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【关键词】工程训练基础网络课程 构建 探索
【中图分类号】G 【文献标识码】A
【文章编号】0450-9889(2012)02C-0026-02
随着网络与信息技术的飞速发展,教育正在全球范围内发生着深刻的变革,其中影响范围最大、意义最深远的就是借助于互联网大力发展的网络教育,以及随之形成的网络课程。网络课程是根据教学目标设计的,反映某种教学策略和教学内容,同时将教学信息和教学行为相互融合的计算机应用软件。它包括用于控制和进行教学活动的程序,教师和学生使用的网络形态的教科书、教学参考资料和教学大纲,以及组织网络教学内容的教学策略,支撑网络课程的教学平台。本文结合网络课程的特点,以桂林电子科技大学工程训练基础网络课程的设计为例,对网络课程教学系统构建及教学效果的各个环节进行研究。
一、工程训练基础网络课程的系统设计
(一)情景设计
工程训练基础网络课程即把工程训练基础课程的相关教学内容网络化。该课程的开发依据在于:一方面,工程训练基础课程实践性较强,学生通过课堂的短时间学习难以理解消化,而网络课程正好弥补了传统课程的教学手段的不足,利用计算机多媒体的优势,配以图形、动画、声音、视频等多种手段进行教学, 增加教学内容的直观效果,形象、生动地表示出课程中晦涩、难懂的部分。另一方面,网络课程符合当代教育发展的趋势。创建基于web学习环境的教学网站来辅助教学,打破传统教学时空的限制,实现“任意时间及零距离”的交互,可以为学习者提供大量信息资源,为学习者和教师之间、学习者之间提供一个无障碍的交流空间和协作学习空间。
(二)功能设计
网络课程开发的基础是教学设计, 目前流行的教学设计理论主要有“以教为主”教学设计、“以学为主”教学设计和“主导―主体结合”等三种。工程训练基础网络课程采用了“主导―主体结合”教学设计思想,其核心是“以学生为主体,以教师为主导”,教师为学生提供学习方法的使用、学习资源的应用、学习环境的构建、学习效果的检测等方面的指导与支持。
工程训练基础网络课程系统的核心功能结构(见图1)主要包括以下方面:
1.课程简介。本功能块主要介绍工程训练基础课程的历史发展沿革、课程指导思想、课程建设目标以及课程教学纲要。用户通过访问该模块,可以对工程训练课程有一个较全面的了解。
2.在线学习。通过在线视频教学,学生可以学习工程训练基础课程的基本内容,了解课程的重点与难点问题,做到对实训的内容心中有数,避免在进行实践操作的过程中手忙脚乱。同时,教师可以灵活地通过网络给学生提供最新学习资源,并对学生的反馈意见进行分析,为改进教学提供依据。
3.在线测试。测试是检验学生学习效果好坏的最主要途径之一。我们在网络课程中提供各种与课程相匹配的测试内容,并利用严格的计时和准确的计分系统,对学生实施“准”在线测试,学生通过身临其境自我测试,可了解自己的学习进展情况,分析、总结目前还存在的问题,以便更快更好解决问题。通过在线测试功能,学生的自主学习有了质的保障。
4.在线答疑。在网络自主学习过程中,学生难免碰到各种各样的疑难问题,如果得不到及时的解决,将对后续学习的积极性产生较大的影响。因此,我们在网络课程中专门设置了“在线答疑”功能块,学生把在实训中碰到的疑问提交到网络教学平台的答疑系统,教师和学生都可以对问题作出解答。同时在每次课程小结中,教师把提问次数比较多的或解决不够完善的问题拿到实践环节中继续讨论,让学生找到答案的同时也加深印象。
5.课程资源。这是供教师上传、学生下载课程资源的专区。教师通过专用入口将准备好的学习资源(包括教学课件、教学视频、教学录像以及典型学生作品)上传至课程资源专区,访问用户即可获取所需的资源。本模块可对与课程相关的教学内容进行实时更新,学生可以根据自己的课堂学习情况有的放矢地下载学习内容。
二、工程训练基础网络课程的教学实践与探索
工程训练基础是一门实践与理论性要求较高的工科类基础课程,因此课程的教学从实践教学的理念出发,参考部分成功的教学实践,提出以工程实践能力培养为主线,构建“工程认知―工艺实训―综合创新”三层次、多模块、递进式工程实践教学体系。该体系充分利用网络课堂教学的先进性,注重学生对基础理论、基本概念和实践操作的视频预习;强调实践环节的训练,并结合实际工程案例,为学生在综合创新环节中的自主能力、研究能力、分析能力、综合能力和创新能力的培养奠定基础。
(一)工程认知――视频预习的导向性
工程训练基础课程涉及机械与电子产品的设计制造过程中诸多内容,注意要领繁多,简单的图文叙述难以满足学生的学习要求。因此,在此网络课程教学环节中,我们以实践实训为任务驱动,提出课程所要达到的目标和所要完成的项目实训内容,使学生上课前就带着任务学习,培养学生的学习兴趣和创新精神。项目实训的有效实施是重点,除了面对面的指导外,为满足各类学生的需求,应提供尽可能多的教学辅导资源, 如增设拍摄现场录像、动画、视频等多方式相结合的教学情景,让学生理解、掌握抽象难懂的问题。例如,在工程训练过程中,安全操作是一个非常重要的环节,传统教学模式是通过老师“讲故事”,学生作为听者了解安全重要性,虽取得了一定成效,但难以加深印象。如今学生通过直观的动画情景,了解违规操作带来的危害,使学生深深体会到安全操作的重要性,教学起到了事半功倍的效果。
