能力导向的网络工程专业课程体系建设研究

刘春红，张艺宠，张聪品，来俊军

（1.河南师范大学 计算机与信息工程学院，河南 新乡 453007；2.河南师范大学 化学与化工学院，河南 新乡 453007）

0 引言

目前，随着智能终端的广泛应用，移动互联网技术迅猛发展，移动互联网应用开发人才需求急剧扩增。同时，因为移动互联网技术的发展受到信息安全方面的制约，加强国家信息安全人才队伍建设也显得非常紧迫和重要。因此，面对移动互联网和信息安全领域大量的专业人才需求，高等教育在培养移动互联网和信息安全人才方面的支撑作用也越来越重要[1]。

一名合格的毕业生应该具备扎实的专业能力和素质，才能更快地适应工作岗位。然而目前多数网络工程专业毕业生具备的能力与社会岗位要求的能力有一定差距[2]。网络工程专业毕业生能力不足，与高校培养过程中培养方案的设置和课程体系的建设有一定关系。目前，国内高校网络工程专业人才课程体系建设方面存在的问题主要表现在：第一，课程设置区别度低，专业特色不明显，培养方向单一；第二，在实践创新能力上的培养力度不够，课程内容上更注重系统原理的讲解，缺乏系统的综合设计实践，实验规模小，能力培养不成体系；第三，课程实施过程中缺乏反馈，教师难以做出科学的教育决策，学生在学习过程中得不到有效的帮助[3-4]。

工程教育新理念强调“学生中心、产出导向、持续改进”。其中，“产出导向”要求学生毕业时能够具备良好的社会胜任力，因此强化学生能力培养是一项迫切的工作[5]。能力导向的教育强调学生能力和素质的培养，而不是简单的知识灌输，这与工程教育新理念相契合。因此，将能力培养映射到相关课程和知识领域，构建融入及时反馈机制的培养模式，进一步优化网络工程课程体系，可以帮助教师根据学生能力变化及时调整教学策略和方法，更加系统地培养网络工程本科生能力和素质，切实增强专业竞争力。

1 能力导向的教育

为适应时代需求，各高校应该注重计算机类人才能力的培养，倡导和实现能力导向的教育。能力导向的教育要求，在人才培养过程中，把知识当作问题求解的桥梁，通过探索问题求解的过程，培养学生综合地运用知识有效地解决实际问题的能力，在整个过程中逐渐形成健全人格[6]。袁春风等人指出合格的计算机类学生的突出优势在于具备扎实的专业基本能力即计算机系统能力，是指能系统地认识和解决计算机应用问题的能力[7]。

网络工程专业作为计算机学科中的一个分支，在培养学生计算机系统能力时，可以结合专业特色和社会需求，进一步细化学生能力。网络工程专业毕业生典型任职岗位主要有网络工程师、网络安全工程师、网络软件工程师等。毕业生要胜任这些岗位，不仅需要知识学习能力、合作交流能力等基本能力，还需要具备扎实深厚的专业能力、实践能力，能够将专业知识进一步迁移应用，解决实际问题。因此，可以将学生能力细化为计算思维能力、算法设计与分析能力、程序设计与实现能力、系统设计开发与应用能力、移动互联网技术方向能力、网络信息安全技术方向能力[8]。

实现能力导向的教育，培养目标的制订至关重要，关键在于将社会需求和专业情况相结合。根据当前社会移动互联网开发人才和信息安全管理人才紧缺的现状，结合笔者所在学院教师队伍在网络信息安全和移动互联网技术领域教研能力较强的实际，笔者认真修订了网络工程专业培养目标：培养具备从事网络规划和组网设计、网络工程设计和建设、网络运行维护及管理、网络安全防护和性能分析等方面研究与应用的专门人才。

2 以能力培养为导向的课程体系改革

2.1 基于及时反馈的网络工程专业能力培养模式

根据网络工程专业能力培养目标与《高等学校网络工程专业规范》的相关要求，构建网络工程专业本科生的能力培养模式，见图1。该培养模式是以学生能力培养为中心，融入及时反馈机制，不仅跟踪反馈毕业生的情况（长反馈），而且对学生学习过程中的结果进行反馈（即时反馈），根据反馈结果不断优化调整，充分体现工程教育新理念对网络工程建设的指引作用。

