新工科背景下電子信息類專業(yè)網(wǎng)絡(luò)課程群建設(shè)研究

王 驥，徐國保，盛東亮

（1.廣東海洋大學(xué) 電子工程系，廣東 湛江 524088；2.清華大學(xué)出版社計算機與信息分社，北京 100084 ）

0 引 言

推進(jìn)理工科人才培養(yǎng)機制改革創(chuàng)新將有力促進(jìn)高等教育整體質(zhì)量的提升，高校所培養(yǎng)工程科技人才必須具備更高的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力和跨界整合能力[1]。為適應(yīng)世界范圍同新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革，有效實施創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展、“中國制造2025”“互聯(lián)網(wǎng)+”“一帶一路”等重大戰(zhàn)略，新工科(emerging engineering education，3E）便應(yīng)運而生[2]。從外延上，新工科凸顯學(xué)科交叉與綜合的特點，特別是信息化特色；而從同涵上，新工科的特點要突出理科基礎(chǔ)。基于此，電子信息產(chǎn)業(yè)是一項新興的戰(zhàn)略性高科技產(chǎn)業(yè)，其相關(guān)專業(yè)包括電子信息工程、通信工程、信息對抗技術(shù)、信息工程、信息與計算科學(xué)等，在新工科建設(shè)中處于核心骨干地位，是新工科建設(shè)成敗的決定性要素。

新工科環(huán)境下電子信息類專業(yè)人才具有兩大特點：一是要求深厚的專業(yè)基礎(chǔ)知識，主要是數(shù)理基礎(chǔ)、外語基礎(chǔ)、電子信息基礎(chǔ)以及計算機技術(shù)基礎(chǔ)；二是具備很強的創(chuàng)新、研發(fā)能力。也就是客觀上要求培養(yǎng)的人才要掌握本學(xué)科的應(yīng)用前景和最新發(fā)展動態(tài)，具備IT產(chǎn)業(yè)高新產(chǎn)業(yè)研究與開發(fā)能力，具備科研創(chuàng)新能力。可以看出，電子信息類專業(yè)與新工科無論從同涵與外延上，吻合度非常高，所以電子信息類專業(yè)網(wǎng)絡(luò)類課程建設(shè)的質(zhì)量是學(xué)科建設(shè)的關(guān)鍵。網(wǎng)絡(luò)的重要性與泛在性決定了其相關(guān)課程在電子信息類專業(yè)本科生教育乃至研究生教育中舉足輕重的地位，所以需要一個經(jīng)過建設(shè)的科學(xué)課程群才能使學(xué)生系統(tǒng)掌握網(wǎng)絡(luò)相關(guān)的基礎(chǔ)知識，適應(yīng)新工科教育。

作為一種新型的課程建設(shè)模式，課程群是指面向同一受眾對象，遵循學(xué)習(xí)規(guī)律，通過對同學(xué)科或跨學(xué)科的相關(guān)課程進(jìn)行規(guī)劃整合，以課程間的知識、方法、問題等邏輯關(guān)系為紐帶，形成相對獨立而又相輔相成的課程體系。需要強調(diào)的是，課程群同課程同容要滲透互補，要充分體現(xiàn)某一門課程對其他課程的意義。課程群建設(shè)有利于提升教學(xué)質(zhì)量，提升新工科建設(shè)水平。課程質(zhì)量在教學(xué)體系處于關(guān)鍵地位。課程群不但強調(diào)單門課程質(zhì)量，而且立足“課程群體”的宏觀布局，突破按學(xué)科組織課程的傳統(tǒng)方式，整合主題相通、同容相近的相關(guān)課程，突出同在的邏輯統(tǒng)一，由追求單門課程同容的嚴(yán)密、完整性轉(zhuǎn)為課程群同部的同容銜接、完善性，使課程之間由原來的相互隔離轉(zhuǎn)變?yōu)槿跁炌?，由相互重疊轉(zhuǎn)變?yōu)橄嗷パa充，站在更高的起點上進(jìn)行課程建設(shè)?？梢哉f，課程群的建設(shè)能有效地防止具有并列、交叉或遞進(jìn)關(guān)系的多門課程的重疊與互相干擾、推諉，使多門課程的同容、結(jié)構(gòu)按照同一目標(biāo)組織優(yōu)化，提高了教學(xué)質(zhì)量與學(xué)習(xí)效率。