(二)工艺实训――全面提高学生的实践动手能力
传统教学采取的教学方式是“抓两头,带中间”,往往造成“好生吃不饱,差生吃不了”的现象。而网络课程教学则为学生的“自主化”学习提供了条件:学生根据自身对知识掌握的情况,利用便捷的网络获取所需要的知识。这就克服了传统课堂无法兼顾每个学习者兴趣和能力而形成的“一刀切”现象,真正实现了因材施教。
以实训中的电火花线切割为例,教学安排为2课时理论,8课时实训。在改革之前,学生普遍反映实训时间太短,学习难度极大,学习效果欠佳。自从开发了网络课程,实训前学生可参考网络课程的实践指导模块,提前了解线切割加工的基本工艺,做到实训前心中有数。在实训过程中,因为时间的限制,教师的讲解时间较短,学生很难在较短的时间内接受消化和操作要领。而网络课程的引入,使学生在操作过程中,遇到困难时可以通过在线查询解决,也提高了学生的实践动手能力。
(三)综合创新――发展学生协作式自主学习能力
在以教师为中心的教学模式中,对学生学习过程和效果进行评估完全是教师的责任,而利用网络课程教学,则可以使学生在学习目标的指引下,通过“人机对话”的方式自主探究学习。基于学习者的自主学习能力只有通过社会合作方式才有可能得到发展,同时协作的方式学习有利于培养学生的辩证和发散思维、发挥其想象力与创造力,在学习的过程中应该考虑培养学生的团队协作能力。
在工程训练过程中,为更好地展示和总结学生的实训成果,教师应鼓励学生以小组为团队进行综合项目训练,对训练内容,只提出基本要求,不限定解决方法。同时还鼓励学生自主选题、自行设计,给学生足够的空间,以培养学生提出问题、分析问题、解决问题的能力,独立开发的能力,团队合作的精神。很多同学能将学到的知识运用于解决自己遇到的问题,在解决方案的实现上体现了学生的能力和创新意识。
同时,学生在学习过程中可以充分利用网络课程的BBS平台进行问题和作品的与讨论,师生共同评其优、论其劣。在此过程中通过不同观点和解决方法的碰撞与交流,激发了创意,锻炼了学生的独立思考能力和协作精神,其学习的自主性得到了发挥。
根据当前信息技术和教育技术领域中的新思想和新技术,从教学实践和教学效果出发, 构建的工程训练基础网络课程完全符合现代实践教学的需要,其系统设计从人机工程学角度着手,为学生提供功能突出、交互性强的网络平台。工程训练基础网络课程的建立,改进了课程的教学内容和方法,满足了工程实践教学的发展需要,并在学生的自主学习过程中取得了良好的效果。
【参考文献】
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【关键词】 中职教育 专业课程体系 计算机网络技术 工作过程导向
国家为了大力推动我国职业教育的长足发展,从2010年开始推出了“国家中等职业教育改革发展示范学校建设计划”。在创建示范校的过程中,我们深刻认识到如何根据职业教育的特点进行专业课程体系的改革将是示范校重点专业建设的核心任务。
一、中职教育的人才培养目标
职业教育与普通教育相比,无论在教育目标还是教育模式上都要求有明确的职业指向。职业教育的教育目标侧重的是职业能力的培养,教育模式强调的是工学结合,即以工作过程为导向设计教学过程。所以,中职教育的人才培养目标应该是培养与区域经济、行业需求相适应的应用型、技能型职业人才。职业教育的教育目标和教育模式决定着中职学校培养人才应具备相应的职业能力。职业能力包括专业能力、方法能力和社会能力。
二、目前专业课程体系中存在的主要问题
目前大多数职业学校的专业课程体系设置并不合理,无法实现职业教育的核心教育目标。主要体现在:(1)课程体系学科本位化。课程体系还是以灌输学科知识为宗旨,强调学科的逻辑体系,忽视学生的职业经验,课程设置不能满足当前经济的发展,专业课程设置中缺乏新兴行业与领域的课程,使得课程缺乏实际的应用性,与职业、就业联系不太紧密,不能体现中职教育的特色。(2)课程内容结构不合理,与实际工作过程联系不紧密。课程教学理论课较多,实践课偏少,比例失调。理论知识的传授偏多,理论课内容难度较大;课程内容结构不尽合理,学生所学课程内容中存在重复、过时的知识内容。专业课程设置没有与实际工作任务紧密结合,岗位针对性不强。(3)课程实施方法与手段虽然多样化,但教学互动性差、学习过程缺乏合作性。专业理论课程普遍采用“教师课堂讲授为主,多媒体教学为辅”的教学方法,在课堂上也注重运用案例式、启发式、讨论式等教学方法来调动学生学习的主动性,但依然摆脱不了“教师台上讲课,学生台下聆听记忆”的以教师为主导的传统形式。(4)课程评价体系单一,对学生职业能力的发展不能做出客观评价等。目前专业课程评价主要存在课程评价主体单一,课程评价标准相对僵化,比如主要采用定量评价方法,根据学生的表现对学生达到教学目标的程度打出分数或评价等级。这样将一些无法量化的内容排除在评价范围之外。
三、以工作过程为导向的课程体系设计思想
