新工科背景下電磁發(fā)射教學質量國家標準研究

宋道遠 易祥烈 劉洋

［摘 要］ 在新工科背景下，電磁發(fā)射專業(yè)以電氣工程為依托逐步發(fā)展起來，將新工科的建設體系與教學質量標準緊密結合，是助力新一輪工科教育改革的基礎性工程。基于ISO 9000標準與PDAC模式建構電磁發(fā)射專業(yè)教學質量保障體系的實施路徑。結合國內外工程教育標準體系對人才培養(yǎng)要求進行共現(xiàn)網(wǎng)絡和歸類分析，最后結合電磁發(fā)射專業(yè)現(xiàn)狀構建新工科背景下電磁發(fā)射教學質量國家標準并對標準內容進行詮釋，以期為電磁發(fā)射專業(yè)的教育質量保障提供重要參考。

［關鍵詞］ 教學質量國家標準；新工科；電磁發(fā)射

［基金項目］ 2021年度軍隊重點院校和重點學科專業(yè)立項課題“電磁發(fā)射教學質量國家標準建設”（5001C701）

［作者簡介］ 宋道遠（1988—），男，湖北宜都人，碩士，海軍工程大學軍用電氣科學與技術研究所電磁發(fā)射工程教研室講師，主要從事電磁發(fā)射研究。

［中圖分類號］ G642.0 ［文獻標識碼］ A ［文章編號］ 1674-9324（2023）32-0021-06 ［收稿日期］ 2022-07-06

引言

在高等教育改革新標準中，新工科建設是繼“卓越工程師教育培養(yǎng)計劃”（“卓越計劃”）之后，實現(xiàn)人才全面發(fā)展、達成教育強國目標的重大舉措。電磁發(fā)射是一種全新概念的發(fā)射方式，電磁發(fā)射技術在軍事和民用領域都有著巨大的潛在優(yōu)勢和廣闊的應用前景［1］。電磁發(fā)射工程專業(yè)隨著電磁發(fā)射技術和相關武器裝備的發(fā)展應運而生，它是在傳統(tǒng)電氣工程一級學科的孕育、延伸、擴展下產(chǎn)生的新型交叉融合的學科專業(yè)。海軍工程大學于2017年首次招收電磁發(fā)射專業(yè)本科生，主要培養(yǎng)熟悉電磁發(fā)射技術的初級軍官。然而，當前電磁發(fā)射專業(yè)處于初期起步階段，因此，有必要為這一新生專業(yè)構建科學、合理、完善的教學質量標準、人才培養(yǎng)標準，以實現(xiàn)電磁發(fā)射專業(yè)創(chuàng)新發(fā)展，從而逐步提高電磁發(fā)射專業(yè)教學質量，優(yōu)化高等教育布局，加快推進高等教育的穩(wěn)步發(fā)展。

一、電磁發(fā)射專業(yè)教學質量標準建構基本思路

建立具有科學性、系統(tǒng)性、專業(yè)性和可操作性的教學質量標準是提升應用型高校教育教學水平的基本保障［2］。一般來說，教學質量標準可分為教學工作質量標準與人才培養(yǎng)規(guī)格標準兩部分。在本科專業(yè)教學工作中，主要涉及教學資源建設、教學管理、教學環(huán)節(jié)測評等方面的工作質量標準。目前，在高等學校教育教學質量的保障方面，國內外使用較多的是ISO 9000標準。該標準最初是針對企業(yè)組織質量管理，如圖1所示。顧客和其他相關方的要求是整個過程的輸入，經(jīng)過管理職責、資源管理、產(chǎn)品實現(xiàn)，以及測量、分析和改進四大板塊的循環(huán)，最終以產(chǎn)品的形式輸出，從而使得質量管理體系獲得持續(xù)改進。由于高校和企業(yè)都具有人工系統(tǒng)組織的一般特征，所以ISO 9000質量管理標準的方法及功能適用于所有一切人工系統(tǒng)組織。電磁發(fā)射專業(yè)作為工科領域的新型專業(yè)，以電氣工程為重要依托不斷發(fā)展起來，需變革創(chuàng)新管理方式，在傳統(tǒng)工科上升級與改造才能實現(xiàn)新的飛躍。因此，電磁發(fā)射專業(yè)教學質量標準建構也可參考ISO 9000標準，從國家和軍隊需求出發(fā)，最終達到學生能力培養(yǎng)和人才儲備輸出的目的。以過程的方法模式將教學管理職責、教學資源管理、教學培養(yǎng)方案、教學測評分析與改進串聯(lián)起來，通過持續(xù)改進措施，可以不斷提高教學質量。

