面向工程教育認證的信息工程專業(yè)實踐教學體系改革探索

摘要：我校信息工程專業(yè)辦學時間短，存在辦學理念滯后、特色不明晰的問題。為提高人才培養(yǎng)質量，我們以普通高等學校本科專業(yè)類教學質量國家標準為藍本，以面向工程教育認證標準為導向，貫徹OBE理念，在重構專業(yè)課程體系基礎上創(chuàng)新了專業(yè)實踐教學體系，優(yōu)化了實踐教學內容和成績評價方法，契合畢業(yè)要求，達到了人才培養(yǎng)的預期目標。

關鍵詞：信息工程；工程教育認證；OBE；實踐教學體系

國家中長期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要（2010—2020）提出高等教育要“堅持內涵式發(fā)展，牢固確立人才培養(yǎng)的中心地位，走以質量提升為核心的內涵式發(fā)展道路”［1］。在關于高等學校加快“雙一流”建設的指導意見中［2］，對工程教育認證目的進行了明確闡述，利于明晰學校人才培養(yǎng)目的，完善專業(yè)人才培養(yǎng)體系，提升人才培養(yǎng)質量。

普通高等學校本科專業(yè)類教學質量國家標準［3］（后簡稱專業(yè)國標）對信息工程專業(yè)通識類、學科基礎、專業(yè)核心等三個知識體系和實踐教學要求進行了詳細描述，明確了該專業(yè)學科交叉與融合、寬口徑培養(yǎng)特點，核心課程覆蓋了電子電路、信號與通信系統(tǒng)、信息處理與計算機技術等內容，強調實踐教學環(huán)節(jié)不低于總學分的25%，還給出了實踐教學環(huán)節(jié)應體現(xiàn)的相關能力培養(yǎng)建議。為了提高人才培養(yǎng)質量，在辦學過程中，對標工程教育認證體系，分析存在的問題，找出短板，不斷提升教學理念，加大教學研究力度，內部挖潛，積極尋求對外合作，實施了一系列改革措施。

1 實踐教學存在的問題

重視理論教學，實踐教學僅僅是補充：傳統(tǒng)工科教育中的“工科理科化”的現(xiàn)象由來已久，多表現(xiàn)在課程設置中側重理論教學體系，實踐教學重視程度不夠，視實踐教學為理論教學的補充，并未提升到與理論課程同等重要的地位上來。

實踐教學系統(tǒng)性較差，成績評價方法單一：普通工科專業(yè)實踐教學環(huán)節(jié)一般包括實驗類課程、課程設計、綜合類實訓三種方式。在實踐體系設計時，注重課程本身內容，淡化知識點銜接，系統(tǒng)性較差，沒有體現(xiàn)出工程教育的內核和本質。組織實施時，往往是各自為戰(zhàn)，內容重復。成績評定時，實驗類課程的學生成績評價過多依賴報告完成情況，任課教師很難依據(jù)統(tǒng)一標準評價，課程設計、綜合類實訓指導教師給出成績的評定依據(jù)較混亂，或指標體系可操作性差、難以量化。

工程認證教育重視程度不足，對指標體系認知存在偏差：學校層面上對工程教育認證予以足夠的重視，但是受到重科研輕教學大環(huán)境的影響，教育教研投入、精力投入偏低，難以引起廣大教師的共鳴。另外，教師對工程教育認證指標體系理解存在偏差，落實力度參差不齊。

2 調整專業(yè)培養(yǎng)定位與培養(yǎng)目標

專業(yè)國標［3］中對人才培養(yǎng)多樣化建議中明確提出，各個高校根據(jù)自身辦學定位和人才培養(yǎng)目標，進行多樣改革探索，滿足社會對人才需求的同時，滿足學生自身發(fā)展需求，更好地服務地方經(jīng)濟建設和社會發(fā)展。

