基于“卓越計劃”工程實踐教學的改革與實踐

樓建明， 鮑淑娣， 傅越千， 劉良旭(寧波工程學院 電子與信息工程學院， 浙江 寧波 315016)

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基于“卓越計劃”工程實踐教學的改革與實踐

樓建明， 鮑淑娣， 傅越千， 劉良旭
(寧波工程學院 電子與信息工程學院， 浙江 寧波 315016)

“卓越計劃”的主要任務是探索建立高校與企業聯合培養人才的新機制，創新工程教育人才培養模式。寧波工程學院致力于培養具有“3I”特質工程師后備人才，始終把“重實踐、強能力”放在人才培養的突出位置，以工程專業認證為引領，以實踐教學改革為切入點，優化實踐教學體系，改革實踐教學模式，拓展實踐教學平臺，開發典型工程項目，深化校企合作教育，探索了一條培養應用開發型人才的新路子。四年的教學實踐表明，這些舉措取得了實質性的效果，促進了學生工程實踐能力的提升，為進一步推進“卓越計劃”奠定了堅實的基礎。

卓越計劃； 實踐教學； 工程實驗環境； 校企合作教育

0 引 言

為貫徹落實《國家中長期教育改革和發展規劃綱要(2010-2020年)》，教育部于2010年6月23日在天津啟動了“卓越工程師教育培養計劃”(以下簡稱“卓越計劃”)這一高等教育重大改革計劃[1]。“卓越計劃”主要任務是探索建立高校與行業企業聯合培養人才的新機制，創新工程教育人才培養模式，建設高水平工程教育教師隊伍，擴大工程教育的對外開放。寧波工程學院作為地方工科院校的代表，成為首批躋身“卓越計劃”的61所高校之一。

我校依據教育部《關于實施卓越工程師教育培養計劃的若干意見》和學校工作實際，制定了《寧波工程學院關于實施卓越工程師教育培養計劃的若干意見》，明確提出提出了“卓越計劃”123模式。具體而言，“1”是指一個校訓“知行合一”，即理論與實踐統一，智慧與美德統一，知識與技能統一；“2”是指“知行合一、雙核協同”的人才培養模式，即核心知識與核心技能要協同發展，互相促進；“3”是指“3I”特質，即培養具有積極人生態度(Initiative)、工程專業素養(Industrial)和綜合應用能力(Integrative)的工程師后備人才。在“知行合一”理念下，通過“雙核協同”路徑，培養“3I”特質，其核心目標是培養應用開發型高等技術人才，即本科層次的現場工程師[2-3]。

我校電子與信息工程學院的計算機科學與技術專業和電子信息工程專業被列入“卓越計劃”試點專業以來，以實踐教學改革為切入點，優化實踐教學體系，改革實踐教學模式，建設工程型實驗環境，開發工程型實驗項目，深化校企合作教育，探索了一條以強化實踐教學為突破口，培養工程師后備人才新路子。

1 改革思路

“卓越計劃”提出了面向工業界、面向世界、面向未來，培養造就一大批創新能力強、適應經濟社會發展需要的高質量各類型工程技術人才的目標要求[4]。“卓越計劃”特別強調行業企業深度參與培養過程，學校按通用標準和行業標準培養工程人才，強化培養學生的工程能力和創新能力。

我校電子與信息工程學院的二個“卓越計劃”試點專業工程實踐教學的改革思路是：以“卓越計劃”目標為引領，結合專業認證標準，面向行業企業需求，確立實踐能力培養目標；加大工程實踐比重，建立開放的、分層次的實踐教學體系；開發適合教學的工程型實驗項目，實施基于“項目驅動”的實驗教學模式；建設與項目實踐相適應的工程型實踐環境；深化校企合作教育，引入企業資源(包括人力、項目和平臺資源)，探索校企聯合培養人才新機制。

