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摘要：本文分析了传统教学的时代局限和OBE理念的优点，通过网络工程课程教学实践，展开了以培养学生创新能力为目标教学与评价一体化改革，探讨了新工科背景下应用型课程的教学创新方法。
关键词：网络工程；新工科；能力培养
本文引用格式：符广全.新工科应用型课程教学与创新能力培养[J].教育现代化,2020,7(41):43-47.
一新工科与传统教学目标的差异研究
传统教学的目标注重知识和理论体系的构建和学习，与此相适应的传统教学也已炉火纯青。人类进入21世纪，信息化驱动全社会产业革命，创新驱动产业发展的效应日趋明显，社会对教育，尤其是工科教育提出了新要求，要求教育密切结合社会应用，强调实践创新，对人才的应用能力要求越来越高。强化学科的社会应用性和人才的创新能力培养正是新工科教育的新内涵、新目标。
新工科具有时代背景下的丰富内涵，需要全方位多层面的实践和研究。但究其根本，在大众创新万众创业的应用背景下，创新实践能力培养是新工科的核心要求，创新能力培养也是长期以来学科教育中最关键、最难啃的硬骨头。
二传统教学的不足与教学改革目标
在新的时代背景下传统教学有先天的不足。
中华文化源远流长，文化传承代代绵延。在这个过程中，以讲授为主的传统教学担承了重要的历史使命。教学不是新事物，教学活动历来就有，传统的教学方式经历了先祖们的精推细琢延续至今自然有它的优点和特长。传统教学是以讲授为主的授业解惑活动，虽然贯穿了练习、问答、启发、演示等手段，其主体还是以讲授为主，教师为主导。其优点如下：
1.教师的主导目标性强，避免了学生在学习中走弯路，学习效率高。
2.教师的讲解化解了问题的难度，降低了认知难度，利于学生顺利学习。
3.适于大面积教学，受益面大，支持集体大班额教学，因此促生了班级授课制。在节省教师资源，提高教学效益方面做出过巨大贡献，在师资贫乏的年代大显神威。
4.擅长知识理论教学目标的达成，在技能、能力培养方面有先天不足。
5.对教学条件要求低，适用各种教学环境。
传统教学注重知识学习和理论体系的构建，在此目标下，长期以来教学研究和实践建立了多种成熟的教学模式和教学方法。这些教学模式和方法，在今天的新工科目标下无疑具有重要的价值，但已经不能满足新工科目标的达成，需要基于应用能力培养的教学创新和改进。
如何以OBE教学理论为指导，在现代教学手段与条件下，综合应用传统和现代的教学方法进行教学，最终引导和培养出学生的应用能力，找到有效的方法、形成一定的规律，是现代工科教学的探讨重点，我们正是基于此进行课程教学的实践，并时时总结和反思，造就能力培养的新模式。
OBE教学模式为以能力为目标的新工科教学提供了教学理论支持；功能完备的实验室硬件、丰富的数字资源、多媒体数字教学设施、网络在线资源为新工科教学奠定了条件基础；MOOC、线上教学、翻转课堂、自主学习给新工科教学提供了方法支持[1]。
应该看到，能力培养的教学目标是传统教学要求的升级，要实现这种跃迁，传统教学是不够的。但简单否定传统教学，也会让能力培养的目标成为空中楼阁。实现应用能力培养的目标，要有新的教学理论、教学方法、教学条件。这就需要我们改造传统教学理论、方法，在现代教学手段下创新教学理论和方法。
三 课程改革的理论研究
（一）OBE教学模式
网络工程教改依托OBE范式，综合运用各种教学方式，开展教与学方法环节的研究。
在基于学习产出的教育模式OBE中，教师首先对学生毕业时应达到的能力及其水平有清楚的构想，然后寻求设计适宜的教育结构来保证学生达到这些预期目标。学生产出而非教科书或教师经验成为驱动教育系统运作的动力，这同传统上内容驱动和重视投入的教育不同。OBE教育模式能有效地支撑工程教育。
基于OBE的工程教育框架下课堂教学着力点从目标开始，把课程教学放到人才培养方案的大框架中，从目标分析出培养标准，制定教学计划，用适合的教学与学习方法实施教学与学习，经过质量认证和反馈改进教学。
（二）丰富的现代教学方法与融合
充分利用现有的教学方法作基础。随着信息技术的普遍应用，有一系列的新型教学方法不断成熟，为我们提供了方法基础。譬如翻转课堂、MOOC、微课程、探究式教学、自主学习、在线交流答疑等教学方法，如图1所示。可见，OBE教育模式给我们提供了可借鉴的范型，工程专业认证给我们提供了可依托的机制。然而，创新人才培养的实现决不是这些方法和模式的简单叠加和套用，它是问题和方法有机结合，是方法的适切选择和有效搭配，需要能动地创造和创新。惊世戏剧需要经典的剧本和天才的导演完美结合。