遵循學校辦學理念和特色，明確信息工程專業(yè)的辦學定位是服務于山東省“新舊動能轉換”政策和“一藍一黑”的產(chǎn)業(yè)布局需求，為地方經(jīng)濟和社會發(fā)展培養(yǎng)高水平建設人才。調整了信息工程專業(yè)培養(yǎng)目標：培養(yǎng)學生成為在“信息的采集、傳輸、處理與管理”全流程方面具有扎實理論基礎和良好實踐技能，能夠從事信息工程相關領域工作的應用型高級專業(yè)人才。強調學生具備良好的分析和解決問題的能力，對創(chuàng)新、團隊合作、持續(xù)學習等能力亦有明確要求。

3 重構專業(yè)課程體系

根據(jù)信息工程專業(yè)培養(yǎng)定位和目標，課程體系支持畢業(yè)要求達成，學分設置與通用標準要求一致，各類課程大綱契合畢業(yè)要求。

首先，遵循本科專業(yè)國標［3］對信息工程專業(yè)知識體系和課程體系建議，深度研究了專業(yè)課示例中各門課程之間的銜接關系，結合學校發(fā)展規(guī)劃和辦學特點，初步確定專業(yè)課程群。其次，依據(jù)對工程教育認證的解析［4-5］，貫徹OBE理念，廣泛調研用人單位反饋和畢業(yè)生意見［6］，逆向篩選相關課程和目標結構［7］，確立了工程技術能力和非技術因素“兩條主線”理念，強化了重要的、核心的畢業(yè)達成，精煉了專業(yè)課程配置。

按照信息采集、傳輸、處理和管理一條信息流動方向，設置了專業(yè)基礎和核心課程體系，涵蓋了專業(yè)類教學質量國家標準中規(guī)定的4個核心知識領域內容，結合學校辦學特色和地方經(jīng)濟發(fā)展特點，設置了智能信息處理和嵌入式技術兩個方向的模塊課程，輔以計算機類選修課程，為主線課程和方向課程模塊提供理論和基本技能支撐，并增設了4個創(chuàng)新學分。

4 創(chuàng)新實踐教學體系

重視實踐教學，提升到與理論課程同等重要的位置。在師資組織、資源配置上適當傾斜，與產(chǎn)學研合作單位和行業(yè)領域專家深度合作，以培養(yǎng)目標為基礎，以畢業(yè)要求達成為導向，基于工程技術能力和非技術兩大因素，創(chuàng)新性地提出了“2條主線+3層遞進”一體化的實踐教學體系。

“2條主線”包含工程技術和非技術因素主線。教育過程不只包含理論學習和工程技術的培養(yǎng)，還應包含著對社會與環(huán)境、職業(yè)素養(yǎng)、團隊合作等非技術因素的訓練。

“3層次”是指實踐教學采用了遞進式的體系，從單一的實驗類課程，到綜合性較強的課程設計，再到方向模塊綜合類實訓，直至最后的畢業(yè)實習和畢業(yè)設計。遵循內容由淺到深、理論體系貫通，直至多學科交叉融合的工程實踐與創(chuàng)新能力訓練層次，體現(xiàn)了課程體系中信息的采集、傳輸、處理與管理遞進式的策略，突出理論體系的銜接和工程技術的迭代。三個層次分別對應了對理論知識與實踐結合問題的基本認知、綜合分析問題的能力和認知提升，評價與持續(xù)改進意識及持續(xù)學習的能力培養(yǎng)，逐步培養(yǎng)學生在工程與社會、環(huán)境與發(fā)展、團隊合作與溝通、項目組織與管理能力等非技術主線素質，如下圖所示。

2條主線+3層遞進一體化實踐教學體系圖

整個體系注重理論與實踐并重、并行，突出基本技能訓練，強化問題理解與綜合分析、工程實踐和創(chuàng)新能力及其他非技術因素能力的訓練。

優(yōu)化實驗課程內容：在時空兩個維度上優(yōu)化實驗課程內容，保證課程理論體系完整性和系統(tǒng)性，更要精選教材、調整大綱，梳理理論課程教學內容與實驗教學內容的一致性，合理刪減前導后續(xù)課程重復內容，規(guī)范教學內容和重點、考核權重，明確內容與畢業(yè)要求一致性。

