面向應用型人才培養的網絡工程專業課程體系探索與實踐

郭廣軍　羊四清　戴經國　龔德良

摘要:探索面向應用型人才培養的網絡工程知識領域與課程體系,對構建該專業教學規范,提高教育質量具有重要的現實意義。本文給出了應用型人才的界定,分析了基于CC2005的網絡工程問題空間及其知識取向,探討了網絡工程專業的基本定位和培養目標,確立了網絡工程人才的基本能力要求。在研究網絡工程專業核心知識體系的基礎上,本文還提出了與工程教育認證標準相結合的“32X”網絡工程專業課程體系基本框架,并以某地方高校應用型網絡工程專業課程體系為案例,探索了其應用人才培養的基本思路和模式。由于教學改革實踐效果好,該校網絡工程被確立為省級特色專業。

關鍵詞:應用型人才;網絡工程;知識領域;課程體系;能力導向

中圖分類號:G642 文獻標識碼:B

1問題提出

計算機技術、網絡技術和通信技術的高速發展促進了網絡工程專業的快速發展,網絡工程作為教育部頒布的《普通高等學校本科專業目錄》(1998年頒布)外專業,自2001年教育部首批增設該專業以來,許多高校在計算機科學與技術、通信工程等專業的辦學基礎上新開辦了網絡工程專業或設置了網絡工程專業方向。2001年至2008年經教育部審批同意設置網絡工程本科專業的高等學校共有235所。從歷史上看,網絡工程曾是計算機科學的一個分支,長期以來與計算機科學存在很強的聯系,按照教育部的劃分,網絡工程、計算機科學與技術、軟件工程均屬于計算機類專業。目前,網絡工程專業作為一個較新的專業,其培養目標、課程設置、實踐環節至今沒有比較統一的規范,教育部高等學校計算機科學與技術教學指導委員會也沒有對它給出明確專門的指導性意見或規范,各個學校網絡工程專業開設的課程存在著比較大的差異。因此,探討適合我國新型工業化建設需要的應用型網絡工程專業的知識體系與課程,對于規范網絡工程專業教學,提高其教學質量具有迫切而重要的現實意義。

2應用型人才界定與培養

根據應用型人才培養目標內涵的不同,應用型人才可分為工程型、技術型和技能型。工程型人才主要具備運用所學專業基本理論、專門知識和基本技能,將科學原理及學科體系知識轉化為設計方案或設計圖紙的專業能力,可由研究型、教學研究型和教學型高校培養;技術型人才主要從事產品開發、生產現場管理、經營決策等活動,具備將設計方案與圖紙轉化為產品的能力,定位為技術工程師,主要由教學型地方本科院校培養;技能型人才則突出應用性、實踐性,主要依靠熟練的操作技能以具體完成產品的制作,承擔生產實踐任務,將決策、設計和方案等的實現以轉化為不同形態的產品,主要由高職類院校培養。

3網絡工程問題空間及知識取向

參照ACM、AIS和IEEE-CS專家在CC2005中所刻畫的計算學科的問題空間,本文在綜合當前各類研究成果的基礎上,認為網絡工程的問題空間如圖1所示,其知識取向:(1)強調的知識領域:網絡為中心原理與設計、網絡中心使用與配置、技術需求分析、系統集成、系統管理、程序設計基礎、操作系統配置與使用、信息管理(數據庫)實踐、保密:實現與管理、人機交互、計算機體系結構與組織、平臺技術、軟件設計、集成程序設計、法律/職業/倫理/社會等;(2)弱化的知識領域:程序設計語言理論、軟件工程經濟學、數字邏輯、圖形學和可視化、科學計算(數值方法)、智能系統、算法與復雜性等。網絡工程優先知識取向具體參見表1。

4應用型網絡工程專業基本定位與培養目標

專業定位要與學校的類型定位、辦學層次定位、人才培養目標定位、服務面向定位相一致,符合社會發展與經濟建設的需要,符合學校的實際情況,遵循教育教學規律。

我國高等教育法對本科教育的學業標準明確規定:“應當使學生比較系統地掌握本學科、專業必需的基礎理論、基本知識,掌握本專業必要的基本技能、方法和相關知識,具有從事本專業實際工作和研究工作的初步能力。”作為本科教育的網絡工程專業,其教育內容取決于本科教育的基本要求和相應類型。本科教育具有“強基礎性”特征,必須樹立正確的教育觀,走可持續內涵發展的道路,本科教育不同于職業教育,其目標更關注“長遠”,必須擯棄浮躁,重視基礎,堅決杜絕產品教育。