2 優化實踐教學體系

實踐教學是高等學校教學體系的重要組成部分，是培養學生實踐能力和創新能力的重要手段，是實現工程實踐教育的基本途徑之一[5-7]。工程教育認證通用標準指出，“應設置完善的實踐教學體系，應與企業合作，開展實習、實訓，培養學生的動手能力和創新能力。”計算機科學與技術專業補充標準要求“具有滿足教學需要的完備的實踐教學體系，主要包括實驗課程、課程設計、現場實習。”電子信息與電氣工程類專業補充標準也要求“具有面向工程需要的完備的實踐教學體系，包括金工實習、電子工藝實習、各類課程設計與綜合實驗、工程認識實習、專業實習(實踐)等。”

“卓越計劃”將強化實踐能力作為卓越工程師培養的核心[8]。我校“卓越計劃”試點專業的培養目標是具有“3I”特質工程師后備人才。三種特質中的“Initiative”是對工程師職業操守品質的要求，必須從知識、能力和品德等全面提高學生的素質；“Industrial”指工程師應具有的工程專業知識和工程倫理知識等，是對職業勝任能力的要求；“Integrative”指工程師應具有的綜合應用知識的能力，是根據工程內在屬性和工程師分類標準提出的工程師職業勝任能力要求。

為實現人才培養目標，“卓越計劃”試點專業采用“3+1”培養模式，即3年在校學習，1年企業學習。在制定的“電子信息工程專業卓越嵌入式系統應用工程師試點專業培養計劃”和“計算機科學與技術專業卓越軟件工程師試點專業培養計劃”中，堅持“能力培養”這一主線，體現“以提高實踐能力為核心、工程訓練為基礎、綜合運用為特色”培養思路，堅持“注重實踐、注重能力、注重創新”教學理念，運用“理論與實踐結合，實踐與工程結合，工程與能力結合”教學方法，實現“素質教育，實踐優先；實踐教學，能力優先，能力培養，應用優先”培養方向，加大實踐教學比重，建立開放、分層次、模塊化、以能力培養為核心的實踐教學體系。在縱向上，由認知型、驗證型、綜合型、設計型、創新型等實踐順序漸進，實現工程應用、設計、創新能力由易及難、由簡單到復雜的訓練；在橫向上，由課程實驗、課程設計、企業項目、科創項目等逐級推進，達到“卓越計劃”實踐教學體系規定的培養目標。

實踐教學體系主要由基礎實驗(工程認識實踐)、工程基礎實踐及綜合運用實踐等三個層次實踐環節組成，如表1所示。通過基礎實驗(工程認識實踐)，主要培養學生基本實踐技能，養成嚴謹科學的實驗作風。通過工程基礎實踐，主要培養學生基本工程素養和解決實際應用問題能力。通過綜合運用實踐，提高學生運用專業技術解決實際工程問題的能力，特別是通過企業項目實踐，為今后從事項目開發、生產、營銷、服務或工程項目的施工、運行、維護等方面工作打好基礎。2013級計算機科學與技術專業實踐教學占總學分比例達到了30.8%，電子信息工程專業實踐教學占總學分比例達到了31.4%。

表1 實踐教學體系的組成

3 改革實踐教學模式

實踐教學模式既是一種教育理念，又是教育的手段和環節之一，對引導學生發揮個性，培養學生的知識應用能力、信息獲取和選擇能力、動手實踐能力以及創新能力擔負著重要的作用[9]。針對原實踐教學中普遍存在的項目訓練偏少、實驗內容與實際應用脫節等問題，在“卓越計劃”123模式的基礎上，我們以學生為主體、項目為主線、教師為主導，以工程型實驗環境為依托，以工程型實驗項目為載體，構建了基于“項目驅動”的實踐教學模式。

“項目驅動”是一種實施探究式方法的教學模式，是德國職業教育在20世紀80年代開始大力推行的一種“行為引導式”的教學形式，是一種以項目為主體的職業行業引導式的教學方式。學生在教師引導下，完成項目分析、方案論證、系統設計、系統調試、項目答辯等環節，通過“做中學”自主完成實踐教學任務。因此，“項目驅動”這種實踐教學模式比較有利于工程人才和創新人才的脫穎而出。

