基于半導體照明新興產業人才培養的本科工程教育研究

楊廣華，牛萍娟，李玉蘭，付賢松

(1.天津工業大學電氣工程與自動化學院，天津 300387;2.軍事交通學院軍事物流系，天津 300161)

1 國際工程師認證發展

隨著我國經濟建設的不斷發展，制造業方面取得了長足進展，但由于生產管理的粗放以及技術的初級，取得的經濟效益與為之付出的努力相比，兩者之間的差距是非常巨大的。近年來，由于勞動力成本飛速提高，使得一些企業在這種模式下的生產和發展已難以為繼，因此必須考慮企業的技術升級和轉型。而實現技術升級和轉型的必要條件是需要有足夠多人才的支撐，盡管中國現在基本上已經開始普及高等教育，每年畢業的本科生達幾百萬，但由于各大學教育質量的參差不齊，企業和公司對所接收的學生不是非常滿意，而國內也沒有一個統一的公共認可的標準來評價本科畢業生。此外，隨著我國參與國際經濟程度的加深，不可避免地伴隨著技術、經濟及人才的交流，如何使其他國家也認可我國培養的畢業生的能力和水平，是目前極需考慮的問題。國際上早在上世紀八十年代就開始推動國際工程教育認證，這對于我國高等教育的培養有著非常重要的借鑒意義。在我國實行國際工程教育認證能夠完成以下工作:提升工程教育授課質量;加速國內工程領域學科整體素質的提升;可公正客觀地評價畢業生，從而隨之評價高等教育成果;促使國內工程教育與國際接軌;我國工程專業畢業生的就業市場可拓展至全球;降低甚至消除企業公司對于國內一般高校畢業生的歧視態度，不再根據學校的社會認可程度，而是依據畢業生個人的能力對其進行公正的評價。

目前國際工程師互認體系有六個協議，分為兩個層次，其中《華盛頓協議》、《悉尼協議》、《都柏林協議》針對各類工程技術教育的學歷互認;《工程師流動論壇協議》、《亞太工程師計劃》、《工程技術員流動論壇協議》針對各種工程技術人員的執業資格互認。除這些國際性互認協議外，目前世界上還有三個地區性的工程師資格互認體系:一個是歐洲國家工程協會聯合會開創的、在歐洲聯盟框架內的“歐洲工程師”注冊制度;第二個是在北美自由貿易協定框架內建立的專業工程師相互承認文件;亞太經合組織的澳大利亞、日本、印度尼西亞、菲律賓等，自1996年以來，正在籌劃建立APEC范圍內的工程師相互承認體系。在目前國際工程師互認體系的六個協議中，其中最重要的是“華盛頓協議”，該協議主要針對本科工程學歷資格互認，確認由簽約成員認證的工程學歷基本相同，并建議畢業于任一簽約成員認證課程的人員均應被其他簽約國 (地區)視為已獲得從事初級工程工作的學術資格。華盛頓協議會員國間互相承認其通過認證的學系/學程，各國主流大學也普遍接受此認證標準，其影響涉及各國工程教育質量的提升與教學機制的改革。通過這一認證專業的大學畢業生可以根據這一優勢來擴大就業市場，從而促進了全球工程人才流通［1－4］。

從世界形勢來看，各國的工程專業認證越來越凸顯如下特征:在體系上是校外非政府認證與校內自我質量保證相結合;在認證準則上側重于看畢業生的學習水準;在認證程序上實行學校自評、校外專家組現場評審和認證機構理事會做認證結論的三段式過程。

工程教育認證不僅對傳統教學有非常重要的指引，而且對半導體照明等新興產業更是如此，能夠指明人才培養的目標及專業發展方向，從而為形成國際認可的人才教育做好堅實支撐［5］。