《國家中長期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要（2010—2020年）》文件明確指出，建立和完善國家教育基本標準，制定教育質量國家標準，積極參與和推動國際組織教育政策、規(guī)則、標準的研究和制定［3］。為了貫徹增強學科專業(yè)教學質量管理體系的科學性與合理性，本研究引入PDCA循環(huán)作為質量保障支撐。PDCA循環(huán)是美國質量管理專家沃特·阿曼德·休哈特（Walter A. Shewhart）提出的質量管理領域中的一種通用模型。PDCA循環(huán)將質量管理分為四個階段，即計劃（Plan）、執(zhí)行（Do）、檢查（Check）和處理（Action）［4］。經(jīng)過學者的反復論證以及多所學校構建教學質量標準體系的經(jīng)驗證明，基于PDCA模式構建的教學質量標準體系可以滿足目前我國高校確立的以工程教育認證為目標的需求［5］。因此，本研究將ISO 9000質量管理標準作為基本準則，以PDCA循環(huán)為思想基礎和方法依據(jù)，綜合考慮電磁發(fā)射專業(yè)的特殊性，學院管理層及多名學科專家與教育專家進行溝通，結合專業(yè)發(fā)展情況和專家的指導意見，對電磁發(fā)射專業(yè)的教學質量標準實施路徑進行初步建構。如圖2所示，該體系的實施分為教學計劃、執(zhí)行過程、教學評價和教學改進四個環(huán)節(jié)，明確各環(huán)節(jié)的具體指標。例如，在教學計劃階段，需對電磁發(fā)射學科性質與適用范圍精準定位，根據(jù)培養(yǎng)目標設置相關課程，對學時學分進行整體上的管控，在持續(xù)修訂與完善中實現(xiàn)對教學質量標準的多維度、全方面監(jiān)測，以期構建長效、穩(wěn)定的教學質量保障機制。

二、電磁發(fā)射專業(yè)教學質量國家標準制定與詮釋

通過對電磁發(fā)射專業(yè)教學質量標準實施路徑的初步建構，明確了電磁發(fā)射專業(yè)教學質量國家標準主要包括八個方面的內容，分別是概述、適用專業(yè)范圍、培養(yǎng)目標、培養(yǎng)規(guī)格、師資隊伍、教學條件、質量保障體系、專業(yè)類知識體系。

（一）概述

電磁發(fā)射專業(yè)是在傳統(tǒng)電氣工程一級學科基礎上，隨著電磁發(fā)射技術和相關武器裝備發(fā)展應運而生的新型交叉融合學科專業(yè)，目前隸屬于電氣工程一級學科。近幾年，各院校一直致力于提高電磁發(fā)射專業(yè)教學質量，并依據(jù)《普通高等學校本科專業(yè)類教學質量國家標準·電氣類教學質量國家標準》（以下簡稱《電氣類教學質量國家標準》）［6］，《工程教育認證標準通用標準》［7］，《卓越工程師教育培養(yǎng)計劃通用標準》［8］，教育部、工業(yè)和信息化部、中國工程院《關于加快建設發(fā)展新工科實施卓越工程師教育培養(yǎng)計劃2.0的意見》［9］等的要求，以及《新工科人才培養(yǎng)質量通用標準研制》［10］，結合電磁發(fā)射專業(yè)特點和各高校電氣工程類專業(yè)人才培養(yǎng)方案，明確電磁發(fā)射專業(yè)內涵、學科基礎、發(fā)展歷程、人才培養(yǎng)方向以及師資隊伍建設等內容。

（二）適用專業(yè)范圍

該部分明確標準適用的專業(yè)和代碼。根據(jù)軍委訓管部的文件精神，電磁發(fā)射工程本科教育專業(yè)隸屬于電氣工程類學科專業(yè)。

（三）培養(yǎng)目標

電磁發(fā)射專業(yè)是基于電氣類專業(yè)逐步發(fā)展而來的，因而，在培養(yǎng)目標的制定上與電氣類專業(yè)有一定的關聯(lián)性。《工程教育認證標準通用標準》和《電氣類教學質量國家標準》中均要求電氣工程類專業(yè)需培養(yǎng)能掌握電氣工程相關技術與應用，有良好社會職業(yè)道德和綜合素養(yǎng)，可以從事相關領域工作，具有科學研究、技術開發(fā)與組織管理能力的高素質專門人才。除此之外，《新工科人才培養(yǎng)質量通用標準研制》從學科專業(yè)知識、職業(yè)素質、復雜工程問題分析、復雜工程問題研究、復雜工程問題解決方案、工程師責任和倫理、溝通與團隊工作、工程領導力、終身學習和創(chuàng)新發(fā)展，這九個方面設定卓越工程人才標準。

