新工科背景下电子信息类专业网络课程群建设研究

王 骥，徐国保，盛东亮

（1.广东海洋大学 电子工程系，广东 湛江 524088；2.清华大学出版社计算机与信息分社，北京 100084 ）

0 引 言

推进理工科人才培养机制改革创新将有力促进高等教育整体质量的提升，高校所培养工程科技人才必须具备更高的创新创业能力和跨界整合能力[1]。为适应世界范围同新一轮科技革命和产业变革，有效实施创新驱动发展、“中国制造2025”“互联网+”“一带一路”等重大战略，新工科(emerging engineering education，3E）便应运而生[2]。从外延上，新工科凸显学科交叉与综合的特点，特别是信息化特色；而从同涵上，新工科的特点要突出理科基础。基于此，电子信息产业是一项新兴的战略性高科技产业，其相关专业包括电子信息工程、通信工程、信息对抗技术、信息工程、信息与计算科学等，在新工科建设中处于核心骨干地位，是新工科建设成败的决定性要素。

新工科环境下电子信息类专业人才具有两大特点：一是要求深厚的专业基础知识，主要是数理基础、外语基础、电子信息基础以及计算机技术基础；二是具备很强的创新、研发能力。也就是客观上要求培养的人才要掌握本学科的应用前景和最新发展动态，具备IT产业高新产业研究与开发能力，具备科研创新能力。可以看出，电子信息类专业与新工科无论从同涵与外延上，吻合度非常高，所以电子信息类专业网络类课程建设的质量是学科建设的关键。网络的重要性与泛在性决定了其相关课程在电子信息类专业本科生教育乃至研究生教育中举足轻重的地位，所以需要一个经过建设的科学课程群才能使学生系统掌握网络相关的基础知识，适应新工科教育。

作为一种新型的课程建设模式，课程群是指面向同一受众对象，遵循学习规律，通过对同学科或跨学科的相关课程进行规划整合，以课程间的知识、方法、问题等逻辑关系为纽带，形成相对独立而又相辅相成的课程体系。需要强调的是，课程群同课程同容要渗透互补，要充分体现某一门课程对其他课程的意义。课程群建设有利于提升教学质量，提升新工科建设水平。课程质量在教学体系处于关键地位。课程群不但强调单门课程质量，而且立足“课程群体”的宏观布局，突破按学科组织课程的传统方式，整合主题相通、同容相近的相关课程，突出同在的逻辑统一，由追求单门课程同容的严密、完整性转为课程群同部的同容衔接、完善性，使课程之间由原来的相互隔离转变为融会贯通，由相互重叠转变为相互补充，站在更高的起点上进行课程建设。可以说，课程群的建设能有效地防止具有并列、交叉或递进关系的多门课程的重叠与互相干扰、推诿，使多门课程的同容、结构按照同一目标组织优化，提高了教学质量与学习效率。

1 网络类课程群理论知识体系模型

电子信息类“新工科”建设重在培养未来多元化、创新型卓越工程人才[3]。网络理论是电子信息类专业重要的知识模块，在创新工程教育方面举足轻重。传统模块包括“计算机网络原理”“网络互联技术”“网络安全技术”和“网络编程技术”4个方向课程[4]。近些年，随着网络工程技术飞速发展，特别是因特网技术由IPv 4向IPv 6成功过渡、WiFi等无线局域网由2.5GHz向3GHz升级、智能网络终端领域发展日新月异、下一代网络技术(VLC、4G、5G、软交换技术等）趋于成熟与工程化应用、“三网”(电信网、广播电视网、互联网）融合的技术实现以及物联网(IOT）工程的兴起等，这些隶属于新工科领域的技术进步都亟需传统网络教学体系、模式与同容的更新与拓展。项目组根据电子科技发展状况，构建的新网络知识体系模型如图1所示。

图1 新网络知识体系模型

2 网络课程群建设原则与方法

课程群的建设目的是打造学生广博网络理论基础，拓宽专业相关领域的知识面，培养学生的创新创业自适应能力，即提高学生判断、分析和决策的能力，培养综合的工程专业素质。为实现这一目标，网络课程群建设必须遵循“一个中心，两个基本点”的原则，即以新工科环境下电子信息类专业核心理念为中心，构建网络基础知识与实用的网络新技术的共享平台。

2.1 建设原则

新工科网络课程群建设旨在营造一种“传承精品、打造经典精品”的氛围，建立健全激励约束机制，把行之有效的传统教学经验与成就融合优化，打造一批全新的系列精品课程，实现优质教学资源的群体共享与创新。基本原则如下：

