基于“六三工程”的信息对抗技术综合实训课程改革
——以西南科技大学为例
2022-01-12芮志聪印茂伟
杨 超 芮志聪 印茂伟
(西南科技大学国防科技学院 四川绵阳 621010)
自第三次科技革命以来,电子信息开始广泛融入人类社会生产与生活的方方面面,并伴随着信息化社会的不断发展,信息安全维系着国防、经济、交通等各领域各行业的安全。若信息安全存在问题,则说明信息的对抗出现了问题,信息对抗技术正是在这样的社会背景下诞生的。在当今网络化、信息化的社会,国家经济、防务以及诸多领域都大量需要掌握信息对抗技术的人才。因此,信息对抗技术专业应运而生。信息对抗技术专业需学习除了计算机语言、高等数学等基础课程外,还包括数字电子技术、模拟电子技术、电路分析、信号与系统、计算机网络、微机原理与应用、电子设计自动化(EDA)、信息编码与加密、信息对抗原理、网络攻防等一系列的主修课程。其目的在于培养出既能够在电子系统行业从事研究与开发工作,又能够就职于能源、交通、金融、国防等部门进行信息安全相关工作的学生[1]。信息对抗技术专业的毕业生既可以在军工或国防相关部门从事信息对抗工作,又可以在民用行业如金融、保险、税务、企业等部门从事信息安全防护工作;或者到科研院所、高校、信息产业单位从事信息系统与对抗系统的研究与开发、操作管理与安全防护等工作。在网络信息的时代,掌握信息主动权就意味着掌控了大体局势,其重要性不言而喻。目前,信息对抗技术专业人才的市场需求量不仅尚未达到饱和,而且还会随着社会信息化的进程不断增加。
随着信息化进程的不断加快,社会对信息技术人才的要求不断提高。这要求高校学生不仅要掌握好文化知识,同时须具有较强的实践能力,才能够更好地满足社会的需求,推动社会的进步。实践教学是本科教学的重要组成部分,而综合实践课程作为形式多样化的实训教学课程需要我们不断探索、不断完善。通过对实践课程的制定、教学理念的转变、课程资源的积累和管理评价机制的完善,高校为学生提供了多样化的学习方式,转变了学生以分数为目的的单一学习态度,强调了多层次的实践性学习,使学生跳出书本,提高解决实际问题的能力,是综合实践课程努力的方向。
为解决以往教学中出现的基础知识学习和应用训练脱节、学习内驱力不足、专业能力和就业能力不强等痛点问题;为落实把中国特色社会主义文化全面融入文化育人内容体系,在学生能力实践培养过程中,潜移默化地将军工精神中的甘于奉献、艰苦奋斗、为国争光等思想传递给学生,让其知道自身肩负的社会责任和使命,学校信息对抗技术在学科建设过程中推出了信息对抗技术综合实训课程。实践课程贯穿8个学期,涵盖基础和专业课程。经过对2016年版本科人才培养方案的修订后,专业技能综合训练贯穿第2、3、4学期,与专业方向设计课程遥相呼应,实施“点、线、面”全方位工程综合实践能力训练,让学生在专业课程中更深刻的了解中国军工的发展现状、未来发展方向、所面对的挑战等知识,激发学生的爱国热情,提高学习热情,让学生“深知肩上责任,力行每日学习”[3]。加上认识实习、生产实习和毕业实习三大集中实践环节,以及从第5学期开始的专业实验课等,构成完备实验教学体系,实现学生思想教育到专业文化的全过程培养。
一、综合实训课程改革理念
(一)“六三工程”:注重职业品格、提高专业素养,结合思政与专业课程的教学模式
1. 文化育人,立德树人
高校的教育教学过程,实质上是以文化人、以文育人的过程。党的十九大指出要把中国特色社会主义文化全面融入文化育人内容体系。经过历史沉淀的军工文化作为高校文化的重要组成部分,既是优秀革命文化,也是社会主义先进文化,具有鲜明的价值内涵和育人的重要功能[4]。“自力更生、艰苦奋斗、开拓进取、无私奉献”的军工精神对大学生认同社会主义核心价值体系、树立崇高的理想信念和理性的价值观具有正确导向作用。将军工精神中的“甘于奉献、艰苦奋斗、为国争光”融入专业课程的选题、讲解中,探索及实践“六三工程”军工信息技术复合创新型人才培养模式,实现知识学习与工程实践、专业素养与品格塑造、就业能力与社会服务的融会贯通。
