面向应用型人才培养的网络工程专业课程体系探索与实践

时间:2022-08-19 02:06:57

面向应用型人才培养的网络工程专业课程体系探索与实践

摘要:探索面向应用型人才培养的网络工程知识领域与课程体系,对构建该专业教学规范,提高教育质量具有重要的现实意义。本文给出了应用型人才的界定,分析了基于CC2005的网络工程问题空间及其知识取向,探讨了网络工程专业的基本定位和培养目标,确立了网络工程人才的基本能力要求。在研究网络工程专业核心知识体系的基础上,本文还提出了与工程教育认证标准相结合的“32X”网络工程专业课程体系基本框架,并以某地方高校应用型网络工程专业课程体系为案例,探索了其应用人才培养的基本思路和模式。由于教学改革实践效果好,该校网络工程被确立为省级特色专业。

关键词:应用型人才;网络工程;知识领域;课程体系;能力导向

中图分类号:G642 文献标识码:B

1问题提出

计算机技术、网络技术和通信技术的高速发展促进了网络工程专业的快速发展,网络工程作为教育部颁布的《普通高等学校本科专业目录》(1998年颁布)外专业,自2001年教育部首批增设该专业以来,许多高校在计算机科学与技术、通信工程等专业的办学基础上新开办了网络工程专业或设置了网络工程专业方向。2001年至2008年经教育部审批同意设置网络工程本科专业的高等学校共有235所。从历史上看,网络工程曾是计算机科学的一个分支,长期以来与计算机科学存在很强的联系,按照教育部的划分,网络工程、计算机科学与技术、软件工程均属于计算机类专业。目前,网络工程专业作为一个较新的专业,其培养目标、课程设置、实践环节至今没有比较统一的规范,教育部高等学校计算机科学与技术教学指导委员会也没有对它给出明确专门的指导性意见或规范,各个学校网络工程专业开设的课程存在着比较大的差异。因此,探讨适合我国新型工业化建设需要的应用型网络工程专业的知识体系与课程,对于规范网络工程专业教学,提高其教学质量具有迫切而重要的现实意义。

2应用型人才界定与培养

根据应用型人才培养目标内涵的不同,应用型人才可分为工程型、技术型和技能型。工程型人才主要具备运用所学专业基本理论、专门知识和基本技能,将科学原理及学科体系知识转化为设计方案或设计图纸的专业能力,可由研究型、教学研究型和教学型高校培养;技术型人才主要从事产品开发、生产现场管理、经营决策等活动,具备将设计方案与图纸转化为产品的能力,定位为技术工程师,主要由教学型地方本科院校培养;技能型人才则突出应用性、实践性,主要依靠熟练的操作技能以具体完成产品的制作,承担生产实践任务,将决策、设计和方案等的实现以转化为不同形态的产品,主要由高职类院校培养。

3网络工程问题空间及知识取向

参照ACM、AIS和IEEE-CS专家在CC2005中所刻画的计算学科的问题空间,本文在综合当前各类研究成果的基础上,认为网络工程的问题空间如图1所示,其知识取向:(1)强调的知识领域:网络为中心原理与设计、网络中心使用与配置、技术需求分析、系统集成、系统管理、程序设计基础、操作系统配置与使用、信息管理(数据库)实践、保密:实现与管理、人机交互、计算机体系结构与组织、平台技术、软件设计、集成程序设计、法律/职业/伦理/社会等;(2)弱化的知识领域:程序设计语言理论、软件工程经济学、数字逻辑、图形学和可视化、科学计算(数值方法)、智能系统、算法与复杂性等。网络工程优先知识取向具体参见表1。

