基于新工科和工程教育認證的一流專業建設

常海青 張宏怡

【摘 要】本文闡述工程教育認證與新工科和一流專業建設給電子信息工程專業發展帶來了難得的機遇。基于新工科和工程教育認證背景，結合一流專業實踐，對專業的人才培養體系、課程體系和知識體系重構提出相關建議，旨在為類似教學改革提供借鑒。

【關鍵詞】專業建設 新工科 專業認證 課程體系

近年來，通過全面落實“以本為本、四個回歸”，“建設一流本科，做強一流專業，推出一流課程，打造一流師資，培養一流人才”的振興本科教育正如火如荼開展，使堅持“學生中心、產出導向、持續改進”的工程教育認證和新工科教育成為首選。為深化高等工程教育改革，教育部先后發布新工科《復旦共識》《天大行動》《北京指南》，提出新工科建設目標和行動路線，在《新工科實踐與項目研究指南》中明確規劃24個選題方向，以工程教育認證和“雙一流”建設為抓手促進中國高等教育創新發展。新工科、工程教育認證和一流專業建設為電子信息工程專業帶來了難得的機遇，也對其人才培養體系、課程體系和知識體系重構提出了挑戰。因此，基于新工科和工程教育認證建設背景開展一流專業教改探索，研究重構其培養目標、畢業要求、課程體系和持續改進等重點要素，通過課程群建設、教學內容整合優化等，實現專業建設向“內涵和外延協同發展”不僅十分必要，而且也有重要的現實意義。

一、專業現狀分析

廈門理工學院電子信息工程專業（以下簡稱工程專業）是學校首批開辦的7個本科專業之一，以培養“厚基礎、寬口徑、高素質、實用性、創新型”人才為宗旨，2012級開始實施卓越工程師培養計劃，2013年獲批國家級卓越工程師培養計劃建設項目，2016年參加福建省電子信息工程專業評估排名第四，2019年認定為福建省一流專業。圍繞學校應用型人才定位，依托福建省尤其是廈門市的電子、光電和微電子產業優勢，培養能在電子信息及相關產業從事制造、設計、開發、維護和管理的應用型高級工程技術人才，在專業課程體系設置上也具有很強的地方應用特色。經過40多年的發展，工程專業基本形成健全的培養體系和課程體系，形成一定的辦學特色，地處特區的優勢也使其擁有豐富的教學實踐資源和穩定的師資隊伍。但同時也存在專業方向和學科發展相對單一和固化，教師知識結構、教學資源和教學內容不能適應工程教育認證下的一流專業和新工科建設要求，特別是專業優勢無法全部轉化為跨越式發展的有利條件。面對福建和廈門電子產業發展需求，工程專業提出立足新工科，通過積極開展工程教育認證建設國家一流專業，而要解決的問題就是亟須通過頂層設計與時俱進對專業的培養體系、畢業要求、課程體系進行重構改革和更新，滿足專業的新需求。

二、工程教育認證與新工科和一流專業建設的關系

學科建設、專業建設和課程建設是教育部“雙萬計劃”即雙一流專業計劃的核心，也是高等教育改革的重要政策“抓手”。國家一流專業申報應具備的基本條件強調“以本為本”，能堅持“學生中心、產出導向、持續改進”的基本理念、積極推進新工科等“四新建設”，不斷完善協同育人和實踐教學機制，把對質量內化為師生的共同價值追求和行為自覺。就目標來說，“一流專業建設”需全方位提升，不能抱有項目思維。

專業培養方案的核心是培養目標、畢業要求、課程體系建設。制訂培養目標和畢業要求需遵循專業認證三大理念，并根據學校發展定位、所處行業人才需求和本專業特色進行設計，同時從專業實際出發加強工程實踐教育，通過工程實習和卓越工程師計劃輔以相應的課程體系與學習活動密切工程教育與業界的聯系，同時訓練學生具備必要的工程師職業素養、知識與能力。工程教育專業認證OBE核心理念強調“學生為中心”“成果導向”“持續改進”3個要素的合成，2018年1月教育部發布的《普通高等學校本科專業類教學質量國家標準》進一步強調了類似的“三大原則”，因此專業必須從產出導向即社會經濟需求、學校定位和專業特色出發制訂自己的培養目標以及支撐該培養目標的畢業要求，從傳統的以教師為中心的“傳道、授業、解惑”轉變到以學生為中心的“學什么”“怎么學”“學得怎樣”，并相應開展產出設計和教學活動。進而實現從傳統工程技術知識傳授到職業所需能力的培養。2017版認證通用標準和2020版認證專業類補充標準對專業的核心課程體系、師資隊伍等應達到的基本條件均有明確要求。

