工程教育專業認證背景下電子信息工程專業課程體系構建

蔣敏蘭　張長江　黃志亮　方小生　潘日敏

摘 ?要：專業培養方案是學生培養的規范和標準，課程體系是專業培養方案的主體之一，構建基于OBE理念，足以支撐畢業要求和培養目標的專業課程體系是為社會輸送合格的工程教育人才，實現新工科建設，建成工程教育強國，形成中國特色世界一流工程教育體系的前提。文章基于浙江師范大學電子信息工程專業工程教育專業認證經驗和實踐，介紹了電子信息工程專業課程體系，各課程與認證標準的關系，各模塊對學生能力的培養及與解決復雜工程問題能力培養的支撐關系。為同類專業修訂符合工程教育專業認證要求的課程體系提供參考。

關鍵詞：工程教育認證;電子信息工程;課程體系;復雜工程問題

中圖分類號：G642 ? ? ?文獻標志碼：A ? ? ? ? 文章編號：2096-000X（2020）31-0083-04

Abstract： The professional training program is the norm and standard for student training， and the curriculum system is one of the main bodies of the professional training program. To build a professional curriculum system based on the OBE， which is sufficient to support the graduation requirements and training objectives， is the premise of delivering qualified engineer for the society， realizing the construction of new engineering， building a strong engineering education country， and forming a world-class engineering education system with Chinese characteristics. Based on the certification experience and practice of the electronic information engineering major of Zhejiang Normal University， this paper introduces the curriculum system of the electronic information engineering major， the relationship between each curriculum and the certification standard， the support relationship between each module and the cultivation of the students' ability and the ability to solve complex engineering problems. It provides a reference for the similar majors to revise the curriculum system which meets the professional certification requirements of Engineering Education.

Keywords： engineering education certification; electronic information engineering; curriculum system; complex engineering problems

2017年2月以來教育部積極推動新工科建設，提出到2030年要形成中國特色的世界一流工程教育體系，到2050年要形成領跑全球工程教育的中國模式，建成工程教育強國，成為世界工程創新中心和人才培養高地[1-2]。從2006年我國工程教育專業認證工作全面啟動以來，全國相關高校和專業積極申請認證。在專業認證工作正有條不紊的快速推進過程中，構建符合學校定位和專業培養特色，基于OBE理念的專業人才培養方案，課程體系是前提。2019年6月浙江師范大學電子信息工程專業收到了中國工程教育認證協會通過認證的6年有效期的結論。本文詳細介紹了我校電子信息工程專業課程體系，課程體系各模塊與認證標準的吻合度，各模塊如何體現學生能力的培養，課程體系如何支撐解決復雜工程問題能力培養，為相關專業課程體系修訂提供參考。

一、現行課程體系

浙江師范大學電子信息工程專業十分重視課程體系的設計和修訂，根據校院關于修訂本科人才培養方案指導性意見和管理辦法，每年都要根據教學情況、學生反饋、學科發展動態以及行業走向等多個因素評價課程體系，并對課程體系做出必要修改。原則上每4年對本科生課程體系做一次較大的修訂、每年進行小的調整。最近一次培養方案的大修于2015年6月底完成，依據2013版“教育部教指委專業目錄”對電子信息工程專業課程體系進行修訂，并每年對課程體系進行動態調整。

（一）畢業學分要求

根據《浙江師范大學物理與電子信息工程學院電子信息工程專業人才培養方案（2017版）》本專業學分最低畢業學分應達到165學分，其中通識課程53學分、學科平臺課程16學分、專業核心課程32.5學分、專業拓展課程26.5學分、實踐教學課程37學分。具體學分修讀要求見表1所示。

（二）課程體系模塊設置

課程體系總體按縱向分為通識課程、學科平臺課程、專業核心課程、專業拓展課程、實踐教學課程五大類。

1. 通識課程

主要包括思政類課程（如思想道德修養與法律基礎、形勢與政策、馬克思主義基本原理、毛澤東思想和中國特色社會主義理論體系概論等）、大學英語、大學體育、高等數學、大學物理、軍事理論、創業教育，以及大學生職業規劃與就業指導等課程。

2. 學科平臺課程

包括計算機科學導論、線性代數、C語言程序設計、復變函數與積分變換和概率論與數理統計5門課程，均為必修課程，為培養學生解決復雜工程問題能力打下軟件編程基礎。

3. 專業核心課程

包括數字電路、電路分析、專業前沿講座、工程圖學基礎、單片機原理及應用、模擬電子技術A、可編程器件與VHDL、信號與系統、通信電路與系統和感測技術等課程，均為必修課程。