追求培養目標的合理性與實現的有效性是探索和實施專業辦學從經驗走向科學的關鍵點。地方高校必須根據社會需求、學校特點、專業特點、師資特點和學生特點,確定準確、具體的專業培養目標,并圍繞該目標開展有效的教育教學活動,以實現在社會需求多樣性和辦學條件差異性條件下的各類教育資源效益的最大化。為滿足我國新型工業化建設的需求,面向市場,培養大批應用型網絡工程高素質工程技術專門人才。

網絡工程是根據需求說明,用工程標準和方法規劃、設計、實施、測試、應用開發、使用、管理和維護網絡的全過程。網絡工程專業是一個跨學科、寬口徑、實用性強、服務面廣的專業,涵蓋了互連網、局域網、無線網、移動網、電信網、數字通信、光纖通信等。

應用型網絡工程人才要求具有較寬的學科專業知識面、較扎實的學科專業理論基礎、較熟練的網絡工程實踐技能、較強的學習應用掌握新知識與技術的后勁和良好的自然科學、人文科學和社會科學等綜合素質。主要從事網絡工程與網絡系統的規劃設計、需求分析、應用開發、實施部署、安全管理、運行維護等工作,可以擔當網絡架構師、網絡工程師、網絡測試工程師、網絡銷售工程師等工作。

5應用型網絡工程人才基本能力要求

5.1以能力培養為導向

隨著高等教育從知識教育向以能力培養為中心教育的轉變,教育評價的關注點也從“教師教了什么”和“學生學了什么”向“學生學會了什么”和“學生會做什么”遷移。文獻[4]歸納了針對工程學士學位教育專業認證的華盛頓協議對本科生的能力要求的7個方面。我國從2007年12月開始推行工程教育專業認證標準(試行),其基本要求是:(1)專業必須具有明確、合理的培養目標,符合學校辦學理念;(2)培養的學生必須達到的知識、能力與素質基本要求包括8個方面,可概括為工程分析設計能力、協作持續發展能力和社會責任職業能力三大類,如表2所示(保留原來的編號)。

5.2基本學科能力培養

網絡工程專業人才應具備包括交流、獲取知識與信息的能力、基本學科能力、創新能力、工程實踐能力、團隊合作能力、可持續發展能力等基本能力。應用型網絡工程人才強調設計形態和工程技術形態,要求強化網絡工程與網絡應用系統的規劃、分析、設計、實施、部署、開發與應用等工程技術能力培養,同時也不能忽視程序設計與實現能力,計算思維能力和算法設計與分析能力的培養。基本學科能力的培養,需要構建由系列課程組成訓練體系,使學生在修養中形成一些良好學科習慣,循序漸進、潛移默化地養成學科優秀人才所要求的能力和素質。

5.3系統能力的培養

系統能力包括系統的眼光、系統的觀念、系統的結構、部分與整體、不同級別的抽象等能力。培養學生的系統能力,必須堅持強調系統分析設計,關注12個基本概念,理解和掌握典型的學科方法。

5.4能力的詳細描述

能力是培養目標的重要描述元素之一。根據CC2005給出的計算學科不同方向上11個方面59種能力要求,網絡工程專業的能力主要包括:網絡與通信能力、通過集成開發系統能力、算法能力、應用程序能力計算機程序設計能力、硬件與設備能力、人機界面能力、信息系統能力、IT資源計劃能力、信息管理(數據庫)能力、智能系統能力。工程技術設計能力、工程技術應用能力、工程技術實踐能力和工程技術創新能力是其能力結構中的關鍵組成部分,也是其區別于研究型人才與技能型人才的重要特點。

6應用型網絡工程專業核心知識體系

網絡工程專業核心知識體系包括8個知識領域,含39個知識單元。①網絡及其計算:網絡及其計算介紹、通信與網絡、網絡規劃設計、網絡集成與優化、網絡安全、客戶/服務器計算舉例、構建Web應用、網絡管理;②信息管理:信息模型與信息系統、數據庫系統、數據建模、關系數據庫、網絡數據庫、數據庫查詢語言、關系數據庫設計、事務處理;③操作系統:操作系統概述、操作系統原理、并發性、調度與分派、內存管理、設備管理、安全與保護、文件系統;④計算機體系結構與組織:數據的機器表示、匯編級機器組織、存儲系統組織和結構、接口和通信、功能組織;⑤程序設計基礎:程序基本結構、算法與問題求解、基本數據結構、遞歸、事件驅動程序設計;⑥算法:基本算法、分布算法;⑦程序設計語言:程序設計語言概論、面向對象程序設計;⑧離散結構:函數、關系與集合、基本邏輯、證明技巧、圖與樹。