縱觀世界，云計算、大數據、物聯網、移動互聯和人工智能等新技術、新業態和新商業模式正深度改變人民的生活和工作，第四次工業革命加速進行。工程教育只有加快變革才能適應第四次工業革命，新工科建設應運而生。為此，教育部推出一系列措施，從《關于開展新工科研究與實踐的通知》到一流本科專業建設點申報條件都強調積極推進新工科等“四新”建設，要求高校專業辦學定位不僅要清晰明確，而且應形成自己的辦學特色，特別是地方高校應發揮專業優勢助力區域經濟發展，支持地方產業轉型升級并通過開展具中國特色且與國際標準實質等效的專業認證制度，努力培育“產出導向”的質量文化。

顯然，工程教育專業認證、新工科和一流專業建設不但不沖突，而且是互補兼容和取長補短。這就要求高校特別是地方應用型高校要在人才培養中除了主動開展新工科教育積極引導學生盡早了解、掌握與本專業有關的“云大物移智”新技術及其發展趨勢，同時還要用工程教育專業認證和一流專業的理念統領教學改革。

三、培養目標、畢業要求、相關指標的關系、制訂與評價

（一）培養目標、畢業要求和指標三者的關系

培養目標（Education Objectives）是專業預期學生在畢業5年后所能達到的成就，這也是對專業目標的另一種敘述。畢業要求（Program/Studentoutcomes）即核心能力（或畢業生素質），強調的是學生畢業時所應具備的和明確且特定的知識、技術和態度。而相關“能力指標”即上述核心能力的達成指標，其體現的是專業用以評估學生達到核心能力的標準。三者的關系是專業須先制訂符合學校定位且適應社會經濟發展需要的培養目標，特別強調目標制訂前專業要對內外需求進行充分調研、分析并掌握充分依據。然后再依據培養目標制訂畢業要求，明確學生具備核心能力應達到的標準;運用擬訂的評估方法核查學生是否達到了核心能力達成指標所確定的標準，以確知學生是否具備核心能力。根據廈門理工學院“建設應用型本科高校的定位和地方屬性”，培養目標首要考慮能支撐福建和廈門區域經濟發展和電子信息產業轉型升級，適應產業進步。因此，專業提出“培養具備寬厚電子基礎知識和基本技能，掌握電子工程的基本原理和現代電子前沿技術，具有在電子信息工程及相關領域從事系統、設備和器件的設計、開發、制造、應用、運管等能力的應用型高素質人才;具備電子工程領域的專業能力、工程能力、發展能力和良好的職業素養，能夠成為德、智、體、美、勞全面發展且身心健康的社會主義事業合格建設者和可靠接班人”。

（二）培養目標、畢業要求和指標的制訂

制訂過程一般采用反向設計即先依據內外需求確定培養目標，然后根據培養目標設計相應的畢業要求，要特別注意設定的畢業要求指標點應能充分體現專業的特色和內涵，其后再依據畢業要求建立對應的課程體系，重點是設計的課程體系要支持畢業要求的達成。課程安排還應考慮盡早開設“云計算、物聯網、人工智能、邊緣計算”等現代信息技術課，使學生能運用數學、自然科學和工程基礎理論，跟隨產業技術發展應用新知識和現代工具解決電子工程實踐中的復雜技術問題，并學會選擇、使用新技術的方法改造傳統的行業和領域。如本專業根據培養目標有關“學校定位、辦學層次、專業特色、適應經濟社會發展”的要求，將培養具有解決電子信息及相關領域中實際復雜工程問題能力、主要服務于中小型相關行業的應用型人才作為辦學特色方向，對應的加強工程基礎、專業和實踐課程、學科競賽，拓展培養學生未來能夠在社會大背景下獨立工作和團結協作的能力，使其能在相關領域取得項目成就，在職場能獨擋一面，為服務的單位取得技術進步與經濟效益。

（三）培養目標、畢業要求和指標的評價與持續改進

2017版《工程教育認證標準》對培養目標的合理性評價以及對其評價與修訂過程和評價結果的運用均有明確要求，強調定期有企業和行業專家的參與。因此，專業首先應對所處社會經濟發展和科技進步進行調研，同時開展對利益相關者如行業、企業、畢業生等的調查，然后結合調研結果修訂出培養目標，并據此修訂相應畢業要求、課程體系、評價內容與方式，以期持續改進。

四、畢業要求及其指標點分解

（一）畢業要求

1.對畢業要求“基本含義”的再認識

中國2017版《工程教育專業認證標準》完全采用《華盛頓協議》最新版本中《畢業要求與執行能力》（2013版）的12條框架性要求，即畢業要求必須覆蓋這12條。其中畢業要求第1至第5條、第11條涵蓋知識、問題、設計、研究、使用現代工具、項目管理，它們圍繞的都是 “復雜工程問題”，反映的是學生的專業知識、技能和學以致用能力，即“學生能做什么”。第6條、第7條、第8條體現的是“學生該做什么”，包含道德價值取向、社會責任和人文情懷。第9第、第10條、第12條體現的是綜合素質和職業發展能力，即“學生會做什么”。總之，畢業要求傳遞的重要信息：其一，本科工程教育應聚焦解決復雜工程問題的能力培養;其二，它關注的不是教師“傳授了什么”，而是學生“學會了什么”。這是畢業要求指標點分解必須注意的。

