面向新工科建設(shè)的電子信息類專業(yè)工程教育研究與改革

李祖林 姚勝興 王勇剛 董海兵 洪俊

摘 ?要：本文針對工程教育理論全新視角下的新工科專業(yè)建設(shè)現(xiàn)狀，分析了當前普通高校工程教學(xué)存在的問題，以CDIO工程教育理念為指導(dǎo)探索電氣信息類專業(yè)工程教育模式的改革，通過產(chǎn)教融合，以“卓越工程師教育培養(yǎng)”為主線，建設(shè)校企合作實踐教學(xué)平臺，構(gòu)建基于“學(xué)習產(chǎn)出”的工程實踐教學(xué)體系，“新工科”建設(shè)對現(xiàn)有工程教育培養(yǎng)模式改革提出了新的方向，為培養(yǎng)工程技術(shù)人才提供有益的經(jīng)驗。

關(guān)鍵詞：新工科建設(shè);卓越工程師;工程教育理念;產(chǎn)出導(dǎo)向;產(chǎn)教融合

中圖分類號：G642.0 ? ? 文獻標識碼：A 文章編號：2096-4706（2019）13-0188-03

Research and Reform of Engineering Education for Electronic Information Specialty

Facing the Construction of New Subjects

LI Zulin，YAO Shengxing，WANG Yonggang，DONG Haibing，HONG Jun

（School of Electrical Information Engineering，Hunan Institute of Technology，Hengyang ?421002，China）

Abstract：In view of the current situation of the construction of new discipline specialty from the new perspective of engineering education theory，this paper analyses the existing problems in engineering teaching in colleges and universities，explores the reform of engineering education mode of electrical information specialty under the guidance of CDIO engineering education concept，builds a practical teaching platform of school-enterprise cooperation based on “l(fā)earning production” through the integration of industry and education，and takes “education and training of outstanding engineers”as the main line. The construction of “new subject” has put forward a new direction for the reform of the existing engineering education training mode，and provided beneficial experience for the training of existing engineering and technical.

Keywords：new subject construction;outstanding engineer;engineering education concept;output orientation;integration of industry and education

0 ?引 ?言

我國工程教育在過去取得了較大的成績，培養(yǎng)了大批工程技術(shù)人才。但是我國工程教育目前仍存在不少問題，主要體現(xiàn)在：人才培養(yǎng)模式單一，多樣性和適用性欠缺;工程性缺失和實踐教學(xué)薄弱等問題長期沒有得到解決;質(zhì)量評價體系導(dǎo)向重理論、輕設(shè)計、缺實踐;人才培養(yǎng)質(zhì)量監(jiān)控體系沒有形成持續(xù)改進的體制機制;產(chǎn)教融合政策與體制機制不到位，企業(yè)不重視人才培養(yǎng)全過程的參與。要培養(yǎng)學(xué)生具有較強的工程實踐能力和創(chuàng)新能力，就需要改革現(xiàn)有的專業(yè)工程教育培養(yǎng)模式，“新工科”建設(shè)正是對現(xiàn)有工程教育培養(yǎng)模式進行改革提出的新的方向，并將為改革我國現(xiàn)有的工程技術(shù)人才培養(yǎng)模式提供有益的經(jīng)驗。針對我校電氣信息類專業(yè)按照“卓越工程師教育培養(yǎng)計劃”培養(yǎng)標準和工程教育專業(yè)認證要求實施工程教育改革，在工程實踐教學(xué)模式、實踐教學(xué)隊伍、教學(xué)質(zhì)量評價等方面完成工程人才培養(yǎng)體系的改革，推動電氣信息類專業(yè)新工科建設(shè)，對工科類普通本科學(xué)校的工程實踐教學(xué)改革提出了更高的要求。