4应用型网络工程专业基本定位与培养目标

专业定位要与学校的类型定位、办学层次定位、人才培养目标定位、服务面向定位相一致,符合社会发展与经济建设的需要,符合学校的实际情况,遵循教育教学规律。

我国高等教育法对本科教育的学业标准明确规定:“应当使学生比较系统地掌握本学科、专业必需的基础理论、基本知识,掌握本专业必要的基本技能、方法和相关知识,具有从事本专业实际工作和研究工作的初步能力。”作为本科教育的网络工程专业,其教育内容取决于本科教育的基本要求和相应类型。本科教育具有“强基础性”特征,必须树立正确的教育观,走可持续内涵发展的道路,本科教育不同于职业教育,其目标更关注“长远”,必须摈弃浮躁,重视基础,坚决杜绝产品教育。

追求培养目标的合理性与实现的有效性是探索和实施专业办学从经验走向科学的关键点。地方高校必须根据社会需求、学校特点、专业特点、师资特点和学生特点,确定准确、具体的专业培养目标,并围绕该目标开展有效的教育教学活动,以实现在社会需求多样性和办学条件差异性条件下的各类教育资源效益的最大化。为满足我国新型工业化建设的需求,面向市场,培养大批应用型网络工程高素质工程技术专门人才。

网络工程是根据需求说明,用工程标准和方法规划、设计、实施、测试、应用开发、使用、管理和维护网络的全过程。网络工程专业是一个跨学科、宽口径、实用性强、服务面广的专业,涵盖了互连网、局域网、无线网、移动网、电信网、数字通信、光纤通信等。

应用型网络工程人才要求具有较宽的学科专业知识面、较扎实的学科专业理论基础、较熟练的网络工程实践技能、较强的学习应用掌握新知识与技术的后劲和良好的自然科学、人文科学和社会科学等综合素质。主要从事网络工程与网络系统的规划设计、需求分析、应用开发、实施部署、安全管理、运行维护等工作,可以担当网络架构师、网络工程师、网络测试工程师、网络销售工程师等工作。

5应用型网络工程人才基本能力要求

5.1以能力培养为导向

随着高等教育从知识教育向以能力培养为中心教育的转变,教育评价的关注点也从“教师教了什么”和“学生学了什么”向“学生学会了什么”和“学生会做什么”迁移。文献[4]归纳了针对工程学士学位教育专业认证的华盛顿协议对本科生的能力要求的7个方面。我国从2007年12月开始推行工程教育专业认证标准(试行),其基本要求是:(1)专业必须具有明确、合理的培养目标,符合学校办学理念;(2)培养的学生必须达到的知识、能力与素质基本要求包括8个方面,可概括为工程分析设计能力、协作持续发展能力和社会责任职业能力三大类,如表2所示(保留原来的编号)。

5.2基本学科能力培养

网络工程专业人才应具备包括交流、获取知识与信息的能力、基本学科能力、创新能力、工程实践能力、团队合作能力、可持续发展能力等基本能力。应用型网络工程人才强调设计形态和工程技术形态,要求强化网络工程与网络应用系统的规划、分析、设计、实施、部署、开发与应用等工程技术能力培养,同时也不能忽视程序设计与实现能力,计算思维能力和算法设计与分析能力的培养。基本学科能力的培养,需要构建由系列课程组成训练体系,使学生在修养中形成一些良好学科习惯,循序渐进、潜移默化地养成学科优秀人才所要求的能力和素质。

5.3系统能力的培养

系统能力包括系统的眼光、系统的观念、系统的结构、部分与整体、不同级别的抽象等能力。培养学生的系统能力,必须坚持强调系统分析设计,关注12个基本概念,理解和掌握典型的学科方法。

5.4能力的详细描述

能力是培养目标的重要描述元素之一。根据CC2005给出的计算学科不同方向上11个方面59种能力要求,网络工程专业的能力主要包括:网络与通信能力、通过集成开发系统能力、算法能力、应用程序能力计算机程序设计能力、硬件与设备能力、人机界面能力、信息系统能力、IT资源计划能力、信息管理(数据库)能力、智能系统能力。工程技术设计能力、工程技术应用能力、工程技术实践能力和工程技术创新能力是其能力结构中的关键组成部分,也是其区别于研究型人才与技能型人才的重要特点。