2.復雜工程問題

對于復雜工程問題，李志義認為解決復雜工程問題的能力需要在職業實踐中不斷提高與完善，而非教學內容。因此，不同辦學層次的高校，定義工程專業的復雜工程問題需把握自身辦學定位和專業特色對應的復雜性問題及其解決的難易程度。針對復雜工程問題，地方高校可從調研本區域、領域企業特別是小型科技創新型企業在其生產發展與轉型中遇到的工程技術難題及其解決方案入手以獲得對專業復雜問題的實證資料。此外，隨著產業及技術不斷進步，專業可定期跟蹤工程專業領域新技術的發展，結合新工科和一流專業的建設思想，關注、認識新工業革命中涌現的“云計算、大數據、物聯網、移動互聯和人工智能”等新技術，并在畢業要求中體現，作為對專業的培養目標與畢業要求定期持續改進的方向。

3.畢業要求中非專業技術能力內涵

畢業要求第6條至第8條、第11條主要體現工程素養即道德價值取向、社會責任以及人文關懷和經濟管理能力，而第9條至第10條、第12條則為發展能力即溝通、合作和終身學習能力，它們關注的都是非專業技術能力。劉少雪研究認為“工業界更重視學生的非專業能力，而且其重要性要高于畢業生的專業能力”。習慣上高校和專業對非技術能力培養關注度較低，而認證標準并未明確怎么制定及評價畢業要求，因此需群策群力盡量鼓勵專業教師挖掘經過實踐且有依據的學生能力將其確定為非專業能力的點，對應構建相應課程和教學、評價機制。

產出導向的人才培養如同企業生存發展需開發滿足市場需求的項目產品。畢業要求擬定也可考慮以項目為載體，將專業能力與非專業能力的培養結合，如通過學科競賽等實踐，學生能體驗解決“復雜工程問題”，同時達成畢業要求第6條至第12條內涵。

（二）畢業要求指標點的合理分解

認證通用標準涵蓋知識、能力和素質的培養，其中第1條至第5條、第11條主要針對“學生能做什么”即專業知識、技能和學以致用能力，第6條至第8條主要明確“學生該做什么”即價值取向和社會責任，而第9條至第10條、第12條則是“學生會做什么”即職業發展能力和綜合素質。因此，畢業要求應逐條合理分解到可衡量的指標點，使其對課程體系安排具導向作用，各指標點均要明確指出每一項要求及指標點通過哪個教學活動來實施，即有明確的課程目標、教學要求、教學內容以及教學活動和教學設計做支撐，以能合理有效評價其達成度。

五、課程體系重構

（一）課程體系設計原則

畢業要求經過合理分解為若干指標點后，即可按反向設計開發具有新工科內涵的課程體系，“擠掉”水課，達到一流專業建設的要求。而課程體系對畢業要求的支撐是通過合理設計其關聯度矩陣實現的，一個指標點通常可選多門課程支撐，但需要強調的是單門課程不能支撐太多指標點，一般支撐1～2點為宜。

構建課程體系，除了反向設計確定要開設的課程，重點是按專業認證“產出導向”重構傳統的教學大綱、重新設計課程考核內容與評價方案，使課程教學、考核對畢業要求的支撐真正落到實處。作為地方高校可選取一些先進的工程教育模式培養學生工程綜合能力，如汕頭大學的CDIO通過項目將關聯課程有機聯系。

（二）重構形成“電子+”課程體系，通過頂層設計實現知識融合

進行課程體系的頂層設計和規劃重構。課程體系擬定應做好頂層設計，首先整體考慮課程體系與畢業要求關聯度矩陣，矩陣應覆蓋全部必修環節。然后重構每門課程的教學大綱使課程教學對畢業要求形成支撐，最后通過對“考核內容與評價”的設計證明課程考核對畢業要求能支撐。課程選擇除了滿足工程教育認證，還要結合一流專業建設“打造金課，淘汰水課”要求，適當安排新技術課程以適應學生未來自身職業發展的需求，通過開發“電子+”課程體系和教學內容形成完備知識鏈。工程專業傳承學校早期較多的職業屬性，課程體系設置帶有濃厚的“自動化”色彩，核心課程中專業基礎課占比大，這是學校“厚基礎”的體現，但從給學生提供專業必需的新技術課程及知識結構完整性考慮，對專業課進行了擴展。一是服務地方需求類，如現代電源技術、嵌入式系統、DSP 系統、EDA技術和數字圖像處理等;二是計算機與網絡知識的強化類，如物聯網導論、面向對象程序設計、云計算與人工智能等;三是應用系列類，如電子產品測評、PCB設計進階、電子測量等。此外，除常規課內實驗外，還通過增開如“工程項目實踐”和“電子技術綜合課程設計”等多門“設計實踐”課程強化實踐教學。