图1 融入及时反馈机制的网络工程专业能力培养模式

根据学生身心发展的阶段性和连续性，对学生能力进行分学年侧重培养是科学和必要的。在前两个学年，侧重培养学生的基本能力，通过公共基础知识和专业基础知识的学习指导，培养学生知识学习能力和专业基本能力，并提高学生学习的兴趣，增强主动学习和终身学习意识；第三个学年，侧重培养学生的专业核心能力，学生在专业基础知识学习的基础上，在网络工程技术方向和信息安全技术方向进行更深入的专业学习，在核心知识学习过程中，掌握网络工程专业能力，具备从事工程实践所需的专业能力包括网络系统安全保障能力、移动互联网系统设计与开发能力等；第四个学年，侧重培养学生的实践创新能力，通过实习和毕业设计等大型项目的实践训练，增强学生的工程实践能力和创新能力，学生在大型实践项目中，将所学的专业知识充分运用到项目中，强化应用知识的能力，在实习中也能初步与工作岗位对接，掌握一定的组织合作能力。

融入及时反馈机制的网络工程专业能力培养模式有两个特点。

第一，针对整个培养方案，先实施培养方案，然后对方案实施后的学生能力进行测试。以一届学生的4 学年为一个大周期，将能力测试的结果反馈给学院，学院根据反馈结果，进一步调整优化原来的培养方案，形成大的闭环。学生也能根据反馈结果，了解自身的能力状况，进一步规划个人的未来发展。

第二，反馈机制不只针对整个培养方案，而且针对课程的短期学习，缩短反馈周期。根据课程特点，在理论课程和实践课程传授过程中以课时或者单元为反馈周期，定期对学生知识的掌握和学习能力进行测评反馈。根据反馈结果，教师可以做出更科学的决策，并更新教学模式和教学手段，形成小的闭环。学生也能根据测评反馈结果查漏补缺，优化学习过程，让自己能力和素质潜移默化地得到提高。

2.2 基于能力导向的课程体系优化

2.2.1 理论课程体系

课程体系的构建既要符合本专业人才培养目标，也要反映本学科专业发展方向、经济社会发展需要和学生的需求，这样才能体现专业办学的思想和人才培养的特征[9]。结合网络工程专业的培养目标与培养模式，要进一步优化网络工程专业理论课程体系，构建能力导向的理论课程体系即能力培养与专业课程关系图，见图2。能力导向的理论课程体系是以学生为中心，以能力培养为目标，课程与课程之间相互配合，课程知识点融合衔接，形成系统学习的课程群。能力导向的课程群从传统的知识输入为本位转变为知识输出为本位，主要有以下5 个方向：①以培养计算思维能力为目标的数理基础课程群；②以培养算法设计与分析能力和程序设计与实践能力为目标的编程基础课程群；③以培养系统设计、开发、应用能力为目标的网络系统课程群；④以培养移动互联网技术方向能力为目标的网络技术课程群；⑤以培养信息安全技术方向能力为目标的网络安全课程群。

图2 能力培养与专业课程关系图

在专业能力培养课程群的构建上，以往的网络工程专业在课程设置上与计算机科学与技术、物联网工程等相关专业的重合度较高，缺乏专业特色，课程内容前沿性不足。为了解决区分度低的问题，提升网络工程专业的竞争力，进一步对以往专业方向的课程设置进行调整，形成以下两大分支：第一，通过Web 应用开发、移动互联网等课程培养学生移动互联网技术方向的能力；第二，通过密码学与网络安全、网络攻击与防护等课程培养学生网络信息安全技术方向的能力。学生在课程学习过程中，通过一些基础课程如高等数学、计算机学科导论、程序设计基础、计算机网络等课程学习，提高自身的计算思维、算法与程序设计、系统设计开发能力，形成基础知识网络；在此基础上，通过Web 应用开发、网站规划与建设、密码学与网络安全等专业性更强的方向课程，提高自身的专业能力。

2.2.2 实践课程体系

网络工程专业主要是培养工程技术人才，要求动手能力强，体现了实践能力培养的必要性。针对网络工程专业学生实践动手能力差的问题，实践课程体系的优化见图3。从日常的大学物理、程序设计等小型基础实验到CDIO 训练、毕业设计等大型系统实验，实践应用能力和创新意识的培养始终贯穿学生整个的学习过程中。教师在教学过程中始终充当指导者，主要任务由学生自己动手完成。