6应用型网络工程专业核心知识体系

网络工程专业核心知识体系包括8个知识领域,含39个知识单元。①网络及其计算:网络及其计算介绍、通信与网络、网络规划设计、网络集成与优化、网络安全、客户/服务器计算举例、构建Web应用、网络管理;②信息管理:信息模型与信息系统、数据库系统、数据建模、关系数据库、网络数据库、数据库查询语言、关系数据库设计、事务处理;③操作系统:操作系统概述、操作系统原理、并发性、调度与分派、内存管理、设备管理、安全与保护、文件系统;④计算机体系结构与组织:数据的机器表示、汇编级机器组织、存储系统组织和结构、接口和通信、功能组织;⑤程序设计基础:程序基本结构、算法与问题求解、基本数据结构、递归、事件驱动程序设计;⑥算法:基本算法、分布算法;⑦程序设计语言:程序设计语言概论、面向对象程序设计;⑧离散结构:函数、关系与集合、基本逻辑、证明技巧、图与树。

7应用型网络工程专业课程体系设计案例

本案例给出的是湖南人文科技学院这所新建地方本科院校的网络工程本科专业建设与课程体系设计的改革探索及实践总结。

7.1专业定位、培养目标和培养规格

专业定位:立足娄底,面向湖南,辐射全国,服务地方,培养素质高、能力强、具有创新能力的计算机网络工程研究、设计、开发、集成、管理和应用的高级工程技术人才。

培养目标:培养德、智、体、美全面发展,系统地掌握计算机网络工程和计算机科学的基础理论、专业知识和基本技能,受到良好的科学研究和实际应用训练,具有较强的分析、实践能力和开拓创新意识,能适应本学科技术发展的要求,从事计算机网络工程研究、设计、开发、集成、管理和应用等工作的高级工程技术人才。

培养规格:本专业培养的学生要具有正确的政治方向,拥护中国共产党的领导,热爱社会主义祖国,树立正确的世界观、人生观和价值观;具有艰苦奋斗和开拓创新的精神;具有良好的品质和职业道德。主要学习计算机网络的基础理论和专业知识,接受从事研究、设计和应用计算机网络工程系统以及系统安全管理的基本训练,具有网络研究、开发、设计与应用的基本能力。主要知识、能力和素质要求:①掌握本学科的基本理论、基本知识和基本技能,具有扎实的自然科学基础、良好的科学思维思维能力;②掌握网络工程的基本原理及技术,具有设计、开发及系统分析和组建网络的能力;③掌握网络软件开发、设计的基本方法,具有软件开发和应用的基本能力;④掌握计算机网络系统安全设置方法,具有网络管理能力;⑤掌握计算机科学与计算机网络的发展动态,具有继续学习和创新的能力;⑥掌握文献检索、资料查询的基本方法,具有获取信息的能力;⑦熟练掌握一门外语,具有较高的专业外语阅读能力;⑧了解信息安全有关的法律法规和网络工程标准规范。

7.2课程体系与认证标准框架

网络工程课程体系框架与工程教育专业认证标准如图2所示。“32X”网络工程课程体系由横向三大子系(理论教学体系、实践教学体系和素质拓展体系)、纵向二个平台(通识教育平台、学科专业基础平台)和X个专业方向构成,每个平台模块由必修课和选修课构成。整个课程体系中的两大平台具有稳定性、专业方向具有可扩展性、选修课具开放包容性,以适应新技术发展和个性教育的需求。在以能力培养为导向的可持续发展本科教育观指下导,对

三大子系中的课程内容进行整合优化、强化工程实践教学,与知识、能力和素质三大结构有机融合。知识处于表层,是基础和载体;能力处于里层,是知识的综合与升华;素质是核心,是内化于身心的品质和全面发展。工程教育专业认证是专业教育质量评价与保障系统,它由专业目标、质量评价、课程体系、师资队伍、支持条件、学生发展和管理制度共7项指标18个方面的内涵构成。

