基于CDIO的網絡工程專業教學與創新創業教育融合研究

◆劉明良

基于CDIO的網絡工程專業教學與創新創業教育融合研究

◆劉明良

（漢江師范學院 數學與計算機科學學院 湖北 442000）

網絡工程專業是以培養技能型、應用型高素質人才為主要目標的工科專業，CDIO的工程教育是以“規劃、設計、實施、運行”為主要步驟進行項目化運作，構建合理的企業工程師實踐課程體系，拓展新型的校企業協同育人模式，有效融合CDIO工程教育、網絡工程專業教育及創新創業教育，注重學生工程實踐綜合能力、創新能力的培養，不斷吸收國內外先進的教育教學理念，可以提高專業教學水平。

CDIO；工程教育；創新創業教育；專業教育

2019年1月17日，習近平總書記在天津南開大學考察調研時再次強調“要加快雙一流大學的建設，建設一流大學，一流學科，必須加強基礎研究，力爭在原始創新、自主創新上出更多成果，勇攀世界科技高峰”。建設創新型國家，是國家發展戰略的核心，是提高民族競爭力有效途徑，高校作為創新型人才培養的重要基地，積極推動創新教育與專業教育的深度融合，創新教學理念，促進教育不斷創新教育教學模式，激發學生的創造力，才能培養更多應用型、技能型人才。

漢江師范學院是新升本的地方性本科院校，以努力建設合格的應用型本科院校為當前發展目標，迫切需要適應新的工程教育理念。基于CDIO的工程教育模式，更加注重教學模式的變革，實踐能力的培養，應用于網絡工程專業教學模式改革，探索在信息安全課程的項目式教學，有利于創新型人才的培養。

1 CDIO工程教育模式

CDIO 代表的是四個步驟：構思（Conceive）、設計（Design）、實施（Implement）和運作（Operate），它主要以產品開始研發到產品最后的運行的一個完整的生命周期為載體，讓學生自己主動參與到實踐，并把各課程有機聯系起來學習工程，使學生在實踐中學會工程師應有的知識、能力和素質[1]。

據有關調查報告顯示，我國當前畢業的超過100萬工程技術人才中，能夠真正適應國際化公司任職的不到十分之一，主要原因之一就是在校專業學習過于理論化，沒有從本質上解決專業實踐問題，工程實踐能力較弱。CDIO是國際工程教育與人才培養的創新教育模式，根據相關統計來看，CDIO工程教育模式已經證明了其在專業人才培養中對實踐能力的先進性和可行性。因此，基于CDIO的工程理念教學模式是當前國內外解決應用型人才培養的有效途徑。

2 網絡工程專業教育的現狀

網絡工程專業屬于應用性、實踐性非常強的工程類專業，主要培養適應區域經濟建設與社會發展需要，能從事計算機網絡系統規劃、設計、開發、部署、運行、維護等工作的高素質應用型人才。通過四年的學習或網絡工程領域的工作鍛煉能夠達到以下能力：具有進取精神、服務社會的意愿和能力；具有扎實的自然科學基礎、計算機科學基礎和一定的研究能力；具有較強的從事計算機網絡系統部署、運行、維護的能力；具有一定的計算機網絡系統規劃、設計、開發能力；具有較強的社會適應能力、知識更新能力和創新能力。然而傳統的網絡工程專業在實訓教學過程中，普遍存在學習目標不明確，積極性欠佳，實踐課程訓練不到位，實訓項目不能體現人才培養需求等問題，為此，必須尋求有效的網絡工程專業教學模式，并融入創新創業教育，實現人才培養目標。

2.1 學習目標不明確，學習積極性不強

傳統的網絡工程專業以教師課堂教學為主，偏重于理論教學，學生動手操作不多，很多實訓項目是在模擬器中完成的，如思科、華為公司都有自己的模擬器，為方便學習的同時也存在學習目標不明確，不能有效體驗真實的運行環境，導致學生學習的積極性不高，學習效果不佳，很難實現人才培養所要求達到的基本技能[2]。

2.2 實踐課程設計不合理

實訓項目的設計分布在相關課程當中，對應的知識點比較分散，沒有構建完備的工程實訓課程體系，實訓項目的操作性不強，無法滿足市場對網絡工程人才技能的需求。比如，路由交換機的配置課程，主要設置了交換機、路由器的配置實驗，像網絡的集成、網絡的運維以及與防火墻、IDS設備的綜合應用就沒有聯系起來，不利于綜合實踐能力的培養。

2.3 實訓教材不能滿足人才培養需要

網絡工程專業理應緊跟時代發展，不斷更新知識體系，設置合理實訓教材，但是傳統的實踐教材理論性偏強，特別是教材上講到的新產品型號早已淘汰或下線，沒有按照工程實踐的要求進行設計，主流公司企業考慮到技術的保護，也不愿公開太多、太新的技術指南、參數，導致學生所學知識與實際應用脫節，無法適應網絡工程就業崗位。

