新工科背景下的数字人才培养实践教学改革探索

温武 郭四稳 邓霞 李鹏 汤茂斌

[关键词]新工科;实践教学;工程教育专业认证;产教融合

在云计算、大数据、物联网和人工智能等新技术的推动下，互联网信息技术与传统产业不断融合。粤港澳大湾区本身就是中国乃至全球数字经济走在最前列和行动最活跃的地区之一，作为具备信息通信技术（ICT）专业技能和补充技能，其能够支撑大数据、云计算、人工智能、物联网等多个领域方向发展的数字人才扮演着越来越重要的角色，成为影响国家经济数字化转型与“新基建”建设过程中的重要因素。随着新一轮科技革命和产业变革的新经济蓬勃发展，粤港澳大湾区建设的不断推进，湾区高校亟须发挥基础支撑和创新引领作用，建立新的工程教育理念，培养和输送具备较强理解能力与工程实践能力、较好人文素质与国际竞争力，能够有效解决实际问题的高素质复合型新工科数字人才，助推“新基建”建设和粤港澳大湾区建设。

一、数字化时代的实践教学体系设计

教育部为全面深化新时期高等工程教育改革创新，于2017年拉开了“新工科”建设的序幕，经过“复旦共识”“天大行动”和“北京指南”的演进，为新工科人才的培养指明了方向。相对于传统工科，新工科工程教育中的实践教学环节占有举足轻重的地位，是适应新业态下“工科知识”“工科技能”和“工科态度”养成的重要保证和基础。

目前，国内高校开展云计算、大数据、人工智能等数字人才培养的时间不长，独立于企业的高等工程教育在瞬息万变的技术市场上难以满足ICT技术领域方向产业发展需要，市场上掌握相关技术和应用的人才十分短缺。网络工程专业已有近20年的专业建设和发展，是在计算机科学与技术、通信工程等专业或者相关专业方向的基础上经过发展、逐渐成熟的专业。在“互联网+”新时代下，我们依据《高等学校网络工程专业规范》梳理的专业能力要求，以成果导向的教育理念为引领，结合国家“新基建”建设和粤港澳大湾区的人才市场需求，改革网络工程專业实践教学模式，设立校内阶段和企业阶段实践环节，构建“校企协同共商、过程持续共建、动态监督共勉、卓越成果共享”的数字人才产教融合实践教学体系，全方位提升学生的信息通信技术和解决复杂工程问题的能力。

（一）校内阶段实践环节工程能力预培养

中国工程教育专业认证协会的认证文件指出，网络工程专业应培养学生将数字通信、网络系统开发与设计、网络安全、网络管理等基本原理与技术运用于计算机网络系统规划、设计、开发、部署、运行、维护等工作的能力。可见，校内阶段实践环节工程能力预培养既要充分考虑专业教育的基础知识和主干知识，又要强调工程教育的基础性和通用性，以体现网络工程专业人才培养的特色。

学生在大学前三年完成网络工程专业的专业基础实验、专业主干实验、工程基础实践等三个层次实践环节的学习，循序渐进地夯实基础理论，提升基本实践技能，为大四开展企业阶段实践环节学习打好基础。校内阶段实践环节的组成结构如表1所示。

（二）企业阶段实践环节工程能力再培养

企业竞争的优势在人才，而人才培养的优势在高校，人才培养既是学校的任务，又是企业的需要。网络工程专业的学生经过三年的学习，已经掌握了一定的专业知识和技能，并对所学的专业有了一个较为清晰的认识，非常期盼将课堂上学习的知识应用于具体的工程实践。我们以培养新工科数字人才为目标，将学生置于整个企业阶段学习过程的主体地位，在充分调研企业、行业对人才需求、倾听业界对专业建设及人才培养意见的基础上，共同制订企业阶段的数字人才培养方案。数字人才专业能力与素质结构如图1所示。

校企协同课程与专业实习的学习内容既要符合网络工程6个专业能力的培养要求，又要融入业界最“热门”、可“持续更新”的新知识、新技术，使学生在参与数字化转型项目的实施中学习与提高，从而做到教学过程与工作过程相统一，真正突显学习者的中心地位。企业阶段数字人才培养方案如表2所示。

在这一年间，学生既可以学习到专业技术与工程技术知识，培养创新意识，又可以提升团队协作能力、个人的自主学习能力、国际视野与持续发展能力等，这能达到培养高素质的数字人才的目标，满足工程教育认证的毕业标准中提出的要求。这能使学生学会运用多学科知识，培养学生解决ICT技术领域方向复杂工程问题的基本功和创新意识。

