基于大工程教育理念的電氣信息類專業課程探討

摘要:以美國麻省理工學院工學院電氣科學與工程人才培養模式為例，本文分析美國大工程教育理念提出的背景和工程人才11條評估標準和MIT的電氣科學與工程的人才培養方案。此后，本文提出了一個電氣信息類專業的課程設置方案，認為通過整合師資力量和構建工學院，可以創造條件讓學生根據興趣制定個性化的課程。

關鍵詞:高等工程教育 課程設置 學生興趣

中圖分類號:G64 文獻標識碼:A 文章編號:1673-9795(2012)01(a)-0000-00

"

進入21世紀以來，中國的工程教育取得了可喜成績，同時也出現了一些問題[1]：科學導向，模式單一；競相升格，層次模糊；實踐缺乏，學生能力缺失；經費不足，經費配置欠妥；就業供需矛盾突出，等。另外，由于行政化的管理模式，很多中國高校為了擴大規模，學院愈來愈多，往往出現一個系就一個專業或者一個學院就一個系的現象；專業越分越細，跟軍《普通高等學校本科專業目錄》所列電氣信息類專業就多達47個[3]。部分高校的這種現象產生一個不良后果：本科生的知識結構過于單一或者說臺專業。這種情況與國際工程教育要求多學科綜合知識背景相矛盾，為此，本文參照麻省理工學院工學院電氣工程與計算機系的電氣科學與工程的課程設置探討我國工程教育下的電氣信息類專業課程設置。

1 大工程教育理念對工程教育的要求

過分強調專業化和科學化導致工程對知識背景綜合化的割裂。20世紀90年代以來，美國工程教育掀起了“回歸工程”的浪潮，提出建立“大工程教育”理念。美國工程與技術認證委員會對21世紀新的工程人才提出了11條評估標準[4]：①具備應用數學、科學與工程等知識的能力；②具備設計、實驗分析與數據處理的能力；③具備根據需要設計一個部件、一個系統或一個過程的能力；④具備經多種訓練形成的綜合能力； ⑤具備驗證、指導及解決工程問題的能力；⑥具備對職業道德及社會責任的了解；⑦具備有效表達與交流的能力；⑧懂得工程問題對全球環境和社會的影響；⑨具備終身學習的能力；⑩具備有關當今時代問題的知識；(11)具備應用各種技術和現代工程工具去解決實際問題的能力。

從以上11條可以得出美國高等工程教育的培養目標：多學科知識背景、工程實踐能力、整體思維方式、職業道德及社會責任感。

"

2 麻省理工學院電氣科學與工程學科的課程設置

麻省理工學院的工學院有9個系，其中電氣工程與計算機系就有3個專業（學科）：電氣科學與工程、電氣工程與計算機科學和計算機科學與工程。在“回歸工程”的浪潮中，麻省理工學院工學院根據“大工程教育理念”對各學科的課程和思路進行調整。電氣工程與計算機系的電氣科學與工程專業的人才培養方案如下：

2.1 人才培養目標

培養學生應用數學、基礎科學和基本知識的能力；

培養學生對職業的理解以便學生畢業后能很快被雇用；

培養學生的必要基礎知識，以便學生在不同的職業道路上能夠繼續深入學習；

培養學生對一個生產過程或一個設計產品所涉及的社會性、商業性、技術性和人文環境的理解。

2.2 人才培養的要求

基礎：理解科學和工程的基本原則，以及應用它們的能力；

廣度：熟悉多種重要的技術領域；

深度：具備應用1或多個專業領域深層知識的能力；

領導力：具備對較大規模電氣工程設計和開發的決策能力；

設計：具備從事電氣工程中創新、綜合和集成活動的能力；

求知欲：保持終身學習的欲望和具備終身學習的能力；

溝通能力：具備用寫或口頭形式的表達能力；

社交能力：具備在職業場所和社會上與他人協同工作的能力；

全局觀： 具備對世界和國際領域中的多樣性的鑒定能力；

職業道德：在職業工作中，具備識別和應用道德標準的能力。

"

2.3 電氣科學與工程人才培養的課程設置

麻省理工學院(MIT)電氣科學與工程本科學位課程由核心課程、交流課程、系要求課程和自由選修課程四部分組成。核心課程是所有專業的學生都必須選學的課程，至少17門，其中，6門自然科學類課程，8門人文、藝術和社會科學類課程，2門專業限選的科學與技術課程和1門實驗課。交流課程分四個階段在四個班次完成，通常每學年一個班次。第一學年和第二學年主修的交流課集中為人文、藝術和社會科學，其目的是培養學生應用符號和口頭交流工具進行規劃、組織、起草和修改材料的能力；第三學年和第四學年的交流課程為UAT和UAP。UAP也是高級工程課程。UAT為UAP的先修交流課程，學生可以從多個專業領域選擇一門課程作為UAT。后兩階段的交流課目的是培養學生撰寫、審閱和修改針對不同聽眾的研究報告能力。UAT和UAP屬于職業技術交流課，各6單元。自由選修課程有48個單元，不需要先修課程，學生可以在全校范圍內自由選修；系要求課程包括必修課和限制性選修課，除核心課程外，至少修夠180單元。圖1展現了電氣科學與工程的課程要求。

3 電氣科學與工程學科的課程特點

MIT的電氣科學與工程專業具備特點：實踐課與理論課比例高、選修課數量大和面廣、強化人文課程、厚基礎。此外，電氣科學與工程專業具備了以下特點：

3.1 專業覆蓋面廣

目前，MIT的電氣科學與工程專業下有五個研究領域，涉及到研究類型包括：電力系統工程，高壓研究、芯片生產和設計技術、光學、數字和模擬電子涉及、圖像處理、音視頻通信網絡、磁相關聚變研究、耳的電子系統建模研究、生物醫學電子工程、自動控制等。