2013學年，“卓越計劃”的二個試點專業共開設42門實驗課程276個實驗項目，其中基于項目的綜合性、設計性、創新性實驗178個，占68%。在三個層次的工程實踐環節中普遍施行了“項目驅動”、“任務驅動”或“案例驅動”教學模式。

在工程認識實踐中，針對對工程實踐缺乏了解的大一學生，在金工實習、電子工藝實習、工程環境認知等實踐環節，通過參觀SMT生產線、自動化柔性裝配生產線、智能機器人、虛擬現實、智能家居物聯網等實景式項目，使學生了解基本工程知識，初步建立工程概念，激發對工程的興趣和好奇心。

在工程基礎實踐中，針對具有一定基本知識和基本概念的大二學生，設立課程設計、學年設計(論文)、校企合作課程、工程師能力水平(資格)認證等實踐環節，提高學生工程基礎實踐能力。如電子線路課程設計，通過完成“數控恒流源的設計與調試”、“運算放大器在波形變換中的應用”、“雙積分A/D轉換電路的設計”、“簡易數字頻率計的設計”等項目，使學生掌握電子線路的一般設計、制作與調試方法。

在工程綜合實踐中，針對具有一定專業知識的高年級學生，設立進階型學年設計、企業項目實踐、畢業實習、畢業設計等實踐環節，提高學生解決工程實際問題的能力。如嵌入式企業項目實踐，通過分組完成“基于數據采集、網絡/無線通訊、圖形用戶界面顯示以及嵌入式數據庫存儲系統等多種嵌入式技術的視頻采集終端”、“基于LINUX環境、TCP/IP協議、廣播多播協議、rtp實時流傳播協議、視頻AD驅動、linux for buffer、linux for video2等技術的視頻監控系統”、“基于嵌入式Linux/網絡的會議投票系統”、“基于無線感應器的家庭安防網關”等項目，培養學生解決實際問題的能力，培養學生團隊開發和協同工作的能力，增加學生對企業項目開發流程的了解，強化學生編寫項目概要設計文檔與詳細設計文檔的能力。

通過改革實踐教學模式，實驗由“以教師為主”向“以學生為主”的轉變，學生由“被動實驗”向“主動實驗”的轉變，教學由“知識傳授”向“能力培養”轉變，項目實踐由“虛擬仿真”向“真刀真槍”轉變。

4 建設工程型實驗環境

工程教育認證標準要求“學校能夠提供達成培養目標所必需的基礎設施，包括為學生的實踐活動、創新活動提供有效支持”，“高校要與企業合作共建實習和實訓基地，在教學過程中為學生提供參與工程實踐的平臺。”為此，我們在實驗環境建設中注入工程元素，為培養工程技術人才提供條件保障。

實施“卓越計劃”以來，與試點專業相關的實驗室共投入經費1 200余萬元，工程型或者情景式實驗環境建設取得顯著成效。我院已建成的工程型實驗室如表2所示。通過與通用電氣(GE)合作，采用模塊化方法搭建實景式工業自動化控制訓練環境，建成了GE自動化系統實驗室。應用GE現場總線控制器，可實現PAC基礎實訓、運動控制實訓、總線控制實訓以及對各種控制對象實訓；通過與專業從事SMT加工的公司合作，建成了與企業表面貼裝生產線完全一致的SMT實驗室，實驗室采用合作運管模式，企業提供工程師，保證每學期按教學計劃為學生提供SMT元器件認知、SMT印制板設計與制作、SMT生產線裝配調試與測試、鋼網制作及編程、生產QA檢測、SMT各道工序工藝等項目實踐及指導。與此同時，企業將大量SMT加工業務植入平臺，既保證了SMT組裝線的正常運行，又營造了一個真實的企業生產環境和氛圍，學生在實際生產環境中進行項目訓練，企業在學生進行項目訓練中仍然保持生產；通過與Labcenter公司與廣州風標公司合作，建成了開放式Proteus虛擬仿真實驗室，利用Proteus仿真軟件和相應的硬件平臺構成一個從虛擬到實際，從軟件到硬件，從概念到產品的全過程項目設計的多功能實驗平臺，學生只須登錄即可進行網上遠程實驗，它可用于電路分析、模擬電路、數字電路、嵌入式系統、單片機應用以及ARM應用系統等課程的項目實踐；通過與中國聯通合作，在校內共建了信息安全實驗室，學生在校內就能接觸業界最新主流設備，體驗電信企業的先進設施與良好環境[10-11]。

