卓越工程師培養模式探索
——以天津大學光電信息工程專業為例

賈大功，張 楠，張紅霞，蔡懷宇，郁道銀

（1.天津大學精密儀器與光電子工程學院，光電信息技術科學教育部重點實驗室，微光機電系統技術教育部重點實驗室，天津 300072；2.天津職業技術師范大學經濟與管理學院，天津 300222）

卓越工程師培養模式探索
——以天津大學光電信息工程專業為例

賈大功1，張 楠2，張紅霞1，蔡懷宇1，郁道銀1

（1.天津大學精密儀器與光電子工程學院，光電信息技術科學教育部重點實驗室，微光機電系統技術教育部重點實驗室，天津 300072；2.天津職業技術師范大學經濟與管理學院，天津 300222）

面對市場對光電信息技術類人才需求的增加，原有的人才培養模式需要做大的改變。為了培養出滿足社會需求的高層次人才，文章分析國內外卓越工程師的培養模式，并依據天津大學光電信息工程專業具備的特色和培養目標，對本專業的人才培養模式進行了系統探索與實踐。

卓越工程師；創新能力；光電信息；培養模式

當前，創新工程技術人才培養是高校的一項重要戰略任務，我國《國家中長期人才發展規劃綱要》中已經明確提出“培養一線創新人才和青年科技人才，建設宏大的創新型科技人才隊伍”的發展任務[1]。為了響應國家的號召，教育部啟動了“卓越工程師教育培養計劃”。所謂的“卓越工程師”就是具有創新能力的工程技術人才，也是區別于其他工程師的基本特征。全國工科院校60余所獲準實施該計劃。天津大學作為“985工程”學校，也是獲準實施該計劃的學校之一，于2009年啟動卓越工程師教育培養計劃，成立了“求是學部”，開展了數理基礎強化試驗、大口徑專業基礎強化試驗，即將開展的有校企合辦專業試驗、復合型培養試驗、本碩分階段統籌培養試驗、實踐強化試驗等等[2]。目前，天津大學以材料成型及控制專業為首的20多個專業都提出了本專業卓越工程師培養計劃。光電信息工程專業作為天津大學的國家重點學科之一，也在積極探索卓越工程師的培養模式。建設具有本專業特色的新一代卓越工程師是每一名教師的職責。

近年來，光電信息產業迅速發展，對光電信息工程技術人才的需求逐年增加。為了適應產業快速發展的需求，需要更好地培養大量高質量光電信息工程技術人才。多年來，在學校的支持下，光電信息工程專業在人才培養方面取得了一定的成績。但是，在具有創新精神的卓越工程師培養方面還存在一些問題，突出表現為：大部分學生的創新能力不強，外部依賴性強；學生的團隊協作性差；部分學生對未來的目標比較迷茫，沒有自己確切的人生目標；不少學生國際視野狹小等等。這些問題的存在已經嚴重影響未來的人才培養及社會發展，急需改變目前的人才培養模式。本文在分析國內外工程技術人才培養模式的基礎上，針對本專業人才培養中存在的問題，從創新能力和人文素養兩個方面提出本專業卓越工程師培養的模式。該模式實施后，學生參加課外科技活動的熱情高漲，其創新能力和動手能力顯著提高，工程素養明顯提升。

1 國內外卓越工程師的培養模式

國外在具有創新能力的卓越工程師培養方面做了大量的實踐工作，如德國亞琛工業大學、澳大利亞的皇家墨爾本理工大學、美國愛荷華州立大學、美國普渡大學等一大批院校就如何培養優秀的卓越工程師提出了具體的培養模式和教學方法。

在國內，自從《國家中長期教育改革和發展規劃綱要》提出以“注重綜合素質，強化能力培養”[3]為指導，培養具有創新精神的卓越工程師成為各高校人才培養的目標。國內大批重點院校都做了積極的探索，如天津大學、清華大學、南京大學等，并且取得了良好的成果，下面介紹一些典型的培養模式和教學方法。