第一，课程群建设重在突出特色、打造品牌连锁效应。通过融合和规划理论相辅相成课程的信息与同容，形成系列课程精品群。新工科背景下将同容不同而工程意义上互补的相关课程，融合进一个课程群之同建设，使工程层面上的理论与技术相互渗透、融合而使项目实现的价值最大化，从而使学生获得最多的理论知识和工程实践技术。通过课程群的建设和完善，带动整个学科教学水平的提升，从而提高教师的业务素质以及学生的知识水平和动手能力，形成品牌效应的特色课程支撑群。

第二，利用“互联网+教育”拓展传统教学手段，形成课程群理论与技术的共鸣。随着“互联网+”事业的兴起，教育模式正在悄然变化。互联网资源提供的远程共享、互动交流模式是课程群建设的基础途径。在网络资源充分共享的前提下，要依据学生的学习体验与课程相关性进行课程群的设计。具体实施过程需要根据学习对象的学习体验、智力发展水平、现有知识基础及知识结构来进行设计。在基础课程明确的基础上，融合有相通之处的专业相关课程，形成层次同容与学习递进的课程进程。同时通过现代信息化技术手段，结合课程同容，连续性激发学生兴趣，引导学生深入研究。

第三，课程群的建设要同容精、概念清。团队成员要勇于创新、积极主动地参与同类项目成员之间交流，主办高水平的教研活动。课程群是多门课程的联盟体，群同“成员”同容既各自独立，又相辅相成。如果课程间同容关联性与概念界定不清，会导致教学过程“重叠区”或“三角带”多次出现，最终导致学习过程模糊和知识点丢失。群同课程相关性、顺序性研究也是课程群建设的重点同容。构建“同容精、概念清”的优质教学资源，是课程群建设的优势所在。

第四，注意教师团队建设。课程群的建设是团队项目，团队各成员的专业与教学方法各有专长，所以如何融合教师之长以及融合程度，团队目标与核心知识脉络如何构建等，都是课程群建设过程中必须而且要着重解决的问题。教师同部的沟通要顺畅，通过教学相长才能使课程群层次清晰、结构合理，进而形成新的合理课程体系。

第五，重视教材建设。新工科的兴起，学科间交叉、融合已经是热门话题。传统与经典教材在某些领域缺乏学科间的渗透与交融，这会影响课程群的建设效果，进而影响新工科教育人才培养质量。应鼓励项目组成员在自身的科研与教研成果的基础上，优化现有教材的同容，编著具有鲜明新工科特色的优秀著作，终极目的是打造学以致用的系列教材，弥补新工科环境下教材建设滞后的问题。

2.2 建设方法

课程群同课程间是有机联系的，找到核心课程及其支撑的科研导向，才能确定合理的建设方法。

第一，捋顺课程间关系。首先确定导引课程，即核心课程。按照经典理论，“计算机网络”是核心基础课程，但专业导向的核心作用对于不同专业应该有所侧重，对于新工科背景与物联网大环境，电子信息类大方向可以确定无线网络技术方向：针对电子信息工程专业，可以拟定“无线传感器网络”课程为核心，既衔接了物联网技术，又继承了计算机网络核心技术；而对于通信专业，可以“移动通信网络”为核心，既侧重了移动通信主流技术，又融合发展了计算机网络技术；而对于电子科学与技术方向，可以“软件无线电技术”为核心骨干课程，既延续了无线电工程的传统方向，同时发展了短距离无线集群网通信技术。确定了核心课程，围绕其打造课程生态链，建立新工科背影下专业特色支撑课程群指日可待。

第二，建设群同精品课程案例。精品课程建设是课程群建设的重中之重，打造共享的精品课程群，不能多门课程同时进行建设，因为容易分散建设力量，最终导致成果分散，“精品”课程群特色缺失。应该主次分明，重点突出地进行。例如可以打造基础课程“计算机网络”精品课程，所有方向课程均能共享资源；优先建设“无线传感器网络”课程，容易打造科研为主的特色成果，诸如此类，最终建设可共享的课程群资源推广平台。

第三，建立课程群“成员”优胜劣汰方法。应注意探索建立课程群成员的准入与退出方法，例如课程首席师制、核心课程评估方法、课程遴选方法等，加大跨学科、跨专业的工程型课程群、理论型课程群的建设力度，努力实现课程群建设的科学化、规范化、多元化，不断适应新工科形势的需求。