（三）課程群建設及優化整合

進行課程群建設。課程群建設及教學內容優化整合是課程體系重構的核心。課程群建設被定義為“系統工程”，它建立在教師團隊協作基礎上，以培養學生解決復雜問題的能力為目的，強調根據課程的內在邏輯設置，關注的是培養對象是否同質、課程內容是否關聯、功能內涵是否相近等，而非簡單捆綁，建設的核心緊扣“學生中心、產出導向、持續改進”。為主動適應福建“互聯網+”、智能制造2025、創新創業等重大戰略，緊跟地方產業轉型升級。

本專業依托電子信息類專業群重構課程體系。首先，建設特色人才培養師資團隊，構建新型創新創業教學實踐平臺和人才培養校企合作平臺，以課程群優化整合課程教學內容。通過對群內課程重組和聚焦，打破原有的課程知識結構界限，建立新的跨課程的知識體系，同時在教學實施過程中激勵教師按探究問題的思路“技術需求的引出+原理定性闡明+輔助工具仿真+合理解決方案”開展“研討式”“層次式”“案例式”“情景式”教學，培養學生創新性和系統性思維，使學生自主學習和創新學習能力得到提升。通過本科階段按課程群設置形成的知識層級循序漸進培養，工程專業學生的創新實踐能力明顯提高。

其次，重組、改造、升級、優化，整合課程內容，內涵外延協同發展。課程教學內容優化緊扣畢業要求，一是健全“思政課程+課程思政”大學生思想政治教育體系，回歸立德樹人教育初心，過程中依據支撐矩陣修訂每門課程的教學大綱，重構課程目標、重組教學內容，將培養目標和畢業要求指標點細化到具體課程及實踐環節，使其在工程專業的課程教學計劃中落地。二是確立學院和專業在建設上的主體責任，開展教育思想大討論，把一流專業建設作為本科教學改革的基石。積極推動教學研究和教學模式改革，借助“慕課”資源和“雨課堂”工具。2015年開始的“模電、數電”課程翻轉課堂、混合式教學正不斷在其他課程實施。三是改革傳統的考核評價方式，采用“全方位、多樣化+過程評價”的考核，將口試（答辯）、小論文（設計）、調查報告、課程論文和操作等納入考核體系。近幾年工程專業已將期末考試所占的比重從80%逐步減少到40%，真正使學生“忙起來”。

最后，通過推進校企深度融合，深入開展多元化實驗實習實訓平臺構建，探索與實踐應用型產業人才培養，完善“卓越應用人才教育培養計劃”“閩臺校企合作培養模式”，創新與產業發展為導向的工程教育模式。

六、“雙閉環”機制實現持續改進

基于新工科和工程教育認證的一流專業建設是長期系統工程，通過形成性評價持續改進十分必要。工程專業主要通過構建 “雙閉環（內環和外環）”持續改進機制來確保有效持續改進，確保實現專業的培養目標。“內環”反饋包括建立教學環節和過程的內部質量監控及其持續改進機制，實現定期評價，及時反饋，及時調整。建立“外環”反饋，主要通過專業建立的外部跟蹤反饋改進機制，定期開展應屆畢業生調查、校友調查、用人單位調查以及第三方機構調查等跟蹤調查，解決專業建設的方向性問題。

工程教育認證和新工科是建設一流專業的基本條件，也是高校教改的必然選擇。而基于專業認證、新工科背景下的本科教改本身就是一個艱巨而復雜的系統工程，需要堅持不懈和不斷探索。本文在分析新工科、工程教育認證和一流專業建設關系的基礎上，針對其培養目標、畢業要求、課程體系、課程群建設、優化整合及持續改進等關鍵要素進行探索和重構，探討地方應用型高校的一流專業建設方法，旨在為類似專業建設和教學改革提供借鑒和積累經驗。

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注：廈門理工學院新工科研究與實踐項目“依托電子信息產業鏈重構可再生新能源新工科專業群的探索與實踐”（XGK201710）

【作者簡介】常海青（1966— ），男，河南洛陽人，廈門理工學院教授，碩士生導師，研究方向為泛在物聯網、新能源發電及其技術應用;張宏怡（1975— ），女，吉林長春人，廈門理工學院光電與通信工程學院院長，教授，研究方向為模式識別、智能信息信號處理和智能家居。

（責編 黃 煌）