1.1 CDIO培養模式

2000年，麻省理工學院等院校創立CDIO工程教育理念[4]。所謂的CDIO就是Conceive構想、Design設計、Implement實現、Operate運作。該教育理念提倡以實踐教學為主，培養學生實際的操作能力，從而提升學生的綜合能力。目前，CDIO培養模式在我國工程教育領域得到一定程度的應用，并取得了令人矚目的教學效果，例如寧波職業技術學院、海天國際集團與我國塑料機械行業協會共同展開了基于CDIO理念的產學合作教學實踐。通過技術學院與行業協會以及產業骨干企業聯合，以產業標準為工程師培養方向，采取了以“產學”合作為主要培養方式的教育模式。該模式以“干中學”為主要教學手段，強化構思、設計、執行、運行4個關鍵環節，通過評估學生的學習效果和教學滿意度完善整個教學過程。實踐證明，該模式已經成功地為企業提供大量急需的工程技術人才[5]。同樣，德國亞琛工業大學的Janine Stieger和Anne-Carina Thelen等[6]在“Challenge of Large Group Study Courses in Engineering Education”中也提出類似的觀點，他們主張項目教學，通過和項目綁定，培養學生解決實際問題的能力，并培養他們的創造能力。國外其他大學，如加州理工大學等，也都開設相應的大學生科技計劃，以培養學生的動手能力及創新能力。這些人才培養模式在一定程度上與CDIO教育理念相吻合，都是以實踐教學為基礎，培養具有創新能力的工程人才。

1.2 結合社會需求的培養模式

“彈性式4+2分層模塊”培養模式是由江南大學曹瑛于2010年提出的。該模塊由4個功能模塊和2個支撐載體構成。其中，4個功能模塊分別為實踐教育模塊、研究模塊、創業教育模塊和人際交往模塊；2個支撐載體分別為全程導師制和特色俱樂部[7]。該模式的設計思路是以實踐教育為基礎，以研究教育、創業教育和人際交往為發展方向，并通過全程導師制和特色俱樂部的支撐，培養學生創新創業意識及實踐動手能力。該模式最為突出的是將學生的就業、人際溝通與教學、科研結合在一起，不僅培養學生的創新、實踐能力，還結合當今社會就業形勢，有針對性地培養學生的綜合素質。類似于“彈性式4+2分層模塊”，美國工程教育界提出的“大工程觀”[8]也強調培養學生具有良好的社會協調能力和創新工程實踐能力。上述兩種模式都以培養人才的社會性為核心，將社會需求與工程實踐人才的培養緊密結合在一起，不僅培養出了卓越的工程師，還滿足了用人單位對創新工程人才的需求。

1.3 “產學研”培養模式

“產學研”培養模式是國際上公認的工程教育模式。“產學研”合作是提高學生工程實踐能力的重要途徑。澳大利亞的皇家墨爾本理工大學通過對該校機械電子工程專業與社會企業的聯合培養來闡述未來工程技術類專業“產學研”培養模式[9]。該模式中，企業與學校聯合建設實驗室或者實踐基地，給學生提供科研和實踐的場所，企業將獲得合格的工程師及培訓基地。除了澳大利亞，英國的“三明治”模式、美國安提亞克大學模式、加拿大滑鐵盧大學模式等都是一種以“產學研”為主的人才培養模式[10]。在國內，這種培養模式也同樣備受關注，如天津大學的產學研平臺的建立、校企雙向流動等措施，切實、可靠地實施了“產學研”人才培養[11]。這種培養模式更是本專業卓越工程師培養的出發點，也是培養卓越工程師的最大優勢。

2 光電信息工程專業卓越工程師培養模式

通過對國內外卓越工程師培養模式的分析，從中可以看到：實踐教學、創新能力培養是卓越工程師培養的核心內容。因此，在探索適合本專業卓越工程師培養模式時，依托本專業已有的優質教學資源，如國家“質量工程”項目建設、國家、地區精品課程和良好的科研環境等，在原有教學的基礎上加強實踐教學，以學生的“課外科技活動”和“社會活動”為突破口，從創新能力培養和人文素質培養兩個方面入手，解決現有人才培養方面的不足，從質量上和數量上培養光電信息工程專業卓越工程師。通過實施“卓越工程師”培養計劃，學生的創新能力、社會責任感得到了顯著的提高。以下從創新能力培養和人文素質培養兩個方面來探討本專業卓越工程師培養模式。