面向以上研究領域，目前MIT電氣科學與工程專業提供的專業選修課達50多門，每個學生可以根據自己的興趣選擇感與專業相關的兩門課程作為高級課程。按中國專業分類標準，MIT電氣科學與工程專業選修課程覆蓋了我國電氣信息類十多個專業，如電氣工程及其自動化、電子信息工程、通信工程、電子科學與技術、微電子科學與工程、光電信息科學與工程和計算機科學與技術等。

3.2 學生自己制定符合自己興趣的修學計劃

除了完成全校的核心課程和系要求的必修課程外，其它課程包括第4階段的交流課程，學生可以根據自己的興趣來選擇。由于專業選修課程多樣性，系提供的實驗室和課程基本能夠滿足學生興趣的多樣性。可供選擇的實驗課程有模擬電子實驗、RF設計實驗、數字系統實驗、生物儀器工程實驗、電力電子實驗、機器人技術實驗、微納米處理實驗、現代光學工程實驗、閃光工程實驗、多核系統實驗、心理聲學實驗、用戶接口設計與實現、計算機語言工程，等等。例如一個對“能量和電力系統”感興趣的同學可以選擇《電力電子》、《電機》和《微機電系統地設計和制造》，并在選擇相關實驗室的實驗課和工程設計。對“信號處理、通信和控制”感興趣的同學可以選擇《數字圖像處理》、《語音識別》和《離散時間信號處理》等。另外，系實驗課的多樣性為滿足學生的興趣提供了支持。

3.3 用工程設計分強化學生加強工程能力

學生必須獲得48個工程設計分（Engineering Design Points，EDPs）。一個EDPs相當于一個學術單元。學生可以在高級工程、論文和課程中獲得EDPs。很多系要求課程分配了一定的EDPs，這些課程中包含很多設計的內容。高級工程是在教授或研究員的指導下學生自行努力完成的工程活動，該高級工程分配6個單元。在這個工程活動中，學生自己負責提出、規劃、實施，最終成檔一項完整的技術工程。同時鼓勵學生從一進校開始就開展與他感興趣且力所能及的研究型工程項目，研究型工程不能取代高級工程，但是可以分配一定的EDPs或者給于一定的酬金。

"

對我國電氣信息類專業高等工程教育的啟示

根據MIT電氣科學與工程專業的課程設置和成功經驗，我覺得基于興趣由學生自己制定個性化的課程方案值得我國工程教育的效仿。基于此思想，電氣信息專業課程流程圖見圖2。校核心課程包括自然科學、人文和社會科學等課程，圖2中所列為該學科學生必選的校核心課程。導論課主要介紹本學院的所有系的情況，每個專業的研究方向、就業情況和學習手段等。學生根據自己的興趣從5門課程中選擇3課作為自己的系必修課，同樣根據興趣選擇實驗課和高級選修課。

為了實現此構想，我們需從以下一個方面進行改革：

整合綜合性大學中電氣信息類專業成一個學院

由于中國高校行政化的管理模式，人為地為各學科的交流、資源的共享、學生個性修學方案的制定等設置了障礙。更何況在很多學院，一個學院就只有一個系，一個系就只有一個專業。這導致學生入學后只能按學院早已制定好的方案進行。盡管有些系有多個專業，但是專業分工不明確，專業課程和研究領域重疊性較大。例如，可以考慮將電子信息工程、電子科學與技術、通信工程、電氣工程、生物醫學工程和計算機工程等專業合并成一個學科——電氣信息類學科。該學科的課程設置可以參照流程圖見圖2。

將多個相關系合成一個系，將多各相關專業合成一個專業有利于：1）提高學生選課的基數，避免或者降低被選課程因選學人數少而取消的現象；2）有效提高資源的利用率；3）有利于整合師資力量構成有力研究團隊。

組建研究領域多樣的實驗室

為了滿足學生興趣的多樣性，系可以根據師資情況組建覆蓋電氣信息類多個專業的實驗室。這些實驗室可以分為面向課程群的實驗室[6]和面向科學研究的實驗室，也可以與企業成立聯合實驗室，為學生提供多樣性的選擇。

加強與企業合作構建產學研平臺

高等工科院校為企業輸送技術和管理人才，而企業也隨著自身的不斷發展向學校提出新需求，企業的發展帶動工程教育的進步。形成企業工程師和工科大學教師的自由流動和互相兼職的良性機制。學生可以利用產學研平臺與企業合作制定高級工程方案，教師可以利用產學研平臺與企業合作研究。

"

5 結語

基于學生興趣制定個性化的課程方案，是一種人性化的管理模式，同時有利于提高學生學習的主動性和積極性。借鑒MIT電氣科學與工程專業的人才培養模式，設置符合我國國情的電氣信息類專業的人才培養方案，其目的是通過整合分散的師資力量和共享教育資源改善培養高級工程應用型人才教育模式，提高學生的工程素質。

"

參考文獻

朱高峰，中國的工程教育——成績、問題和對策[J]，高等工程教育研究，2007，4：1-7.

李秀民，劉 利，國際高等工程教育的比較分析及啟示[J]，天津大學學報(社會科學版)，2010，12（4）：352-356

《普通高等學校本科專業目錄（修訂一稿）》，http://www.moe.gov.cn/publicfiles/business/ htmlfiles/moe/s3882/201105/xxgk_119217.html

李茂國，中國工程教育全球戰略研究[J]，高等工程教育研究，2008，6：1-12.

http://www.eecs.mit.edu/ug/

胡曉， 秦劍， 劉長紅，基于課程群的電子信息工程專業課程建設研究[J]，中國科教創新導刊，2010，10：175-177.