二十世纪九十年代以来,以德国为先导的关于以工作过程为导向的课程改革研究,成为职业教育界课程开发与课程改革探讨的焦点。强调高新技术条件下与工作过程有关的隐性知识――经验的重要性,强调学科体系知识的学习应以学生主动学习为核心,而不是一味的“灌输”。这种方法的应用不再强调学生对知识的静态记忆,而是注重动态的工作任务体系,打破了传统的学科体系知识结构,而引入生产企业中的实际工作任务,以工作过程为导向重新构建“学习领域”,以学生自主学习为核心,注重在学习中合作,在合作中学习,有利于职业教育整个课程体系的优化。
我国多位著名的职业教育研究专家对职业教育课程体系的改革也做了深入研究。”以工作过程为导向”这一课程改革新思想已经成为职业教育学者关注的焦点,它将为我国职教领域课程体系的改革提供重要的结构框架。
四、计算机网络技术专业课程体系改革策略
在这次课程体系改革中我们应打破传统的学科体系框架,将以工作过程为导向的核心思想融入其中来构建新的课程结构体系。根据人才调研定位专业岗位群及岗位核心能力,按照网络管理员岗位的“工作项目―工作任务―工作行为”这一主线确定“典型工作任务――学习领域课程――学习情境”。从课程目标、课程结构、课程实施和课程评价这四个方面进行全面规划建设。
1、以行业需求为依据,确定网络专业课程目标。中职教育培养的是在一线工作岗位上的技术人才,所以在专业课程设置时应以职业岗位群为出发点,课程目标应按照人才需求的职业领域来确定。通过深度社会调研、专业调研和专家论证,进一步明确专业定位。我们对珠三角地区不同城市(重点是深圳)的企事业用人单位进行专题调研。从计算机网络技术专业所覆盖的职业岗位群看:中职计算网络技术专业人才培养方向基本可确定为:文档处理、计算机软硬件维护、网络操作维护、网站建设与维护、网络产品营销、技术支持等。
2、以工作任务为指导,确定专业课程。职业教育强调的是“工学结合,学以致用”。学生毕业后大部分是要直接进入工作岗位的。所以,中职学校进行学习领域课程设置时应考虑职业活动,注重理论与实践的相结合,按照学生的认知规律以工作过程为导向安排课程内容。根据之前确定的岗位群,将其工作分解成若干个典型的工作任务,并进一步转化为相应核心的学习领域课程。
3、以行动导向为引领,组织课程实施。工作过程导向课程教学从“与实际的工作过程序列实现同步”的角度设计学习情境,创造了真实或仿真的工作情境。在整个教学实施过程中,要求师生按照工作过程,以“资讯―计划、决策―实施―检查、评价”的程序进行教学。我们在实践中依据此原则探索尝试了“小组竞争项目教学法”,从2011年开始在网络专业部分课程中实施,效果很好。教学实施第一步,提出用户需求及相应工作任务。教师主要以指导者的身份出现,首先教师按照任务说明书,讲解工作流程,明确本次工作任务和考核标准;其次,教师审核学生制定的任务计划与实施方案,引导学生确定最终方案;再次,教师监督学生的进度,并讲授业务处理中要注意的问题;最后,教师指出学生在本次任务中出现的问题及学生在解决问题过程中的态度是否端正,并协助制定出改进方案。
4、以职业岗位能力为本位,评价课程实施效果。根据职业岗位能力的要求, 对课程实施效果应采用多元化和全程化的评价方式。课程评价的内容包括对专业知识的评价、对专业技能方面的评价和对职业素质方面的评价。评价小组由授课教师、学生和小组成员三方组成。对每个学生的实践能力、合作协调能力、创新能力、解决问题能力等多方面进行评价。评价的方式采用“学生自评―老师评价―小组评价”相结合的形式,学生根据自己的学习情况和项目实施效果进行自我评价,老师通过观察对学生整个项目实施状况给出合理评价,小组成员站在合作交流的角度对任务的完成情况给出评价。整个课程结束,结合课程进行结业性质综合考核评价。
整个评价过程不仅注重学生的学习结果,还注重学生学习过程,使定性与定量相结合,保证了课程实施效果评价的有效进行。
另外引入相关的行业认证,对部分核心课程逐步实现教学评价标准涵盖行业评价标准。
探究实施过程中,发现评价量表需要进一步完善,另外如何既能有效多元化评价,又能适度控制评价复杂度,也是今后将继续探究、完善的地方。
参 考 文 献
[1] 姜大源. 论职业教育课程的系统化设计:关于工作过程系统化课程开发的解读. 中国高教研究,2009.04
关键词:网络工程专业 学科规范 课程体系
1、引言
随着计算机网络技术的迅速发展和应用领域的不断扩大,计算机网络已渗入人们工作和生活的方方面面。据中国互联网络信息中心报告显示,截至 2012 年 6 月底,中国网民规模已达到5.38亿[1]。在网民数量激增的同时,越来越多的企事业单位开始建立基于自身业务的网络系统,并开发基于网络的应用和业务。目前,国内高校的网络工程专业大体分为两大类:一类是以原有的计算机本科专业为基础,课程体系[2]沿用计算机本科体系,无法体现网络工程专业特色。例如:以编程类课程来说,计算机专业[3]强调的是语言编程,而网络工程专业强调的是网络管理编程及其底层协议通信。因此,这样的课程设置泛而不专,不能体现一专多能的作用。另一类是以通信工程为主体,强调计算机网络与原有电信网络相结合,主要体现在各个邮电学院的培养计划中。这两类都不符合目前网络工程专业的发展需求,没有给出清晰的专业定位,造成教学质量和效率下降。
