◆劉明良
基于CDIO的網(wǎng)絡(luò)工程專業(yè)教學(xué)與創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育融合研究
◆劉明良
(漢江師范學(xué)院 數(shù)學(xué)與計算機科學(xué)學(xué)院 湖北 442000)
網(wǎng)絡(luò)工程專業(yè)是以培養(yǎng)技能型、應(yīng)用型高素質(zhì)人才為主要目標的工科專業(yè),CDIO的工程教育是以“規(guī)劃、設(shè)計、實施、運行”為主要步驟進行項目化運作,構(gòu)建合理的企業(yè)工程師實踐課程體系,拓展新型的校企業(yè)協(xié)同育人模式,有效融合CDIO工程教育、網(wǎng)絡(luò)工程專業(yè)教育及創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育,注重學(xué)生工程實踐綜合能力、創(chuàng)新能力的培養(yǎng),不斷吸收國內(nèi)外先進的教育教學(xué)理念,可以提高專業(yè)教學(xué)水平。
CDIO;工程教育;創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育;專業(yè)教育
2019年1月17日,習(xí)近平總書記在天津南開大學(xué)考察調(diào)研時再次強調(diào)“要加快雙一流大學(xué)的建設(shè),建設(shè)一流大學(xué),一流學(xué)科,必須加強基礎(chǔ)研究,力爭在原始創(chuàng)新、自主創(chuàng)新上出更多成果,勇攀世界科技高峰”。建設(shè)創(chuàng)新型國家,是國家發(fā)展戰(zhàn)略的核心,是提高民族競爭力有效途徑,高校作為創(chuàng)新型人才培養(yǎng)的重要基地,積極推動創(chuàng)新教育與專業(yè)教育的深度融合,創(chuàng)新教學(xué)理念,促進教育不斷創(chuàng)新教育教學(xué)模式,激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造力,才能培養(yǎng)更多應(yīng)用型、技能型人才。
漢江師范學(xué)院是新升本的地方性本科院校,以努力建設(shè)合格的應(yīng)用型本科院校為當前發(fā)展目標,迫切需要適應(yīng)新的工程教育理念?;贑DIO的工程教育模式,更加注重教學(xué)模式的變革,實踐能力的培養(yǎng),應(yīng)用于網(wǎng)絡(luò)工程專業(yè)教學(xué)模式改革,探索在信息安全課程的項目式教學(xué),有利于創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)。
CDIO 代表的是四個步驟:構(gòu)思(Conceive)、設(shè)計(Design)、實施(Implement)和運作(Operate),它主要以產(chǎn)品開始研發(fā)到產(chǎn)品最后的運行的一個完整的生命周期為載體,讓學(xué)生自己主動參與到實踐,并把各課程有機聯(lián)系起來學(xué)習(xí)工程,使學(xué)生在實踐中學(xué)會工程師應(yīng)有的知識、能力和素質(zhì)[1]。
據(jù)有關(guān)調(diào)查報告顯示,我國當前畢業(yè)的超過100萬工程技術(shù)人才中,能夠真正適應(yīng)國際化公司任職的不到十分之一,主要原因之一就是在校專業(yè)學(xué)習(xí)過于理論化,沒有從本質(zhì)上解決專業(yè)實踐問題,工程實踐能力較弱。CDIO是國際工程教育與人才培養(yǎng)的創(chuàng)新教育模式,根據(jù)相關(guān)統(tǒng)計來看,CDIO工程教育模式已經(jīng)證明了其在專業(yè)人才培養(yǎng)中對實踐能力的先進性和可行性。因此,基于CDIO的工程理念教學(xué)模式是當前國內(nèi)外解決應(yīng)用型人才培養(yǎng)的有效途徑。