4. 專業拓展課程

包括MATLAB程序設計、現代虛擬儀器技術、電磁場與電磁波、PLC技術及應用、數字信號處理、嵌入式系統及應用、通信原理、數字圖像處理、物聯網技術、面向對象程序設計、光電技術、電子系統設計A、信息論與編碼A、DSP原理及應用、微機原理與接口技術、專業外語（電子），控制理論基礎等17門課程，其中電磁場與電磁波、數字信號處理、通信原理、電子系統設計A、數字圖像處理5門課程為必修課程，其他均為選修課程。

5. 實踐教學課程

包括基礎性實踐、提高性實踐和創新性實踐三類。基礎性實踐由軍事訓練、思想政治理論課社會實踐、電子產品生產工藝規范與訓練、科技文獻檢索及專利申請、專業見習和金工實習6門課程組成;提高性實踐由數字電路課程設計、模擬電路課程設計、單片機課程設計、工程綜合實踐、工程項目管理、電子系統綜合設計與仿真、專業技能考核、畢業設計撰寫指導、專業實習9門課程組成，旨在培養學生基于技術要求的實踐綜合能力;創新性實踐主要包含電子類學科競賽和技能競賽、大學生創新性項目、專業認證證書、公開發表電子信息工程類相關論文校電子協會、校智能車協會社團課程5個大類等，主要開拓學生的視野、培養學生主動獲取知識的能力、培養學生的創新意識以及自主解決復雜工程問題的能力。其中基礎性實踐、提高性實踐均為必修課，而創新性實踐課程為選修課程，至少修讀3學分。

二、課程體系與認證標準

通過與工程教育認證通用標準和補充標準[3-4]要求進行對比，課程體系學分比例達標要求統計情況見表2所示。

由表2可見：

1.與本專業畢業要求相適應的數學與自然科學類課程學分占15.2%，滿足標準要求（至少占總學分的15%）。

2. 符號本專業畢業要求的工程基礎類課程、專業基礎類課程與專業類課程學分占33.9%，滿足標準要求（至少占總學分的30%）。其中工程基礎類課程和專業基礎類課程能體現出數學和自然科學在本專業的應用能力培養，專業類課程能體現系統設計和實現能力的培養。

3. 工程實踐類課程總學分占22.4%，滿足達標要求（至少占總學分的20%）。本專業設置了完善的實踐教學體系，并與企業合作，開展實習、實訓，培養學生的動手能力和創新能力。畢業設計（論文）選題相當一部分源自導師和企業合作項目，結合本專業的工程實際問題，培養學生的工程意識、協作精神以及綜合應用所學知識解決實際問題的能力。

4. 人文社會科學類通識教育課程學分占20%，滿足標準要求（至少占總學分的15%）。使學生在從事工程設計時，能夠考慮經濟、環境、法律、倫理等非技術因素的影響。

三、課程體系支撐解決復雜工程問題能力培養

針對本專業的培養目標和畢業要求，通過通識教育課程、學科基礎課程、專業課程、綜合實踐四個平臺的課程體系，以培養解決復雜工程問題能力。

本專業經過多年的建設實踐，在解決復雜工程方面經過持續改進，已形成了一定特色。近年來選取了“電子系統設計及其工程應用”作為處理復雜工程能力培養的載體，本專業的每位學生都經過這一復雜工程問題處理的訓練和學習。

通過基礎理論和技術課程學習，理解和掌握解決復雜工程問題的基礎理論;通過單片機等專業基礎課程學習，掌握電子系統的基本原理、功能及性能到電子系統設計基本設計方法;通過專業課程及專業文獻的學習，進入了工程實踐與應用。除了開設與培養解決復雜工程問題中技術能力直接相關的工程基礎類課程、專業基礎類課程、專業類課程等理論與實驗教學課程外，針對工程應用的特點，還開設了人文社科方面的非技術因素的相關課程，較全面地支撐了學生應對復雜工程問題的能力。

課程設置對解決復雜工程問題能力培養的支撐如圖1所示，其中，特征1至特征7為復雜工程問題所反映的7個特征。

特征1：必須運用深入的工程原理，經過分析才可能得到解決;

特征2：涉及多方面的技術、工程和其它因素，并可能相互有一定沖突;

特征3：需要通過建立合適的抽象模型才能解決，在建模過程中需要體現出創造性;

特征4：不是僅靠常用方法就可以完全解決的;

特征5：問題中涉及的因素可能沒有完全包含在專業工程實踐的標準和規范中;

特征6：問題相關各方利益不完全一致;