表2 已建成的工程型實驗室

另外，學院還建成了軟件工程實驗室、網絡技術實驗室、數字媒體技術實驗室、電子系統設計實驗室、通信系統實驗室、傳感器與檢測實驗室、微機與控制實驗室，NI虛擬儀器實驗室、射頻測試技術實驗室、無線傳感網絡實驗室、電子創新實驗室、仿人智能機器人實驗室、嵌入式創新應用實驗室。這些工程型實驗室的建成，為“卓越計劃”開展工程實踐提供了良好的條件保障，也為開展大學生電子設計競賽、飛思卡爾智能汽車大賽、機器人大賽、自動化控制設計大賽、“挑戰杯”大學生課外學術科技作品大賽等創新實踐提供了優越的工程實踐環境。

除了校內實驗環境，我們也注重有實質性合作內容的校外實踐教育基地建設。與中軟國際共建了國家級工程實踐教育基地，與達內科技共建了軟件類工程實踐教學基地，與寧波三星電氣股份有限公司共建了智能電表與通信工程實踐教學基地，與寧波柯力傳感器科技股份有限公司共建了傳感器與檢測工程實踐教學基地，與杭州華嵌信息有限公司共建了嵌入式實踐教學基地，與廣電銀通股份有限公司共建了ATM實踐教學基地。另與十余家規模企業、二十余家中小企業簽訂了共建校外實習基地協議書。

5 開發工程型實驗項目

缺少了工程型實驗項目，學生工程能力培養將成為“無米之炊”。工程型實驗項目開發是否科學合理，直接影響到工程實踐教學的效果，影響到學生工程能力的培養。工程型實驗項目越具有代表性、先進性、真實性和教學適應性，訓練效果就越好。

在“卓越計劃”試點專業實踐教學改革中，我們以學生工程能力培養為導向，以自制實驗設備為抓手，開發了大量工程型實驗項目，優化了實驗項目的結構與內容，促進了學生工程能力的培養。同時，也推動了一支勝任卓越工程師培養的工科教師隊伍的建設[12]。

以電子信息工程專業為例，針對市場上或者原有實驗設備存在的“功能多而雜”、“傻瓜式”、“黑匣子”、 “集成式”、“擴展性差”、“實驗環境與實際工程環境不一致”等缺陷，根據“寧波工程學院自制實驗儀器設備管理辦法”，先后有13個自制實驗設備項目獲得學校100余萬元專項資助，累計開發研制696套(臺)實驗設備，其中電路實驗平臺45臺，模擬電路實驗平臺45臺，數字電路實驗平臺45臺，單片機技術實驗平臺50套，電子線路設計實驗平臺45套，傳感器與檢測綜合實驗平臺225臺，計算機測控系統實踐平臺50套，C8051F實驗平臺50套，基于實時操作系統的ARM嵌入式系統平臺50套，典型工程項目實訓平臺1臺[13]。這些自制實驗設備具有以下特點：以能力培養為導向，開發理念與實驗技術先進，有利于提高學生工程能力和創新能力；單價低于市場價1/3以上，質量、性能、實驗項目優于同類產品；具有模塊化、開放化特點，便于功能擴展；實驗項目大都是設計型、應用型、工程型項目。

表3所示為典型工程項目實訓平臺開設的工程型實驗項目。對每個實驗項目，開發項目的教師均制作了樣機，以供項目教學示范與陳列，同時編寫了“工程項目實訓案例設計教程”，教材內容包括項目設計原理、技術方案、技術參數的分析與確定、軟硬件設計、系統調試。另外，還附有齊全的工程設計資料，如原理圖、PCB版圖、器件的數據參數、源代碼、調試方法等。這些自主開發的項目均已用于校內工程項目實踐。