網(wǎng)絡(luò)工程專業(yè)屬于應(yīng)用性、實踐性非常強的工程類專業(yè),主要培養(yǎng)適應(yīng)區(qū)域經(jīng)濟建設(shè)與社會發(fā)展需要,能從事計算機網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)規(guī)劃、設(shè)計、開發(fā)、部署、運行、維護等工作的高素質(zhì)應(yīng)用型人才。通過四年的學(xué)習(xí)或網(wǎng)絡(luò)工程領(lǐng)域的工作鍛煉能夠達到以下能力:具有進取精神、服務(wù)社會的意愿和能力;具有扎實的自然科學(xué)基礎(chǔ)、計算機科學(xué)基礎(chǔ)和一定的研究能力;具有較強的從事計算機網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)部署、運行、維護的能力;具有一定的計算機網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)規(guī)劃、設(shè)計、開發(fā)能力;具有較強的社會適應(yīng)能力、知識更新能力和創(chuàng)新能力。然而傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)工程專業(yè)在實訓(xùn)教學(xué)過程中,普遍存在學(xué)習(xí)目標不明確,積極性欠佳,實踐課程訓(xùn)練不到位,實訓(xùn)項目不能體現(xiàn)人才培養(yǎng)需求等問題,為此,必須尋求有效的網(wǎng)絡(luò)工程專業(yè)教學(xué)模式,并融入創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育,實現(xiàn)人才培養(yǎng)目標。
傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)工程專業(yè)以教師課堂教學(xué)為主,偏重于理論教學(xué),學(xué)生動手操作不多,很多實訓(xùn)項目是在模擬器中完成的,如思科、華為公司都有自己的模擬器,為方便學(xué)習(xí)的同時也存在學(xué)習(xí)目標不明確,不能有效體驗真實的運行環(huán)境,導(dǎo)致學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性不高,學(xué)習(xí)效果不佳,很難實現(xiàn)人才培養(yǎng)所要求達到的基本技能[2]。
實訓(xùn)項目的設(shè)計分布在相關(guān)課程當中,對應(yīng)的知識點比較分散,沒有構(gòu)建完備的工程實訓(xùn)課程體系,實訓(xùn)項目的操作性不強,無法滿足市場對網(wǎng)絡(luò)工程人才技能的需求。比如,路由交換機的配置課程,主要設(shè)置了交換機、路由器的配置實驗,像網(wǎng)絡(luò)的集成、網(wǎng)絡(luò)的運維以及與防火墻、IDS設(shè)備的綜合應(yīng)用就沒有聯(lián)系起來,不利于綜合實踐能力的培養(yǎng)。
網(wǎng)絡(luò)工程專業(yè)理應(yīng)緊跟時代發(fā)展,不斷更新知識體系,設(shè)置合理實訓(xùn)教材,但是傳統(tǒng)的實踐教材理論性偏強,特別是教材上講到的新產(chǎn)品型號早已淘汰或下線,沒有按照工程實踐的要求進行設(shè)計,主流公司企業(yè)考慮到技術(shù)的保護,也不愿公開太多、太新的技術(shù)指南、參數(shù),導(dǎo)致學(xué)生所學(xué)知識與實際應(yīng)用脫節(jié),無法適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)工程就業(yè)崗位。
針對傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)工程專業(yè)教育,特別是專業(yè)實踐教育存在的問題,必須進行有效的教學(xué)模式改革,將CDIO工程教育理念與專業(yè)教育、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育的融合是有效的解決途徑[3]。