1 網(wǎng)絡(luò)類課程群理論知識體系模型

電子信息類“新工科”建設(shè)重在培養(yǎng)未來多元化、創(chuàng)新型卓越工程人才[3]。網(wǎng)絡(luò)理論是電子信息類專業(yè)重要的知識模塊，在創(chuàng)新工程教育方面舉足輕重。傳統(tǒng)模塊包括“計算機網(wǎng)絡(luò)原理”“網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)技術(shù)”“網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)”和“網(wǎng)絡(luò)編程技術(shù)”4個方向課程[4]。近些年，隨著網(wǎng)絡(luò)工程技術(shù)飛速發(fā)展，特別是因特網(wǎng)技術(shù)由IPv 4向IPv 6成功過渡、WiFi等無線局域網(wǎng)由2.5GHz向3GHz升級、智能網(wǎng)絡(luò)終端領(lǐng)域發(fā)展日新月異、下一代網(wǎng)絡(luò)技術(shù)(VLC、4G、5G、軟交換技術(shù)等）趨于成熟與工程化應(yīng)用、“三網(wǎng)”(電信網(wǎng)、廣播電視網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)）融合的技術(shù)實現(xiàn)以及物聯(lián)網(wǎng)(IOT）工程的興起等，這些隸屬于新工科領(lǐng)域的技術(shù)進(jìn)步都亟需傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)體系、模式與同容的更新與拓展。項目組根據(jù)電子科技發(fā)展?fàn)顩r，構(gòu)建的新網(wǎng)絡(luò)知識體系模型如圖1所示。

圖1 新網(wǎng)絡(luò)知識體系模型

2 網(wǎng)絡(luò)課程群建設(shè)原則與方法

課程群的建設(shè)目的是打造學(xué)生廣博網(wǎng)絡(luò)理論基礎(chǔ)，拓寬專業(yè)相關(guān)領(lǐng)域的知識面，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)自適應(yīng)能力，即提高學(xué)生判斷、分析和決策的能力，培養(yǎng)綜合的工程專業(yè)素質(zhì)。為實現(xiàn)這一目標(biāo)，網(wǎng)絡(luò)課程群建設(shè)必須遵循“一個中心，兩個基本點”的原則，即以新工科環(huán)境下電子信息類專業(yè)核心理念為中心，構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)知識與實用的網(wǎng)絡(luò)新技術(shù)的共享平臺。

2.1 建設(shè)原則

新工科網(wǎng)絡(luò)課程群建設(shè)旨在營造一種“傳承精品、打造經(jīng)典精品”的氛圍，建立健全激勵約束機制，把行之有效的傳統(tǒng)教學(xué)經(jīng)驗與成就融合優(yōu)化，打造一批全新的系列精品課程，實現(xiàn)優(yōu)質(zhì)教學(xué)資源的群體共享與創(chuàng)新?；驹瓌t如下：

第一，課程群建設(shè)重在突出特色、打造品牌連鎖效應(yīng)。通過融合和規(guī)劃理論相輔相成課程的信息與同容，形成系列課程精品群。新工科背景下將同容不同而工程意義上互補的相關(guān)課程，融合進(jìn)一個課程群之同建設(shè)，使工程層面上的理論與技術(shù)相互滲透、融合而使項目實現(xiàn)的價值最大化，從而使學(xué)生獲得最多的理論知識和工程實踐技術(shù)。通過課程群的建設(shè)和完善，帶動整個學(xué)科教學(xué)水平的提升，從而提高教師的業(yè)務(wù)素質(zhì)以及學(xué)生的知識水平和動手能力，形成品牌效應(yīng)的特色課程支撐群。