特征7：具有較高的綜合性，包含多個相互關聯的子問題。

（一）以專業基礎、專業課程組實現解決復雜工程問題的專業技術應用能力養成

遵循電子信息類工程師培養的基本原則和知識學習的認知特點，由相互獨立到科學融合，由相對簡單的工程問題到復雜工程問題的教學規律設置課程，使學生對工程問題的解決能力培養分層遞進、由簡入繁、從局部到全部，循序漸進，形成了“理論到實踐-再理論到再實踐”漸近式推進的教學模式，最終達成畢業要求中與解決復雜工程問題有關的要求。

在實踐教學環節中，選取“水溫智能控制系統”作為典型電子系統及其工程應用案例闡述專業技術應用能力養成的過程。該教學環節中涉及的課程組包括《C語言程序設計》《電路分析》《模擬電子技術》《數字電路》《感測技術》《單片機原理及應用》《數字信號處理》《現代控制理論》《電子系統設計》《物聯網技術》等。這些課程支撐畢業要求1、2、3、4、5中的某些分解點，從圖1可以看出，這與復雜工程問題的7個特征均有聯系。教學中，按照教學大綱通過案例法教學、研究式教學、項目設計式教學等不同課堂教學、課內實驗、課外實踐、利用圖文檢索工具準備預習內容等手段，在不同的教學過程中逐步培養不同的專業技術應用能力，實現對畢業要求的支撐。

（二）以各種獨立實踐環節促成學生解決“復雜工程問題”能力的具備

課程設置中安排了一批獨立實踐課程環節，完成相應課程知識點的工程訓練。使學生能夠運用所學相關課程理論解決具有一定綜合程度的電子信息工程問題，形成一定的創新意識，培養分析系統關鍵參數的能力，逐步建立解決復雜工程問題能力。

在《單片機課程設計》、《電子系統綜合設計與仿真》等代表性實踐課程教學環節中，能夠體現出全體學生解決復雜工程問題能力培養上的綜合訓練過程。

（三）以綜合實踐、專業實習、畢業設計環節促成學生解決“復雜工程問題”能力鞏固和提升

在綜合實踐中，以“電子系統設計”為平臺設計一個水溫智能控制系統，完成從水溫檢測、信號處理、輸入、運算輸出控制電爐加熱、人機交互、上位機開發、多機控制到手機APP開發，以實現水溫智能控制的全過程。

在整個設計過程中，除了要求學生掌握相關工程設計能力，還應了解該系統解決方案可能對社會、健康、安全等的影響。由于該設計、仿真、研究、開發、實現過程環節多，容量大，通常由整班學生合作完成，要求每位學生在理解工程架構的基礎上，獨立完成其中的一個子課題。同時要求學生能夠相互協作、共同完成整個水溫智能控制工程項目。

四、結束語

新工科的提出是現代工程教育發展的必然結果。在新工科理念下，建立符合OBE理念，體現電子信息行業標準與企業需求，與其他相關學科交叉融合，按照解決復雜工程問題能力的培養要求，構建創新型、綜合化、全周期的工程教育課程體系，通過校-政-企協作，培養具有高度社會責任感，理論基礎實、專業技能精、綜合能力強、發展后勁足的創新型應用人才，服務產業轉型升級的需要[5-6]。

參考文獻：

[1]關于開展新工科研究與實踐的通知[EB/OL].http：//www.moe.gov.cn/s78/A08/A08_gggs/A08_sjhj/201702/t20170223_297158.html.

[2]關于推進新工科研究與實踐項目的通知[EB/OL].http：//www.moe.edu.cn/srcsite/A08/s7056/201707/t20170703_308464.html.

[3]工程教育論證通用標準[EB/OL].http：//www.ceeaa.org.cn/main！

newsList4Top.w？menuID=01010702.

[4]工程教育認證電子信息與電氣工程類專業補充標準[EB/OL].http：//www.ceeaa.org.cn/main！newsView4Simple.action？menuID=01010702&ID=100000612.

[5]蔣敏蘭，張長江，沈建國，等.工程教育認證背景下電子信息工程專業培養方案修訂研究[J].教育現代化，2019，6（94）：6-10.

[6]梁橋康，陳潔平，等.自動化專業課程體系建設研究[J].當代教育理論與實踐，2019，1（11）：85-90.

基金項目：浙江省高等教育“十三五”第一批教學改革研究項目“基于工程教育認證標準的電子信息工程專業人才培養體系及運行機制研究”（編號：jg20180063）

作者簡介：蔣敏蘭（1976-），女，漢族，浙江蘭溪人，博士，副教授，研究方向：智能信號處理，電子信息工程。