新工科背景下专业课程建设与实施探究

赵彦玲，刘广起，韩 冰

（齐鲁工业大学〔山东省科学院〕 网络空间安全学院，山东 济南 250306）

2017年5月，由齐鲁工业大学和山东省科学院整合组建新齐鲁工业大学（山东省科学院）（以下简称“齐鲁工业大学”），成为科教融合示范校。2017年该校积极对接战略性新兴产业，获教育部批准设置并成功组建网络空间安全专业，是全国前十所、山东省第一所正式开设该专业的高校，着眼于新工科人才的培养。本专业旨在培养系统掌握网络空间安全理论知识，具备网络与信息安全系统的设计、开发、维护和应用（CDIO）能力，熟悉网络空间安全工程项目的实施、组织与管理流程，能够在网络空间安全相关政、产、学、研、用等领域从事科学研究、设计开发、服务管理和综合应用的专业人才。2020年底，齐鲁工业大学进入山东省属高水平建设大学“冲一流”的名单。

一、传统工科专业教学模式弊端

中国高等教育在40年来的改革与探索建设发展中，在人才培养、提升国家核心竞争力和综合国力等方面取得了巨大成就，但也滋生和暴露了一些传统本科教育的问题［1］。对比新工科建设背景下人才培养的发展内涵，传统工科高等教育在专业课程建设方面的弊端可以概括为新五“重”五“轻”。

（一）培养目标方面“重”专业“轻”通识

工科学校的课程设置整体偏专业课程，专业教育的目标是让学生获得对应专业的理论和实践技能。通识教育涉及人文与社会科学、数理化生在内的自然科学与技术进步，同时也包括自我发展、社会适应的能力（软能力）［2］。近年来，受严峻的就业形势、培养目标的定位、通识课程的师资薄弱等现实问题的影响，通识教育的发展遭遇困境，严重制约着大学生的全面发展。

（二）课程内容方面“重”传统“轻”发展

目前，边缘学科、交叉学科不断涌现，加上自身学科新知识呈指数级发展，知识成果转化周期缩短。从内容上看，传统工科教育课程内容较为陈旧，所学内容与实际应用脱节，难以适应现代信息社会快速发展的需求。

（三）实践能力方面“重”理论“轻”实践

传统的理论和书本模型，大部分是经过简化的理想模型，与实际情况相差甚远。近年来，高等学校尤其是应用型高校开始关注实践类课程的学时，加大学生工程实践能力的培养力度，虽然取得了一定的成效，但距离新工科建设中人才培养目标仍有一段较长的路要走［3］。

（四）教学方法方面“重”内容“轻”方法

部分应用型高校仅满足于课本知识的传授，教学方法单一乏味、“填鸭式”传授知识，导致学生难以消化和应用，不能激发学生的独立思考能力和专业兴趣，不利于学生对知识的拓宽与探索。

（五）考核形式方面“重”成绩“轻”能力

传统专业课程考核模式已不能适应课程教学改革要求，构建科学的多元化考核评价模式、以学生为本、注重能力培养才是今后的发展方向。应通过深入研究和探讨专业课程的多元化考核模式，以本为本，全面考核学生对所学知识的掌握程度，引导教学方式与方法的改革，提升学生的实际应用能力和综合素质。

二、科教融合背景下特色人才培养模式

科教融合三年多以来，齐鲁工业大学人才培养模式不断创新和提升，形成了较为成熟的“十五字”特色人才培养模式，主要体现在教学科研一体化、科教深度融合、协同育人方面，具体体现在以下方面。

（一）分段式

实施“2+2”人才培养模式，学生前两年在学院学习基础理论知识，后两年进入山东省计算中心（国家超级计算济南中心）项目组学习专业课程、参与高水平科研课题和工程项目，提高他们的动手能力、实践能力、创新能力。通过此项改革，科教融合三年来在人才培养方面取得了明显的成效，人才培养质量得到了明显提升。