7應用型網絡工程專業課程體系設計案例

本案例給出的是湖南人文科技學院這所新建地方本科院校的網絡工程本科專業建設與課程體系設計的改革探索及實踐總結。

7.1專業定位、培養目標和培養規格

專業定位:立足婁底,面向湖南,輻射全國,服務地方,培養素質高、能力強、具有創新能力的計算機網絡工程研究、設計、開發、集成、管理和應用的高級工程技術人才。

培養目標:培養德、智、體、美全面發展,系統地掌握計算機網絡工程和計算機科學的基礎理論、專業知識和基本技能,受到良好的科學研究和實際應用訓練,具有較強的分析、實踐能力和開拓創新意識,能適應本學科技術發展的要求,從事計算機網絡工程研究、設計、開發、集成、管理和應用等工作的高級工程技術人才。

培養規格:本專業培養的學生要具有正確的政治方向,擁護中國共產黨的領導,熱愛社會主義祖國,樹立正確的世界觀、人生觀和價值觀;具有艱苦奮斗和開拓創新的精神;具有良好的品質和職業道德。主要學習計算機網絡的基礎理論和專業知識,接受從事研究、設計和應用計算機網絡工程系統以及系統安全管理的基本訓練,具有網絡研究、開發、設計與應用的基本能力。主要知識、能力和素質要求:①掌握本學科的基本理論、基本知識和基本技能,具有扎實的自然科學基礎、良好的科學思維思維能力;②掌握網絡工程的基本原理及技術,具有設計、開發及系統分析和組建網絡的能力;③掌握網絡軟件開發、設計的基本方法,具有軟件開發和應用的基本能力;④掌握計算機網絡系統安全設置方法,具有網絡管理能力;⑤掌握計算機科學與計算機網絡的發展動態,具有繼續學習和創新的能力;⑥掌握文獻檢索、資料查詢的基本方法,具有獲取信息的能力;⑦熟練掌握一門外語,具有較高的專業外語閱讀能力;⑧了解信息安全有關的法律法規和網絡工程標準規范。

7.2課程體系與認證標準框架

網絡工程課程體系框架與工程教育專業認證標準如圖2所示。“32X”網絡工程課程體系由橫向三大子系(理論教學體系、實踐教學體系和素質拓展體系)、縱向二個平臺(通識教育平臺、學科專業基礎平臺)和X個專業方向構成,每個平臺模塊由必修課和選修課構成。整個課程體系中的兩大平臺具有穩定性、專業方向具有可擴展性、選修課具開放包容性,以適應新技術發展和個性教育的需求。在以能力培養為導向的可持續發展本科教育觀指下導,對

三大子系中的課程內容進行整合優化、強化工程實踐教學,與知識、能力和素質三大結構有機融合。知識處于表層,是基礎和載體;能力處于里層,是知識的綜合與升華;素質是核心,是內化于身心的品質和全面發展。工程教育專業認證是專業教育質量評價與保障系統,它由專業目標、質量評價、課程體系、師資隊伍、支持條件、學生發展和管理制度共7項指標18個方面的內涵構成。

7.3課程體系結構案例

湖南人文科技學院網絡工程專業知識課程體系結構如圖3所示。該課程體系是按照頂層設計的方法,其教育內容和知識課程體系由通識教育、學科專業教育和綜合素質教育3大部分及17個知識課程體系構成。每個知識課程體系由知識領域、知識單元和知識點三個層次組成。知識單元又分為核心知識單元和一般知識單元。其中,①主要課程:高等數學、線性代數、大學英語、離散數學、電路與模擬電子技術、數字電子技術、操作系統、計算機網絡、C語言程序設計、數據結構、計算機組成原理、數據庫原理、Java程序設計、計算機網絡工程、網站設計、網絡安全與管理技術、現代通信原理、光纖通信技術、網絡故障診斷與測試、網絡系統集成技術、無線網絡及其應用技術、TCP/IP原理及編程、軟件工程與UML、嵌入式系統、數字信號處理、信號與系統、應用密碼學、人工智能等。②學分結構:本專業學生必須修滿175學分,其中必修課139學分(含實踐必修25學分),限選課17學分,任選課19學分。③理論教學體系:課程體系由必修課(公共必修課、專業必修課、實踐必修課)、限選課(專業方向課)和任選課(專業任選課和公共任選課)組成。課程結構特點是:緊靠專業人才培養規格和目標;緊跟計算機科學技術的發展;注重素質教育;基礎課、專業課和選修課有機結合,兼顧學生興趣與特長;推行學分制。④實踐教學體系:主要包括軍事理論與訓練(2W,第一學期第2、3周);社會實踐(第一、二學年的暑假);課外科技文化活動(第三、四、五、六學期);教學實習(8W,第七學期13至20周);畢業論文/設計(12W,第八學期第3至14周);認識實習(1W,第五學期第1周);生產實習(2W,第八學期第1至2周);Java程序設計課程設計(2W,第二學期第17至18周,不停公共課);計算機網絡課程設計和數據庫原理課程設計(4W,第四學期第15至18周,不停公共課);網站設計課程設計和計算機網絡工程課程設計(3W,第五學期16至18周);嵌入式系統課程設計/Web數據庫技術課程設計/Java網絡編程與分布式計算課程設計(2W,第六學期第17至18周)。⑤專業方向:(1)網絡設計與管理方向:接入網技術,Web數據庫技術,網絡系統集成技術,無線網絡及其應用技術;(2)網絡軟件開發方向:TCP/IP原理及編程,Java網絡編程與分布式計算,軟件工程與UML,SQL Server 2000;(3)計算機工程方向:Matlab程序設計,嵌入式系統,數字信號處理,單片機技術與應用。