3 將CDIO工程教育理念融入專業教育、創新創業教育的具體實施

針對傳統網絡工程專業教育，特別是專業實踐教育存在的問題，必須進行有效的教學模式改革，將CDIO工程教育理念與專業教育、創新創業教育的融合是有效的解決途徑[3]。

3.1 構建合理的企業工程師課程體系

網絡工程專業的主要培養方向有兩個：一是網絡工程規劃與運維；二是網絡安全管理。對應的崗位有網絡工程師、網絡安全工程師等。市場上的主流企業針對這些崗位上提供了很多認證，如華為公司的HCNA、HCNP、HCIE等證書，深信服科技的SCSA、SCSP、SCSE等證書，這些證書的認證需要完善的工程實踐課程體系。如圖1 所示為SCSA安全工程課程體系。

圖1 SCSA安全工程師課程體系

通過充分開展以市場為主體的用人需求調研，結合企業工程師課程體系，設計校內課程實訓項目，專業人才方案的制定對接企業需求，在圖1課程體系中，我們把整個網絡安全方向的課程劃分為三大類項目：服務搭建實訓項目、協議分析實訓項目、構建安全可視可控的企業網絡實訓項目，這三類項目分別對應有相應的專業課程和知識體系，從底層的系統與服務到高層的應用可視可控項目，每一部分設計相關的工程項目，按照CDIO的教育理念：“構思、設計、實施、運作”幾個步驟，真正有效培養了學生網絡安全基本技能。

3.2 拓展新的校企合作協同育人模式

校企合作協同育人是解決學校與市場接軌的有效方式，傳統的合作方式大多是企業在學校辦專業，由企業工程師到學校講課，或是學生在專業實習階段到企業實習，雖然在一定程度上提升了學生的實踐技能，但還是沿用校內的人才培養方案，而且可能夾雜一些利益糾葛，存在種種弊端，應該拓展新的校企合作模式。新校企合作協同育人的方向主要在以下幾個方面進行：

（1）校企共建實訓室

近年，在教育部主導下，每年篩選大批有實力的企業與高校對接，進行協同育人項目的建設，不少還是上市公司，在實訓室建設上，借助企業資金雄厚、技術先進的優勢，讓企業在校內投資建立實訓室，學校定期為企業訂制培養工程師籌備人才。這樣，提升了學校實訓環境，同時為企業在人才培養上，更縮短了培養周期。

（2）校企共同編寫教材

在實訓教材編寫上，可以由企業工程師和校內教師共同擔任教材編寫任務，近期教育部指定由華為公司牽頭與學校合作共同制定了“1+X”職業技能等級證書培訓標準方案，并且推出了網絡系統建設與運維“1+X”職業培訓系列教材。在這套教材中，充分體現了職業教育、工程教育理念，緊跟市場需求，以項目為驅動，進行真實應用為需求，引入工程案例教學，通過實訓分層、分步驟的講解網絡技術原理，并且對實驗結果和現象進行匯總、注釋，有效緩解了傳統教材不足問題。

（3）師資培訓

在師資培訓方面，學校定期選派教師到企業進行工培訓，或參與企業工程項目實施，鼓勵教師參加企業工程師認證，有效提升教師的職業技能，做到真正的“雙師”培養。[4]隨著教育部的“1+X”證書制度實施，有關大型企業快速跟進，主動進行校企合作，更會注重師資培養，如華為、深信服、新華三等通信企業聯合其代理商在不同地區和高校大量進行師資培訓。

（4）行業資格認證

資格認證方面，按照行業的認證標準，構建相應的課程體系，開設對應的實訓課程，取得證書后可以沖抵校內學分，提高學生考證的積極性，解決學生學業負擔過重，同時提升工程實訓技能。

（5）就業、創業指導

解決就業、創業一直是學校存在的難點，為與市場有效對接，可以把企業導師請到學校進行就業、創業講座，參與人才培養方案的修訂，做好就業工作推薦，或者校企簽訂訂單培養計劃，也為優先滿足企業用人需求提供了便利。

3.3 有效融合工程教育、專業教育、創新教育

工程教育的核心理念是教育教學工程項目化，從項目的“構思、設計、實施、運作”幾個環節對項目進行嚴格把控，力求更加接近于實際工程。專業教育是在人才培養方案的框架下，以課程為載體，通過課程教學、實訓、實習實現培養目標，培養質量的衡量可以通過教學質量監控、專業認證等。創新教育是以培養學生的創新精神和創造力為基本價值取向的專業教育。三者之間如何有效融合，是解決當前專業教育不足的關鍵途徑。