（二）导师制

采取导师制指导，每位学生安排学院教师或山东省计算中心工程师导师开展创新理论和实践学习，由导师实施全过程类研究生式管理和培养。

（三）小班化

专业课程以小班化方式开设，每班40人的小班额组成特色班，由兼具理论研究与工程实践能力的“双师型”教师授课，利用假期安排学生到工程实践现场，最优化课程质量，让学生真正掌握本专业理论和实践知识。

（四）宽视野

鼓励支持学生参与各类网络安全竞赛、创新创业大赛；为学生提供各类出国访学、交流、学习机会，努力培养具有全球视野和国际竞争力的一流人才。

（五）多奖励

在校（院）已有奖助金体系外，增设新生奖学金、优秀科教融合实践奖学金和各类企业奖学金。多方法、多角度发现人才，激发学生不断进取向上的学习动力。

三、专业课程建设与实践——以“信息内容安全”课程为例

“信息内容安全”课程是齐鲁工业大学（山东省科学院）网络空间安全学院的一门专业必修课程。信息内容安全是涵盖了包括计算机网络、信息论、统计学、自然语言理解、多媒体信号分析、机器学习、数据挖掘等多个学科领域的新技术。因此，本课程学习对于学生全面系统地掌握该领域的基础知识和最新技术具有非常重要的意义，可作为新工科教育中的典型专业课程。目前国内开设“信息内容安全”课程的学校较少，其教学体系建设工作相对滞后。针对传统工科教育中存在新五“重”五“轻”问题，探究并提出“五个两方面”专业课程建设与实施方案，即思政教育、课程内容、实践能力、教学方法及考核评价的五个“两方面”。

（一）思想政治教育中的“两方面”

新工科建设以立德树人为根本任务［4］。本课程中要求信息内容安全，就是要求信息内容在政治上是健康的、在法律上是符合国家法律法规的、在道德上是符合中华民族的道德规范的。这从根本上决定了思想政治教育必将融入课程的整个过程，引发学生对世界观、人生观、价值观等的思考，塑造正确的价值导向。该部分包括对课程紧密相关的社会热点事件关注和法律法规两个方面的解读。

1.社会热点事件关注。将课程进行过程中发生的网络内容热点事件搬进课堂，比如：第二章《网络信息内容》获取模型中插入2021年网络热点事件“第八批在韩中国人民志愿军烈士遗骸回国”，引导学生学习抗美援朝的战斗历史，激发铭记历史、保家卫国的热情。

2.法律法规解读。结合相关的法律法规，分析其涉及的技术，让学生了解相关的法律法规，促进专业内涵式发展。比如：在第二章《网络信息内容》的获取中引入国家互联网信息办公室2019年5月28日发布的《数据安全管理办法（征求意见稿）》，解读国家首次规制网络爬虫技术的法律条文，引导学生注重职业道德品质培养，提升专业素养和专业意识。在第五章《电子邮件内容安全》中插入中华人民共和国成立以来第一部以法典命名的法律——《中华人民共和国民法典》相关内容的解读，明确把电子邮件作为一种有效的书面形式。

（二）课程内容中的“两方面”

本课程主要内容包括信息内容安全的概念、信息内容的获取、识别和管控的基本知识和基本技术。本课程内容分为主体重点内容和按需扩展内容两方面，促使教材内容多样化、丰富化、时代化，将教学内容从课本延展到学生和社会的实际。

1.主体重点内容。武汉大学出版社出版的《信息内容安全》以内容安全技术的处理过程为主线，介绍信息内容安全的相关概念，并从信息内容的获取、文本内容安全及其他多媒体内容安全、相关典型应用等方面进行介绍［5］。教材内容安排与技术实现的实际流程吻合，有助于学生理解和形成专业技术体系，本课程以该教材为主教材，其他作为参考辅助教材。