（三）学习方法引导与改进
当今社会更需要人才的应用能力、创新能力，而不仅是知识，知识退居为能力的后盾。传统讲授教的是知识，讲授式教学不支持创新思维的引发、有悖于创新意识创新习惯的形成和培养。以讲授为主，教师为主导，如果学生稍有懈怠，常常导致灌输式教育。因此，讲授扼杀了学生猎奇和质疑，泯灭了学生的创新思维，也正是学生从小学到大学，长期在讲授模式下学习，形成了不利于创新的学习习惯和思维方式，使得我们现在改起来难，创新能力培养难。
支持能力培养的学习方式应该是自主学习。自主学习支持创新思维、创新能力培养。自主学习是主动学习，学生亲历基于问题的质疑求解过程，通过质疑、假设、分析、求解的过程，新思想新方法在辩证的思维中闪现、清晰，最终得到的虽然是已有定论的原理，但对学生来说就是创新，创新的思维使得问题得以解决，创新的成功让学生喜乐甘甜，激励向前、建立自信；正是在这长期循环的创新求解过程，激发了学生的创新思维、培养了创新习惯、创新意识。而基于任务的、基于项目的问题求解更是学生创造性的体现，是创新应用，就是学生创新能力的综合演练[2]。
可见，从形式上看是讲授下的被动学习与自主学习的差异，但讲授法导致的是无质疑的定式接受；自主学习形成的是创新思维和创新能力，其结果有天壤之别。
四 网络工程课程教学实践与创新做法
（一）课程教学研究的目标
1.课程建设主要解决如何培养学生的网络工程能力，即锻炼和提升学生在网络管理、工程规划建设方面的专业技能，积累专业素养，支持专业能力的培养。
2.试图通过专业教学理念改进、实践方式改革、附加竞赛等措施，在课程教学中探索试行了一种理论教学、实验实践、考核一体化改革，探索一种创新能力培养的方式方法。
（二）课程建设与改革的主要做法
课程建设从两方面展开，一是结合新教学理念的教学理论研究；二是基于能力培养的课程重构与教学改革。
结合OBE教育模式、工程认证及新工科建设的教学理论研究，重点从理论上探讨在新工科、OBE的教改理念指导下，基于创新能力培养的校企合作及工程认证一体化教学模式创新与改革，研究学生创新应用能力培养的方式方法。理论研究支撑教学改革，也是教改经验的总结。
基于能力培养的工程教学实践主要从课程、实践教学、考核等方面进行了一体化改革。
（三）课程规划与改革
1.明晰与定位课程建设的目标
课程组经过研讨、辨析，准确定位了课程的目标，清晰划定了课程的界限与范畴，根据专业、行业新发展，确定了原理、技术模块。
认定课程是网络专业的核心课程，与《网络操作系统与服务》、《网络协议分析》、《网络安全》，共同构建学生不同于其他专业的专业能力。具体地说《网络工程》课程的目标是：网络传输与工程建设的专业能力培养。
2.规划课程模块、优化课程内容
课程有明确的应用指向，针对网络工程建设与管理，课程主要有三方面的内容。
网络工程技术：包括交换技术、路由技术、综合布线技术、服务器技术、网络安全技术。
网络工程项目能力：网络工程规划设计、工程项目管理、网络性能测试分析。
网络基础原理知识：局域网基础、交换机基本原理、IP原理知识，本课程中要应用上述理论知识解决工程应用问题。
3.确定课程教学的重点
从根本上说，本课程最终是要实现网络工程建设，即通过网络工程的需求分析，进行网络的规划、设计、实施构建一个网络系统，搭建特定行业的网络通信平台，提供信息化服务。
要实现课程的目标，要进行多方面的教学，这其中，最主要的能力是网络规划建设能力和路由与交换。要实现网络规划建设的总目标，需要交换路由、综合布线、服务器集成、网络安全等方面的技术支持，学生只有这些方面学懂弄通，才会科学地规划、设计。因此，专业的网络技术支持是完成网络工程建设的前提，在这些技术中，路由交换技术是最专业、最难掌握的核心技术，确立为课程的一个教学重点和难点；工程能力中，网络工程的规划、设计与实施是课程教学的另一个重点，这是课程的最终目标，路由交换技术掌握得好，工程规划设计就有了基础。
4.课程紧扣新技术与行业发展
网络工程的直接目标是搭建、管理一个支持行业应用的网络通信平台。但随着网络信息化的综合应用，大数据、云计算、云服务兴起，网络平台如何支撑这些新兴应用就成为网络工程建设的时代目标，以系统集成基础上的大数据、云平台搭建成为网络工程的升级目标，近些年来，SDn等新技术引领网络发展的方向。紧扣这些目标，我们引进融入以上技术思想在本课程的教学中。
基于以上课程目标、课程模块和新技术的课程内容，贯穿后续的教学方式，我们编写了《网络工程设计与系统集成》教材。