例如，智能信息處理模塊中“數(shù)字圖像處理”和“機器視覺工程應用”為先導后續(xù)課程，重點對應畢業(yè)要求3和5，對應畢業(yè)要求對工具、平臺應用能力及實驗方案設計和選擇能力。我們統(tǒng)一了實驗工具和平臺，合并部分重復的實驗內容：“數(shù)字圖像處理”實驗中以驗證性實驗為主，強化對opencv、halcon等基礎平臺的應用和圖像核心處理算法驗證性訓練；“機器視覺工程應用”實驗增加設計性、綜合性項目，根據(jù)特定應用場景中工程問題，要求學生能夠設計圖像采集、處理和傳輸系統(tǒng)，前導課程的驗證性實驗內容不再作為主要考核點。

精煉課程設計和綜合實訓：遵循OBE理念，以畢業(yè)要求達成為基線，反向建立貫穿整個實踐教學體系的案例庫［6］，注重不同的課程在理論體系、知識點要求、實踐技能方面的銜接［7］。重視產(chǎn)學合作、產(chǎn)教融合，針對校內教師工程實踐能力薄弱、經(jīng)驗不足的現(xiàn)象，采用了請進來走出去的方法，本著互利互惠的原則，與產(chǎn)學合作單位共享資源、合作開發(fā)。

以嵌入式技術模塊——綜合類實訓為例，主要對應畢業(yè)要求3、4、5、6、11，既強調工程能力訓練，也包含了非技術因素訓練。連續(xù)2年實訓中，采用的案例是我校教師牽頭與華清遠見公司共同研發(fā)的某物流園區(qū)“倉儲與智慧物流系統(tǒng)”的若干子課題，企業(yè)導師與校內導師協(xié)同工作，企業(yè)導師從宏觀角度講述課題目標、設計方法，側重畢業(yè)要求6和11，校內導師則更多在工具與編程技術方面，側重畢業(yè)要求3、4、5。既能讓學生了解課題真實性，激發(fā)學習興趣，又因案例方案合理、技術成熟，易于學生理解和實現(xiàn)，增強了學生成就感，提高了實訓效果。

完善實踐成績評價指標體系：實踐教學考核內容、考核標準和考核方式因課程不同存在較大差異，成績評定也因為課程屬性、教學組織和實施方式不同，導師主觀性較強，存在打分標準有偏差等問題。區(qū)分實驗類課程、課程設計、綜合實訓類三種實踐教學環(huán)節(jié)，采用了分類考核模式，細化了評分規(guī)則。結合畢業(yè)要求，實驗類課程設計由3個維度共計7個評分項組成，課程設計由4個維度共計9個評分項組成，綜合實訓類課程增加了團隊和項目管理，因此增加為5個維度、11個評分項。強化過程考核，實時檢查學生階段性物化成果，檢查結果積累反饋到總評成績中。

銜接創(chuàng)新能力培養(yǎng)環(huán)節(jié)：實踐教學過程適當增加問題探究式考核內容，培養(yǎng)學生反問題意識，鼓勵提出新問題或改進方案，激發(fā)學生的積極性和創(chuàng)新意識，引導學生主動參與學科競賽和科技創(chuàng)新。該專業(yè)學生近三年來參加校級規(guī)定B類以上專業(yè)相關賽事取得了優(yōu)異的成績，在校內工科專業(yè)中的參賽率和獲獎率均名列前茅。

把學科競賽、科創(chuàng)活動與獲取創(chuàng)新學分綁定，如獲得B類學科賽事的1個省級三等獎可直接獲得4個創(chuàng)新學分，以此類推，規(guī)范化了創(chuàng)新學分換算規(guī)則。