網(wǎng)絡(luò)工程專業(yè)的主要培養(yǎng)方向有兩個:一是網(wǎng)絡(luò)工程規(guī)劃與運維;二是網(wǎng)絡(luò)安全管理。對應(yīng)的崗位有網(wǎng)絡(luò)工程師、網(wǎng)絡(luò)安全工程師等。市場上的主流企業(yè)針對這些崗位上提供了很多認證,如華為公司的HCNA、HCNP、HCIE等證書,深信服科技的SCSA、SCSP、SCSE等證書,這些證書的認證需要完善的工程實踐課程體系。如圖1 所示為SCSA安全工程課程體系。
圖1 SCSA安全工程師課程體系
通過充分開展以市場為主體的用人需求調(diào)研,結(jié)合企業(yè)工程師課程體系,設(shè)計校內(nèi)課程實訓(xùn)項目,專業(yè)人才方案的制定對接企業(yè)需求,在圖1課程體系中,我們把整個網(wǎng)絡(luò)安全方向的課程劃分為三大類項目:服務(wù)搭建實訓(xùn)項目、協(xié)議分析實訓(xùn)項目、構(gòu)建安全可視可控的企業(yè)網(wǎng)絡(luò)實訓(xùn)項目,這三類項目分別對應(yīng)有相應(yīng)的專業(yè)課程和知識體系,從底層的系統(tǒng)與服務(wù)到高層的應(yīng)用可視可控項目,每一部分設(shè)計相關(guān)的工程項目,按照CDIO的教育理念:“構(gòu)思、設(shè)計、實施、運作”幾個步驟,真正有效培養(yǎng)了學(xué)生網(wǎng)絡(luò)安全基本技能。
校企合作協(xié)同育人是解決學(xué)校與市場接軌的有效方式,傳統(tǒng)的合作方式大多是企業(yè)在學(xué)校辦專業(yè),由企業(yè)工程師到學(xué)校講課,或是學(xué)生在專業(yè)實習(xí)階段到企業(yè)實習(xí),雖然在一定程度上提升了學(xué)生的實踐技能,但還是沿用校內(nèi)的人才培養(yǎng)方案,而且可能夾雜一些利益糾葛,存在種種弊端,應(yīng)該拓展新的校企合作模式。新校企合作協(xié)同育人的方向主要在以下幾個方面進行:
(1)校企共建實訓(xùn)室
近年,在教育部主導(dǎo)下,每年篩選大批有實力的企業(yè)與高校對接,進行協(xié)同育人項目的建設(shè),不少還是上市公司,在實訓(xùn)室建設(shè)上,借助企業(yè)資金雄厚、技術(shù)先進的優(yōu)勢,讓企業(yè)在校內(nèi)投資建立實訓(xùn)室,學(xué)校定期為企業(yè)訂制培養(yǎng)工程師籌備人才。這樣,提升了學(xué)校實訓(xùn)環(huán)境,同時為企業(yè)在人才培養(yǎng)上,更縮短了培養(yǎng)周期。
(2)校企共同編寫教材
在實訓(xùn)教材編寫上,可以由企業(yè)工程師和校內(nèi)教師共同擔任教材編寫任務(wù),近期教育部指定由華為公司牽頭與學(xué)校合作共同制定了“1+X”職業(yè)技能等級證書培訓(xùn)標準方案,并且推出了網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)建設(shè)與運維“1+X”職業(yè)培訓(xùn)系列教材。在這套教材中,充分體現(xiàn)了職業(yè)教育、工程教育理念,緊跟市場需求,以項目為驅(qū)動,進行真實應(yīng)用為需求,引入工程案例教學(xué),通過實訓(xùn)分層、分步驟的講解網(wǎng)絡(luò)技術(shù)原理,并且對實驗結(jié)果和現(xiàn)象進行匯總、注釋,有效緩解了傳統(tǒng)教材不足問題。
(3)師資培訓(xùn)
在師資培訓(xùn)方面,學(xué)校定期選派教師到企業(yè)進行工培訓(xùn),或參與企業(yè)工程項目實施,鼓勵教師參加企業(yè)工程師認證,有效提升教師的職業(yè)技能,做到真正的“雙師”培養(yǎng)。[4]隨著教育部的“1+X”證書制度實施,有關(guān)大型企業(yè)快速跟進,主動進行校企合作,更會注重師資培養(yǎng),如華為、深信服、新華三等通信企業(yè)聯(lián)合其代理商在不同地區(qū)和高校大量進行師資培訓(xùn)。