（四）改革实验教学及实验环境条件
本课程的实践、实验性强，实践动手能力训练是工程能力、创新能力的关键，抓好实践教学的开展是实现课程能力培养目标的关键，为此我们从实验项目规划、实验环境调配、实验组织、实验考核等环节开展了系统的改革与建设。实验环境是实践的基础，硬件平台和条件匹配关系到实验开展的效率、效果和创新，实验环境的改组、配套是重要环节。
1.实验项目的规划更新与实验指导书编写
围绕着课程目标和能力目标，优先、规划了课程的实验项目，精心设计了实验，让学生在实践中体会、体验技术原理和创新思维。
我校配置的路由、交换设备是H3C的，而市面上思科的教学资源多，H3C的相对要少很多，使得很多现有资源不配套，给教学带来困难。根据教学需要，我们结合本校的H3C实验设备，整理和编写了与校本设备配套的实验指导书。
2.实验组织方式改革
基于上述合作探究的需要和设备数量的局限，我们在实验教学中采用小组的方式开展。每组配置组长，协调管理，带领探究。以小组为单位分配设备、位置和跳线资源等，以小组为单位协作操作，以小组为单位考查结果、实验报告、实验记录。
教学体验：小组实验方式既方便了实验组织，又形成了自主实验的探索习惯，锻炼提高了学生的协合、合作意识和习惯，利于目标达成和创新启迪，效果极好。
3.规划改造实验室、配套教学
交换路由实验的特点、困难分析与应对。基于两个原因，我们选择了以小组为单位组织实验。
首先，从实践探究的视角，小组实验适合初学者协同工作、学习，给学生提供了一个同问题、同意境下商讨的机制，十分有利于探究性学习的成果达成和相互思维启迪，协作降低实践难度，共同体验创新。
其次，交换路由专业性强，设备价格高，只有专业学生用，受设备利用率和效益局限，学校配套的设备数量有限，只能小组分配。
网络实验，变数多，调试难度大。要用网线搭建实验平台，配置计算机、交换机、路由器，每个实验方案各异，所以要频繁地变更连线、配置，十分繁琐；班级实验学生多，线路相互交织、人员混乱，相互绊扯、影响；现实中的网络，由于线路空间、设备接口的可靠性、操作等原因，极易出现连接和配置故障，影响成功率，故障排除难度大，给初学的学生增加了很大的难度。好处是通过故障调试，锻炼了学生，积累了工程经验。但这种现状极大地影响了实验效果和实验效率，妨害目标达成。为此，我们在反复教学实践中不断总结经验，改进实验项目、实验组织和实验室环境配置，让实验项目、组织实施、实验环境布局搭配最大化适配，优化实验室配置。在实验室环境、设备硬件方面多次在学期结束后，利用假期和开学前进行实验室的调整改造，用很少的配件投资实现了设备和性能提升，实现了集体实验的井然开展[3]。
4.开放实验室
针对网络工程实验对专业实验室依存度高，实验综合度高、故障率高、集体实验相互影响等问题，为切实落实学生的技能，我们实行了实验室开放制度，每周在学生空余时间，开放实验室，让学生自由、自主地利用实验室设备进行实验预习、复习及创新设计。有效地弥补了课上时间不足，不能充分实验的问题，也为学期末的单人实验考核奠定了基础，鼓励自主学习，收效非常好。
5.应用模拟器开展虚拟实验
为改进专业实验对实验室的硬件依赖，灵活高效地实践实验，弥补实验设备的不足，我们在课程后期，学生具备实际设备使用和调试经验的基础上，适时引进思科路由、交换设备的模拟器packet tracer，H3C的模拟器hlc,方便学生进行虚拟实验，灵活高效地验证原理和创新设计，极大地改进了实验效果和效率。
（五）基于能力培养的理论教学改革
鉴于路由交换是课程的主要内容，实践量大，教学中调整了授课顺序，采取学期初期先对工程概论，对课程及网络工程过程进行综述，让学生了解课程内容及教学方式，了解工程概况。第二阶段转入路由交换技术的重点教学，每周一次的理论课首先保障实验教学的原理需求，先让学生掌握路由交换、综合布线等技术，在此基础上开展第三阶段的教学，即工程建设教学，讲述网络工程的规划、设计、实施与项目管理。这种教学时序设计保证了技术基础到工程应用的平滑衔接，又能支持目标明确的创新探究。
在原理教学上，贯彻“体验创新”的教学原则。紧紧围绕能力培养来筛选和展开教学，对技术原理的学习，先引导学生明确应用背景、理清此技术的应用需求，明确要解决的问题，知道要干什么，再与学生分析怎么干，理清技术的发明人“怎么干”的方法精要，体验创新、体验智慧，引领学生的创新思维，为后期在实践基础上的创新应用奠定思维基础。
