新工科背景下專業(yè)課程建設(shè)與實施探究

趙彥玲，劉廣起，韓 冰

（齊魯工業(yè)大學(xué)〔山東省科學(xué)院〕 網(wǎng)絡(luò)空間安全學(xué)院，山東 濟南 250306）

2017年5月，由齊魯工業(yè)大學(xué)和山東省科學(xué)院整合組建新齊魯工業(yè)大學(xué)（山東省科學(xué)院）（以下簡稱“齊魯工業(yè)大學(xué)”），成為科教融合示范校。2017年該校積極對接戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)，獲教育部批準設(shè)置并成功組建網(wǎng)絡(luò)空間安全專業(yè)，是全國前十所、山東省第一所正式開設(shè)該專業(yè)的高校，著眼于新工科人才的培養(yǎng)。本專業(yè)旨在培養(yǎng)系統(tǒng)掌握網(wǎng)絡(luò)空間安全理論知識，具備網(wǎng)絡(luò)與信息安全系統(tǒng)的設(shè)計、開發(fā)、維護和應(yīng)用（CDIO）能力，熟悉網(wǎng)絡(luò)空間安全工程項目的實施、組織與管理流程，能夠在網(wǎng)絡(luò)空間安全相關(guān)政、產(chǎn)、學(xué)、研、用等領(lǐng)域從事科學(xué)研究、設(shè)計開發(fā)、服務(wù)管理和綜合應(yīng)用的專業(yè)人才。2020年底，齊魯工業(yè)大學(xué)進入山東省屬高水平建設(shè)大學(xué)“沖一流”的名單。

一、傳統(tǒng)工科專業(yè)教學(xué)模式弊端

中國高等教育在40年來的改革與探索建設(shè)發(fā)展中，在人才培養(yǎng)、提升國家核心競爭力和綜合國力等方面取得了巨大成就，但也滋生和暴露了一些傳統(tǒng)本科教育的問題［1］。對比新工科建設(shè)背景下人才培養(yǎng)的發(fā)展內(nèi)涵，傳統(tǒng)工科高等教育在專業(yè)課程建設(shè)方面的弊端可以概括為新五“重”五“輕”。

（一）培養(yǎng)目標方面“重”專業(yè)“輕”通識

工科學(xué)校的課程設(shè)置整體偏專業(yè)課程，專業(yè)教育的目標是讓學(xué)生獲得對應(yīng)專業(yè)的理論和實踐技能。通識教育涉及人文與社會科學(xué)、數(shù)理化生在內(nèi)的自然科學(xué)與技術(shù)進步，同時也包括自我發(fā)展、社會適應(yīng)的能力（軟能力）［2］。近年來，受嚴峻的就業(yè)形勢、培養(yǎng)目標的定位、通識課程的師資薄弱等現(xiàn)實問題的影響，通識教育的發(fā)展遭遇困境，嚴重制約著大學(xué)生的全面發(fā)展。

（二）課程內(nèi)容方面“重”傳統(tǒng)“輕”發(fā)展

目前，邊緣學(xué)科、交叉學(xué)科不斷涌現(xiàn)，加上自身學(xué)科新知識呈指數(shù)級發(fā)展，知識成果轉(zhuǎn)化周期縮短。從內(nèi)容上看，傳統(tǒng)工科教育課程內(nèi)容較為陳舊，所學(xué)內(nèi)容與實際應(yīng)用脫節(jié)，難以適應(yīng)現(xiàn)代信息社會快速發(fā)展的需求。

（三）實踐能力方面“重”理論“輕”實踐

傳統(tǒng)的理論和書本模型，大部分是經(jīng)過簡化的理想模型，與實際情況相差甚遠。近年來，高等學(xué)校尤其是應(yīng)用型高校開始關(guān)注實踐類課程的學(xué)時，加大學(xué)生工程實踐能力的培養(yǎng)力度，雖然取得了一定的成效，但距離新工科建設(shè)中人才培養(yǎng)目標仍有一段較長的路要走［3］。

（四）教學(xué)方法方面“重”內(nèi)容“輕”方法

部分應(yīng)用型高校僅滿足于課本知識的傳授，教學(xué)方法單一乏味、“填鴨式”傳授知識，導(dǎo)致學(xué)生難以消化和應(yīng)用，不能激發(fā)學(xué)生的獨立思考能力和專業(yè)興趣，不利于學(xué)生對知識的拓寬與探索。