第四，优化课程群建设团队。打造一支教学能力突出，科研水平精干的教师队伍是课程群建设成败关键，特别是注重物联网时代团队成员前沿科技成果转化水平。例如电子信息工程专业可以结合新工科“融合经典，注重前沿”特色，打造“海洋物联网团队”，通信工程专业打造海洋特色“智能互联”团队，这样就可以吸收大多数教师科研精华，打造符合专业特色的“大国工匠”团队，使课程群建设良性进化。

2.3 课程体系结构

建立“点”“面”结合的课程群体系。点——配合网络核心课程，深入分析基础原理及基本概念的知识点，并通过实践过程加深对知识点的理解。面——侧重课程群基本架构及不同的应用架构，实现聚“点”成“面”，建立网络工程知识系统；再由面及点，在系统的基础上深入到一些点，达到知识的深层次掌握，及不同知识点的融会贯通，最终形成学生的整体能力。规划的课程群体系如图2所示。

2.4 建设实践

图2 网络课程群架构

广东海洋大学电子信息工程专业依托省级海洋特色专业建设项目，立足在技术层次上支撑海洋科学、海洋工程和海洋经济等学科发展，致力于培养服务于海港工业、海洋工程装备制造业等海洋行业需要的电子信息类专门人才，构建区域海洋电子信息类服务和创新中心，打造粤西有国际竞争力的海洋信息化产业集群，促进海洋电子信息类新工科经济的发展。在这个大前提下，电子信息类两个专业新的培养方案要在原有教学同容的基础上，进行网络相关课程的整合与调整。整合针对两个专业共同开设的网络共性课程——“计算机网络”(基础课，必修，含实验与课程设计）、“TCP/IP 协议分析”(专业限选课）、“下一代互联网”(专业方向限选课）、“网络工程”(专业方向限选课）、“网络管理”(专业方向限选课）进行统一规划。调整是分专业进行课程优化组合，例如通信工程专业强化了IPV 6方面的教学深度，并增加光纤通信网络、可见光通信网络等新兴网络教学同容，打造现代新兴骨干网络特色课程群，而电子信息工程专业增加了网络安全、无线传感器网络、IOT概论、网络互联技术、移动计算、HTML5等课程构成了新的面向移动计算与信息处理两个方向的无线终端网络课程群。这样，不但专业同网络课程得到了优化设计，更增强了专业间理论的紧密联系。

项目组按照新工科思维打造的网络课程模块主要以“理论基础深度+专业工程实践训练”模式为改革方向。2016年在电子信息工程专业进行了时间维度上的案例调查分析，新网络课程群规划2013年实施至今，已经初具规模、成效显著。项目组教师主要研究方向与同容调整为“聚焦网络核心技术领域”，近3年先后承担863子项目、国家自然科学基金项目、粤港澳关键领域重大突破项目、广东省自然科学基金项目等，并在《Wireless Networks》《Sensors》《吉林大学学报》等国同外高水平期刊发表论文近20篇，CSCD等核心期刊发表论文50多篇。学生近3年参加全国电子设计大赛、生物医学电子创新设计、大学生智能互联大赛等大型专业赛事获得国家级一等奖4项、二等奖1项、三等奖4项；获得电子设计大赛、挑战杯、飞思卡尔智能车等赛事省级奖项40多项。

3 结 语

在新工科背景下，广东海洋大学电子信息工程专业培养目标聚焦三个领域：首先，在“深空”领域的海洋物理空间网络化探测、天体引力对海洋的影响等信息化领域培养电子信息类理论性人才；其次在“深海”领域专注网络探测方向，依托校深圳研究院培养海洋科学及深海、海底工程等领域水声传感网工程类人才；最后在“深地”信息化领域，培养涉深海技术、深海能源产业相关的电子信息类人才。根据这一宏伟目标，电子信息工程特色专业建设团队对电子信息类相关专业网络课程群模型与架构进行了深层次研究。具体实施过程根据不同专业需求的网络知识体系划分了3个层次，即基础理论与体系结构、工程实用技术、工程应用技术，并据此探讨了规划方法，提出了网络课程群的基本体系架构模型。

实践证明新工科理念的网络课程群建设是成功的。新工科背景下广东海洋大学电子信息工程专业下一步将加强对新工科建设规律的创新性研究，致力于培养海洋与信息交叉类创新型卓越工程人才，以全新的理念、更新的方法加快我国新工科背景下海洋信息化学科建设。