通过教学，我们认识到，原理教学中的精要在“体验创新”，重走先人的创新路，启迪创新思维；实验是创新的培养期、哺育期；竞赛是创新的导火索、孵化器，是“点精”的关键一环。
（六）思科网络学院与在线学习建设
课程教学与思科网络学院结合，思科是网络工程设备和技术的著名厂商，思科网络学院致力于路由交换技术的教学，培养行业网络工程师。我们课程建设团队与思科网络学院合作，共同建设课程、线上线下互补培养学生。
思科网络学院提供了线上课程教学，线上练习作业，线上理论测试、教学学习资源及学业管理等功能，我们线上教学同步进行，作为线上教学的补充和拓展，充分利用现代MOOC、在线辅导及数字资源，为专业能力培养开辟了第二课堂，收效良好。依托思科网络学院，我们建立了专业的练习库、试题库，实现了视频在线MOOC。
（七）基于能力考核的学业考核改革
以能力效果为评价指标，实行应用能力考核，以能力体现知识；过程阶段考核与期末验收考核结合；对学生成果进行展览、鉴赏的多主体评价；以评价促学、鼓励创新。
1.能力考核：应用能力是考核的重点指标，以能力考核为重点，知识和表现考核相结合。
2.学业考核组成：平时考核+实验考核+项目综合设计。其中平时考核是学生平时学习的过程考核，主要考核学业过程中的表现；实验考核是期末组织的综合实验、设计性实验考核，主要考核学生的实践应用能力；综合设计是企业网、互联网的规划方案设计与分析，主要考核学生项目规划、综合设计创新的能力。
3.过程考核：有平时考核和验收考核，平时考核包括学生的单元考核、出勤、学习笔记、实验（整理）记录等；在过程中考核学生思想品质及专业素养。
4.考核主体多样化：对出勤、学习笔记、实验记录、实验报告、项目综合设计采取公开展览，由学生、教师共同组成考核小组，在展览中让学生评议，考核小组赋分。实行阶段性考核（项目综合设计为期末验收型），以促进学生后期改进提升。
基于能力考核的学业考核机制，配套和鼓励了能力培养的教学改革，强化了其能力培养的成效。
（八）课程建设的社会拓展—实行校企合作共建课程、协作教学
网络工程课程培养的是学生的工程能力，目的是服务于未来学生的社会工作能力，所以，如何精准对接社会、跟踪行业新技术、提升职业素养也是重要方面。因此，与企业合作，多形式引入企业教学、多形式地与企业交流合作，是课程建设的重要方面。主要工作是引入企业教学和资源补充学校教学的不足，引入企业的培训和参与企业支持的竞赛，拓展学校教育，提升学生行业综合项目能力，自然地将学生引向社会，对接就业。目前主要探索了校企师资合作交流与培训、学生实习与培训、学科竞赛三个方面[4]。
教师交流培训：多次派出教师参加教育部网络工程专业研讨交流会议，参加思科网络学院师资培训，开启与思科合作培养专业人才之路。
（九）教材编写
从课程理论内容，到课程实验项目及组织形式，到学业评价考核方式和目的都进行了多年持续的改进和变革，在多年试点的基础上，根据课程目标、内容、实验及教学方式相一致的理念，编写了体现现代工程技术和思想、适应现实应用、能力训练和考核评价配套的网络工程教材，汇集课程建设的经验和成果，作为课程建设和改革的载体，支撑本专业的创新应用人才培养。
五总结
在新工科理念的指导下，系统研究了OBE教学理论的基础上，通过《网络工程》课程的多轮教学实践，总结出以下心得。
紧盯专业能力培养，以OBE工程理念为指导，开启教学、实验、考核一体化改进，进行能力培养的课程建设和教学。
形成并遵守“体验创新”的理论教学原则，为实践中能力培养奠定思维基础。摒弃单纯理论灌输，突破“创新”教学。
探讨了线上线下融合、校企融合、理论实践融合培养工程应用能力的教学模式，并总结形成论文。分组实验、协作探究性实践教学，多主体的能力评价与考核，以考核引领学生学习，以考核促进教师教改，都极大地促进了学生工科能力构建。
参考文献
[1]顾佩华,胡文龙，等.基于“学习产出”(OBE)的工程教育模式——汕头大学的实践与探索[J].高等工程教育研究,2014(01):27-37.
[2]陈慧,陈敏.关于综合性大学培养新工科人才的思考与探索[J].高等工程教育研究,2017,(02):19-23+47
[3]符广全.计算机网络原理与Internet技术[M].北京理工大学出版社,2015.
[4]郭广军,羊四清，等.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[J].计算机教育,2009(19):134-139.
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