（五）考核形式方面“重”成績“輕”能力

傳統(tǒng)專業(yè)課程考核模式已不能適應(yīng)課程教學(xué)改革要求，構(gòu)建科學(xué)的多元化考核評價模式、以學(xué)生為本、注重能力培養(yǎng)才是今后的發(fā)展方向。應(yīng)通過深入研究和探討專業(yè)課程的多元化考核模式，以本為本，全面考核學(xué)生對所學(xué)知識的掌握程度，引導(dǎo)教學(xué)方式與方法的改革，提升學(xué)生的實際應(yīng)用能力和綜合素質(zhì)。

二、科教融合背景下特色人才培養(yǎng)模式

科教融合三年多以來，齊魯工業(yè)大學(xué)人才培養(yǎng)模式不斷創(chuàng)新和提升，形成了較為成熟的“十五字”特色人才培養(yǎng)模式，主要體現(xiàn)在教學(xué)科研一體化、科教深度融合、協(xié)同育人方面，具體體現(xiàn)在以下方面。

（一）分段式

實施“2+2”人才培養(yǎng)模式，學(xué)生前兩年在學(xué)院學(xué)習基礎(chǔ)理論知識，后兩年進入山東省計算中心（國家超級計算濟南中心）項目組學(xué)習專業(yè)課程、參與高水平科研課題和工程項目，提高他們的動手能力、實踐能力、創(chuàng)新能力。通過此項改革，科教融合三年來在人才培養(yǎng)方面取得了明顯的成效，人才培養(yǎng)質(zhì)量得到了明顯提升。

（二）導(dǎo)師制

采取導(dǎo)師制指導(dǎo)，每位學(xué)生安排學(xué)院教師或山東省計算中心工程師導(dǎo)師開展創(chuàng)新理論和實踐學(xué)習，由導(dǎo)師實施全過程類研究生式管理和培養(yǎng)。

（三）小班化

專業(yè)課程以小班化方式開設(shè)，每班40人的小班額組成特色班，由兼具理論研究與工程實踐能力的“雙師型”教師授課，利用假期安排學(xué)生到工程實踐現(xiàn)場，最優(yōu)化課程質(zhì)量，讓學(xué)生真正掌握本專業(yè)理論和實踐知識。

（四）寬視野

鼓勵支持學(xué)生參與各類網(wǎng)絡(luò)安全競賽、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽；為學(xué)生提供各類出國訪學(xué)、交流、學(xué)習機會，努力培養(yǎng)具有全球視野和國際競爭力的一流人才。

（五）多獎勵

在校（院）已有獎助金體系外，增設(shè)新生獎學(xué)金、優(yōu)秀科教融合實踐獎學(xué)金和各類企業(yè)獎學(xué)金。多方法、多角度發(fā)現(xiàn)人才，激發(fā)學(xué)生不斷進取向上的學(xué)習動力。

三、專業(yè)課程建設(shè)與實踐——以“信息內(nèi)容安全”課程為例

“信息內(nèi)容安全”課程是齊魯工業(yè)大學(xué)（山東省科學(xué)院）網(wǎng)絡(luò)空間安全學(xué)院的一門專業(yè)必修課程。信息內(nèi)容安全是涵蓋了包括計算機網(wǎng)絡(luò)、信息論、統(tǒng)計學(xué)、自然語言理解、多媒體信號分析、機器學(xué)習、數(shù)據(jù)挖掘等多個學(xué)科領(lǐng)域的新技術(shù)。因此，本課程學(xué)習對于學(xué)生全面系統(tǒng)地掌握該領(lǐng)域的基礎(chǔ)知識和最新技術(shù)具有非常重要的意義，可作為新工科教育中的典型專業(yè)課程。目前國內(nèi)開設(shè)“信息內(nèi)容安全”課程的學(xué)校較少，其教學(xué)體系建設(shè)工作相對滯后。針對傳統(tǒng)工科教育中存在新五“重”五“輕”問題，探究并提出“五個兩方面”專業(yè)課程建設(shè)與實施方案，即思政教育、課程內(nèi)容、實踐能力、教學(xué)方法及考核評價的五個“兩方面”。

（一）思想政治教育中的“兩方面”

新工科建設(shè)以立德樹人為根本任務(wù)［4］。本課程中要求信息內(nèi)容安全，就是要求信息內(nèi)容在政治上是健康的、在法律上是符合國家法律法規(guī)的、在道德上是符合中華民族的道德規(guī)范的。這從根本上決定了思想政治教育必將融入課程的整個過程，引發(fā)學(xué)生對世界觀、人生觀、價值觀等的思考，塑造正確的價值導(dǎo)向。該部分包括對課程緊密相關(guān)的社會熱點事件關(guān)注和法律法規(guī)兩個方面的解讀。