7.3课程体系结构案例

湖南人文科技学院网络工程专业知识课程体系结构如图3所示。该课程体系是按照顶层设计的方法,其教育内容和知识课程体系由通识教育、学科专业教育和综合素质教育3大部分及17个知识课程体系构成。每个知识课程体系由知识领域、知识单元和知识点三个层次组成。知识单元又分为核心知识单元和一般知识单元。其中,①主要课程:高等数学、线性代数、大学英语、离散数学、电路与模拟电子技术、数字电子技术、操作系统、计算机网络、C语言程序设计、数据结构、计算机组成原理、数据库原理、Java程序设计、计算机网络工程、网站设计、网络安全与管理技术、现代通信原理、光纤通信技术、网络故障诊断与测试、网络系统集成技术、无线网络及其应用技术、TCP/IP原理及编程、软件工程与UML、嵌入式系统、数字信号处理、信号与系统、应用密码学、人工智能等。②学分结构:本专业学生必须修满175学分,其中必修课13分(含实践必修25学分),限选课17学分,任选课1分。③理论教学体系:课程体系由必修课(公共必修课、专业必修课、实践必修课)、限选课(专业方向课)和任选课(专业任选课和公共任选课)组成。课程结构特点是:紧靠专业人才培养规格和目标;紧跟计算机科学技术的发展;注重素质教育;基础课、专业课和选修课有机结合,兼顾学生兴趣与特长;推行学分制。④实践教学体系:主要包括军事理论与训练(2W,第一学期第2、3周);社会实践(第一、二学年的暑假);课外科技文化活动(第三、四、五、六学期);教学实习(8W,第七学期13至20周);毕业论文/设计(12W,第八学期第3至14周);认识实习(1W,第五学期第1周);生产实习(2W,第八学期第1至2周);Java程序设计课程设计(2W,第二学期第17至18周,不停公共课);计算机网络课程设计和数据库原理课程设计(4W,第四学期第15至18周,不停公共课);网站设计课程设计和计算机网络工程课程设计(3W,第五学期16至18周);嵌入式系统课程设计/Web数据库技术课程设计/Java网络编程与分布式计算课程设计(2W,第六学期第17至18周)。⑤专业方向:(1)网络设计与管理方向:接入网技术,Web数据库技术,网络系统集成技术,无线网络及其应用技术;(2)网络软件开发方向:TCP/IP原理及编程,Java网络编程与分布式计算,软件工程与UML,SQL Server 2000;(3)计算机工程方向:Matlab程序设计,嵌入式系统,数字信号处理,单片机技术与应用。

7.4师资队伍与实践教学条件

师资队伍:在本专业专任教师33人,其中教授4人,副教授7人,高级职称教师占专任教师比例为60%;博士3人,硕士23人,在读博士研究生3人。该专业硕士学位以上教师的占专任教师比例为88%,形成了一支以中青年教师为主的年龄结构、学缘结构合理的教学科研团队。具有系统分析师、网络工程师、软件设计师等职称的“双师型”教师10人,省级青年骨干教师或培养对象8人,获校“十佳”教师荣誉称号教师2人,学校教学比武获一、二等奖教师4人,高级职称教师每学年度均为本科生上课。2005年以来本专业教师主持国家、省、校级科学研究和教学改革研究课题共60余项,获得项目资助经费240多万元。本专业教师近四年共发表科研论文200余篇,其中被SCI、EI和ISTP检索35篇,核心期刊75篇。主编或参编教材、著作23部。本专业教师的科研成果获省、市、校级奖励40余项,围绕地方经济建设与社会发展,积极开展产学研横向合作,将教学科研成果转化为生产力,直接服务地方经济建设。

实验室:本专业实践教学环节设施完善,建设有计算机通用实验室(9个)、操作系统实验、网络工程实验室、综合布线实验室、网络测试实验室、计算机组成原理实验室、微机原理与接口技术实验室、数字电子技术实验室、嵌入式系统实验室、光纤通信实验室、程控交换实验室、计算机控制实验室、软件项目开发实训实验室、数学建模实训室、大学生电子设计与创新实训室等23个实验室,仪器设备总价值957万元,设备总台套数为2125台(套)。