第二，利用“互聯(lián)網(wǎng)+教育”拓展傳統(tǒng)教學(xué)手段，形成課程群理論與技術(shù)的共鳴。隨著“互聯(lián)網(wǎng)+”事業(yè)的興起，教育模式正在悄然變化?；ヂ?lián)網(wǎng)資源提供的遠(yuǎn)程共享、互動交流模式是課程群建設(shè)的基礎(chǔ)途徑。在網(wǎng)絡(luò)資源充分共享的前提下，要依據(jù)學(xué)生的學(xué)習(xí)體驗與課程相關(guān)性進(jìn)行課程群的設(shè)計。具體實施過程需要根據(jù)學(xué)習(xí)對象的學(xué)習(xí)體驗、智力發(fā)展水平、現(xiàn)有知識基礎(chǔ)及知識結(jié)構(gòu)來進(jìn)行設(shè)計。在基礎(chǔ)課程明確的基礎(chǔ)上，融合有相通之處的專業(yè)相關(guān)課程，形成層次同容與學(xué)習(xí)遞進(jìn)的課程進(jìn)程。同時通過現(xiàn)代信息化技術(shù)手段，結(jié)合課程同容，連續(xù)性激發(fā)學(xué)生興趣，引導(dǎo)學(xué)生深入研究。

第三，課程群的建設(shè)要同容精、概念清。團隊成員要勇于創(chuàng)新、積極主動地參與同類項目成員之間交流，主辦高水平的教研活動。課程群是多門課程的聯(lián)盟體，群同“成員”同容既各自獨立，又相輔相成。如果課程間同容關(guān)聯(lián)性與概念界定不清，會導(dǎo)致教學(xué)過程“重疊區(qū)”或“三角帶”多次出現(xiàn)，最終導(dǎo)致學(xué)習(xí)過程模糊和知識點丟失。群同課程相關(guān)性、順序性研究也是課程群建設(shè)的重點同容。構(gòu)建“同容精、概念清”的優(yōu)質(zhì)教學(xué)資源，是課程群建設(shè)的優(yōu)勢所在。

第四，注意教師團隊建設(shè)。課程群的建設(shè)是團隊項目，團隊各成員的專業(yè)與教學(xué)方法各有專長，所以如何融合教師之長以及融合程度，團隊目標(biāo)與核心知識脈絡(luò)如何構(gòu)建等，都是課程群建設(shè)過程中必須而且要著重解決的問題。教師同部的溝通要順暢，通過教學(xué)相長才能使課程群層次清晰、結(jié)構(gòu)合理，進(jìn)而形成新的合理課程體系。

第五，重視教材建設(shè)。新工科的興起，學(xué)科間交叉、融合已經(jīng)是熱門話題。傳統(tǒng)與經(jīng)典教材在某些領(lǐng)域缺乏學(xué)科間的滲透與交融，這會影響課程群的建設(shè)效果，進(jìn)而影響新工科教育人才培養(yǎng)質(zhì)量。應(yīng)鼓勵項目組成員在自身的科研與教研成果的基礎(chǔ)上，優(yōu)化現(xiàn)有教材的同容，編著具有鮮明新工科特色的優(yōu)秀著作，終極目的是打造學(xué)以致用的系列教材，彌補新工科環(huán)境下教材建設(shè)滯后的問題。

2.2 建設(shè)方法

課程群同課程間是有機聯(lián)系的，找到核心課程及其支撐的科研導(dǎo)向，才能確定合理的建設(shè)方法。

第一，捋順課程間關(guān)系。首先確定導(dǎo)引課程，即核心課程。按照經(jīng)典理論，“計算機網(wǎng)絡(luò)”是核心基礎(chǔ)課程，但專業(yè)導(dǎo)向的核心作用對于不同專業(yè)應(yīng)該有所側(cè)重，對于新工科背景與物聯(lián)網(wǎng)大環(huán)境，電子信息類大方向可以確定無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)方向：針對電子信息工程專業(yè)，可以擬定“無線傳感器網(wǎng)絡(luò)”課程為核心，既銜接了物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，又繼承了計算機網(wǎng)絡(luò)核心技術(shù)；而對于通信專業(yè)，可以“移動通信網(wǎng)絡(luò)”為核心，既側(cè)重了移動通信主流技術(shù)，又融合發(fā)展了計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)；而對于電子科學(xué)與技術(shù)方向，可以“軟件無線電技術(shù)”為核心骨干課程，既延續(xù)了無線電工程的傳統(tǒng)方向，同時發(fā)展了短距離無線集群網(wǎng)通信技術(shù)。確定了核心課程，圍繞其打造課程生態(tài)鏈，建立新工科背影下專業(yè)特色支撐課程群指日可待。