二、产教融合的工程教学实践

“天大行动”指出，新工科建设要求汇聚企业优势资源，完善产教融合、校企合作的协同育人模式，增强学生的就业创业能力。产教融合是立足产业发展，对高等工程教育人才培养目标、要求和实现途径所给出的高度概括。产教融合不单始于数字人才培养目标和方案的制订，更应贯穿数字人才工程能力培养的校企协同实践课程教学、工程项目实习实践、工程型毕业设计联合指导、数字技术学科竞赛、工程教育教学团队培养、校内外实验实践环境建设、工程技术能力认证评价等各个环节。

（一）实施工程项目为导向的企业实践教学

1.培养学生解决复杂工程问题的能力

工程教育认证标准里面明确提出了“复杂工程问题”的概念，特别是在2015版通用标准中有9处提到复杂工程问题。企业实践教学与数字人才培养对照工程教育专业认证标准的要求，以产出为导向，首先在学校实验室由企业的认证讲师负责集中培训，在行业认证高级网络工程师课程、工程项目管理、云计算技术与应用、行业认证网络工程排错专家课程等校企合作实践课程教学中，合理定义和分解ICT技术领域方向复杂工程问题知识点，从简单到复杂，由局部到全局，理论与实践不断交替并层次递进、逐级提升，补缺行业的技术、工程、经济性等ICT技术领域方向的相关工程技术知识。然后，在企业的技术工程师、管理人员等导师的指导下，在分析和解决系统集成项目的工程问题过程中，通过分解与集成、协调冲突、利益权衡与折中妥协等手段，协同合作完成企业网规划设计与招投标技术、网络工程实施与管理、网络测试与分析、企业网维护技术、软件定义网络（SDN）技术与应用等校企合作实践课程的选修，培养学生解决复杂工程问题的基本能力。同时，邀请业界的技术工程师或人力资源专员开展技术或就业指导的专题讲座或培训，完成社会和职业素养和企业文化与行业动态等企业文化教育和职业道德规范课程的学习，培养学生的社会责任感和工程职业道德。最后，毕业设计与专业实习等实践教学环节结合企业的实际工程实践实现学生与企业的无缝接轨，进一步综合培养学生解决复杂工程问题的能力。

2.改革考核评价机制

传统的考核评价机制往往重结果轻过程，这种考核评价机制已无法满足在产教融合育人的背景下应用型人才培养的需要。为保证校企协同实践课程的教学质量，我们设计了以课程学习档案评价、企业导师日常评语、课程学习总结评价相结合的多元化综合考核评价方式，摒弃了传统的以平时成绩和考试成绩确定学生最终课程总评成绩的考核方式。课程学习档案评价依据学生填写的企业学习和工程实践过程中的工作内容、技术要求、技术要点、工程问题发现与解决方法等记录内容，考查学生对于专业技术的掌握与应用;企业导师评语由企业指导教师依据学生在企业学习和工程实践过程中的学习态度、学习质量、学习成果、出勤等方面进行填写;课程学习总结评价主要考查学生在企业学习和工程实践过程中总结自己所学知识及技术的能力和创新意识。多元化综合考核评价方式通过发挥企业导师的主体作用，以过程性评价和总结性评价相结合、定性评价和定量评价相结合等形式，对学生的企业学习、工程实践过程和结果进行严格考核，尽可能客观、真实地反映学生的学习和实践情况、效果与培养质量。更重要的是通过新的评价机制促进学生对在校企协同实践课程中个人自主学习的态度、方式、方法、效果等进行全方位的反思，从而形成在评价中反思、在反思中成长的良性循环。

（二）工程技术专业能力行业认证

网络工程专业职业资格证已形成国家和行业企业两级认证体系，体系中类别、层次、级别分明，并各有侧重。国家级职业资格认证考试以国家人力资源和社会保障部、工业和信息化部联合主办的计算机技术与软件专业技术资格（水平）考试为主;行业企业认证以新华三、思科、华为、红帽等各大国际知名的网络厂商设立的其企业技术认证为主。新华三技术认证是中国第一个走向国际市场的IT行业认证体系，其网络工程师认证（H3CNE）、高级网络工程师认证（H3CSE）、网络工程排错专家认证（H3CTE）、路由交换互联网络专家（H3CIE）、项目管理工程师认证（PME）、云计算工程师认证（H3CNE-Cloud）等认证类别全面覆盖了ICT技术领域方向人才培养的全过程，对于培养数字人才的系统规划设计与实施能力、系统安全与保障能力、系统管理与维护能力具有积极意义。行业认证高级网络工程师课程、工程项目管理、云计算技术与应用、行业认证网络工程排错专家课程等产教融合课程教学大纲与行业企业认证考试大纲中各知识内容相互对应，学生修完课程后同步考取行业认证，认证考试成绩置换为产教融合课程的成绩及学分，实现专业与产业、课程内容与行业技术、教学过程与工作过程的无缝对接，从而使人才培养更加符合企业的需求，符合技术发展的方向，这对学生的就业有着重要的意义。