2 半導體照明等新興產業的特點

人才培養只有根據行業的技術特點來進行，才能真正培養出社會需要和企業需要的人才。當前如半導體照明、光伏及風電等諸多新興產業，以及機械、電子、信息、化工等傳統產業有相通之處，也有著各自的特點。對于半導體照明產業來說，分為上游、中游及下游。其中，上游為半導體材料制造領域，中游為電子芯片封裝領域，下游為照明顯示等應用領域，在上述每個領域中都需要傳統行業如機械、電子、光學、熱學、軟件等的支撐。因此，半導體照明產業中所需要的人才既要具備傳統專業技術背景，同時還要具備這些新興產業的專業技術知識，才能滿足企業對人才的需求，從而能設計、生產和銷售社會需要的產品。

由于這些新興產業之前是不存在的，從事這些產業的公司企業也不具備相關的經驗和技術，需要一點一滴的積累，或者從其他企業中進行技術轉移或接收。如在半導體照明產業中，通過調研發現許多企業是由其他行業轉來的，如原有的LED顯示屏、電子封裝、液晶電視背光及傳統燈具企業等。更多的企業以中小型為主，基本沒有研發力量，只是轉移接收技術，這樣的企業對人才的需求更為旺盛，對實際人才素質的要求更高。但由于評價機制的不規范，國內“985”、“211”院校的畢業生不愿意去，而一般院校的畢業生又魚龍混雜，無法從工程應用角度出發來選擇適用的人才。由于半導體照明等產業是新興產業，發展過程是螺旋上升的趨勢，從目前來說，中小型企業除了需要從傳統行業轉過來的一些工程師外，還需要更優秀的深入掌握新興產業相關技術的專業工程人才。所以如何快速高效培養企業真正需要的專業工程人才，并對他們進行公正公平的評價，是需要認真研究的。

半導體照明等新興行業的產品更多地是以光機電等應用為主，以綠色環保、節能降耗為出發點，技術較為復雜，可靠性相對差一些，產品多為民用為主，目標是簡捷方便，并且致力于提高性價比。由于產品的新開發特性，所以質量不穩定，價格較高。這就需要工程技術人才在設計開發、工藝創新等方面付出艱苦的努力，從而得到市場的認可，為企業的立足做出貢獻。工程教育必須圍繞這些環節開展，為企業服務，為市場服務，為社會服務。

3 本科工程教育的基本要求

我國經濟要繼續保持高速增長勢頭，需要培養一大批創新型的國際化工程師。工程教育的目標坦率來講就是培養適合企業需要的工程師。據調研發現，一個成功的工程師需要在人格及技能方面至少有以下六個特點:職業操守、判斷準確、思維敏捷、識人善用、豐富的學識及嫻熟的技能。目前，學校方面更多地側重于學生的學識及技能培養上，但其他幾個特點相對來說較難去培養，需要社會環境、家庭和個人的三方努力。

工程教育是以能力培養為目標，在本科教育階段完成培養本科學生現代工程師所必備的各個層次的素質要求。其能力培養主要包括4個方面:基礎及專業理論知識、職業技能和操守、協作交流以及產品的創新、設計、實現和運作能力，力求以科學的方式全面系統地提高學生的綜合素質，其最終的目標就是將個人、企業和社會聯系起來，以制造技術和基本原理把三者相結合，使之適合工程學的所有領域。本科工程教育在完成培養學生掌握扎實的工程基礎理論和豐富的專業知識后，使他們最終能夠成為既有過硬的專業技能，又可以得到良好的職業道德教育的國際化工程師。

4 光源與照明特色專業的工程教育教學實施

4.1 工程教育目標的確立

為了和國際接軌，需要以國際工程師的標準和要求為準，所以專業的工程教育目標也以國際一流企業工程師要求為目標。由于各個行業各個企業具有不同的特點，不能以某一個或幾個具體企業為藍本，可以遵循如“華盛頓協議”、 “EC2000”等國際工程師互認體系的協議要求為準，確定本專業的工程教育目標。只有目標明確后才能分階段實施，絕不可因為本身條件不足或其他原因而降低目標或導致目標不明確。