2. 产学合作,协同育人
改变传统“学科本位”课程观,重视学术科技与实践能力结合的课程体系改革,让课程内容与企业标准对接。例如,学校依托校企合作,结合学校以及地方特色,与附近的企业展开深度合作,共建“特色班”,将高校资源和企业资源整合,在高校的研究、人才、场地、设备等基础上,借助企业的技术、管理等优势,实现强强合作[5]。“特色班”需要根据企业对人才的需求制定针对性的课程,达到提高学校人才培养质量,保障企业用人满意度的双重要求[6]。我校国防科技学院的弹药自动装药工程创新实践班,通过与军工企事业单位联合培养,校内校外“双导师制”、军工项目实习实训、工程生产一线实践训练,使学生具备含能材料生产自动化的实践能力、团队协作能力和基本科学研究素养,为“含能材料生产自动化”“军工数字化(可视化装配)”等领域的军工企事业单位培养输送相关创新性复合型人才。该创新班整合企业与学校的资源,充分发挥其在工程实践、科技创新、人才培养等方面的优势,将课堂教学、工程实践训练和科研创新训练实践有机结合,旨在“军民融合、协同育人、创新实践”思想指导下择优培养高新技术领域的双创型人才。该创新实践班创建了高校-军工单位联合育人的大学生创新教育运行新机制,充分发挥我校联合办学中“创新性应用型人才培养”的办学特色。
3. 多元课程,综合评估
产学合作,交叉培养学生,使学生能够满足企业的需求同时具备创新创业能力。拓展单一的课程学分评价模式,尊重学生的自主选择,个性发展,通过学生在学科竞赛、创新创业项目申报、学术论文等方面的表现来进行考核评估,构建以提升创新实践能力为核心的复合型人才培养体系[7]。在提高学生自身专业能力的同时,能够让学生提前感受到社会职场工作的要求,加强学生理论学习,不断反省、沟通,检查自己的言行举止,自觉培养个人职业道德素质。学校不断更新教育理念、创新教学方法、完善激励机制,建立以学生为主体的教学理念,构建学生综合素质培养体系(图1),加强学生的实践磨练,培养具有“进得去、留得住、用得上”高职业道德、职业素养的创新性复合型人才。
图1 “六三工程”军工信息技术复合创新型人才培养模式
(二)一主线三层次五平台,两意识一素养一精神
目前大学生以书本为参照完成学习内容,缺乏独立思考,创造性解决问题的过程。部分大学生还存在学习依赖性,依赖参考标准。缺乏对实际的判断能力以及解决问题的能力,难以培养自身的个性化创新创业能力。探索以复合创新型人才培养为主线,将教学案例、智慧实验(网络教学、虚拟仿真实验教学、雨课金课等)和自研器材三层次教学,按作用类别构建基础实验、专业技能训练、科技创新训练、创新实践班和产学实践五个实训平台的综合实验教学模式[7]。各平台及模块之间既相对独立又有机关联、互为补充和交叉融合,探索出适合西部高校的“一主线三层次五平台”的实验教学新模式(图2),综合实训课程的教学,注重因材施教,推行学生的个性化培养和多元评价,实现教学与产业、竞赛和科研的深度融合和混合式实验教学。
图2 “一主线三层次五平台”实验教学新模式
在提供的平台内引导学生主动思考、提出问题、打破常规和创新学习。实验室、实践班、长期的或临时性的项目小组均是重要平台,学生可以在此平台上开展自己的研究、实验和验证,可提出新颖想法、开展组内交流和产生思想碰撞。通过这些平台,发挥大学生的聪明才智、释放青春激情,让新颖、惊异的想法得以实现。同时可动手将创新和创意变成产品,申报比赛项目,将专业知识、技能逐渐转化为实践能力,拉开创新创业序幕,圆学生创业梦。实现人生价值与社会价值的创业实践平台,包括大学科技园、科技企业孵化器、加速器等,通过这些平台的帮扶,为学生的创新创业项目持续健康成长保驾护航。这些实践平台应该涵盖学生创新创业的全过程,提供全方位、全链条的服务、引导和支持[8]。
