應用型電類專業工程創新人才培養的探索與實踐

宋寅卯 曹衛鋒 鄭安平

摘要：針對當前工學本科畢業生存在工程實踐能力和創新能力不足的問題，借鑒發達國家卓越工程人才培養模式，結合鄭州輕工業學院電類專業實際，采取“畢業證+職業資格證”雙證式培養模式、項目驅動式教學、多渠道多方式建立實驗實訓平臺、積極組織學生參與學科競賽、引導學生參與教師科研、大力推進教材建設等措施，提高學生工程創新能力，取得初步成效，具有一定的推廣價值。

關鍵詞：工程創新能力;雙證式培養模式;項目驅動式教學;學科競賽

中圖分類號：F272.92 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0079（2014）32-0155-02

有研究表明，盡管中國社會對工程人才有很大需求，但大量工程專業畢業生仍面臨失業，我國工科專業畢業生競爭力不足。當前工科畢業生存在的問題有動手能力差、缺乏工程實踐能力和工程創新意識、所學知識陳舊、專業面窄、綜合素質不高等。

為培養造就創新能力強、適應經濟社會發展需要的高質量電類工程技術人才，適應高等工程教育改革的要求，貫徹實施《國家中長期教育改革和發展規劃綱要（2010-2020年）》和《國家中長期人才發展規劃綱要（2010-2020年）》，以鄭州輕工業學院當前電類專業人才的培養模式為基礎，借鑒國外著名高校培養工程師的成功經驗，對如何提高電類專業人才工程能力和創新能力進行了深入改革探索和實踐，取得了較好效果。

一、國內工程教育現狀與國外工程教育模式

1.現在，國家對工程教育的重視程度不斷增強，普通高等院校也正在逐步將工程教育和院校自身特點相結合，工程人才培養質量有較大提高，并取得較好效果。然而，我國工程教育仍存在不少問題，主要體現在：對工程教育的認識到位，但具體舉措的擬定和落實不到位;對培養目標認識不清;在課程體系設置上參差不齊;在實踐能力培養上沒有突破;教師缺乏工程訓練意識;教材知識陳舊等[1]。同時，教師在知識傳授的過程中，學術化壁壘頑固，教學過程中的學生主體地位缺失，導致學生知識、能力、素質的發展失衡等問題出現[2]。

2.德國的應用型工程教育模式

德國應用科學大學是德國高等教育體系中的一個重要組成部分，是名副其實的工程師搖籃，在生源條件、培養目標、實踐教學、人才培養等各個方面都具有獨有的特點，這類學校的工程教育模式具有較強的代表性。其學生入學前一般都具有相應的實踐經驗，接受過職業培訓，教育目標是培養掌握科學的方法，擅長動手解決實際問題的工程技術專門人才。為完成這一目標，學制采用“3+1”模式，即有兩個學期的企業實習期，這是決定并影響其教學質量的關鍵因素;在人才培養方式上采用學校與企業緊密結合的雙元合作教育模式，人才培養由校企共同承擔，學校負責理論教學，企業負責實踐教學，企業是學校生存的依靠，發展的源泉，學校則是企業發展的人才庫，技術革新的思想庫。在實踐教學上，德國大學實踐教學的過程與管理均以企業為主導，企業主導大學的整個實踐教學過程[3]。

3.美國的工程教育模式

美國的工程教育具有比較完整的工程教育體系，該體系覆蓋從小學到大學以及繼續教育的各個階段。本科階段除了學習工程專業課程之外，特別重視培養學生的實踐能力，同時還要求掌握一些人文社科知識，培養和提高學生們的綜合素質，使學生成為能夠不斷適應社會發展變化的創新型人才。美國實行工程教育專業認證和注冊工程師制度，該制度使美國的工程師管理規范化，引導工程教育質量不斷提高。政府制定一系列政策來加強美國的工程教育，企業在與工程大學的合作中互惠互利，企業通過對工程技術人員的培訓進行投資，保障了工程師的繼續教育[4]。

二、鄭州輕工業學院電類專業工程創新人才培養的探索與實踐

1.大力開展電工職業技能培訓，探索“畢業證+職業資格證”雙證式培養

電工職業技能主要包括機械設備電氣系統線路的安裝、調試、維護和修理等技能，電工是分布于各行各業的通用性技術工種，既要有牢固的理論基礎，又要有較好的實踐動手能力。學校在原有的電工電子實訓室的基礎上，構建了面向電工技能課程與工程實際鍛煉的工程訓練平臺，并獲得了國家承認的電工職業技能鑒定資質，采取措施鼓勵學生參加職業技能培訓，使更多的學生獲得職業技能資格證書，開展了“畢業證+職業資格證”雙證式教育探索，僅2009年和2010年，學校電氣工程及其自動化、自動化、電子信息工程等電類專業本科學生就有300多人獲得電工職業資格證書，這些學生動手能力、工程實踐能力得到顯著提高的同時，由于增加了“電工技能職業資格證”，使學生就業競爭力大大增強。