2.按需扩展内容。课程内容针对学生未来发展的不同规划（继续深造或者就业），注重因材施教、按需规划、个性化引导，培养并提升学生专业学习的兴趣，助力学生未来的发展规划。针对考研及就业两种主流的毕业选择，扩展课程内容，帮助其进行方向规划［6］。（1）以学术提升为主的深造规划：扩展不同形式的、难度适宜的学术成果及相关技术进行学习，包括学术论文、发明专利、科研项目等。做到紧扣课程内容，建立完整的技术发展链条，激发学生的创新性思考，使学生了解科研活动规律及科研成果的表现形式。（2）以技术研发为主的就业规划：增加与课程内容密切相关的市场产品、软件等的最新进展。紧扣主体内容核心，引导学生对技术应用深入了解，建立从技术学习到市场应用的完整链条；帮助学生了解产品技术内核及市场发展。

（三）实践能力中的“两方面”

新工科建设必须注重实践能力的培养，科教融合的优势将科研资源转化为教学资源，极大地提升了学生实践能力培养的效果。本课程是一门实用性、实践性很强的课程，其实践能力的培养分为关键技术应用实践及课程综合实践两方面。

1.关键技术应用实践。本课程进行中针对课程内容拓展相关技术应用，开阔学生的专业视野。采用科教融合的特色培养模式，充分利用每周、每月、每学期的时间，开展短期、中期、长期等不同形式的上机实操课程和实训课程，不断提升其课程学分及学时占比，让学生在实操实训中深化关键技术的学习和应用。

2.云环境下的综合实践能力强化。理论课程结束后，集中开展综合实践课程。截至目前，近100名大学三年级本科生已使用国家超级计算济南中心研发的“水滴实验营”在线教学实训服务平台，进行为期两周的“信息内容安全综合实践”课程。课程使用“基于Python+MySQL+Kettle+R的某点评网数据采集分析案例”，围绕“信息内容安全”课程核心技术，实现对网络内容信息的采集、存储、清洗、分析处理及可视化展示等信息内容处理的核心环节操作，涉及Python、MySQL、Navicat、Kettle和R语言等多种软件和系统、平台的使用及具体编程。

（四）教学方法中的“两方面”

教学方法的改变以活跃学生的专业思维、激发学生的专业兴趣、提升专业素质及能力为目的，以学生为本，采用传统教学方法和现代教学方法相结合的混合式教学方法。传统教学方法主要是以教师为中心、课堂讲授为主，联合使用互动提问法、启发式教学法等多种教学方法，阐明科学问题，完成知识教授。

随着新工科教育意识的不断深化和科教融合人才培养模式的不断优化，以翻转课堂、线上线下混合式教学、课堂互动讨论法、演示法等为代表的现代教学方法变得越来越普及［7］。

（五）考核形式中的“两方面”

本课程的考核综合课程中和课程后两方面，注重过程化管理，实施全程全面考核。课程中部分，重点考核出勤情况、上课表现及课堂作业等环节；课程后部分，重点考核实践课程情况、课下交流、课下作业及期末试卷等完成情况。

总体而言，整个课程进行中，学生保持了较高的学习热情和积极性，课堂学习认真，课下作业完成质量较高。期末试卷侧重对课程重点内容的考核，并附带时事案例分析，较为全面地考核和评价了学生对课程的掌握和应用分析能力。为期两周的综合实践任务，为实训基础任务和兴趣拓展任务设置分层的分值，通过不同完成情况确定考核分值。统计结果显示，所有学生完成实训基础任务，71%的学生尝试兴趣进阶任务，57%的学生顺利完成3项全部兴趣进阶任务，其中4%的学生因报告记录完整、过程清晰、态度端正获得满分。

结语

优先发展教育事业，建设教育强国是中华民族伟大复兴的基础工程［8］。这标志着具有中国特色的社会主义高等教育进入了新阶段，承载着新使命。本文总结传统工科建设背景下存在的新五“重”五“轻”问题弊端，提出齐鲁工业大学（山东省科学院）的“十五字”科教融合特色人才培养模式，探究专业课程建设及实施的“五个两方面”方案。在今后的工作中，教学团队以新工科建设为办学重点，以新经济、新产业为背景，树立创新型、综合化、全周期教育“新理念”，继续不断完善和优化专业课程体系建设及人才培养方案，探索重基础、宽领域、学科交叉的人才培养“新模式”，打造具有国际竞争力的工程教育“新质量”。