以西南科技大学信息对抗技术专业为例,在大学一、二年级教学中,增加创新创业基础、创新创业训练等创新创业基础理论课程。在三、四年级的专业课程教学中,融入创新素质和创业能力培养的课程,对企业进行调研,将企业真实生产与技术创新对职业能力的要求纳入课程教学标准,把职业素养的培养融入专业课程中;在学习专业课的过程中潜移默化渗透创新思想、创新意识和创业精神。让学生脱离传统课堂的照本宣科,在自己实践、研究的过程中思考体会军工文化的精神内核,从而提高学生科学研究素养、团队合作意识,打造属于西部高校的特色思政育人教学方式,让军工精神成为学生的人生底色,培养出扎根于中国军工地区、极具军工情怀的复合创新型人才。
(三)“一核心、二融合、三平台、四结合”思政育人
“一核心、二融合、三平台、四结合”思政育人教学模式,即围绕习近平新时代中国特色社会主义思想“一个核心”;强化高校所在地文化和军工育人文化“二个融合”,打造育人特色品牌;搭建课堂、网络和实践“三个平台”,创新实现更加有效的思想政治教育模式和途径,全面提高思政教育的实效性和吸引力;突出“四个结合”,即思政课与专业课育人元素结合、思政与专业育人团队结合、线上线下课堂育人结合和校内校外实践育人结合[9]。
1. 读红色传承,品读工匠精神,校企共建“课程思政”体系
组织学生深入走访兵工企业、开展军工文化实践活动,校企共建理想信念、职业素养、志愿服务和创新创业四大教学模块,打造集课堂实践、校内实践、社会实践和专业实践为一体的“四位一体”思政理论课实践教学体系,让学生爱军工、干军工和献军工。
2. 创新载体,强化体验,开展“立体化教学”实训课堂
从爱国主义教育、诚信教育、责任意识教育、法律意识教育和工匠精神教育五个方面进行课程思政设计,构建教学目标、教学内容、教学方法和手段等全方位的立体化实训教学体系[10]。以军工生产线数字化关键技术为载体,通过实习实践、科研交流,培养工程实践能力,让学生在面对军工单位就业时,具备“进得去、留得下、干得好”的素养。
3. 打造“企科学堂”,产业教授“现身说法”
依托军工企业产业教授,在军工企业内部,包括厂房、研究室或者会议室等场所参加“企科讲堂”活动,围绕“军工生产线数字化与可视化”“人工智能与大数据”“高精尖3D打印”主题讲堂,弘扬社会主义核心价值观,实现军工情怀和专业认知的“完美融合”[11]。
二、综合实训课程改革措施
(一)持续建设专业技能综合训练课程
纵观高校现有的综合实训课程,有关技能训练的课程设置并不是很多,并且大多课程比较独立,不成体系,难以持续性地提高学生的综合能力。西南科技大学信息对抗技术专业在前期开展了技能训练课程,引导学生寻找专业的兴趣点,激发学习动力,在课程期间了解专业知识,学习专业技能,将课堂知识与实践结合,提高学生的综合能力。在后期的专业课程教学中,融入创新素质和创业能力培养的课程,对企业进行调研,将企业真实生产与技术创新对职业能力的要求纳入课程教学标准,开设专业实践课程、专业方向设计[12]。学生可选择老师拟定的课程设计题目,或者自行拟定合适的题目,完成相关课题并撰写报告,在理论知识、实践操作方面夯实了基础。
(二)引入线上测评系统,加强实践教学
随着计算机和互联网技术的发展,网络在线教育与计算机辅助教学引发了一场深刻的教育模式和教育观念的变革。信息对抗技术专业引入在线OJ(Online Judge)学习测评系统,采用混合式的教学模式,通过问题设置激发学生的学习兴趣,扩展知识体系,强化巩固教学内容。OJ系统满足了编程类课程实践性强的要求,为学生提供了丰富的实践素材、增强学生使用编程解决实际问题的能力。该测评系统既可以为程序设计类课程提供在线实验平台,还可以为蓝桥杯、ACM程序设计竞赛、编程类科技竞赛等大赛提供平台服务。
