體系改革

2.1 基于及時反饋的網絡工程專業能力培養模式

根據網絡工程專業能力培養目標與《高等學校網絡工程專業規范》的相關要求，構建網絡工程專業本科生的能力培養模式，見圖1。該培養模式是以學生能力培養為中心，融入及時反饋機制，不僅跟蹤反饋畢業生的情況（長反饋），而且對學生學習過程中的結果進行反饋（即時反饋），根據反饋結果不斷優化調整，充分體現工程教育新理念對網絡工程建設的指引作用。

圖1 融入及時反饋機制的網絡工程專業能力培養模式

根據學生身心發展的階段性和連續性，對學生能力進行分學年側重培養是科學和必要的。在前兩個學年，側重培養學生的基本能力，通過公共基礎知識和專業基礎知識的學習指導，培養學生知識學習能力和專業基本能力，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，側重培養學生的專業核心能力，學生在專業基礎知識學習的基礎上，在網絡工程技術方向和信息安全技術方向進行更深入的專業學習，在核心知識學習過程中，掌握網絡工程專業能力，具備從事工程實踐所需的專業能力包括網絡系統安全保障能力、移動互聯網系統設計與開發能力等；第四個學年，側重培養學生的實踐創新能力，通過實習和畢業設計等大型項目的實踐訓練，增強學生的工程實踐能力和創新能力，學生在大型實踐項目中，將所學的專業知識充分運用到項目中，強化應用知識的能力，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絡工程專業能力培養模式有兩個特點。

第一，針對整個培養方案，先實施培養方案，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，將能力測試的結果反饋給學院，學院根據反饋結果，進一步調整優化原來的培養方案，形成大的閉環。學生也能根據反饋結果，了解自身的能力狀況，進一步規劃個人的未來發展。

第二，反饋機制不只針對整個培養方案，而且針對課程的短期學習，縮短反饋周期。根據課程特點，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。根據反饋結果，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。學生也能根據測評反饋結果查漏補缺，優化學習過程，讓自己能力和素質潛移默化地得到提高。

2.2 基于能力導向的課程體系優化

2.2.1 理論課程體系

課程體系的構建既要符合本專業人才培養目標，也要反映本學科專業發展方向、經濟社會發展需要和學生的需求，這樣才能體現專業辦學的思想和人才培養的特征[9]。結合網絡工程專業的培養目標與培養模式，要進一步優化網絡工程專業理論課程體系，構建能力導向的理論課程體系即能力培養與專業課程關系圖，見圖2。能力導向的理論課程體系是以學生為中心，以能力培養為目標，課程與課程之間相互配合，課程知識點融合銜接，形成系統學習的課程群。能力導向的課程群從傳統的知識輸入為本位轉變為知識輸出為本位，主要有以下5 個方向：①以培養計算思維能力為目標的數理基礎課程群；②以培養算法設計與分析能力和程序設計與實踐能力為目標的編程基礎課程群；③以培養系統設計、開發、應用能力為目標的網絡系統課程群；④以培養移動互聯網技術方向能力為目標的網絡技術課程群；⑤以培養信息安全技術方向能力為目標的網絡安全課程群。

圖2 能力培養與專業課程關系圖

在專業能力培養課程群的構建上，以往的網絡工程專業在課程設置上與計算機科學與技術、物聯網工程等相關專業的重合度較高，缺乏專業特色，課程內容前沿性不足。為了解決區分度低的問題，提升網絡工程專業的競爭力，進一步對以往專業方向的課程設置進行調整，形成以下兩大分支：第一，通過Web 應用開發、移動互聯網等課程培養學生移動互聯網技術方向的能力；第二，通過密碼學與網絡安全、網絡攻擊與防護等課程培養學生網絡信息安全技術方向的能力。學生在課程學習過程中，通過一些基礎課程如高等數學、計算機學科導論、程序設計基礎、計算機網絡等課程學習，提高自身的計算思維、算法與程序設計、系統設計開發能力，形成基礎知識網絡；在此基礎上，通過Web 應用開發、網站規劃與建設、密碼學與網絡安全等專業性更強的方向課程，提高自身的專業能力。