1 ?新工科建設(shè)對工程實踐教學(xué)的要求

傳統(tǒng)的工科專業(yè)人才培養(yǎng)最大的問題是沒有培養(yǎng)標準和畢業(yè)達成度評價，也就難以確切定義工程人才培養(yǎng)質(zhì)量，培養(yǎng)環(huán)節(jié)如課程教學(xué)、實踐訓(xùn)練和質(zhì)量評價等過程實施就會出現(xiàn)較大的隨意性和主觀性，工程人才培養(yǎng)的效果很難達到。基于“學(xué)習產(chǎn)出”O(jiān)BE（Outcome Based Education）的教學(xué)體系，實施CDIO（Conceive、Design、Implement、Operate）工程教育模式，是新工科建設(shè)對工程實踐教學(xué)的新要求。CDIO教學(xué)模式以產(chǎn)品研發(fā)、設(shè)計、安裝到產(chǎn)品運行的生命周期為載體，讓學(xué)生以主動的、實踐的、課程之間有機聯(lián)系的方式學(xué)習工程，CDIO培養(yǎng)大綱將工程畢業(yè)生的能力分為工程基礎(chǔ)知識、個人能力、人際團隊能力和工程系統(tǒng)能力四個層面，大綱要求以綜合的培養(yǎng)方式使學(xué)生在這四個層面達到預(yù)定目標，CDIO使工程教育改革具有更加明確的方向性、系統(tǒng)性，它的12條標準對整個模式的實施和檢驗進行了系統(tǒng)的、全面的指引，使得工程教育改革具體化、可操作、可測量，對學(xué)生和教師都具有重要指導(dǎo)意義。CDIO教學(xué)模式體現(xiàn)了系統(tǒng)性、科學(xué)性和先進性的統(tǒng)一，代表了當代工程教育的發(fā)展趨勢，這對電氣信息類專業(yè)本科學(xué)生的實踐教學(xué)提出了更高的要求。我國針對工程教育存在的問題，實施了卓越工程師教育培養(yǎng)計劃，培養(yǎng)的學(xué)生應(yīng)具備“面向工業(yè)界、面向世界、面向未來”的能力，要達到這個目的，學(xué)校和企業(yè)必須融合，針對卓越工程師教育培養(yǎng)計劃，針對學(xué)生實行三年在學(xué)校完成理論課程和相關(guān)實踐課程、一年在企業(yè)完成工程能力培養(yǎng)的“3+1”人才培養(yǎng)模式，學(xué)生在企業(yè)完成一年的實踐能力培養(yǎng)的過程中，畢業(yè)設(shè)計課題來自企業(yè)并在企業(yè)完成設(shè)計任務(wù)，由企業(yè)和學(xué)校的雙導(dǎo)師共同指導(dǎo)，將學(xué)生在培養(yǎng)企業(yè)學(xué)習納入學(xué)校人才培養(yǎng)的全過程。因此，工程實踐教學(xué)效果不僅取決于校內(nèi)實訓(xùn)，也取決于企業(yè)工程綜合訓(xùn)練的實施效果，學(xué)校卓越計劃的實施對接了新工科建設(shè)對工程實踐教學(xué)的要求。