(三)推进线上课程,丰富课程资源
在互联网时代,“互联网+教育”相对于传统课堂有着诸多优势,例如教学资源的共享性、教与学的自由性、信息传播的时效性等。因此,发展线上课程成为综合实训课程建设的重要一步。慕课是“互联网+教育”的产物,是新近涌现出来的一种在线课程开发模式。在中国的MOOC学习者主要分布在一线城市和教育发达城市,学生的比例较大。目前,我国上线慕课数量已达5 000门,学习人数突破7 000万人次,慕课总量、参与开课学校数量和学习人数均处于世界领先地位,我国已成为世界慕课大国[13]。慕课在当前学校的教学改革中起到重要作用,为了不断优化教学效果,信息对抗技术老师录制了专业5大板块33个核心知识技能模块的网课视频,在经过不断改进后已经在中国MOOC大学开课,后续也将丰富更多的线上课程资源,让知识走出课堂。
(四)加强思政教育,文化育人
信息对抗技术专业作为兵器类属性专业,可以依托军工企业产业教授,在军工企业内部,包括厂房、研究室或者会议室等场所为学生开展“企科讲堂”活动,弘扬社会主义核心价值观,实现军工情怀和专业认知的“完美融合”。鼓励学生参加社会实践活动,社会实践活动现场是考验学生修养品性的好环境。在实践的困难和危险面前,要求学生们具有一定的牺牲精神和坚强的品质。学生在积极参与的过程中,就会逐渐养成坚韧、顽强的优良品性,养成务实的学习态度和生活作风,不断提高自己、完善自己。同时走入社会有利于大学生了解国情、了解社会,增强社会责任感和使命感,有利于提高大学生个人素养,完善个性品质[14]。
三、综合实训课程改革历程
(一)优化线下课程,强调学生主体性
本课程源于2014年寒暑假学生的技能培训,于2016年纳入本科人才培养方案,同年开放OJ在线测试平台,我校信息对抗技术专业在大一、二年级开展了技能训练课程,学生进入专业相关实验室了解研究方向,根据自己的兴趣选择实验室跟随学习,其间了解专业相关知识,学习专业技能,此过程学生没受到老师的约束和管理,在独立自主的学习环境中发挥自身的潜在学习能力。
(二)“互联网+教育”
信息对抗技术专业开放了OJ在线测试平台,一方面减轻了老师的教学工作量;另一方面为学生的学习提供了便捷。该实践手段既可以为程序设计类课程提供在线实验平台,还可以为蓝桥杯、ACM程序设计竞赛、编程类科技竞赛等大赛提供平台服务。在专业老师的共同努力下,相关基础知识网课不断完善,网课资源不断丰富,取得了一定的成绩。2018年获得校级精品在线课程建设项目资助,2019年11月资源在SPOC平台上线,同年以本课程为实践基础的“创新型复合型人才培养视阈下的西部高校实验教学改革研究”项目获得中国高教学会资助,2020年3月首次在中国MOOC大学开课,同年成果获得校级教学成果一等奖。
(三)实践与创新课程
信息技术对抗专业作为国家军工特色专业,承载着为军工行业培养创新创业人才的重要责任和使命,专业的军工特色决定了必须要适应军工行业发展的需求。“弹药自动装药工程”创新实践班是由国防科技学院组织创办的军民融合协同育人模式下的人才培养改革试点班,该试点班整合利用学校、企业资源,充分发挥其在工程实践、科技创新、人才培养等的方面优势,将课堂教学、工程实践训练和科研创新训练实践有机结合,开设一些创新课程,例如弹药自动装药装配嵌入式系统设计、弹药自动装药装配机械设计基础等,旨在“军民融合、协同育人、创新实践”思想指导下择优培养高新技术领域的双创型人才。
四、综合实训课程改革成效