1.社會熱點事件關(guān)注。將課程進行過程中發(fā)生的網(wǎng)絡(luò)內(nèi)容熱點事件搬進課堂，比如：第二章《網(wǎng)絡(luò)信息內(nèi)容》獲取模型中插入2021年網(wǎng)絡(luò)熱點事件“第八批在韓中國人民志愿軍烈士遺骸回國”，引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習抗美援朝的戰(zhàn)斗歷史，激發(fā)銘記歷史、保家衛(wèi)國的熱情。

2.法律法規(guī)解讀。結(jié)合相關(guān)的法律法規(guī)，分析其涉及的技術(shù)，讓學(xué)生了解相關(guān)的法律法規(guī)，促進專業(yè)內(nèi)涵式發(fā)展。比如：在第二章《網(wǎng)絡(luò)信息內(nèi)容》的獲取中引入國家互聯(lián)網(wǎng)信息辦公室2019年5月28日發(fā)布的《數(shù)據(jù)安全管理辦法（征求意見稿）》，解讀國家首次規(guī)制網(wǎng)絡(luò)爬蟲技術(shù)的法律條文，引導(dǎo)學(xué)生注重職業(yè)道德品質(zhì)培養(yǎng)，提升專業(yè)素養(yǎng)和專業(yè)意識。在第五章《電子郵件內(nèi)容安全》中插入中華人民共和國成立以來第一部以法典命名的法律——《中華人民共和國民法典》相關(guān)內(nèi)容的解讀，明確把電子郵件作為一種有效的書面形式。

（二）課程內(nèi)容中的“兩方面”

本課程主要內(nèi)容包括信息內(nèi)容安全的概念、信息內(nèi)容的獲取、識別和管控的基本知識和基本技術(shù)。本課程內(nèi)容分為主體重點內(nèi)容和按需擴展內(nèi)容兩方面，促使教材內(nèi)容多樣化、豐富化、時代化，將教學(xué)內(nèi)容從課本延展到學(xué)生和社會的實際。

1.主體重點內(nèi)容。武漢大學(xué)出版社出版的《信息內(nèi)容安全》以內(nèi)容安全技術(shù)的處理過程為主線，介紹信息內(nèi)容安全的相關(guān)概念，并從信息內(nèi)容的獲取、文本內(nèi)容安全及其他多媒體內(nèi)容安全、相關(guān)典型應(yīng)用等方面進行介紹［5］。教材內(nèi)容安排與技術(shù)實現(xiàn)的實際流程吻合，有助于學(xué)生理解和形成專業(yè)技術(shù)體系，本課程以該教材為主教材，其他作為參考輔助教材。

2.按需擴展內(nèi)容。課程內(nèi)容針對學(xué)生未來發(fā)展的不同規(guī)劃（繼續(xù)深造或者就業(yè)），注重因材施教、按需規(guī)劃、個性化引導(dǎo)，培養(yǎng)并提升學(xué)生專業(yè)學(xué)習的興趣，助力學(xué)生未來的發(fā)展規(guī)劃。針對考研及就業(yè)兩種主流的畢業(yè)選擇，擴展課程內(nèi)容，幫助其進行方向規(guī)劃［6］。（1）以學(xué)術(shù)提升為主的深造規(guī)劃：擴展不同形式的、難度適宜的學(xué)術(shù)成果及相關(guān)技術(shù)進行學(xué)習，包括學(xué)術(shù)論文、發(fā)明專利、科研項目等。做到緊扣課程內(nèi)容，建立完整的技術(shù)發(fā)展鏈條，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新性思考，使學(xué)生了解科研活動規(guī)律及科研成果的表現(xiàn)形式。（2）以技術(shù)研發(fā)為主的就業(yè)規(guī)劃：增加與課程內(nèi)容密切相關(guān)的市場產(chǎn)品、軟件等的最新進展。緊扣主體內(nèi)容核心，引導(dǎo)學(xué)生對技術(shù)應(yīng)用深入了解，建立從技術(shù)學(xué)習到市場應(yīng)用的完整鏈條；幫助學(xué)生了解產(chǎn)品技術(shù)內(nèi)核及市場發(fā)展。

（三）實踐能力中的“兩方面”

新工科建設(shè)必須注重實踐能力的培養(yǎng)，科教融合的優(yōu)勢將科研資源轉(zhuǎn)化為教學(xué)資源，極大地提升了學(xué)生實踐能力培養(yǎng)的效果。本課程是一門實用性、實踐性很強的課程，其實踐能力的培養(yǎng)分為關(guān)鍵技術(shù)應(yīng)用實踐及課程綜合實踐兩方面。