4.2 工程教育內容的確定

在我國現階段，工程教育的實施較為復雜，由于高校之間的財政情況、社會認可程度、師資情況、學生基礎情況及周圍企業情況等均各有差異，按標準或統一規劃來開展工程教育是不切實際的。由于工程教育的目標更多的是技能的培養和人格的培養，所以要因地制宜，實事求是地進行。目前本科專業課程分為基礎課程、核心專業課程和擴展專業課程，主要以理論知識為主。考慮到實驗條件及實踐設施的差異性，為了提升工程教育的培養水平，需要發散性思維，可從課內及課外兩個方面來開發教育內容。

在課內培養過程中，需要根據課程開展的內容來進行。工程教育在課內的培養可以分為三級，第一級是配合專業核心課程開展工程教育培養的項目;第二級是配合擴展性專業課程開展工程教育培養的項目;第三級為綜合幾門課程知識而獨立開設的工程教育培養的項目。由于是課程教學內容，工程教育內容需要根據專業培養要求寫入各門課程大綱，并要求有嚴格的考核機制和評價機制。

在課外培養過程中，工程教育內容包括教師縱向項目、企業橫向項目、專業競賽項目，以及學校為鼓勵學生的學習積極性而開設的相關項目。這些項目與實際工作息息相關，所以更有針對性，對于工程教育的訓練有著非常好的輔助作用。項目內容主要從以下幾方面入手:科技基礎及前沿項目、企業調研及聯合縱向項目、各種競賽項目，教師與企業工程師聯合交流后提交的項目等。在這些項目中，有些項目的理論性較強，有些項目側重于實驗分析，有些項目側重于基本技能，但均能比較好地給學生提供工程教育訓練。在項目開發過程中需要注意組建項目庫，注意項目開發的連續性、技術更新性，并需要考慮學生實訓的成本情況。

4.3 工程教育教學實施

以工程教育項目的開展為載體，結合本專業課程的教學，讓學生帶著解決工程問題的目的來學習課程，從而可以大幅度地提高學生的學習積極性，進一步深化工程教育。在實施時，以課程為中心和以課外工程實踐為主線的雙線工程教育，在進入項目實訓時，以專業為核心組建學生科技及工程教育協會，但不限本專業學生，以促進各學科學生在項目開展方面的組合，從而在團隊合作的環境下，使學生的個人能力、人際交往能力、系統組織及產品開發能力得到全面訓練和提高。這種理論分析與實際應用相結合的教學方式，一方面培養了學生的專業理論應用能力，讓學生學會如何把所學的專業知識同實際工程應用緊密聯系;另一方面通過動手設計和實驗，學生對典型工業產品的結構、設計和制造過程有一個基本的、完整的體驗和認識，這不僅培養了學生的實踐能力，而且使學生的工程意識和組織能力得以增強。

為了加強學生的職業素質培養，需要在課程方面，以及項目組織、分工以及評價方面做出公開監督和公正評價。為加強學生與高水平工程師的交流，需要定期邀請工程師來講學，傳播先進的工程教育理念及工程技術，開闊學生的眼界，同時培養學生的創新思維。

4.4 工程教育的管理及評價組織

要達到國際一流工程師的標準，必須具有嚴格的國際工程師審核及評價過程及要求，這樣才能根據學生在學習及實踐過程中的表現來進行公正評價。需要特別注意的是，這種評價不能流于形式，否則培養的學生質量不能達到培養目標，最終整個工程教育體系也就不能更好地建立。