(一)军工信息技术一流综合实训课程建设成效显著
综合实训课程资源建设完备,其中,线上资源主要有MOOC/SPOC平台上的5大板块33个核心知识技能模块,以及针对33个模块进行练习测试和涵盖200套的综合应用水平测试的OJ在线测试平台。课程的线下资源主要有校内的网络攻防、电子技能综合训练平台,以及针对平台训练应用的验证性、综合设计性、开放性实验题目约1 300个;校外的资源主要有稳定的校外实习实践基地4个、20多家产学合作企业等。
(二)学生科技创新活动成果丰硕
近2年来,团队教师指导学生获得省级以上大学生双创项目资助34项,包括教育部大学生创新创业训练计划、中国科学院科创计划、教育部产学合作创新创业联合基金等;授权专利13项,学生发表SCI学术论文8篇;在学科竞赛中获得国家级奖项30余项、省级90余项。2019年杨超老师指导的科技项目,在第16届“挑战杯”获得四川省一等奖,并于11月荣获全国三等奖(全校三项之一),2019年印茂伟和杨超老师指导的学生科技创新成果,受邀参加教育部主办的第12届全国大学生创新创业年会展(全校两项之一)。
(三)教师创新团队教育教学屡创佳绩
贯彻学校“共建与区域产学研联合办学”宗旨,教学团队围绕一流军工信息技术综合实训课程群建设,积极开展课程资源、教学质量工程、师资队伍、人才培养方案、实验教学体系等全方位的探索及改革,成果得到了教育部、高等教育学会的高度认可。近2年,教学团队主持校级示范专业建设1项、精品在线课程4门、课程思政1门和出版规划教材1部;主持省级以上教改项目30余项,其中国家级3项;教学竞赛、案例、自研教学设备等获得国家级奖励6项,省级7余项;公开发表包括北大核心在内的教改论文18篇。
五、综合实训课程改进方略
信息对抗技术综合实训课程旨在通过线上学习,线下辅导,将教学中的基础知识和实际应用过程相联系,并在此基础上,优化课程结构,深化课程内容,联合企业、研究所等合作单位,为学生提供专业方向应用典型案例讲解,将课堂教学、工程实践有机结合,提高学生专业素养、就业能力。同时综合技能训练为学生提供个性化平台,引导学生发现问题、分析问题和解决问题,学生可以开展自己感兴趣的研究、实验,也可以组建项目小组,从事方向应用的拓展训练,提高科技创新能力。目前课程线下拓展中,用于能力训练提升的方向应用训练环节缺少线上资源,导致从线上学习到线下拓展、能力训练的环节过长,线下教学重复劳动多、投入时长过大、效率不高和效果不能令人满意。改进措施主要有:
1. 将线下方向应用训练模块化、规范化,形成典型案例并上线,以弥补目前线上资源仅有基础知识/基础技能模块的不足;
2. 扩充基础知识/基础技能模块的网上视频资源、习题、问题等内容;
3. 相应地丰富和完善OJ在线训练测试平台的内容。
持续建设预期目标,通过缩短线上线下知识学习、能力训练等环节的距离,加强线上线下的高效互动,提升学生专业技能训练的质量。
结语
为满足社会对信息对抗专业的人才的实际需求,符合高校人才培养改革的目标,本文以西南科技大学信息对抗技术专业为例,提出信息对抗技术一流综合实训课程群建设,为推动学生综合素质培养体系的构建,探索实践“六三工程”军工信息技术创新复合型人才培养模式提供新思路、新方案与新路径。信息对抗技术综合实训课程从教学方式、教学设计、课程内容等多个方面进行改革,将线上学习与线下辅导相结合,基础教育与文化教育相融合,课堂教学与实践教学相贯通,不断丰富课程形式、课程资源,帮助学生更好地掌握专业知识、提高专业素养、完善专业能力,为社会提供具有核心竞争力的专业技术人才。
最后,感谢西南科技大学学生教育管理改革研究重点项目(项目编号:20sxb112);西南科技大学课程思政示范建设项目“信息对抗技术专业方向设计”(项目编号:19kcsz26)的资助。