2 ?工程教育實踐教學(xué)體系構(gòu)建

根據(jù)卓越工種教育培養(yǎng)計劃培養(yǎng)標準和工程教育專業(yè)認證培養(yǎng)目標與畢業(yè)要求，基于OBE教學(xué)理念，建設(shè)校內(nèi)外軟硬件實踐教學(xué)平臺，構(gòu)建以CDIO為人才培養(yǎng)模式的具有電氣信息類專業(yè)特色的工程教育實踐教學(xué)體系。加強多樣化的實踐教學(xué)平臺建設(shè)，包括校內(nèi)實驗室建設(shè)、實驗室管理、教學(xué)條件軟硬資料開放、校外產(chǎn)學(xué)合作實習基地和實踐教學(xué)隊伍建設(shè)，形成了具有電氣信息類專業(yè)特色的實踐教學(xué)體系，經(jīng)過多年的教學(xué)改革與實踐，構(gòu)建了電氣信息類專業(yè)的“基本技能訓(xùn)練—綜合應(yīng)用訓(xùn)練—創(chuàng)新應(yīng)用訓(xùn)練—工程應(yīng)用訓(xùn)練”四層次的實踐教學(xué)體系。以專業(yè)理論知識學(xué)習與實踐訓(xùn)練相結(jié)合、實驗實訓(xùn)與校外工程訓(xùn)練相結(jié)合為核心，依據(jù)國家卓越工種教育培養(yǎng)計劃培養(yǎng)標準和工程教育論證標準和專業(yè)畢業(yè)要求，構(gòu)建了知識、能力和素質(zhì)培養(yǎng)的人才培養(yǎng)教學(xué)新體系，制訂了“三平臺、二模塊”的電氣信息類專業(yè)人才培養(yǎng)方案。實施校內(nèi)實踐教學(xué)模式改革，校內(nèi)實踐教學(xué)采用“項目制”教學(xué)，項目實施過程中，構(gòu)建基于工程教育理念的TDPS教學(xué)模式，即學(xué)生完成理論設(shè)計（T）—數(shù)字仿真（D）—實物制作（P）—系統(tǒng)調(diào)試（S）全過程的教學(xué)模式，學(xué)生在校內(nèi)三年學(xué)習階段采用研究性、項目驅(qū)動式、探究式等教學(xué)方法，實行個性化培養(yǎng)，培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習能力和創(chuàng)新能力。

3 ?工程實踐教育改革成效

3.1 ?實施產(chǎn)學(xué)融合工程教育改革

實施產(chǎn)學(xué)融合教育，實行學(xué)校與企業(yè)“雙導(dǎo)師”制指導(dǎo)學(xué)生企業(yè)實踐，學(xué)生在企業(yè)完成一年的工程能力培養(yǎng)。學(xué)生在企業(yè)一年的培養(yǎng)過程中，實施“二制、三結(jié)合、四階段”的培養(yǎng)方式，“二制”是指學(xué)生在企業(yè)培養(yǎng)實行“崗位制”和“項目制”，學(xué)生在生產(chǎn)部、工程部、技術(shù)服務(wù)部和研發(fā)部等不同崗位輪崗學(xué)習，以企業(yè)實際工程項目為切入點，掌握企業(yè)產(chǎn)品生產(chǎn)工藝流程、工程技術(shù)和生產(chǎn)管理等知識;“三結(jié)合”是指將專業(yè)理論知識與工程實踐相結(jié)合、崗位技能培養(yǎng)與企業(yè)人才需求相結(jié)合、企業(yè)工程項目訓(xùn)練與學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)相結(jié)合，實現(xiàn)學(xué)生、企業(yè)和學(xué)校的三方良性互動與協(xié)作，確保“卓越計劃”的可持續(xù)實施;“四階段”是指學(xué)生在企業(yè)培養(yǎng)過程按照知識、能力、素質(zhì)全面培養(yǎng)的要求實施階段遞進式培養(yǎng)，第一階段以工程安全與管理知識為基礎(chǔ)，學(xué)習企業(yè)安全制度、企業(yè)文化、環(huán)境保護與企業(yè)管理等內(nèi)容，第二階段以專業(yè)工程知識為基礎(chǔ)熟悉企業(yè)生產(chǎn)工藝和管理流程，了解企業(yè)產(chǎn)品關(guān)鍵技術(shù)和生產(chǎn)設(shè)備，第三階段以實際工程項目為基礎(chǔ)，在企業(yè)相應(yīng)崗位上參加項目訓(xùn)練，應(yīng)用專業(yè)知識解決簡單工程問題，制訂工程技術(shù)文檔，達到工程能力的基礎(chǔ)訓(xùn)練，第四階段以企業(yè)需求和實際工程項目技術(shù)改造為目的，根據(jù)畢業(yè)設(shè)計任務(wù)和要求，結(jié)合專業(yè)理論和工程知識解決復(fù)雜工程問題，對復(fù)雜工程問題進行數(shù)學(xué)描述，利用所學(xué)專業(yè)技術(shù)實施項目理論分析—方案設(shè)計—項目實踐—系統(tǒng)測試（簡稱TDPS）的訓(xùn)練過程，并完成畢業(yè)設(shè)計任務(wù)，達到畢業(yè)設(shè)計課題真題真做的目標。通過產(chǎn)教融合教育，學(xué)生在工程實踐能力、團隊協(xié)作、專業(yè)知識表達、技術(shù)文檔制作、工程項目管理和終身學(xué)習等方面的能力得到了提高，加強了學(xué)生知識、能力和素質(zhì)的全面培養(yǎng)。