電氣工程作為現(xiàn)代科技領域中的核心學科之一，國內很多高校都設置有電氣工程及其相關專業(yè)，并且在多年的發(fā)展中，學科優(yōu)勢已逐步凸顯。綜合考慮各高校專業(yè)發(fā)展情況以及進行優(yōu)勢對比后，選取清華大學、浙江大學、西南交通大學、武漢大學、華中科技大學五所高等院校作為參考，剖析五所院校的電氣工程人才培養(yǎng)方案，總結各院校培養(yǎng)目標的共性以及學科特色。如表1所示，各高校對學生的德智體美全面發(fā)展、基礎知識、技術應用等多方面都有明確規(guī)范與要求，符合國家專業(yè)通用標準，并且根據(jù)院校的發(fā)展實際情況提出適合本專業(yè)的目標要求。

電磁發(fā)射專業(yè)培養(yǎng)目標的制定需符合《電氣類教學質量國家標準》，并且參照新工科卓越工程師培養(yǎng)計劃與各大高校人才培養(yǎng)要求，結合專業(yè)特點，發(fā)揮專業(yè)優(yōu)勢。總體來看，電磁發(fā)射專業(yè)的培養(yǎng)目標強調自然科學基礎知識，且重視人文素養(yǎng)。具體而言，是面向電磁發(fā)射領域，培養(yǎng)掌握電氣、計算機、機械、自動化、材料等方面的專業(yè)基礎知識，以及電磁發(fā)射機理與理論、論證與設計、監(jiān)造與監(jiān)修、運行與管理、使用與維護等知識，具備政治、智慧、組織訓練、管理部隊、基層政治工作能力，具有良好軍事素質、心理素質、文化素質，基本達到電磁發(fā)射工程專業(yè)質量標準，能夠從事電磁發(fā)射等試訓、作戰(zhàn)、保障部隊的電磁發(fā)射裝置中隊長或助理工程師，以及裝備助理員、監(jiān)修監(jiān)造軍代表等工作崗位，具備相應的任職知識與能力基礎的高素質軍事人才。

（四）培養(yǎng)規(guī)格

高等學校人才培養(yǎng)規(guī)格是各專業(yè)培養(yǎng)目標的細化，是學校對畢業(yè)生培養(yǎng)質量要求的規(guī)范，是學校制訂教學計劃和課程教學大綱，組織教學、檢查和評估教育質量的重要依據(jù)。電磁發(fā)射專業(yè)的培養(yǎng)規(guī)格明確規(guī)定了電磁發(fā)射類的學制、授予學位、參考總學時或學分，并提出了政治思想品德、業(yè)務知識能力等人才培養(yǎng)的基本要求。依據(jù)《電氣類教學質量國家標準》，電氣類本科專業(yè)的學制為4年，授予學位為工學學士，參考總學時或學分為140～190學分。此外，《電氣類教學質量國家標準》從政治思想品德和業(yè)務知識能力兩方面規(guī)定了人才培養(yǎng)的基本要求。清華大學、華中科技大學、武漢大學、浙江大學、西安交通大學、北京航空航天大學、華北電力大學等高校制定的《電氣工程及其自動化專業(yè)培養(yǎng)方案》中均規(guī)定電氣工程專業(yè)的學制為4年，授予學位為工學學位。但是各高校在學時或學分上的要求不完全相同，具體如圖3所示。

圖3顯示，清華大學的電氣工程及其自動化專業(yè)的本科培養(yǎng)總學分為162學分，其中校級通識教育課程為46學分，專業(yè)教育課程為11學分，自由發(fā)展課程為5學分。華中科技大學要求完成學業(yè)最低課內學分（含課程體系與實踐教學環(huán)節(jié)）190學分，其中，課程體系由通識教育基礎課程、學科基礎課程和專業(yè)課程三大模塊構成，共161.5學分。實踐教學環(huán)節(jié)包括軍事訓練、公益勞動、電工實習、金工實習、認知實習、生產(chǎn)實習、課程設計以及畢業(yè)設計（論文），合計28.5學分。除此之外，還規(guī)定學生須通過參加社會實踐活動、競賽、科研項目、發(fā)表論文等方式獲得課外學分，最低課外學分的要求為5學分。浙江大學的電氣工程及其自動化專業(yè)的最低畢業(yè)學分為183.5學分，其課程設置包括通識課程、專業(yè)基礎課程、專業(yè)課程、個性修讀課程、跨專業(yè)模塊、國際化模塊以及第二課堂、第三課堂和第四課堂。該課程設置充分體現(xiàn)了培育具有國際視野和全球競爭力的德智體美勞全面發(fā)展的高素質創(chuàng)新人才和領導者的人才培養(yǎng)宗旨。由此可知，電磁發(fā)射本科專業(yè)的學制應為4年，授予學位為工學學士，規(guī)定總學分應在140～190學分范圍內。