7.4師資隊伍與實踐教學條件

師資隊伍:在本專業專任教師33人,其中教授4人,副教授7人,高級職稱教師占專任教師比例為60%;博士3人,碩士23人,在讀博士研究生3人。該專業碩士學位以上教師的占專任教師比例為88%,形成了一支以中青年教師為主的年齡結構、學緣結構合理的教學科研團隊。具有系統分析師、網絡工程師、軟件設計師等職稱的“雙師型”教師10人,省級青年骨干教師或培養對象8人,獲校“十佳”教師榮譽稱號教師2人,學校教學比武獲一、二等獎教師4人,高級職稱教師每學年度均為本科生上課。2005年以來本專業教師主持國家、省、校級科學研究和教學改革研究課題共60余項,獲得項目資助經費240多萬元。本專業教師近四年共發表科研論文200余篇,其中被SCI、EI和ISTP檢索35篇,核心期刊75篇。主編或參編教材、著作23部。本專業教師的科研成果獲省、市、校級獎勵40余項,圍繞地方經濟建設與社會發展,積極開展產學研橫向合作,將教學科研成果轉化為生產力,直接服務地方經濟建設。

實驗室:本專業實踐教學環節設施完善,建設有計算機通用實驗室(9個)、操作系統實驗、網絡工程實驗室、綜合布線實驗室、網絡測試實驗室、計算機組成原理實驗室、微機原理與接口技術實驗室、數字電子技術實驗室、嵌入式系統實驗室、光纖通信實驗室、程控交換實驗室、計算機控制實驗室、軟件項目開發實訓實驗室、數學建模實訓室、大學生電子設計與創新實訓室等23個實驗室,儀器設備總價值957萬元,設備總臺套數為2125臺(套)。

實習基地:建立了地域廣泛、隊伍穩定、設施完善、技術雄厚的校外專業實習基地8個,校內實習基地2個,實習基地條件能滿足學生專業實習實訓的需求,實習實訓時間有保障、實踐效果好。這些實習基地分別是:中軟國際有限公司湖南ETC實訓基地、廣州達內外企IT培訓中心、深圳市計算機行業協會、深圳實創新科技有限公司、美國杰普軟件科技有限公司(上海)、婁底新藍電腦科技有限公司、婁底市電信局計算機中心、漣源鋼鐵廠信息中心、湖南人文科技學院網絡中心、湖南人文科技學院金工實習工廠。

8應用型網絡工程人才培養模式與特色預期

8.1人才培養思路與模式

人才培養思路是根據“厚基礎,多方向,強能力,重實踐”的原則,堅持以應用為導向,強化學科基礎,突出實踐能力,重視創新潛質,素質協調發展。

人才培養模式是本著“學科專業+應用創新+特長認證”的人才培養模式,堅持“三個面向”:面向產業以瞄準網絡技術及應用的發展、面向社會以適應經濟社會發展對網絡應用人才的需求和面向國際以接軌國際與國家有關計算機網絡的專業技術認證。推行“三個結合”:理論與實踐結合,培養理論基礎扎實、技術實踐能力強的應用人才;產學研相結合,培養與產業、社會接軌的適用人才;共性教育與特長教育結合,培養創新意識與創新能力。