重視畢業(yè)實習和設計：這兩個環(huán)節(jié)覆蓋了所有畢業(yè)要求，需要校院系三級管理部門與實習單位協(xié)同工作，重點是明確了校內外導師和畢業(yè)生的指導思想：熟知實習和設計目標、實施過程監(jiān)督、階段性成果考核。按時間軸分為“選題與確認，實習與開題，設計與論文，評審與答辯”4個階段，確立了每個階段的物化成果形式和內容（方案、代碼、圖紙等）、評分標準，共計9個評分指標大項，包括“方案可行性，工程技術與經(jīng)濟、社會因素，前沿理論或應用，功能性需求和性能要求，使用的平臺或工具，工作量、難易度與創(chuàng)新點，論文完整性和規(guī)范性，答辯過程中表達與交流，過程考核”，細化了評分細則。

第七學期末，院系兩級組織專班遴選畢業(yè)設計課題，重點審核課題的知識綜合運用、工程可行性與畢業(yè)要求達成一致性，兼顧課題創(chuàng)新性，鼓勵校內導師將科研課題作為設計課題。實施師生雙向選題模式：畢業(yè)生根據(jù)興趣和學習特點選擇課題，導師依據(jù)其模塊課程選擇、學習能力和課題性質選擇學生，保障師生興趣和能力的最佳結合。

畢業(yè)實習遵循的原則是實習內容與設計課題相關，同時鼓勵畢業(yè)生將所在實習單位的課題作為設計選題，允許學生在實習單位完成設計，實施校外導師負責制，校內外導師和畢業(yè)生線上線下結合方式組會形式交流實習設計進展，最后由校內外導師協(xié)商給出實習和設計成績。

設計階段，對照開題報告檢查階段性成果考核，實時跟蹤學生設計進展，設計末期在校內導師指導下畢業(yè)生開始撰寫論文，核心工作核對論文與成果的一致性和完整性，直至提交論文查重。查重率合格后，答辯委員會隨機指定匿名論文評閱人，依據(jù)其中5個評分大項評定成績。采用匿名人一票否決制，評閱合格后畢業(yè)生方可參加答辯。

隨著“4階段，9大項”畢業(yè)實習和設計環(huán)節(jié)落實，近三年設計論文質量明顯提升，優(yōu)良率由前年的46%上升到今年的62%，達到了提升畢業(yè)設計質量的目的。

5 實施總結

幾年的教學改革實踐表明，實施“2條主線+3層遞進”一體化實踐教學體系，以工程教育認證標準為導向，整合實踐課程內容，適時引入產(chǎn)學合作企業(yè)參與實踐教學，完善了考核評價機制，公正客觀評價學生成績，落實畢業(yè)設計課題雙選制度，強化畢業(yè)實習和畢業(yè)設計工作過程考核，切實提升了學生自主學習意識、工程實踐和創(chuàng)新能力。后續(xù)我們將持續(xù)優(yōu)化課程體系建設，優(yōu)化實驗項目，整合實驗內容，加大產(chǎn)學合作企業(yè)參與實踐教學力度，持續(xù)改進畢業(yè)實習、畢業(yè)設計雙選機制和質量監(jiān)控體系，提升畢業(yè)要求達成度，提高人才培養(yǎng)質量，同時也為其他工科專業(yè)提供經(jīng)驗。

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［7］袁華，陳偉，郁先哲.基于OBE原則的實踐教學體系再構［J］.實驗技術與管理，2019，36（07）：206-209.

基金項目：山東科技大學本科教學改革研究項目（QX2020M78）

作者簡介：安新軍（1972—），男，漢族，山東泰安人，副教授，信息工程專業(yè)建設負責人，研究方向：計算機視覺應用與機器學習。

通訊作者：祝長生（1974—），男，漢族，山東德州人，博士，講師，研究方向：計算機視覺與智能控制。