2.以學科競賽為龍頭強化學生創新能力培養

學科競賽的開展能有效加強大學生實踐、創新能力和團隊合作精神的培養，能培養大學生的綜合知識運用能力、基本工程實踐能力和創新意識，激發大學生從事科學研究與探索的興趣和潛能，為優秀人才的脫穎而出創造條件。

學校以全國大學生電子設計大賽、飛思卡爾杯智能車比賽、“節能減排”和“挑戰杯”為契機，成立“老中青”結合的學科競賽指導教師團隊，建立了多個大學生創新實驗室，開設了《電子設計競賽初級訓練》、《電子設計競賽中級訓練》、《電子設計競賽高級訓練》和《智能汽車競賽培訓》、《智能建筑競賽訓練》等系列選修課，積極組織學生參與學科競賽。學生選課采取雙向選擇和適當淘汰的方式，強化學生工程實踐能力和創新意識培養。

3.采用項目驅動式教學，加強工程能力培養

《電氣控制及可編程控制器技術》、《現場總線技術及應用》和《微控制器應用系統設計》課程是在電類專業學生修完電子電路、微機原理和單片機原理等專業基礎課后開設的專業必修課。其主要目的是強調學生工程意識、知識的應用意識以及學生提出問題、分析問題、解決問題能力的培養。

這些課程的特點是項目驅動式教學，以一個個完整的科研項目案例為章節，自成體系，每一個案例均為教師長期科研實踐的概括和總結，每一個案例相當于一份詳細的科研報告。具有真實性、示范性、系統性、先進性和高度概括性等特點，實用價值很高。而且教師是案例的實際研制者，講述中能穿插一些遇到困難的艱苦思索、方案的探詢、克服困難的艱辛、成功解決問題的喜悅等等，這些大大激發了學生對本門課程的興趣和熱愛，提高了學生的學習情緒。此外，學生在理解本章案例的基礎上，可對某些內容進行適當截取和修改后直接應用到其他工程實際課題之中。案例自成體系，涉及的內容和知識廣泛，更能開闊學生的眼界。

4.多渠道多方式加速實驗實訓平臺建設

（1）自主研發了達到國內領先水平的開放式多層工業網絡實驗教學平臺，開發出了數十種實驗項目，創建貼近工廠實際應用和技術發展前沿的實驗室，建立了國內第一個CPO組織認證的“中國PROFIBUS/PROFINET技術培訓中心”和中國第一個PLCopen國際組織認證的“中國IEC61131-3培訓中心”。該實驗平臺除了滿足學生課程實驗、接待相關畢業設計學生、科技創新學生外，還開展專業工程師培訓，具備了專業工程師和國際工程師資質認證的功能，先后為鄭州卷煙廠、許昌卷煙廠、安陽卷煙廠等多家單位培訓職工，在業界產生了較大影響，在與國際接軌方面進行了探索。上述實驗教學平臺獲得國家實用新型專利，獲得河南省科技進步三等獎。

（2）鑒于鄭州輕工業學院電氣信息工程學院在信息電器開發方面具有較強實力，取得良好成績，不少國際國內著名公司均與我們建立了良好合作關系。在與MOTOROLA半導體亞太總部、Toshiba（東芝）公司、臺灣凌陽公司等著名微控制器生產（供應）商合作建立微控制器實驗室外，又獲得美國微芯公司大力支持，建立了微芯PIC系列微控制器實驗室，構建全面鍛煉創新創業能力的綜合實踐平臺——大學生創新實踐室，這些實驗室對參加電子設計大賽、智能車競賽、“挑戰杯”等學科競賽的學生全面開放。實踐證明，采取與國內外著名廠商合作的超常規方式建設實驗室，成本低、速度快、影響大。

（3）先后引進南京偉福51單片機開發平臺、浙江天煌與北京達盛的電子電工實驗實訓教學平臺、華大科教與杭州康芯科技的FPGA實驗教學平臺、清華大學的飛思卡爾單片機創新實驗開發平臺等，在此基礎上，自主開發了便于學生學習和實踐、性價比高的基于USB的STC系列單片機創新實驗開發板、基于Altera EP2C8Q208的FPGA實驗開發板、基于飛思卡爾XS128單片機的創新實驗開發板，改進了浙江天煌與北京達盛的電子電工實驗實訓教學平臺。