（三）数字技术竞赛平台构建

高校学科竞赛对激发学生的学习兴趣，培育学生的探究精神和团队精神，提升学生的创新思维、想象力和动手能力起着不可替代的作用。参加学科竞赛，特别是参加华为、新华三、思科等国际知名网络企业组织举办的网络技术比赛，成为校企之间产教融合的重要纽带之一。学院每年组织参赛队伍的选拔、辅导、训练，积极参加教育部教学指导委员会举办的中国高校计算机大赛一网络技术挑战赛、企业举办的全国大学生数字技术大赛和全国大学生ICT技术大赛，这既可开拓学生的视野，又可让学生体会学习知识的乐趣与成就感。每个参与学科比赛的学生从校内赛、到省赛、到全国总决赛，他们的专业知识与工程能力都会有质的飞跃，这能有效地提升学生的协作意识、培养学生坚毅的意志品质，满足工程教育認证的毕业标准中提出的“研究”“使用现代工具”“沟通”“个人与团队”和“终身学习”等的要求。

（四）建立企业教学资源移动学习平台

“北京指南”中指出，新工科建设要探索工程教育信息化教学改革，推进信息技术与工程教育深度融合，创新“互联网+”环境下工程教育教学方法。“互联网+”在线教育应用越来越受重视，构建基于微信的企业教学资源移动学习平台，可以为学生提供新的学习知识的方式。平台把传统的教学方式的优势和移动学习优势相结合，引入企业资深技术人员和专业管理人士参与实践教学的各个环节，打破时空界限，通过微课教学、微阅读、随身练习、微测验、资源获取等多种方式，让优质一线资源惠及更多的学生。学生通过课余时间日积月累的“碎片化”学习，可以从课堂之外借助企业导师提供的丰富的工程项目案例资源完成专业知识的传递，课堂之内通过丰富多彩的实验实践完成专业知识的内化。

三、实践教学改革实施效果

经过4年的改革实践，一方面近60名学生到企业进行校企协同课程学习实践，在企业的实践中更加充分地理解所学的专业知识，进而提升工程技术能力和创新素质，累计有69名学生考取了认证网络工程师（H3CNE）、46名学生考取了认证高级网络工程师（H3CSE）、7名学生考取了认证网络故障排错专家（H3CTE）、21名学生考取了云计算工程师认证（H3CNE-Cloud）;并先后获得中国高校计算机大赛一网络技术挑战赛全国二等奖1项，华南赛区一等奖1项、二等奖7项、三等奖3项;“新华三杯”全国大学生数字技术大赛决赛一等奖1项、二等奖2项、三等奖4项，广东省赛区一等奖8项、二等奖20项，三等奖27项。他们运用专业知识解决工程项目问题能力、自主学习能力、团队协作能力得到了合作企业的高度认可;88.1%的学生毕业后进入新华三技术有限公司等合作企业或相近行业工作，成为企业、行业高素质的应用型网络技术后备人才。另一方面，以学院实验室、企业良性互动的可持续合作为基础，越来越多的业界企业与学校共建大学生校外实践基地，成为学校长期稳定的数字人才培养合作伙伴。

教材是课程的基石，也是课堂活动最直观的象征。为了助推数字人才的规范性、可持续性培养，聚焦对ICT技术领域方向工程设计与实施的标准规范体系理论认识与工程实践，以系统的观点培养学生综合能力和解决复杂工程问题所需的工程实践能力，相关教师寒暑假到合作企业学习，不断掌握业界的新业态、新技术、新动向，并联合企业的技术骨干共同编写出版《网络工程设计与实施》一书，结合前沿技术及行业认证内容等几个维度，将企业的丰富工程案例、真实工作流程、工作场景融入本书之中，紧贴ICT技术领域方向工程项目实际，理论的阐述、实验实践内容和项目案例贴合当下，有鲜明的技术实用性，体现具备信息通信技术专业技能和补充技能，能够解决复杂工程问题的数字人才培养要求。

四、结语

新工科建设对工程技术人才培养提出了的新要求，也给传统实践教学模式带来了新挑战，同时也为高校工科类学生实践能力的提升提供了新契机。在更新改造网络工程专业，开展数字人才实践教学改革的探索中，我们以工程教育专业认证为引领，着眼信息通信技术（ICT）的发展趋势，打破陈规，对老问题、新需求进行针对性地补齐短板和改革创新，构建产教融合实践教学模式，开展校企协同的工程实践教学，全方位培养学生的工程技术运用能力和解决复杂工程问题能力，并同步强化学生团队协作能力、自主学习能力、创新意识等的培养，促使数字人才贴近市场需求而成长，取得了有益的效果，获得诸多企业的高度认可。