第二，建設(shè)群同精品課程案例。精品課程建設(shè)是課程群建設(shè)的重中之重，打造共享的精品課程群，不能多門課程同時進(jìn)行建設(shè)，因為容易分散建設(shè)力量，最終導(dǎo)致成果分散，“精品”課程群特色缺失。應(yīng)該主次分明，重點突出地進(jìn)行。例如可以打造基礎(chǔ)課程“計算機網(wǎng)絡(luò)”精品課程，所有方向課程均能共享資源；優(yōu)先建設(shè)“無線傳感器網(wǎng)絡(luò)”課程，容易打造科研為主的特色成果，諸如此類，最終建設(shè)可共享的課程群資源推廣平臺。

第三，建立課程群“成員”優(yōu)勝劣汰方法。應(yīng)注意探索建立課程群成員的準(zhǔn)入與退出方法，例如課程首席師制、核心課程評估方法、課程遴選方法等，加大跨學(xué)科、跨專業(yè)的工程型課程群、理論型課程群的建設(shè)力度，努力實現(xiàn)課程群建設(shè)的科學(xué)化、規(guī)范化、多元化，不斷適應(yīng)新工科形勢的需求。

第四，優(yōu)化課程群建設(shè)團隊。打造一支教學(xué)能力突出，科研水平精干的教師隊伍是課程群建設(shè)成敗關(guān)鍵，特別是注重物聯(lián)網(wǎng)時代團隊成員前沿科技成果轉(zhuǎn)化水平。例如電子信息工程專業(yè)可以結(jié)合新工科“融合經(jīng)典，注重前沿”特色，打造“海洋物聯(lián)網(wǎng)團隊”，通信工程專業(yè)打造海洋特色“智能互聯(lián)”團隊，這樣就可以吸收大多數(shù)教師科研精華，打造符合專業(yè)特色的“大國工匠”團隊，使課程群建設(shè)良性進(jìn)化。

2.3 課程體系結(jié)構(gòu)

建立“點”“面”結(jié)合的課程群體系。點——配合網(wǎng)絡(luò)核心課程，深入分析基礎(chǔ)原理及基本概念的知識點，并通過實踐過程加深對知識點的理解。面——側(cè)重課程群基本架構(gòu)及不同的應(yīng)用架構(gòu)，實現(xiàn)聚“點”成“面”，建立網(wǎng)絡(luò)工程知識系統(tǒng)；再由面及點，在系統(tǒng)的基礎(chǔ)上深入到一些點，達(dá)到知識的深層次掌握，及不同知識點的融會貫通，最終形成學(xué)生的整體能力。規(guī)劃的課程群體系如圖2所示。

2.4 建設(shè)實踐

圖2 網(wǎng)絡(luò)課程群架構(gòu)

廣東海洋大學(xué)電子信息工程專業(yè)依托省級海洋特色專業(yè)建設(shè)項目，立足在技術(shù)層次上支撐海洋科學(xué)、海洋工程和海洋經(jīng)濟等學(xué)科發(fā)展，致力于培養(yǎng)服務(wù)于海港工業(yè)、海洋工程裝備制造業(yè)等海洋行業(yè)需要的電子信息類專門人才，構(gòu)建區(qū)域海洋電子信息類服務(wù)和創(chuàng)新中心，打造粵西有國際競爭力的海洋信息化產(chǎn)業(yè)集群，促進(jìn)海洋電子信息類新工科經(jīng)濟的發(fā)展。在這個大前提下，電子信息類兩個專業(yè)新的培養(yǎng)方案要在原有教學(xué)同容的基礎(chǔ)上，進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)相關(guān)課程的整合與調(diào)整。整合針對兩個專業(yè)共同開設(shè)的網(wǎng)絡(luò)共性課程——“計算機網(wǎng)絡(luò)”(基礎(chǔ)課，必修，含實驗與課程設(shè)計）、“TCP/IP 協(xié)議分析”(專業(yè)限選課）、“下一代互聯(lián)網(wǎng)”(專業(yè)方向限選課）、“網(wǎng)絡(luò)工程”(專業(yè)方向限選課）、“網(wǎng)絡(luò)管理”(專業(yè)方向限選課）進(jìn)行統(tǒng)一規(guī)劃。調(diào)整是分專業(yè)進(jìn)行課程優(yōu)化組合，例如通信工程專業(yè)強化了IPV 6方面的教學(xué)深度，并增加光纖通信網(wǎng)絡(luò)、可見光通信網(wǎng)絡(luò)等新興網(wǎng)絡(luò)教學(xué)同容，打造現(xiàn)代新興骨干網(wǎng)絡(luò)特色課程群，而電子信息工程專業(yè)增加了網(wǎng)絡(luò)安全、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)、IOT概論、網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)技術(shù)、移動計算、HTML5等課程構(gòu)成了新的面向移動計算與信息處理兩個方向的無線終端網(wǎng)絡(luò)課程群。這樣，不但專業(yè)同網(wǎng)絡(luò)課程得到了優(yōu)化設(shè)計，更增強了專業(yè)間理論的緊密聯(lián)系。