目前各行各业需要什么样的网络技术人才呢?而国内的高等院校网络工程专业培养的人才能否完全满足这些需求呢?为此,我们一方面调查并分析了多个典型行业对网络工程专业人才的技术与技能要求,另一方面跟踪分析了包括清华、北大、上海交大、美国 MIT、加州大学伯克利分校、西点军校、CC2005、加拿大 Dalhousie 大学、澳大利亚昆士兰大学和国立大学、瑞士联邦理工学院等多所国内外知名院校当前网络工程或相关专业的培养方案,并以此为依据,确定网络工程专业涉及到的知识领域及对应的知识点,然后制定覆盖各知识点的课程体系和教学计划。
2、网络工程专业的培养目标
高等教育的目的是培养高等技术人才,网络工程专业主要是为了培养网络工程师,目前网络工程专业的培养方向主要有网络工程管理与规划设计、网络维护与管理以及网络应用程序开发等方向[4-8]。根据普通工科高校办学层次和培养对象,我们立足于“宽口径,厚基础,高素质,强能力,突出创新意识”的教学理念,确立该专业的培养目标为:培养系统掌握计算机技术、通信技术及网络技术的基本理论、基本知识,掌握计算机网络系统分析和设计的基本方法,具备计算机应用、网络编程与应用开发、网络规划设计部署、网络管理等基本能力,具有较强创新意识的计算机网络工程技术人才。
3、制订专业培养方案的方法
在制定专业培养方案时,可以采用“需求驱动”的方法。首先,对人才市场进行需求分析,确定本专业的培养目标;然后,根据培养目标和人才需求分析,得到了本专业人才应具备的专业理论知识和专业技能,大致确定本专业的专业课程;根据这些专业课程又需要哪些专业基础课程的支持,从而大致确定本专业的专业基础课程;通过分析这些专业基础课程应该得到哪些基础课程的支持,大致确定本专业的基础课程;最后,根据培养目标和培养方案的制订原则,仔细、合理地调整各模块内容和学分分配。
4、网络工程专业课程体系设计
4.1课程体系设计的原则
课程体系的设计必须分析网络工程的专业特性,且与当前社会的需求紧密结合。基于网络的社会需求众多,网络技术日益复杂,因此,最好根据需求,将这些特性分类,设计网络工程专业方向,然后为不同专业方向设计不同的课程体系。网络技术是计算机科学与通信技术结合的产物,我们从两个学科的本质出发,从硬件和软件两个方面划分社会需求,分为网络设备的研发与制造产业、网络系统软件的完善与拓展、基于网络的应用软件与工程设计 3 个方面。第 1 方面属于硬件领域,第 2 和第 3 方面属于软件领域的系统软件与应用软件。在网络设备的研发与制造产业,目前最具有代表性的公司有 CISCO、华为、H3C、中兴等;在网络系统软件的完善与拓展方面,有代表性的领域有下一代互联网的协议研究、无线通信协议的研究、网络安全相关协议的研究等;基于网络的应用软件与工程设计有 Web程序设计、防火墙和 IDS 软件的研发、网络规划与设计等。
4.2调整课程结构,优化课程体系
对专业基础课程及专业课程进行知识点的归类整合,在工科学生培养的框架内,重新组织课程,增强课程教学的一致性和连贯性,减少不必要的重复。在课程结构调整方面,以课群为基础组织和建设课程内容,这样既便于同类相关课程之间的知识衔接,又便于在课群内组织任课教师开展课程建设等教学研究活动。同时,专业课群也体现了培养目标所确定的学生应具备的主要技能,便于在课群的基础上通过修订课程内容,调整学生的知识结构,完善培养目标的具体内涵。
4.3课程体系强化方向性
网络工程专业作为一门新型的交叉学科,虽然与计算机、通信工程专业相近,但具有其鲜明的专业特色。网络工程专业的教学计划,虽然总在调整,但总体而言,没有实质性的突破。很多高校网络专业教师为了提高学生的综合能力,尝试以任务驱动及实例教学为主,通过学习和模仿,制作出一个相对完整的、能够完成一定操作的程序(或应用软件)。这种尝试,在提高学生的动手能力及学生的学习兴趣方面虽收到一定的效果,但改革力度是不够的。建立切实可行、符合本校特色的教学计划、培养方案和课程体系是网络工程专业建设的基础,教学内容和课程结构体系要瞄准人才培养目标,通过现代教育技术手段浓缩课时,科学合理地整合课程,构建合理的知识结构。对培养应用型本科来说石家庄铁道学院网络课程体系结构以四大专业主干课程为基础,三大专业方向为主导的课程体系。基础主干课程涵盖了电子科学技术、计算机科学技术、网络技术与通信技术和信息安全技术四大专业体系,保证了本科教学的宽基础平台。
4.4加强专业技能的培养
网络工程专业是一门工程性很强的专业,必须加强实践环节,IEEE-CS和ACM任务组在CC2001报告中也特别强调了将专业实践并人课程中的必要性。1999年,全国开始扩大本科生招生规模,IT类本科学生数量急增,这在一定程度上缓解了IT市场的人才紧缺状况。然而,从近两年的毕业分配情况看,许多学生找不到合适的工作单位,而许多IT类企业找不到合适的毕业生。其原因主要有两个:一是IT技术及其应用发展迅速,知识更新速度加快;二是学生专业技能掌握得不够。根据人才市场需求调查的结果,目前大学本科毕业的学生能够马上胜任本专业某个领域工作的人为数不多,在专业技能方面有些还不如高职毕业生,需要单位进行岗前培训,而高职毕业生,专业理论知识又不够,因此必须对本科毕业生进行正确定位,对本科培养方案作适当调整,以满足社会需求。
4.5专业课程的设置