图3 网络工程专业的实践课程体系

在基础实验方面，针对编程能力，需要强化学生日常的基础训练。教师在课内实验课堂中，组织小型实验，实现实践与课堂理论教学有机结合，不仅让理论课程与实践课程衔接起来，而且培养了学生的知识迁移应用能力。在系统实验方面，CDIO 训练作为综合性课程设计实践，旨在培养学生综合运用专业知识与技能解决网络工程实际问题的能力。该课程与毕业设计对接，让学生选择同一个课题进行设计实践，学生能够有充足的时间完成大型系统性实验，学生的综合应用能力和科研能力能够得到显著的提高。课外教育也是支撑培养目标达成的重要途径，是培养体系的组成部分，又称为第二课堂[10]。从学期开始到学期结束，鼓励学生积极参加学科竞赛、大学生创新项目等课外活动，指派相应的指导教师对学生进行指导，培养学生理论联系实际的能力和动手操作能力，激发他们探究问题的兴趣，培养他们自主创新、问题解决和团队协作的能力。专业实践包括专业见习和专业实习，通过实习让学生更深入地了解自己的专业，并了解行业发展状况，培养学生在真实网络环境的工程能力和解决实际问题的能力。

2.3 课程实施

基于能力培养导向的课程实施可以从以下几个方面进行改进：在教学目标上，可以在上课前，让学生明确课程的学习目标，了解课程学习后可以提升哪些能力，对自身的发展有何帮助，增强学生的学习动机；在教学方法上，对专业理论课的传授可以采取混合式学习、翻转课堂等教学模式，利用雨课堂等智能终端的现代教学工具，组织学生课上合作交流，鼓励学生自发主动地学习，激发学生的学习兴趣。实验课程的教学可以采取基于项目的学习和案例教学法，以项目或者案例为主线，学生是课堂任务的主要完成者，教师作为引导者，要调动学生的积极性，鼓励学生深入思考；在教学评价上，采取多元化的评价方式，教师评价与学生互评相结合，线上评价与线下评价相结合，课程学习一段时间后，运用移动教学平台、在线题库等给予学生阶段性测试，及时提供学习反馈，不仅帮助学生查漏补缺，也帮助教师了解学生的学习状况，进一步改进教学手段。

3 改革效果

以河南师范大学实际情况为例，网络工程专业每年招生80 余人，基于能力培养导向的课程改革在该专业试点实施，学生和教师都受益匪浅。

（1）学生的基本能力、专业能力、实践创新能力得以提升。基于能力培养模式的课程改革可以增强学生的学习动机，激发学习的积极性和主动性。课程改革实施至今，学院网络工程专业参加科技创新竞赛的人数逐年攀升，参加竞赛的种类也由原来的7 种增加到了11 种。学生的问题解决能力、科研创新能力等进一步提升，在美国大学生数学建模竞赛等国际竞赛，以及全国大学生数学建模大赛、大学生创新创业大赛、全国大学生信息安全对抗赛等国内赛事上屡创佳绩，每年获奖20 余项，其中国际奖项和国家级奖项的数量也有明显的上升趋势。学生发表论文、申请专利的积极性也有所提升，每年申请专利20 余项，发表论文数量也有所增长。

（2）教师的课堂教学效果有所提高。基于能力培养导向的课程改革对教师的教学研究有一定的推动作用。在教学改革过程中，取得了丰富的教研成果和经验，发表相关教研论文多篇。其中，青年教师的教改论文获得2019 年第十一届密码学与信息安全教改论文一等奖。同时，课堂教学模式的改革受到学生的一致好评。与企业联合推出的移动教学平台、虚拟仿真实验教学中心也为学生的学习和能力的提升提供了充分的物质保障。基于移动教学平台的教学模式改革充分调动了教师和学生的积极性，优化了教学流程，进一步提升了教学质量和教学效果。

4 结语

为了培养社会所需的人才，高校进行适应时代背景和社会需要的教育改革是必然要求。秉承能力导向，融入及时反馈机制，对理论课程体系和实践课程体系进行优化，构建了专业特色鲜明的课程群，通过实践训练将理论课程和实践课程有机融合，再通过CDIO 训练和毕业设计打通实践课程体系，实现学生系统能力培养，从培养模式到课程实施都结合反馈意见，持续改进和优化，有效地解决传统网络工程课程体系中存在的问题，实现从知识灌输到以实践创新能力为核心的综合能力培养的根本转变。