表3 典型工程項目平臺開設的工程型實驗項目

6 深化校企合作教育

《國家中長期教育改革和發展規劃綱要(2010～2020年》提出的“建立健全政府主導、行業指導、企業參與的辦學機制，制定促進校企合作辦學法規，推進校企合作制度化”從政策方向上確立了校企合作辦學體制改革趨勢。工程教育認證標準也指出，“積極開展科技創新、社會實踐等多種形式實踐活動，到各類工程單位實習或工作，取得工程經驗，基本了解本行業狀況”，強調了企業實習實踐的重要性。“卓越計劃”更是要求行業企業深度、全過程參與培養過程，高校按通用標準和行業標準培養工程人才。

當前，無論是企業還是高校，對于校企合作都有很高的認同和期待，都認為校企合作是提高工程教育質量、提高企業競爭力的關鍵因素。“卓越計劃”將企業由單純的用人單位變為聯合培養單位，高校要發揮企業在工程型人才、項目案例、項目管理等方面的資源與優勢。校企合作教育模式可以有很多種形式，如系統全面的合作模式、模塊化的合作模式、基于項目的合作模式、訂單式的合作模式、頂崗實習的合作模式、學工交替的合作模式以及課程置換的合作模式等[14]。

以2014屆計算機科學與技術專業(軟件工程方向)為例，依托我校已有的“浙江省國際服務外包人才培訓基地”、“寧波市服務外包人才培訓基地”、寧波市先進制造業培訓中心“軟件與服務外包工程訓練中心”等平臺，引進了微軟、IBM、CISCO、Oracle、RENESAS、中軟國際、達內科技等國際知名企業，在聯合制定“計算機科學與技術專業卓越軟件工程師試點專業培養計劃”的基礎上，又共同制定了“企業學習階段培養方案”，明確了合作課程、企業項目實踐及企業實習的任務與目標，確保了校企合作教育質量。學生三年時間在校完成相應的理論課程、基礎實驗和實踐訓練，一年時間在對口企業中完成合作課程、項目實踐、企業實習，參與軟件開發與服務外包、信息系統項目管理、軟件設計與軟件評測等實踐訓練。第六學期的1～8周，在校內與企業合作開設J2ME、ASP.NET WEB等應用開發方面的合作課程。后八周及暑假期間，學生在企業項目經理指導下開展企業項目實踐。第七學期的1～8周，在學校繼續與企業合作開展網絡、Java EE和.NET等應用開發方面的合作課程。8～10周，學生進企業實習。校企合作教育內容安排如表4所示。

表4 校企合作教育內容安排

通過合作教育，學生了解了知名軟件公司的企業文化和規范管理，開拓了學習視野；通過仿真商業案例，掌握了軟件項目的開發流程和管理方法；通過在項目中扮演不同角色，培養了團隊協作精神、溝通能力和職業操守，為日后成為項目經理、系統分析師、系統架構師、軟件測試師等行業精英打下了良好基礎。

需要指出的是，以上校企合作課程、企業實踐項目的實施得到了我校“卓越計劃”專項經費的鼎立支持。每個試點專業每年教學改革的經費支持額度約為50萬元，主要用于課程建設、企業項目實踐以及學生海外實習等軟性投入。

7 結 語

“卓越計劃”樹立了工程教育服務行業企業人才需求的觀念，將面向工業界培養高素質工程人才作為其首要目標[15]。經過四年的探索，寧波工程學院電子與信息工程學院在工程實踐教學開展了卓有成效的改革，準確把握了行業企業的實際需求，構建了以能力培養為核心的實踐教學體系，建設了一批產學結合的工程實踐基地，實施了“項目驅動”工程實踐教學模式，建立了“互利共贏”校企合作機制，促進了學生工程實踐能力的培養，培養了一批卓越工程技術人才，為實施第二輪“卓越計劃”奠定了堅實的基礎。

[1] 林 健．“卓越工程師教育培養計劃”通用標準研制[J]．高等工程教育研究，2010(4)：21.