教学计划以计算机网络规划、网络管理及应用开发能力培养为特色,加强包括计算机网络总体规划设计、网络管理、网站开发设计及维护等教学环节,涉及网络协议与路由技术、网络与信息安全、网络系统应用软件的设计开发等内容。专业课程主要分为以下三个课群:1)网络设计与规划课群;2)网络管理课群;3)网络应用技术课群。学校还应加强前沿与特色选修课程的开设。随着网络的普及,网络安全问题成为当前面临的紧迫问题。我校在网络工程专业课程体系设置中,强化网络安全特色方向,通过该专业特色方向的学习,使学生具有网络安全应用的配置和开发能力。
4.6加强实验室建设
对于实验室建设,我们遵循两个步骤:确定实验内容和实验方式、确定实验环境和实验设备。根据课程体系确定网络工程专业学生必须掌握的实验内容包括:网络组建/规划、网络设备配置/设置、网络操作系统使用/配置、网络管理、网络协议分析。对于实验方式,应采用分组进行,这样既便于实验课管理,也具有较好的课堂气氛,并且学生可以独自动手在真实设备上操作、配置,教师可以控制和检查学生配置、实验结果是否正确。但由于设备的各种接口易损坏,所以需要限制教师和学生此类操作。
5、结语
作为本科院校,在网络工程专业培养模式制定过程中,我们以为企、事业单位培养从事网络工程技术、网络管理及网络应用与开发工作的工程技术人才为目标,以专业培养目标为基础,以社会需求为导向,体现专业特色,加强实践教学环节,注重专业技能、动手能力、应用能力和创新能力的培养。
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如今,我国已进入第十二个五年计划,信息化发展的重点在于如何发挥信息化的作用和保障信息的安全,并且物联网也成为发展的重点产业技术,网络工程专业的培养定位使得毕业生大多仅具备网络规划、设计、构建、选型、安全管理和维护方面的能力,而缺乏以网络技术应用与网络技术服务为主的能力。课程内部结构缺乏系统性,不能满足本专业师生共同进步的需求。网络工程专业是一个涉及面广及分支众多的学科体系,其中,光是专业基础知识就涉及计算机基础理论、通信原理、网络原理等各个方面。大多数院校的课程体系由几十门课组成,内部结构不明确,眉毛胡子一把抓。这一方面使学生对教与学的目的性不甚明确,另一方面也不利于每个教师依据课程群组成相应的教学团队,以便共同提高教学质量。课程之间内容重复,能力培养缺乏连贯性。
目前,大多数院校的网络工程专业都是简单采用与计算机科学与技术、通信工程、软件工程等专业完全相同或相近的课程设置,课程内容完全相同。这样,在总课时的限制下,就无法开设所需的专业课程,不仅如此,还导致课程内容交叉过多、重复开设,学生对所学课程渐渐失去兴趣,严重影响教学效果。此外,针对学生的某一种能力培养断断续续,不能从大一贯穿至大四,缺乏连续性。例如,对于编程能力的培养,在大一、大二学习期间都开有相应的编程能力培养课程,但在大三学习期间却中断了编程课程,而到大四每个学生都需要利用某一种编程语言完成毕业设计课题。如果能在学生四年的学习期间一直贯穿编程能力的培养,当他们面临毕业设计课题时,就能选择一种自己比较熟悉的编程语言完成毕业设计课题。理论讲授为主,实验课时不充分。教学模式老化,理论课时与实验课时不和谐,本科院校的网络工程专业普遍采用的人才培养模式大多还是以课堂传授理论知识为主,实验课时时间较少。
而网络工程专业的突出特点就是它的工程性特点,结合应用型本科教育的性质,网络工程专业应从工程性特点出发,培养学生的工程素养和面向工程的思维方式,让其掌握解决实际工程问题的科学方法,以便更加贴近社会实践的需要。基于以上种种问题,必须对现行的课程体系进行改革和创新,必须架构具有应用型人才培养特色的课程教学体系。近几十年来,为了满足社会对网络工程应用型人才培养的需求,各个国家的高等教育机构纷纷出台相应的课程体系改革计划[4-6],而我国一些高校尤其是技术应用型本科也纷纷出台相应的教学体系改革方案。据不完全统计,近几年在一些综合性或专业性教学与科研期刊上发表的关于教改的文章呈大幅度上升趋势[7-9]。
课程体系改革的思路与举措
任何专业的课程体系改革都是高等院校课程体系改革研究的主要任务,网络工程专业也不例外。如今,网络工程专业的内涵与外延都大大拓展,但对于应用人才培养来说,其专业课程设置应着重从网络工程层面上的全过程来考虑,核心内容包括网络工程的规划、设计、设备选型、系统布线、组网、测试、运营、管理、维护、应用开发等,这些内容在时间关系上反映了网络工程层面的全过程[2]。如果不分模块而随意开设兼顾各个方面的课程,将难以协调课程之间的关系,并且课程之间的体系结构也不够明确,导致开设课程计划性不强、结构混乱。因此,应将课程体系中具有相同性质的若干课程组合成一个课程群,形成“课程体系→课程群→主干课程”的课程体系内部结构。原有的网络工程专业主要分为两大模块,即“网络工程规划”与“网络管理维护”。如今网络技术的发展已进入第三阶段,网络应用技术服务从基本的Telnet、FTP、E-mail等发展至网络视频、网络电视、网络地图等等,可以说网络应用技术服务在整个网络工程中的地位越来越重要。因此,企业对网络技术开发与应用人才的需求也日益增长,网络工程专业的课程体系中,网络应用与开发模块成为其第三大模块,也是最具特色的模块。