3.2 ?加強“雙師型”教師隊伍建設(shè)

“雙師型”教師是培養(yǎng)學(xué)生工程能力的必要條件，學(xué)院規(guī)定參加卓越計劃教學(xué)和工程教育認證的教師應(yīng)具有在企業(yè)工作背景或鍛煉經(jīng)歷，新進專業(yè)教師應(yīng)到企業(yè)或?qū)嶒炇遗囵B(yǎng)一年，提高新進教師的工程意識和實踐動手能力;教師利用學(xué)生在企業(yè)完成一年的工程訓(xùn)練指導(dǎo)機會，專業(yè)教師與企業(yè)指導(dǎo)老師共同指導(dǎo)學(xué)生，完成在企業(yè)的工程訓(xùn)練任務(wù)，構(gòu)建校企合作的教師互動教學(xué)模式，積累工程實踐經(jīng)驗;聘請工程經(jīng)驗豐富的企業(yè)工程師作為全職教師、企業(yè)導(dǎo)師或兼職教師共同制訂專業(yè)人才培養(yǎng)方案、共同完成課程的理論教學(xué)和實踐教學(xué)，以授課、講座和報告會等形式將工程實例、工程實踐經(jīng)驗、企業(yè)文化和企業(yè)工匠精神帶進課堂，傳授給學(xué)生，并與學(xué)校專業(yè)教師合作，結(jié)合專業(yè)基礎(chǔ)理論，完成學(xué)生在企業(yè)一年的工程能力培養(yǎng)工作，參與學(xué)校工程教育指導(dǎo)委員會，深度參與專業(yè)人才培養(yǎng)全過程;提高專業(yè)教師的自主學(xué)習能力，選送教師到國外高校進修，學(xué)習國外先進的實踐教學(xué)理念，拓展教師的國際化視野，跟蹤電氣信息類專業(yè)前沿學(xué)術(shù)動態(tài)，學(xué)習國外的科研成果與先進技術(shù)，應(yīng)用于實際工程實踐教學(xué)過程;選派專業(yè)教師參與專業(yè)相關(guān)的大型企業(yè)決策管理、承擔相關(guān)企業(yè)科技服務(wù)和參加企業(yè)的項目研究開發(fā)。建設(shè)一支年齡、學(xué)歷和職稱結(jié)構(gòu)合理的“雙師型”教學(xué)師資隊伍，確保新工科專業(yè)建設(shè)、工程教育專業(yè)認證和卓越計劃實施等工作的順利開展。