[2] 高浩其，徐 挺，李維維．“知行合一、雙核協同”，現代工程師培養模式的探索[J]．高等工程教育研究，2007(4)：18-19.

[3] 王菁華，周 軍，岳愛臣,等．“‘卓越計劃’123模式”的創建與探索研究[J]．高等工程教育研究，2012(3)：48-49.

[4] 林 健．“卓越工程師教育培養計劃”質量要求與工程教育認證[J]．高等工程教育研究，2013(6)：52.

[5] 周 童，曲占慶，陳德春．走自制設備之路，提高師生實驗創新能力[J]．實驗室研究與探索，2010,29(2)：168.

[6] 范如永．建設高水平實驗教學體系，推動卓越工程人才培養[J]．實驗室研究與探索，2013,32(6)：308-310.

[7] 馮其紅，胡 偉，王增寶．改革實驗教學模式，培養大學生的工程實踐能力[J]．實驗室研究與探索，2013,32(2)：130.

[8] 林 健．構建工程實踐教育體系，培養造就卓越工程師[J]．中國高等教育，2012(13-14)：15-17.

[9] 花向紅，鄒進貴，向 東．多元化實踐教學模式的理論研究與實踐探索[J]．實驗室研究與探索，2008,27(7)：114-115.

[10] 樓建明，鮑淑娣，傅越千．面向工程教育專業認證，加強工程訓練中心建設[J]．實驗室研究與探索，2013,32(11)：340-343.

[11] 樓建明，傅越千，鮑淑娣,等．基于“產學合作、項目驅動”模式的校內工程訓練中心建設與實踐[J]．實驗技術與管理，2014,31(1)：123-126.

[12] 林 健．勝任卓越工程師培養的工科教師隊伍建設[J]．高等工程教育，2012(1)：5-6.

[13] 樓建明，傅越千，安 鵬,等．基于能力培養的自制教學實驗設備的研究與開發[J].實驗技術與管理，2014,31(9)：81-86.

[14] 林 健．校企全程合作培養卓越工程師[J]．高等工程教育研究，2012(3)：12-17.

[15] 林 健．談實施“卓越工程師培養計劃”引發的若干變革[J]．中國高等教育，2010(17)：30-31.

科學實驗是科學理論的源泉，是自然科學的根本，也是工程技術的基礎。

——張文裕

Reform and Practice of Engineering Practice Teaching under the Plan for "Training Outstanding Engineers”

LOUJian-ming,BAOShu-di,FUYue-qian,LIULiang-xu
(School of Electronic and Information Engineering, Ningbo University of Technology, Ningbo 315016, China)

The main task of the plan for "training outstanding engineers" is to explore the establishment of new talent training mechanism for the cooperation between universities and enterprises, and to innovate the talent training mode of engineering education. Ningbo University of Technology not only has committed to developing engineer reserve talents with "3I" characteristics, but also has paid attention to the practice ability in personnel training. With the practice of teaching reform which was looked as the breakthrough point, under the guidance of engineering education professional certification, we optimized the practice teaching system, reformed the practice teaching mode, expanded the practice teaching platform, developed the typical engineering project, and deepened the cooperation between universities and enterprises. A new way of training application-oriented talents has been then explored. The four years teaching practice shows that these reform measures have achieved substantial results，and improved the students' engineering practice ability significantly. They laid a solid foundation for further promotion of the plan of "training outstanding engineers" in Ningbo University of Technology.

outstanding engineers training plan; practical teaching; engineering experiment environment; cooperative education between universities and enterprises

2014-03-20

2014年浙江省教育科學規劃度研究課題(2014SCG305);2014年度浙江省高校實驗室工作研究項目(YB201438);2014年浙江省教育技術研究規劃課題(JB049);2013年浙江省高等教育教學改革項目(jg2013187)

樓建明(1966-)，男，浙江寧波人，碩士，高級實驗師，副教授，電子與信息工程學院副院長，主要從事電子與控制系統、實驗室建設與管理等研究工作。

Tel.：13967802186； E-mail：ljm842@163.com

G 642

A

1006-7167(2015)02-0177-05