1.關(guān)鍵技術(shù)應(yīng)用實踐。本課程進行中針對課程內(nèi)容拓展相關(guān)技術(shù)應(yīng)用，開闊學(xué)生的專業(yè)視野。采用科教融合的特色培養(yǎng)模式，充分利用每周、每月、每學(xué)期的時間，開展短期、中期、長期等不同形式的上機實操課程和實訓(xùn)課程，不斷提升其課程學(xué)分及學(xué)時占比，讓學(xué)生在實操實訓(xùn)中深化關(guān)鍵技術(shù)的學(xué)習和應(yīng)用。

2.云環(huán)境下的綜合實踐能力強化。理論課程結(jié)束后，集中開展綜合實踐課程。截至目前，近100名大學(xué)三年級本科生已使用國家超級計算濟南中心研發(fā)的“水滴實驗營”在線教學(xué)實訓(xùn)服務(wù)平臺，進行為期兩周的“信息內(nèi)容安全綜合實踐”課程。課程使用“基于Python+MySQL+Kettle+R的某點評網(wǎng)數(shù)據(jù)采集分析案例”，圍繞“信息內(nèi)容安全”課程核心技術(shù)，實現(xiàn)對網(wǎng)絡(luò)內(nèi)容信息的采集、存儲、清洗、分析處理及可視化展示等信息內(nèi)容處理的核心環(huán)節(jié)操作，涉及Python、MySQL、Navicat、Kettle和R語言等多種軟件和系統(tǒng)、平臺的使用及具體編程。

（四）教學(xué)方法中的“兩方面”

教學(xué)方法的改變以活躍學(xué)生的專業(yè)思維、激發(fā)學(xué)生的專業(yè)興趣、提升專業(yè)素質(zhì)及能力為目的，以學(xué)生為本，采用傳統(tǒng)教學(xué)方法和現(xiàn)代教學(xué)方法相結(jié)合的混合式教學(xué)方法。傳統(tǒng)教學(xué)方法主要是以教師為中心、課堂講授為主，聯(lián)合使用互動提問法、啟發(fā)式教學(xué)法等多種教學(xué)方法，闡明科學(xué)問題，完成知識教授。

隨著新工科教育意識的不斷深化和科教融合人才培養(yǎng)模式的不斷優(yōu)化，以翻轉(zhuǎn)課堂、線上線下混合式教學(xué)、課堂互動討論法、演示法等為代表的現(xiàn)代教學(xué)方法變得越來越普及［7］。

（五）考核形式中的“兩方面”

本課程的考核綜合課程中和課程后兩方面，注重過程化管理，實施全程全面考核。課程中部分，重點考核出勤情況、上課表現(xiàn)及課堂作業(yè)等環(huán)節(jié)；課程后部分，重點考核實踐課程情況、課下交流、課下作業(yè)及期末試卷等完成情況。

總體而言，整個課程進行中，學(xué)生保持了較高的學(xué)習熱情和積極性，課堂學(xué)習認真，課下作業(yè)完成質(zhì)量較高。期末試卷側(cè)重對課程重點內(nèi)容的考核，并附帶時事案例分析，較為全面地考核和評價了學(xué)生對課程的掌握和應(yīng)用分析能力。為期兩周的綜合實踐任務(wù)，為實訓(xùn)基礎(chǔ)任務(wù)和興趣拓展任務(wù)設(shè)置分層的分值，通過不同完成情況確定考核分值。統(tǒng)計結(jié)果顯示，所有學(xué)生完成實訓(xùn)基礎(chǔ)任務(wù)，71%的學(xué)生嘗試興趣進階任務(wù)，57%的學(xué)生順利完成3項全部興趣進階任務(wù)，其中4%的學(xué)生因報告記錄完整、過程清晰、態(tài)度端正獲得滿分。

結(jié)語

優(yōu)先發(fā)展教育事業(yè)，建設(shè)教育強國是中華民族偉大復(fù)興的基礎(chǔ)工程［8］。這標志著具有中國特色的社會主義高等教育進入了新階段，承載著新使命。本文總結(jié)傳統(tǒng)工科建設(shè)背景下存在的新五“重”五“輕”問題弊端，提出齊魯工業(yè)大學(xué)（山東省科學(xué)院）的“十五字”科教融合特色人才培養(yǎng)模式，探究專業(yè)課程建設(shè)及實施的“五個兩方面”方案。在今后的工作中，教學(xué)團隊以新工科建設(shè)為辦學(xué)重點，以新經(jīng)濟、新產(chǎn)業(yè)為背景，樹立創(chuàng)新型、綜合化、全周期教育“新理念”，繼續(xù)不斷完善和優(yōu)化專業(yè)課程體系建設(shè)及人才培養(yǎng)方案，探索重基礎(chǔ)、寬領(lǐng)域、學(xué)科交叉的人才培養(yǎng)“新模式”，打造具有國際競爭力的工程教育“新質(zhì)量”。