在實踐過程中，我們采用過程控制法，其基本原則是課內教學及工程訓練以教師教學及考核小組進行把關及評價，從獨立完成情況、個人技能、職業品德修養、基本的協作精神、學習作風及態度等幾個方面進行評估;在課外工程教育中，以項目或產品完整的開發過程 (包括調研、立項、審核、實施、測試分析以及結項)、項目或產品的完成度、項目或產品的社會評價 (是否獲獎)、項目或產品的教師評價等幾項指標進行評價。課內項目有教學大綱來要求，課外項目由專業教學要求，強制學生必須參加3～5項，且必須有完整的工程訓練經歷，且以文檔、作品、指導教師意見、專業意見等進行綜合評估。尤其在畢業設計階段，盡可能鼓勵學生到企業或公司進行實習，并以實際的實習內容作為畢業設計完成情況的一項評價指標，從而進一步加強工程教育實訓工作。

5 天津工業大學半導體照明人才培養的工程教育教學案例

天津工業大學在半導體照明人才培養方面，從目標確定、課程規劃、項目人才培養、專業協會培育四個方面對學生進行系統培養。在實現過程中，除課程規劃外，主要是教師科研項目、企業導師以及專業協會方面帶動學生的培養。目前開展的部分項目包括:已經申請得到的國家級大學生創新創業訓練計劃項目包括風光互補LED路燈電源系統研究、LED照明智能控制實驗平臺設計及產品化、LED在植物照明生長促進中的關鍵技術研究等;校級師生合作項目如基于Android系統的無線照明控制研究、LED散熱器熱阻測試實驗裝置的設計;本科生招募科研項目包括的護眼燈研發、植物生長燈研發、LED路燈自由曲面設計軟件。

光源專業學生協會更多地是進行覆蓋大部分學生的基礎科技項目，目前開展的一些項目內容如表1所示。部分活動內容如圖1所示。

表1 光源學生專業協會開展的科技項目Table 1 Technology Project

在上面所述的工作中，為半導體照明產業進行人才培養，本科的工程教育更重要的是注意學生創新能力的培養，基本動手能力的鍛煉，廣博的專業知識積累及實現，以及實際應用環境的深入掌握。產品的開發流程、創新設計、團隊意識、以及前沿技術的發展都應在相關教育中以潤物無聲的動作來深入學生的思想及行動中，這既能夠為照明行業培養人才，也能為學生的發展提供更為廣闊的平臺。

圖1 光源專業開展的部分教育活動Fig.1 Education activities

6 總結

半導體照明產業在我國乃至世界屬于新興產業，同其他新興產業一樣，核心技術同樣在國際大公司的掌握之中，如果與之競爭，我國的半導體照明企業將需要在人才方面進行大力選拔及培養，尤其是設計及管理工程人員。因此，開展半導體照明等專業的本科工程教育是高等院校為社會服務必須做出的努力。

在未來教學體系建設中，培養目標首先需要考慮半導體照明相關產業的人才培養，但也需要考慮學生的未來發展，在電子及材料等領域給他們以更寬廣的舞臺;其次，培養內容方面不斷跟蹤國際相關領域人才培養的新思路，并且加強與行業內國內外知名公司的聯系，以培養出這些公司認可工程師的為主要發展之路;最后，半導體照明產業特點是多學科、長產業鏈的綜合體，因而在進行半導體照明產業人才培養時各高校要找準定位，有自己的特色，不能泛泛化之。只要努力，我國的半導體照明產業將在世界照明舞臺上發出明亮的光芒。

［1］Edward Crawley，Johan Malmqvist，Soren Ostlund，etal.Rethinking Engineering Education:The CDIO Approach［M］.Springer Science ＆ Business Media，2007.

［2］P.Bhatnagar，S.Crowder，C.McInnis，etal.Integration of a Conceive-Design-Implement-Operate(CDIO)experience in a sophomore-level aerodynamics course［M］.ASEE Annual Conference and Exposition，Conference Proceedings，2007.

［3］CDIO Initiative Homepage，www.cdio.org，accessed on November 28，2006.

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［5］趙忠建.ISO9000質量體系認證適用于學校教育嗎?——關于教育領域引進質量體系認證的思考［J］.上海教育，2001(11):18～22.