（五）師資隊伍

師資隊伍建設包括數(shù)量和結構、教師學科專業(yè)背景和水平、教師教學發(fā)展條件等內容。參照《電氣類教學質量國家標準》和《普通高等學校基本辦學條件指標（試行）》，電磁發(fā)射專業(yè)師資隊伍數(shù)量和結構要求應滿足如下規(guī)定：首先，專任教師數(shù)量和結構滿足本專業(yè)教學需要，師生比不高于28∶1。其次，對于像電磁發(fā)射這樣的新開辦專業(yè)至少應有10名專任教師，在240名學生的基礎上，每增加25名學生，須增加1名專任教師。再次，專任教師中具有碩士、博士學位的比例不低于50%，專任教師中具有高級職稱的比例不低于30%，年齡在55歲以下的教授和45歲以下的副教授分別占教授總數(shù)和副教授總數(shù)的比例原則上不低于50%，中青年教師為教師隊伍的主體。最后，有部隊或行業(yè)專家作為兼職教師，并有相關管理制度。

在教師背景和水平要求方面，電磁發(fā)射專業(yè)的大部分專任教師應具備相關的學科背景，在其本科、碩士研究生或博士研究生的學歷中至少有一個階段是電氣類專業(yè)學歷。專任教師應了解電磁發(fā)射技術發(fā)展現(xiàn)狀和未來前景。學校應為教師發(fā)展提供充分支持，要保證教師在做好本職工作以外有精力參加學術活動、工程實踐，不斷提升個人專業(yè)能力。

（六）教學條件

該部分明確電磁發(fā)射專業(yè)的基本辦學條件、基本信息資源、教學經(jīng)費投入，包括實驗室、實驗教學儀器設備、實踐基地、圖書信息資源、教材及參考書、教學經(jīng)費等量化要求。各高校開設電磁發(fā)射專業(yè)首先應滿足教學設施要求：（1）具有物理實驗室、電工實驗室、電子技術實驗室和專業(yè)實驗室，實驗設備完好、充足，能滿足各類課程教學實驗和實踐的需求；（2）基礎實驗室滿足兩名學生一組實驗的要求，專業(yè)實驗室滿足三名學生一組實驗的要求，有特殊安全要求的實驗除外；（3）實驗室有良好的管理、維護和更新機制，使得學生能夠方便地使用，有實習和實訓基地，能夠在教學過程中為學生提供參與工程實踐的平臺，如圖4所示。

其次，是滿足信息資源要求：（1）計算機網(wǎng)絡以及圖書資料等能夠滿足學生的學習以及教師的日常教學和科研所需；（2）資源管理規(guī)范，共享程度高。

最后，是滿足教學經(jīng)費要求：（1）教學經(jīng)費有保證，人均教學運行經(jīng)費達到教育部相關要求，經(jīng)費總量能滿足教學需要，教學日常運行支出不低于教育部的相關要求；（2）學校能夠提供實現(xiàn)專業(yè)培養(yǎng)目標所必需的基礎設施，為學生的實踐活動、創(chuàng)新活動提供有效支持；（3）學校的教學管理與服務規(guī)范，能有效地支持專業(yè)培養(yǎng)目標的達成。

（七）質量保障體系

標準中的質量保障體系對電磁發(fā)射類教學過程質量監(jiān)控機制、畢業(yè)生跟蹤反饋機制、專業(yè)持續(xù)改進機制等各方面提出了具體要求。教學過程質量監(jiān)控機制要求中明確提出，各高校應對主要教學環(huán)節(jié)建立質量監(jiān)控機制，有明確的質量要求，對教學環(huán)節(jié)教學質量進行定期評價，及時反饋評價結果，不斷改進和提高內部機制。畢業(yè)生跟蹤反饋機制要求建立畢業(yè)生跟蹤反饋機制，收集畢業(yè)生、用人單位的社會評價作為跟蹤反饋信息，采用科學的方法進行統(tǒng)計分析，形成分析報告，作為質量改進的主要依據(jù)。專業(yè)持續(xù)改進機制要求各高校應建立持續(xù)改進機制，針對教學質量存在的問題和薄弱環(huán)節(jié)，采取有效的糾正與預防措施，進行專業(yè)系統(tǒng)和質量的持續(xù)改進。在電磁發(fā)射專業(yè)所在學校和學院相關規(guī)章制度、質量監(jiān)控體制機制建設的基礎上，還要結合專業(yè)特點，建立完善的教學質量監(jiān)控、學生發(fā)展機制。