2.2.2 實踐課程體系

網絡工程專業主要是培養工程技術人才，要求動手能力強，體現了實踐能力培養的必要性。針對網絡工程專業學生實踐動手能力差的問題，實踐課程體系的優化見圖3。從日常的大學物理、程序設計等小型基礎實驗到CDIO 訓練、畢業設計等大型系統實驗，實踐應用能力和創新意識的培養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者，主要任務由學生自己動手完成。

圖3 網絡工程專業的實踐課程體系

在基礎實驗方面，針對編程能力，需要強化學生日常的基礎訓練。教師在課內實驗課堂中，組織小型實驗，實現實踐與課堂理論教學有機結合，不僅讓理論課程與實踐課程銜接起來，而且培養了學生的知識遷移應用能力。在系統實驗方面，CDIO 訓練作為綜合性課程設計實踐，旨在培養學生綜合運用專業知識與技能解決網絡工程實際問題的能力。該課程與畢業設計對接，讓學生選擇同一個課題進行設計實踐，學生能夠有充足的時間完成大型系統性實驗，學生的綜合應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目標達成的重要途徑，是培養體系的組成部分，又稱為第二課堂[10]。從學期開始到學期結束，鼓勵學生積極參加學科競賽、大學生創新項目等課外活動，指派相應的指導教師對學生進行指導，培養學生理論聯系實際的能力和動手操作能力，激發他們探究問題的興趣，培養他們自主創新、問題解決和團隊協作的能力。專業實踐包括專業見習和專業實習，通過實習讓學生更深入地了解自己的專業，并了解行業發展狀況，培養學生在真實網絡環境的工程能力和解決實際問題的能力。

2.3 課程實施

基于能力培養導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，對自身的發展有何幫助，增強學生的學習動機；在教學方法上，對專業理論課的傳授可以采取混合式學習、翻轉課堂等教學模式，利用雨課堂等智能終端的現代教學工具，組織學生課上合作交流，鼓勵學生自發主動地學習，激發學生的學習興趣。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，學生是課堂任務的主要完成者，教師作為引導者，要調動學生的積極性，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合，線上評價與線下評價相結合，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，網絡工程專業每年招生80 余人，基于能力培養導向的課程改革在該專業試點實施，學生和教師都受益匪淺。

（1）學生的基本能力、專業能力、實踐創新能力得以提升。基于能力培養模式的課程改革可以增強學生的學習動機，激發學習的積極性和主動性。課程改革實施至今，學院網絡工程專業參加科技創新競賽的人數逐年攀升，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、科研創新能力等進一步提升，在美國大學生數學建模競賽等國際競賽，以及全國大學生數學建模大賽、大學生創新創業大賽、全國大學生信息安全對抗賽等國內賽事上屢創佳績，每年獲獎20 余項，其中國際獎項和國家級獎項的數量也有明顯的上升趨勢。學生發表論文、申請專利的積極性也有所提升，每年申請專利20 余項，發表論文數量也有所增長。

（2）教師的課堂教學效果有所提高。基于能力培養導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驗，發表相關教研論文多篇。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。與企業聯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保障?；谝苿咏虒W平臺的教學模式改革充分調動了教師和學生的積極性，優化了教學流程，進一步提升了教學質量和教學效果。

4 結語

為了培養社會所需的人才，高校進行適應時代背景和社會需要的教育改革是必然要求。秉承能力導向，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化，構建了專業特色鮮明的課程群，通過實踐訓練將理論課程和實踐課程有機融合，再通過CDIO 訓練和畢業設計打通實踐課程體系，實現學生系統能力培養，從培養模式到課程實施都結合反饋意見，持續改進和優化，有效地解決傳統網絡工程課程體系中存在的問題，實現從知識灌輸到以實踐創新能力為核心的綜合能力培養的根本轉變。