5.學生參與教師科研，促進能力的發展

從90年代中期與新飛電器集團合作以來，幾乎每年為該集團設計/改造一條電冰箱/冰柜性能測試線，從最初的模擬集中式到現在的數字化網絡式，始終跟蹤新技術發展。獲河南省科技進步二等獎的“全數字式網絡化溫度測試系統”為產品質量監測提供高效現代化手段，學院長期承擔該系統的維護及備品備件制作工作，現已形成了一種常態。在上述科研工作過程中，教師每年從高年級遴選部分學生參與上述工作，從PCB版焊接、線路焊接、接插件焊接到單元組裝與調試、模擬調試再到現場布線、安裝、調試。學生通過科研工程實踐鍛煉，從不懂到了解、從了解到掌握，從知其然到知其所以然，深化了對知識的掌握并將知識內化為工程實踐能力。

6.圍繞培養體系大力推進實驗實訓教材建設

教材不僅僅是知識的重要載體，而且更是認知過程和思維方法的載體;教材內容不僅僅是某類知識的簡單羅列和描述，而且更應體現探究知識的軌跡，更應體現凝練知識的智慧，更應體現應用知識的過程。在這樣的理念指導下，大力開展實驗實訓教材建設，形成了有自己特色的精品教材。學院老師先后編著了《電路實驗教程》、《電工技能實訓教程》、《電子技能實訓教程》、《模擬及數字電子技術實驗教程》、《電子綜合技能實訓教程》、《現場總線技術及應用教程》、《現代電氣控制及PLC應用技術》等10多本教材，其中《現代電氣控制及PLC應用技術》曾在2004年獲得了全國大學出版社協會優秀暢銷書一等獎，截止到2011年3月，該教材已累計發行10萬余冊。

三、實踐效果與展望

1.“畢業證+職業資格證”雙證式教育探索效果明顯，經過培訓并獲得電工職業資格證書的同學工程意識和工程能力顯著增強，與其他同學比較，具有電工職業資格證書的同學就業機會更多，更受企業的青睞。由于開設了雙向選擇和淘汰式的學科競賽系列選修課，創新實驗室各類平臺完備，再加之師生努力，在近幾年的大學生學科競賽活動中，獲得電子設計競賽全國一等獎2項、省級獎勵多項;“飛思卡爾”智能汽車競賽全國二等獎1項，賽區獎勵多項;“挑戰杯”和“節能減排”比賽也獲得多項國家級和省級獎項的好成績。

2.自主研發實驗教學平臺，在此基礎上建立了國內第一個CPO組織認證的“中國PROFIBUS/PROFINET技術培訓中心”和中國第一個PLCopen國際組織認證的“中國IEC61131-3培訓中心”。實驗教學和對外培訓一體化、國際化，對培養學生工程意識、工程能力、創新意識、創新能力以及國際化視野都有重要的作用。由于老師們不懈的科研實踐，取得良好成績，產生較大的影響，得到了著名公司的認可，并捐贈了實驗設備，在目前資金相對緊張的情況下，是一條實驗室建設的新途徑。

3.不論是項目驅動式教學，還是實驗實訓教材建設，其主要內容大多是老師們教學科研實踐的體會和總結。老師們感到經過親身實踐后，站在講臺上說話底氣足，對學生說服力強。老師將科研的體會引入教學嘗到了甜頭，更激發了教師參與科研的積極性。因此也可以說科研充實了教學，教改促進了科研，教學科研相得益彰。學生獲得職業資格證書，經歷學科競賽、項目驅動式教學等環節的學生，明顯感覺到進行該類相關題目畢業設計時，上手快、起點高。

通過長期探索和實踐，學生畢業增加了“職業資格證”，實現了學生畢業的技能化;常年開設淘汰式學科競賽系列選修課，實現了創新能力培養機制化;學生參與教師科研，實現了常態化;項目驅動式教學，實現了教學內容工程化;建立被國際組織認證的技術培訓中心，學生在該中心做實驗，利于學生視野國際化。

應用型電類專業人才工程能力和創新能力培養模式的探索是一個永恒的課題，學院通過全體老師的共同努力、各級主管部門和兄弟單位的鼎力支持，取得了較好效果，今后學院將進一步推進各個教學環節改革、進一步擴大學生受益面、進一步完善學籍激勵機制。學院有信心在“國家卓越工程師教育培養計劃”大背景下，進一步探索，取得更深入的成果，為不斷提高學生工程能力和創新能力做出新貢獻。

參考文獻：

[1]羅嗣海，王祖麟，等.地方高校工程教育改革的研究與探討[J].中國大學教學，2011，（2）：23-25.

[2]何致遠，鄭玉珍.卓越“現場電氣工程師”培養的思考與探索[J].中國大學教學，2011，（3）：23-25.

[3]劉建強.德國應用科學大學模式對實施卓越工程師培養計劃的啟示[J].中國高教研究，2010，（6）：50-52.

[4]廖娟，李小忠.美國工程師培養模式研究[J].中國高教研究，2011，（2）：52-55.

（責任編輯：包萬平）