3.3 ?完善實踐教學(xué)管理制度，改革考核方式

完善實踐教學(xué)管理制度，加強實踐教學(xué)管理，特別是學(xué)生企業(yè)一年的培養(yǎng)階段管理，必須要有相應(yīng)的制度做保障，學(xué)生在企業(yè)完成一年工程能力培養(yǎng)過程中，學(xué)院制訂了學(xué)生校外工程訓(xùn)練管理、產(chǎn)學(xué)合作管理和企業(yè)完成的畢業(yè)設(shè)計管理等制度。建立學(xué)生在企業(yè)完成工程訓(xùn)練的保障機制，加強實踐教學(xué)經(jīng)費足額到位，學(xué)生在進入企業(yè)學(xué)習前，簽訂學(xué)校、企業(yè)和學(xué)生三方協(xié)議，為學(xué)生在企業(yè)工程訓(xùn)練購買人身意外傷害保險。加強實踐教學(xué)管理必須改革實踐教學(xué)考核方式，改變傳統(tǒng)的以實驗報告與實習報告來評價實踐課程成績的考核方式，采用筆試、實物作品制作、現(xiàn)場答辯、實習過程記錄、實習讀書筆記和實習報告總結(jié)等方式，企業(yè)導(dǎo)師和學(xué)校導(dǎo)師雙重考核評價學(xué)生的成績，實施“互聯(lián)網(wǎng)+企業(yè)培養(yǎng)過程”對學(xué)生實行過程管理，重點考核學(xué)生的表達能力、組織能力、工程知識應(yīng)用能力、工程實踐動手能力和工程項目管理能力。

4 ?結(jié) ?論

以工程教育認證“學(xué)生中心、成果導(dǎo)向、持續(xù)改進”的教育理念，構(gòu)建了電氣信息類專業(yè)“基礎(chǔ)—綜合—工程—創(chuàng)新”四層次人才培養(yǎng)實踐教學(xué)體系，基于國際工程教育CDIO教學(xué)模式，提出了理論設(shè)計（T）—數(shù)字仿真（D）—實物制作（P）—系統(tǒng)調(diào)試（S）的電氣信息類專業(yè)工程教育模式，提高了電氣信息類專業(yè)學(xué)生工程教育質(zhì)量。實施卓越工程師教育培養(yǎng)計劃和工程教育專業(yè)認證是新工科建設(shè)的質(zhì)量保障，圍繞工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、工業(yè)機器人、人工智能等新技術(shù)，以學(xué)生為中心，堅持服務(wù)區(qū)域和行業(yè)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的成果導(dǎo)向，健全持續(xù)改進的評價機制，形成面向“智能制造”，具有鮮明特色的電氣信息類專業(yè)人才培養(yǎng)模式，以提高學(xué)生工程意識、工程素質(zhì)和工程實踐能力為核心，大力推進工程實踐教育教學(xué)改革，研究和探索工程實踐教學(xué)新模式、新機制，不斷提高人才培養(yǎng)質(zhì)量。

參考文獻：

[1] 吳愛華，侯永峰，楊秋波，等.加快發(fā)展和建設(shè)新工科，主動適應(yīng)和引領(lǐng)新經(jīng)濟 [J].高等工程教育研究，2017（1）：1-9.

[2] 顧佩華，胡文龍，陸小華，等.從CDIO在中國到中國的CDIO發(fā)展路徑、產(chǎn)生的影響及其原因研究 [J].高等工程教育研究，2017（1）：24-43.

[3] 本書編寫組.創(chuàng)新高等理工科教育人才培養(yǎng)機制 [M].北京：高等教育出版社，2015.

[4] 吳愛華，劉曉宇.深入推進理工科人才培養(yǎng)機制創(chuàng)新 [J].高等工程教育研究，2014（2）：1-6+17.

[5] 韓璞，林永君，劉延泉，等.自動化專業(yè)卓越工程師課程體系的改革與實踐 [J].實驗室研究與探索，2011，30（10）：262-264+271.

[6] 林健.“卓越工程師教育培養(yǎng)計劃”學(xué)校工作方案研究 [J].高等工程教育研究，2010（5）：30-36+43.

[7] 李祖林，易杰，姚勝興.電氣信息類專業(yè)實習教學(xué)模式研究與實踐 [J].電氣電子教學(xué)學(xué)報，2008（4）：69-70.

作者簡介：李祖林（1966-），男，漢族，湖南衡陽人，教授，院長，碩士研究生，研究方向：自動化控制的研究與教學(xué)。