8.2特色專業建設思路與預期

根據學校總體定位,科學確定專業培養目標、優化人才培養方案、改革人才培養模式、合理構建課程體系,深入改革教學內容、努力強化師資隊伍建設、大力加強實踐和動手能力培養,不斷提高本專業辦學水平與辦學質量,努力形成自己的特色,提高畢業生的就業競爭能力,努力培養“實用型、工程型”的高級網絡工程技術專門人才。建設內容主要包括:①制定具有特色的專業發展規劃;②優化人才培養方案,根據特色專業人才培養的需要,制訂符合“實用型、工程型”人才培養模式的新課程體系;③建設具有特色的專業教學隊伍,加強對教師的工程應用與開發能力培養,使專任教師中能夠有40%以上的教師能夠從事企業級工程應用開發工作,為學生進行項目實訓提供技術支持和項目開發指導;④開展具有特色的教學改革研究,積極開展“項目實訓”的工程教育模式,創新教學方法;⑤開發具有特色的教學資源;⑥建立和完善具有特色的實踐教學體系,積極開展與企業合作,與國內知名IT企業開展橫向合作,建立具有特色的網絡工程專業人才實習訓練基地,并起到推廣和示范的作用;⑦改革和創新相關教學管理制度;⑧形成具有特色的一流教學效果。

9結束語

本文在借鑒CC2005等研究成果的基礎上,分析了網絡工程專業的問題空間及其知識取向,探討了網絡工程專業的基本定位和培養目標,確立了網絡工程人才的基本能力要求。在研究網絡工程專業核心知識體系的基礎上,面向應用型人才培養,提出了與工程教育認證標準相結合的“32X”網絡工程專業課程體系基本框架。最后給出了某地方高校應用型網絡工程專業課程體系案例,并探索了其應用人才培養的基本思路和模式,其教學改革實踐效果好,該校網絡工程被確立為省級特色專業建設點。本文探索面向應用型人才培養的網絡工程知識領域與課程體系,對構建該專業教學規范,提高教育質量具有重要的現實意義。

參考文獻:

[1] 教育部高等學校計算機科學與技術教學指導委員會. 高等學校計算機科學與技術專業發展戰略研究報告暨專業規范(試行)[M]. 北京:高等教育出版社,2006.

[2] 教育部高等學校計算機科學與技術教學指導委員會. 高等學校計算機科學與技術專業公共核心知識體系與課程[M]. 北京:清華大學出版社,2008.

[3] 教育部高等學校計算機科學與技術教學指導委員會.高等學校計算機科學與技術專業實踐教學體系與規范[M]. 北京:清華大學出版社,2008.

[4] 蔣宗禮. 以能力培養為導向提高計算學科教育教學水平[J]. 中國大學教學,2008(8):35-37.

[5] 中國工程院工程教育研究課題組. 我國工程師培養的重要性與培養途徑研究[J]. 高等工程教育研究,2005(1):1-7.

[6] 蔣宗禮. 專業教育的科學化[J]. 中國計算機學會通訊,2009,5(2):42-46.

[7] 蔣宗禮. 工程教育專業認證指標解讀[J]. 計算機教育,2008(13):10-13.

[8] 湖南人文科技學院計算機科學技術系網絡工程教研室. 網絡工程專業培養方案[Z]. 湖南:湖南人文科技學院,2008.

Exploration and Practice of Course Architecture of Network Engineering Specialty to

Applicational-Type Professional Cultivate

GUO Guang-jun1, YANG Si-qing1, DAI Jing-guo1, GONG De-liang 2

(1.Department of Computer Science and Technology, Hunan Institute of Humanities, Science and Technology, Loudi 417000, China)

2.Department of Computer Science, Xiangnan College, Chenzhou 423000, China)

Abstract: It is provided with important practical meaning that probes into the knowledge domain and course architecture of network engineering (NE) specialty for cultivating applicational-type professionals, and for constructing its teaching criterion and improving its quality of education and teaching. Firstly, the concept and the classes of applicational-type professionals are presented, and the NEs problem space and knowledge tropism based on CC2005 are analyzed, and the NEs basic positioning and cultivating goals are probed into, and the basic capability demands of NE professionals are established. Then, based on the research on core knowledge architecture of NE, the basic “32X” framework of course architecture of network engineering specialty, uniting the certification standard of engineering education, is presented. Lastly, the course architecture case of applicational-type network engineering specialty of some district college is presented, and the basic idea and pattern for cultivating applicational-type professionals are probed into. It proved that the practical effect is pretty good, and the colleges NE is established the provinced-level characteristic specialty.

Key words: applicational-type professional; network engineering; knowledge domain; course architecture; capability guide