(4)行業(yè)資格認證
資格認證方面,按照行業(yè)的認證標準,構(gòu)建相應(yīng)的課程體系,開設(shè)對應(yīng)的實訓(xùn)課程,取得證書后可以沖抵校內(nèi)學(xué)分,提高學(xué)生考證的積極性,解決學(xué)生學(xué)業(yè)負擔過重,同時提升工程實訓(xùn)技能。
(5)就業(yè)、創(chuàng)業(yè)指導(dǎo)
解決就業(yè)、創(chuàng)業(yè)一直是學(xué)校存在的難點,為與市場有效對接,可以把企業(yè)導(dǎo)師請到學(xué)校進行就業(yè)、創(chuàng)業(yè)講座,參與人才培養(yǎng)方案的修訂,做好就業(yè)工作推薦,或者校企簽訂訂單培養(yǎng)計劃,也為優(yōu)先滿足企業(yè)用人需求提供了便利。
工程教育的核心理念是教育教學(xué)工程項目化,從項目的“構(gòu)思、設(shè)計、實施、運作”幾個環(huán)節(jié)對項目進行嚴格把控,力求更加接近于實際工程。專業(yè)教育是在人才培養(yǎng)方案的框架下,以課程為載體,通過課程教學(xué)、實訓(xùn)、實習(xí)實現(xiàn)培養(yǎng)目標,培養(yǎng)質(zhì)量的衡量可以通過教學(xué)質(zhì)量監(jiān)控、專業(yè)認證等。創(chuàng)新教育是以培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和創(chuàng)造力為基本價值取向的專業(yè)教育。三者之間如何有效融合,是解決當前專業(yè)教育不足的關(guān)鍵途徑。
基于CDIO的工程教育更加注重學(xué)生的能力評價,在工程項目實施中,通過學(xué)生在項目中的不同角色辦學(xué)進行合理評價,項目設(shè)計好之后,成立項目實訓(xùn)小組,對學(xué)生在不同崗位進行過程評價,將評價貫穿于整個項目中,特別在項目的展示環(huán)節(jié),讓學(xué)生按照項目的設(shè)計理念、規(guī)劃、實施、運行等環(huán)節(jié)分別講解,充分表達,同時包括文檔的規(guī)范性、科學(xué)性評價等,使學(xué)生的團隊協(xié)作、創(chuàng)新精神、綜合能力得到有效的提升。
網(wǎng)絡(luò)工程專業(yè)是典型的培養(yǎng)應(yīng)用型、技能型人才的工科類專業(yè),把實訓(xùn)課程設(shè)計成不同的工程項目,按照企業(yè)的工程思維,進行項目的全方位實施,讓學(xué)生在項目實施過程中深入體會理論知識的內(nèi)涵,同時把取新的技術(shù)融入實踐教學(xué)中,充分提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性,激發(fā)學(xué)習(xí)的創(chuàng)造力。我們最近對網(wǎng)絡(luò)工程專業(yè)的核心課程《網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)》進行了教學(xué)模式改革,通過圖1可知,《網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)》屬于SCSA安全工程師課程體系中的安全可視可控,把本部分的課程包裝成四大類安全可視可控企業(yè)網(wǎng)絡(luò)實踐項目:可視可控技術(shù)、威脅動態(tài)防御技術(shù)、數(shù)據(jù)加密傳輸技術(shù)、移動安全接入技術(shù)等。