侧重应用型人才培养方案的网络工程专业课程体系三大模块分别为:1)网络规划与设计。主要包括网络设备选型与采购、网络组网与集成技术、网络规划与设计、综合布线技术等内容。2)网络管理与安全。主要包括计算机网络安全技术、网络管理与维护、协议分析与跟踪技术、网络性能评价等内容。3)网络应用与开发。主要以网络编程技术为主,在掌握一般的计算机程序设计前提下,熟悉1~2种编程环境下的网络程序设计方法(如基于C/S的网络应用软件开发、基于Web的网络应用软件开发等)。课程体系模块化不仅有利于学生明确学习目标和学习内容,也有利于提高师资教学水平。以课程群为基础,鼓励青年教师参与由老教师和教学经验丰富的教师组成的教学团队,并给予他们明确的培养目标和培养任务,使其掌握本学科发展的前沿动态信息,随时把握专业改革和课程改革的方向。
网络工程专业的应用型人才能力可以分为网络规划与设计能力、网络管理与维护能力、网络技术应用与开发能力三个方面。网络工程专业的知识结构可按公共基础课、专业基础课、专业方向课和专业选修课四个层次来构建,如图2所示。课程内容既要涵盖网络工程的基本内容,又要区别于社会上的职业培训,在强调基础理论和系统性的同时,突显专业的应用型特点。公共基础课可与计算机科学与技术等其它工科电子信息类专业相似,在优化课程内容的基础上与其它专业使用相同的教学平台,但是必须按照专业需求来优化改革课程内容,减少不必要的重复。具体可从原有课程之间的内容进行整合,进一步明确各课程的知识范畴和技能架构,比如原有的“计算机组成原理”和“计算机体系结构”可以整合成一门课,“微型机原理和接口技术”和“汇编语言”可以整合成一门课,“线性代数”、“离散数学”及“概率论和数理逻辑”可以整合成“计算数学”一门课等等。专业基础课和专业方向课参考网络工程人才的职业需求和国家的相关职业资格要求,涵盖网络工程的基本内容。专业基础课主要分为计算机基础、网络通信基础、计算机网络基础和技术平台四大模块。计算机基础模块主要包括计算机组成原理与体系结构、数据结构、操作系统原理、面向过程/面向对象程序设计、数据库原理等内容;网络通信模块主要包括数据通信原理、网络交换技术等内容;计算机网络基础模块主要包括计算机网络原理(层次结构模型与协议集)、TCP/IP协议集与Internet技术等网络基础内容。专业方向课主要分为网络规划与设计、网络管理与安全、网络应用系统开发三大模块。每个模块可选择一种主流平台(.net/Java)作为技术支撑,各模块中的主要课程将以此平台为基础,构成专业方向所需的知识框架。专业选修课以强化适应性和扬长教育为主导。由于大学四年的学习时间有限,学分也有限,学生不可能学完所有网络工程专业的课程,所以在专业选修课方面,教师可以根据学生的兴趣与能力,考虑学生将来不同的发展方向和就业岗位,将选修课分为三大方向。1)与规划设计相关的,如综合布线技术和网络协议分析等。2)与管理维护相关的,如网络安全系统部署和网络安全事故维护等。3)与应用开发相关的,如J2ee与中间件技术和Web编程技术等。还可在第7学期开设新技术讲座,介绍关于物联网和云计算方面的新技术,并且所有专业选修课都配有课内实验和课程设计等实践课时,以提高学生对理论的认识与理解。#p#分页标题#e#
在网络工程专业的四年本科教育中,应参考网络工程人才的职业需求和国家的相关职业资格要求,贯穿各种能力的培养。如在本科一年级和二年级分别开设高级程序设计语言、面向对象程序设计及汇编语言课程,在二年级和三年级分别开设数据结构、Java程序设计和网络编程技术等课程,为学生毕业设计与实习中的软件开发能力打下基础,使程序设计能力和软件开发能力培养贯穿于整个大学四年的学习过程中。再比如在一、二年级开设电路基础、电子技术、微机原理与接口技术课程,在三、四年级开设包含网络工程需求分析、规划、设计、施工、管理和维护等的基础知识课程,以及综合布线系统的设计、施工、测试和维护等课程,逐步建立计算机硬件和网络硬件的基础知识,培养学生软件和硬件相结合的知识体系结构;开设操作系统原理、大型数据库管理、软件工程及网络管理与安全等课程,从管理的角度培养学生更高级的系统管理能力和开发能力;强调实践能力的贯穿培养,从大一新生的认识实习开始,直到大四的毕业实习,每一学期都有相应的课内实验、课程设计、综合实训等一系列的实践能力培训课程,使学生逐步了解和熟悉未来就业的工作岗位和环境,初步掌握相应的技术和技能。总之,在制定完整的人才培养计划基础上,以培养各种能力为目标,采取循序渐进的方式,逐步提高学生的理论基础和实践能力。
课程内部理论教学与实验教学的课时分配,需参照教高[2007]2号文件中“实践教学环节累计学时一般不少于总学时的25%”的基本要求,但是作为技术应用型人才的培养,应突出应用性的特点,所以尽可能地提高实验教学的课时比例,给学生创造更多的实验和技能训练机会。要做到网络工程专业的理论课时和实验课时相互和谐,应重点抓以下三点。1)紧密结合网络发展的核心技术,以实用性和前沿性为建设目标,深入分析网络工程专业的市场需求,着眼于企业界普遍关心的核心技术,动态调整设置实验课程内容,使实验课程内容紧密结合理论课程内容,满足技术发展的需要,更加贴近实际项目,为培养出业界更为需要的人才打牢基础。2)加强教师队伍培训,利用假期为教师提供职业培训机会,有条件的学校还可以委派教师到企业挂职锻炼,使负责实验课程的主讲教师都具有一定的网络工程研究和开发经验,部分教师还可以成为网络工程的一线科研人员。具有实战经验的教师队伍不仅保证课程的课堂讲述与实践工程相结合,而且强调各部分知识内容的具体应用,在课堂教学中,更加注重工程思维的培养,变灌输式学习为启发式学习。3)及时跟踪分析并参照国内外一些著名大学相关课程的开设情况,调整理论和实验课程的课时安排。