实习基地:建立了地域广泛、队伍稳定、设施完善、技术雄厚的校外专业实习基地8个,校内实习基地2个,实习基地条件能满足学生专业实习实训的需求,实习实训时间有保障、实践效果好。这些实习基地分别是:中软国际有限公司湖南ETC实训基地、广州达内外企IT培训中心、深圳市计算机行业协会、深圳实创新科技有限公司、美国杰普软件科技有限公司(上海)、娄底新蓝电脑科技有限公司、娄底市电信局计算机中心、涟源钢铁厂信息中心、湖南人文科技学院网络中心、湖南人文科技学院金工实习工厂。

8应用型网络工程人才培养模式与特色预期

8.1人才培养思路与模式

人才培养思路是根据“厚基础,多方向,强能力,重实践”的原则,坚持以应用为导向,强化学科基础,突出实践能力,重视创新潜质,素质协调发展。

人才培养模式是本着“学科专业+应用创新+特长认证”的人才培养模式,坚持“三个面向”:面向产业以瞄准网络技术及应用的发展、面向社会以适应经济社会发展对网络应用人才的需求和面向国际以接轨国际与国家有关计算机网络的专业技术认证。推行“三个结合”:理论与实践结合,培养理论基础扎实、技术实践能力强的应用人才;产学研相结合,培养与产业、社会接轨的适用人才;共性教育与特长教育结合,培养创新意识与创新能力。

8.2特色专业建设思路与预期

根据学校总体定位,科学确定专业培养目标、优化人才培养方案、改革人才培养模式、合理构建课程体系,深入改革教学内容、努力强化师资队伍建设、大力加强实践和动手能力培养,不断提高本专业办学水平与办学质量,努力形成自己的特色,提高毕业生的就业竞争能力,努力培养“实用型、工程型”的高级网络工程技术专门人才。建设内容主要包括:①制定具有特色的专业发展规划;②优化人才培养方案,根据特色专业人才培养的需要,制订符合“实用型、工程型”人才培养模式的新课程体系;③建设具有特色的专业教学队伍,加强对教师的工程应用与开发能力培养,使专任教师中能够有40%以上的教师能够从事企业级工程应用开发工作,为学生进行项目实训提供技术支持和项目开发指导;④开展具有特色的教学改革研究,积极开展“项目实训”的工程教育模式,创新教学方法;⑤开发具有特色的教学资源;⑥建立和完善具有特色的实践教学体系,积极开展与企业合作,与国内知名IT企业开展横向合作,建立具有特色的网络工程专业人才实习训练基地,并起到推广和示范的作用;⑦改革和创新相关教学管理制度;⑧形成具有特色的一流教学效果。

9结束语

本文在借鉴CC2005等研究成果的基础上,分析了网络工程专业的问题空间及其知识取向,探讨了网络工程专业的基本定位和培养目标,确立了网络工程人才的基本能力要求。在研究网络工程专业核心知识体系的基础上,面向应用型人才培养,提出了与工程教育认证标准相结合的“32X”网络工程专业课程体系基本框架。最后给出了某地方高校应用型网络工程专业课程体系案例,并探索了其应用人才培养的基本思路和模式,其教学改革实践效果好,该校网络工程被确立为省级特色专业建设点。本文探索面向应用型人才培养的网络工程知识领域与课程体系,对构建该专业教学规范,提高教育质量具有重要的现实意义。

参考文献:

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[8] 湖南人文科技学院计算机科学技术系网络工程教研室. 网络工程专业培养方案[Z]. 湖南:湖南人文科技学院,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 NE’s problem space and knowledge tropism based on CC2005 are analyzed, and the NE’s 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 college’s NE is established the provinced-level characteristic specialty.

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

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