以華為下一代防火墻USG60000為例說明防火墻安全部署項目。防火墻有三個接口,內(nèi)部區(qū)域、外部區(qū)域、非軍事區(qū),在理解三個區(qū)域功能基礎(chǔ)上,利用防火墻的配置命令對防火墻進行安全配置,配置防火墻的接口名字、以太網(wǎng)的接口參數(shù)、內(nèi)外網(wǎng)卡的IP地址、指定外網(wǎng)范圍、靜態(tài)路由、動態(tài)路由等,同時還要設(shè)計防火墻的安全策略。但是學(xué)生在進行項目實施時發(fā)現(xiàn)隨著黑客技術(shù)的不斷發(fā)展,針對公共信息平臺容易遭受黑客的頻繁攻擊、信息保護、對失陷主機溯源等安全難題,單純布置常規(guī)的防火墻是不夠的,引導(dǎo)學(xué)生積極思考、深入分析、創(chuàng)新觀念,可以在公共信息平臺通過“在線審批監(jiān)管”、“信用信息共享”新技術(shù),實現(xiàn)安全的邊界隔離,同時通過前置信息監(jiān)測、攔截IRF流結(jié)合二次認證的方式有效解決黑客竄改網(wǎng)頁,對關(guān)鍵數(shù)據(jù)的檢測可以防止口令的暴力破解等。如深信服的下一代防火墻產(chǎn)品能有效解決此類難題。
近年來,將CDIO的工程教育應(yīng)用到部分課程實訓(xùn)教學(xué)模式改革中,首先,從教師教育教學(xué)觀念上進行更新,融入人才培養(yǎng)方案和課程教學(xué)中,其次,整合原有的課堂實訓(xùn)體系,實現(xiàn)項目化教學(xué)設(shè)計,再者,對教育教學(xué)質(zhì)量監(jiān)控進行改革,還有引入線上線下混合式教學(xué)方式等。通過實踐教學(xué)過程的改革取得了很好的效果。
構(gòu)建以工程師認證為核心實訓(xùn)教學(xué)體系,學(xué)生在項目實訓(xùn)中學(xué)習(xí)理念知識,避免了理論教學(xué)的說教性,激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)活力,增強了操作性,提高了學(xué)生主動性。
校企業(yè)合作的實施和CDIO工程教育的引入,為學(xué)生創(chuàng)造了更多企業(yè)鍛煉的機會,優(yōu)化的實踐教學(xué)過程評價,全方位提升了學(xué)習(xí)的綜合素質(zhì)。
線上線下混合教學(xué)是目前主流的有效教學(xué)模式,解決企業(yè)與學(xué)校協(xié)同育人機制,共同實現(xiàn)人才培養(yǎng)的任務(wù),加強了學(xué)校與市場的有效對接。
通過企業(yè)專業(yè)的人才服務(wù)平臺和線下人才雙選推介會,打通學(xué)生到合作企業(yè)就業(yè)的線上、線下通路,學(xué)生的擇業(yè)機會更加廣闊,就業(yè)率明顯提升。
CDIO的工程教育模式是經(jīng)過長期的工程實訓(xùn)總結(jié)出來的有效的實踐方法,它是一個開放的、寬松的、包容的教育改革計劃,要與當前的專業(yè)教育、創(chuàng)新教育有機融入,在專業(yè)實踐中按照“規(guī)劃、設(shè)計、實施、運行”的步驟進行,注重學(xué)生工程實踐綜合能力、創(chuàng)新能力的培養(yǎng),不斷吸收國內(nèi)外先進的教育教學(xué)理念,提高專業(yè)教學(xué)水平。
[1]陶丹,高睿鵬,陳紫微. 基于CDIO理念的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)研究生課程教學(xué)實踐[J]. 教育教學(xué)論壇,2020(9).
[2]馬莉,黃營,楊文茵,等. 網(wǎng)絡(luò)工程專業(yè)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)人才培養(yǎng)模式的改革與實踐[J]. 教育現(xiàn)代化,2019(6).
[3]湯娜,湯庸,葉小平. 基于CDIO教育模式的數(shù)據(jù)庫課程群建設(shè)[J]. 廣東技術(shù)師范學(xué)院學(xué)報(自然科學(xué)),2015(8).
[4]李天輝,于海洋. 創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育與專業(yè)教育深度融合的研究——以網(wǎng)絡(luò)工程課程為例[J]. 榆林學(xué)院學(xué)報,2019(5).
教育部校企合作項目:“基于CDIO的網(wǎng)絡(luò)工程應(yīng)用型人才培養(yǎng)研究”(項目編號:201802053004);漢江師范學(xué)院教研項目:“基于CDIO的計算機應(yīng)用型人才培養(yǎng)研究”(項目編號:2015005)