关键词:物联网技术;计算机网络工程专业;学科建设
现代社会发展过程中,对于计算机网络专业人才的培养力度不断加大,究其原因,科学技术创新速度加快,若国内科技产业发展水平不高,则会直接影响我国在国际范围内的地位与经济实力,也同样会制约国家发展与进步。为此,对于计算机网络专业技术人才的需求量必然会增加。在这种情况下,国内高校对于计算机网络专业人才教育与培养给予了高度的重视,要想培养出专业的计算机人才,大部分高等院校计算机网络工程专业的建设都引入了物联网技术,并且确定了该专业建设方向与目标。
1计算机网络工程建设现状
目前,国内已高度重视物联网技术在计算机网络工程建设中的应用,但是通过计算机网络工程的建设状况可以发现,计算机网络工程在实际建设方面仍存在诸多不完善的地方。其中,绝大部分高等院校专业课程体系并不健全,而且教学规划并不科学与合理,物联网技术方面的师资严重不足,甚至在实验室设备方面也有待完善。以上问题都对国内物联网技术专业人才的教育以及培养产生了直接的影响[1]。除此之外,还有很多高校对于计算机网络工程课程并不重视,形式化严重。根据上述研究与分析可以发现,这也是国内计算机人才缺失的根本原因。为此,要想实现高等院校对物联网技术的充分利用,确保计算机网络工程项目得以科学合理地建设,就必须要高度重视专业人才的培养,有效采用正确方法,不断增强高等院校观念与意识。因为高等院校是计算机专业人才集中的场所,因而必须要发挥自身的主导性作用,以保证学生能够更主动地探索计算机网络工程的建设途径,实现该专业的全面可持续发展。
2基于物联网技术的计算机网络工程专业建设路径
2.1物联网发展方向的确定
物联网技术与互联网技术之间存在紧密的联系,在物联网技术当中包含互联网技术,同样也包含射频标签与传感器网络技术,有效地实现了物和物以及人和物之间的智能化沟通与对话,同时构建现代化网络信息系统[2]。以物联网技术为切入点展开分析,要想实现物联网技术的全面发展,就一定要有计算机设计作为重要基础,因为计算机学科是推动物联网知识完善的前提。站在物联网技术结构角度分析,物联网技术可以细化成三个层次,即感知层、网络层与应用层。实际研究结果表明,传统计算机网络工程专业的建设更关注对学生计算机软件开发与应用的引导,通常都是将设计和搭建作为核心,营造计算机网络的教学氛围。在教育教学实践中,物联网技术在计算机网络工程建设中并未得到充分运用,反而是传统的计算机网络工程专业更为突出[3]。所以,要想将物联网技术的作用充分发挥出来,那么专业工作人员不仅仅需要掌握与物联网技术相关的知识以及资料,同样也应确定物联网技术未来发展的具体方向,正确认识物联网技术在计算机网络工程中的重要作用,同时补充应用层以及感知层的知识内容。在此基础上,专业人员还需要合理借鉴传统计算机网络工程具备的优良特点,有机融入物联网技术,进而不断调整并改善计算机网络专业的课程内容,全面培养物联网技术的专业人才。
2.2计算机网络工程专业人才的全面培养
现阶段,我国社会的局势变化速度较快,而在发展的过程中高度重视各方面人才培养,特别是计算机专业人才培养,已逐渐成为国民关注的重点。但是,因为不同高等院校的侧重点存在差异,因而在计算机网络工程教学方面同样存在不同之处[4]。在这种情况下,培养计算机网络工程专业人才时,教育部门必须要构建更为健全的教育教学机制,同时配备充足软件设施以及硬件设施。另外,因物联网技术的实践应用范围较广,所以高等院校在计算机网络工程教学实施的过程中,必须要深入分析物联网技术,同时构建独具特色的教学模式,必须保证计算机网络工程教学形式改革的合理性,并且因地制宜,才能够更进一步创新教学的内容和方法,以保证调动起计算机专业学生学习的积极性,更积极地参与实践教学。这样一来,基于物联网技术构建计算机网络技术工程并培养专业人才才能够取得更为理想的成绩。
2.3网络工程培养模式的建立与健全
要想进一步提高计算机网络工程项目的建设效率,高等院校则需要在实践过程中形成更加完整与健全的网络工程培养模式。根据实践研究结果可以发现,网络工程的培养模式的具体组成有四个部分,即人才专业地位、创新能力的培养、人才培养模式的评价机制以及知识结构[5]。而在以上四个组成部分当中,创新能力与人才培养模式的评价机制占据重要的地位。究其原因,高等院校只有全面创新自身的思想观念,才能够与时展需求相适应,进而构建更具特色优势的网络模式,正确指导并教育计算机网络专业学生,全面培养学生的创新思维能力与自主学习能力。也只有人才培养模式评价机制更加完善,才能够及时发现高等院校培养模式存在的问题,及时采取措施予以弥补。科学合理的教学模式可以为学生提供高质量的教学内容,培养学生的综合能力。以某高等院校为例,其内部设立了“食品营养与安全”以及“工业发酵微生物”等重点实验室以及教育部,并且在食品科学以及生物工程等相关领域取得了理想的研究成果。基于该院校所具备的优势学科,即食品与生物工程,计算机学院网络工程专业就可以将食品安全和生物发酵控制物联网作为应用领域,与食品学院以及生物学院中的专业教学资源相互结合,拓展网络工程专业培养的方向。而在诸多学科交叉与融合的基础上,将轻工行业物联网的应用作为主要特色,构建计算机网络工程专业培养机制。