3.4 優化實訓考評機制

基于CDIO的工程教育更加注重學生的能力評價，在工程項目實施中，通過學生在項目中的不同角色辦學進行合理評價，項目設計好之后，成立項目實訓小組，對學生在不同崗位進行過程評價，將評價貫穿于整個項目中，特別在項目的展示環節，讓學生按照項目的設計理念、規劃、實施、運行等環節分別講解，充分表達，同時包括文檔的規范性、科學性評價等，使學生的團隊協作、創新精神、綜合能力得到有效的提升。

3.5 基于CDIO工程實踐案例

網絡工程專業是典型的培養應用型、技能型人才的工科類專業，把實訓課程設計成不同的工程項目，按照企業的工程思維，進行項目的全方位實施，讓學生在項目實施過程中深入體會理論知識的內涵，同時把取新的技術融入實踐教學中，充分提高學生的學習積極性，激發學習的創造力。我們最近對網絡工程專業的核心課程《網絡安全技術》進行了教學模式改革，通過圖1可知，《網絡安全技術》屬于SCSA安全工程師課程體系中的安全可視可控，把本部分的課程包裝成四大類安全可視可控企業網絡實踐項目：可視可控技術、威脅動態防御技術、數據加密傳輸技術、移動安全接入技術等。

以華為下一代防火墻USG60000為例說明防火墻安全部署項目。防火墻有三個接口，內部區域、外部區域、非軍事區，在理解三個區域功能基礎上，利用防火墻的配置命令對防火墻進行安全配置，配置防火墻的接口名字、以太網的接口參數、內外網卡的IP地址、指定外網范圍、靜態路由、動態路由等，同時還要設計防火墻的安全策略。但是學生在進行項目實施時發現隨著黑客技術的不斷發展，針對公共信息平臺容易遭受黑客的頻繁攻擊、信息保護、對失陷主機溯源等安全難題，單純布置常規的防火墻是不夠的，引導學生積極思考、深入分析、創新觀念，可以在公共信息平臺通過“在線審批監管”、“信用信息共享”新技術，實現安全的邊界隔離，同時通過前置信息監測、攔截IRF流結合二次認證的方式有效解決黑客竄改網頁，對關鍵數據的檢測可以防止口令的暴力破解等。如深信服的下一代防火墻產品能有效解決此類難題。

4 基于CDIO的工程教育教學實踐效果

近年來，將CDIO的工程教育應用到部分課程實訓教學模式改革中，首先，從教師教育教學觀念上進行更新，融入人才培養方案和課程教學中，其次，整合原有的課堂實訓體系，實現項目化教學設計，再者，對教育教學質量監控進行改革，還有引入線上線下混合式教學方式等。通過實踐教學過程的改革取得了很好的效果。

4.1 增強了實訓課程的操作性

構建以工程師認證為核心實訓教學體系，學生在項目實訓中學習理念知識，避免了理論教學的說教性，激發了學生學習活力，增強了操作性，提高了學生主動性。

4.2 有效拓展了學生綜合實踐能力

校企業合作的實施和CDIO工程教育的引入，為學生創造了更多企業鍛煉的機會，優化的實踐教學過程評價，全方位提升了學習的綜合素質。

4.3 線上線下混合教學

線上線下混合教學是目前主流的有效教學模式，解決企業與學校協同育人機制，共同實現人才培養的任務，加強了學校與市場的有效對接。

4.4 提升了就業保障

通過企業專業的人才服務平臺和線下人才雙選推介會，打通學生到合作企業就業的線上、線下通路，學生的擇業機會更加廣闊，就業率明顯提升。

5 結束

CDIO的工程教育模式是經過長期的工程實訓總結出來的有效的實踐方法，它是一個開放的、寬松的、包容的教育改革計劃，要與當前的專業教育、創新教育有機融入，在專業實踐中按照“規劃、設計、實施、運行”的步驟進行，注重學生工程實踐綜合能力、創新能力的培養，不斷吸收國內外先進的教育教學理念，提高專業教學水平。

[1]陶丹，高睿鵬，陳紫微. 基于CDIO理念的物聯網技術研究生課程教學實踐[J]. 教育教學論壇，2020（9）.

[2]馬莉，黃營，楊文茵，等. 網絡工程專業創新創業人才培養模式的改革與實踐[J]. 教育現代化，2019（6）.

[3]湯娜，湯庸，葉小平. 基于CDIO教育模式的數據庫課程群建設[J]. 廣東技術師范學院學報（自然科學），2015（8）.

[4]李天輝，于海洋. 創新創業教育與專業教育深度融合的研究——以網絡工程課程為例[J]. 榆林學院學報，2019（5）.

教育部校企合作項目：“基于CDIO的網絡工程應用型人才培養研究”（項目編號：201802053004）；漢江師范學院教研項目：“基于CDIO的計算機應用型人才培養研究”（項目編號：2015005）