（八）專業(yè)類知識體系

專業(yè)類知識體系由通識類知識、學科基礎知識、專業(yè)知識和主要實踐性教學環(huán)節(jié)四部分構成。第一，通識類知識包括數(shù)學和自然科學類課程、人文社會類課程兩大類，開設人文社會類課程旨在使學生在從事電磁發(fā)射設計時能夠考慮經(jīng)濟、環(huán)境、法律、倫理等各種制約因素。第二，學科基礎知識包括工程基礎類課程和專業(yè)基礎類課程。工程基礎類課程包括海軍基層管理與實踐、直線電機原理、脈沖功率技術基礎、嵌入式技術及應用、電磁發(fā)射原理、電磁發(fā)射系統(tǒng)、航載機起降組訓與管理等知識領域的核心內容。專業(yè)基礎類課程包括電機學、自動控制原理、電力電子技術等知識領域的核心內容。這兩門課程應能體現(xiàn)數(shù)學和自然科學對本專業(yè)類應用能力的培養(yǎng)。此外，學校還應根據(jù)自身專業(yè)特點，知識內容中有所側重、取舍，通過整合，形成完整、系統(tǒng)的學科基礎課程體系。第三，專業(yè)課程應能體現(xiàn)系統(tǒng)設計和實現(xiàn)能力的培養(yǎng)。各高校可根據(jù)自身定位和專業(yè)培養(yǎng)目標設置專業(yè)課，與專業(yè)基礎課程相銜接，構成完整的專業(yè)知識體系。第四，對于主要實踐性教學環(huán)節(jié)，應構建完善的實踐教學體系，與企業(yè)合作開展實習、實訓，培養(yǎng)學生的動手能力和創(chuàng)新能力。實踐環(huán)節(jié)應包括金工實習、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(yè)實習（實踐）等。畢業(yè)設計（論文）選題應結合電氣工程實際問題，培養(yǎng)學生的工程意識、協(xié)作精神以及綜合應用所學知識解決實際問題的能力。

結語

在高校中設置電磁發(fā)射專業(yè)說明教育部和軍委訓管部對電磁發(fā)射領域的高度重視，也說明對該專業(yè)的研究和后備人才的培養(yǎng)已走上正軌。目前首批2017級學生已經(jīng)畢業(yè)，走向電磁發(fā)射的各個領域。這也顯示中國海軍已著手準備一系列高新電磁裝備的服役工作，正式邁向電磁時代。因而，在高校中構建科學、合理的電磁發(fā)射專業(yè)教學質量國家標準，以規(guī)范和提升電磁發(fā)射類專業(yè)人才培養(yǎng)質量勢在必行。各高校有必要依據(jù)《電氣類教學質量國家標準》和新工科人才培養(yǎng)新要求，秉持“產(chǎn)出導向”的教育理念，廣泛借鑒國內外同行專家建議及優(yōu)秀案例的同時，認真聽取行業(yè)專家意見，完善教學過程質量監(jiān)控機制和畢業(yè)要求達成情況評價機制，從而不斷完善專業(yè)人才質量標準，為我國軍事領域培養(yǎng)高質量的后備人才。

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Study on the National Standard for Teaching Quality of Electromagnetic Emission in the Context of Emerging Engineering Education

SONG Dao-yuan， YI Xiang-lie， LIU Yang

（Institute of Military Electrical Science and Technology， Naval University of Engineering， Wuhan， Hubei 430033， China）

Abstract： In the context of Emerging Engineering Education， electromagnetic emission major is gradually developing on the basis of electrical engineering. It is a basic project to help a new round of engineering education reform by combining the construction system of Emerging Engineering Education with the teaching quality standards. Based on ISO9000 standard and PDAC mode， this paper establishes the implementation path of teaching quality assurance system for electromagnetic emission major. In the end， combined with the current situation of electromagnetic emission the national standards for the teaching quality of electromagnetic emission in the context of Emerging Engineering Education are constructed and interpreted in order to provide an important reference for the educational quality assurance of the electromagnetic emission specialty.

Key words： national standards for teaching quality; Emerging Engineering Education; electromagnetic emission