3基于物联网技术的计算机网络工程专业建设优化策略
物联网技术的运用并不仅局限在计算机网络工程建设过程中,同样可以将其融入到其他专业当中。为此,各高等院校应积极构建更具特色与优势的网络工程建设培养系统[6]。与培养的实际状况以及资料数据相互结合,确定物联网技术的具体培养目标,全面创新课程体系。除此之外,还应与时俱进,充分考虑科学技术发生的变化,适当调整计算机教学大纲,有效补充传统教学方案内容,以保证为学生创造更加理想的学习条件,确保教育教学的特色,在毕业以后学生能够彰显自身实力,提高就业能力以及市场竞争实力。
3.1计算机网络工程专业培养目标
基于物联网技术,计算机网络工程专业的建设应将现代信息处理技术作为重要对象,全面培养学生的科学素养,以保证学生可以在毕业以后将物联网技术应用在轻工行业、科研单位以及信息产业中,成长为更具专业行业知识与技能的应用型人才。在此过程中,需有效培养学生的通信技术、传感技术以及网络技术等基本理论以及应用能力,以实现系统化地集成和技术的开发、应用、推广,提高自身的物联网工程实践水平。对于学生的专业能力培养需要满足以下要求:(1)掌握计算机科学和技术、网络工程等方面的理论以及方法,并具备丰富的基础理论知识;(2)全面掌握传感器技术以及无线通信等相关物联网感知层关键技术的知识以及技能;(3)具有各种类型网络系统运维能力,并具备较高水平的分析、开发以及设计的能力,同时软件编程的能力要突出;(4)可以从事轻工行业中物联网领域的科学研究;(5)深入了解计算机网络与物联网行业的发展动态以及技术标准,熟悉与掌握资料查询以及文献检索的基本方法,能够通过互联网的合理运用获得所需信息内容,并具备信息获取的能力[7]。
3.2计算机网络工程专业的主干课程
对于计算机网络工程专业而言,其物联网方面的课程设置应将专业的培养目标作为重点方向,全面提升学生的动手能力,强化其创新思维。而学生则能够在学习计算机网络和物联网基本理论与知识的过程中,掌握网络分析以及设计方法,同样具备灵活应用物联网的技能。在物联网当中,感知层的作用就是感知并采集现实世界当中的信息,所以,网络工程专业的物联网课程设置应将当前计算机物理层课程作为重要基础,有效结合通信原理、射频技术、传感器技术以及无线通信等多方面的课程内容,使学生能够更深入地理解与物联网感知层相关的理论知识。而针对物联网的网络层,在传统网络工程专业中,已涵盖大部分知识内容,只需将无线传感网络与自组网的理论课程融入其中,即可有效增强学生对于物联网网络层的理解与认知。对于物联网的应用层,其重要的作用就是可以考虑各个行业发展的具体需求构建信息管理平台,同时充分结合行业应用的具体特点,集成相关的内容服务。与应用层特点相互结合,各个院校能够与自身的优势学科相互结合,进而设置具有独特行业特色的物联网信息处理技术、物联网应用程序设计以及无线自组网的应用等相关课程教学[8]。与物联网安全技术相关的课程并不仅仅包含物联网中的三个层次,同样也包含嵌入式知识课程内容。综合性考虑既有网络工程专业课程设置,计算机网络工程专业的物联网课程所包含的内容主要有:网络程序的设计、物联网应用程序的设计、计算机组成原理、离散数学、物联网安全技术、数据结构、数据库原理、网络系统的集成、计算机网络、网络管理、物联网信息处理技术、射频技术和无线通信等。
3.3计算机网络工程专业的专业实验
通过设置专业实验,能够全面培养学生计算机网络技术以及物联网技术的学习与开发能力,并构建综合性平台,以保证学生自身的动手能力与创新能力得到全面提升,使其更加熟悉与了解网络工程以及物联网原理与实践应用。网络工程专业实践环节主要包含了五个部分,即毕业实习阶段、计算机基础练习阶段、课程设计阶段、生产实习阶段与毕业设计阶段。而对于专业实验而言,则主要有面向对象课程的设计、无线传感器网络课程的设计、物联网综合应用课程的设计以及数据结构和C语言课程的设计等。
4结语
综上所述,在物联网时代背景下,物联网技术将被广泛应用在社会各个领域当中,而人才培养是推动该行业发展的根本要素,所以,要想满足物联网行业对于复合型人才的实际需求,有必要深入分析并探讨物联网技术基础上的计算机网络工程专业建设,同时应有效结合传统的网络工程专业和学校内部优势学科,在有机整合跨学科专业资源的基础上,积极成立更具行业特色的应用创新人才的培养模式。本文针对计算机网络工程专业的物联网人才培养目标、主干课程以及创新能力培养方式以及培养模式评价机制展开了深入探讨,进一步推动了高等院校网络工程专业的全面可持续发展,同样也使得高等院校计算机网络专业的发展方向更加明确与合理。
参考文献
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