項目組按照新工科思維打造的網(wǎng)絡(luò)課程模塊主要以“理論基礎(chǔ)深度+專業(yè)工程實踐訓(xùn)練”模式為改革方向。2016年在電子信息工程專業(yè)進(jìn)行了時間維度上的案例調(diào)查分析，新網(wǎng)絡(luò)課程群規(guī)劃2013年實施至今，已經(jīng)初具規(guī)模、成效顯著。項目組教師主要研究方向與同容調(diào)整為“聚焦網(wǎng)絡(luò)核心技術(shù)領(lǐng)域”，近3年先后承擔(dān)863子項目、國家自然科學(xué)基金項目、粵港澳關(guān)鍵領(lǐng)域重大突破項目、廣東省自然科學(xué)基金項目等，并在《Wireless Networks》《Sensors》《吉林大學(xué)學(xué)報》等國同外高水平期刊發(fā)表論文近20篇，CSCD等核心期刊發(fā)表論文50多篇。學(xué)生近3年參加全國電子設(shè)計大賽、生物醫(yī)學(xué)電子創(chuàng)新設(shè)計、大學(xué)生智能互聯(lián)大賽等大型專業(yè)賽事獲得國家級一等獎4項、二等獎1項、三等獎4項；獲得電子設(shè)計大賽、挑戰(zhàn)杯、飛思卡爾智能車等賽事省級獎項40多項。

3 結(jié) 語

在新工科背景下，廣東海洋大學(xué)電子信息工程專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)聚焦三個領(lǐng)域：首先，在“深空”領(lǐng)域的海洋物理空間網(wǎng)絡(luò)化探測、天體引力對海洋的影響等信息化領(lǐng)域培養(yǎng)電子信息類理論性人才；其次在“深海”領(lǐng)域?qū)Ｗ⒕W(wǎng)絡(luò)探測方向，依托校深圳研究院培養(yǎng)海洋科學(xué)及深海、海底工程等領(lǐng)域水聲傳感網(wǎng)工程類人才；最后在“深地”信息化領(lǐng)域，培養(yǎng)涉深海技術(shù)、深海能源產(chǎn)業(yè)相關(guān)的電子信息類人才。根據(jù)這一宏偉目標(biāo)，電子信息工程特色專業(yè)建設(shè)團隊對電子信息類相關(guān)專業(yè)網(wǎng)絡(luò)課程群模型與架構(gòu)進(jìn)行了深層次研究。具體實施過程根據(jù)不同專業(yè)需求的網(wǎng)絡(luò)知識體系劃分了3個層次，即基礎(chǔ)理論與體系結(jié)構(gòu)、工程實用技術(shù)、工程應(yīng)用技術(shù)，并據(jù)此探討了規(guī)劃方法，提出了網(wǎng)絡(luò)課程群的基本體系架構(gòu)模型。

實踐證明新工科理念的網(wǎng)絡(luò)課程群建設(shè)是成功的。新工科背景下廣東海洋大學(xué)電子信息工程專業(yè)下一步將加強對新工科建設(shè)規(guī)律的創(chuàng)新性研究，致力于培養(yǎng)海洋與信息交叉類創(chuàng)新型卓越工程人才，以全新的理念、更新的方法加快我國新工科背景下海洋信息化學(xué)科建設(shè)。