2.1 以創新能力培養為核心

天津大學光電信息工程專業隸屬于“光學工程”一級學科，是國家重點學科之一，以培養國內、國際一流創新人才和卓越工程師為目標。為了更好地實現卓越工程師的培養，結合光電信息工程專業實際情況，于2012年起，從大學一年級新生入學開始，通過自主招生、暑期夏令營和入學考試選拔一部分綜合素質高、學科特長明顯的學生組成一個工程班，以小班形式進行授課。通過以下途徑實現本專業的人才培養：①全程實施“導師制”，也就是在新生入學之初，就指定導師。為了更好地指導學習和培養能力，5名學生配備1名導師，通過“雙向選擇”的方式進行確定，并要求導師和學生每周面對面交流。在低年級時，導師除了負責指導學生的課外科技活動、培養學生的研究興趣、激發學生的創造力外，還要參與學生個性化課程內容編訂，課程內容突出工程創新理論和實踐。高年級時，導師負責以“實際工程項目”為導向，讓學生在實際工程項目中發現問題，創造性地解決問題，在學習過程中鍛煉學生的動手能力、項目組織能力及團隊合作能力。②以“科研項目”為依托。目前高校的科研項目有兩大類：一類是基礎研究；另一類是應用型研究。教師依托這兩類項目培養學生的創造能力和解決實際問題的綜合能力。特別是應用型研究能與實踐緊密結合，可以培養學生在工程中發現和解決問題的能力，培養學生的工程系統能力。科研項目的選擇依托學生的專業知識，并與實際工程問題緊密結合。例如“通信原理”課程，可以依托國際最新研究方向“多維通信理論研究”課題，讓學生在課題中發現通信系統存在的問題并解決新出現的問題，將課題中學習到的通信理論和技術，應用在實際問題中。③建立校企“創新實驗室”。高校擁有高質量的智力資源和研發環境，企業擁有市場、資金和加工生產資源。通過雙方共同建立“創新實驗室”，讓學生參加以“具體的工程問題”為目標的科技項目，訓練學生的創新思維，培養學生的專業技能和工程修養。例如，本專業與航空航天集團共同建立“天津大學－中航工業凱天光纖傳感聯合研究中心”，其目的是培養學生在光纖傳感技術方面的知識和應用技能，學生進入該聯合實驗室后，將以企業急需解決的技術難題為研究對象，采取團隊合作研究的形式，培養學生在真實環境下解決問題的能力。目前，從聯合研究中心畢業的學生已經成功就職于航天研究所。④建立多樣的“實習基地”。為了培養和鍛煉學生的動手能力和實踐能力，本專業在十余家企業內建立實習基地，讓學生親臨現場，到生產一線頂崗實習，在真實的工程環境中學習課本上無法學習到的知識。同時，在企業實際生產中，將自身所學的課本知識與現場應用結合起來，提高自身的實踐能力，加深對原有知識的理解，使自身的創造力、溝通能力和領導能力得到培養。目前，本專業已經在天津市圣威科技發展有限公司、天津市拓普儀器有限公司、天津歐波精密儀器股份有限公司等單位建立了實習基地和科技創新轉化基地，定期派遣學生進行課程實習，實現校企聯合培養人才。學生實習后反映，這種針對性的實習，使他們對專業課程的認識和應用能力有明顯提高。⑤參加“科技創新活動”。鼓勵學生積極參與國家級、校級大學生科技創新計劃的申報和研究，如“天津大學學生創新實踐計劃”、大學生“挑戰者”杯、全國“虛擬儀器”大賽和“機器人”競技大賽等活動，將學生的課外科技和自主科研有機結合起來，豐富學生課外科技實踐活動，這不僅提高了學生的綜合素質，也提高了學生工程實踐能力，為成為一名合格“優秀工程師”奠定了基礎，同時也培養了學生的科研能力。實踐中發現，經常參加課外科技活動的學生，在本科生畢業設計階段和研究生攻讀階段，對課題的理解和動手能力方面比沒有參加過的學生有顯著提高。目前已經成為導師們選擇學生的一個重要的標準。

2.2 以“人文素質”培養為輔

在培養卓越工程師過程中，不僅要注意學生創新能力的培養，還應該加強人文素養方面的培養。特別是80后、90后學生，在一定程度上更是缺乏相應的人文修養。因此，在相應的人才培養模式中，要開設具有針對性的課程和科技活動，以培養學生的人文素質，如良好的職業道德修養、良好的社會協調能力、開闊的眼界和人際溝通能力等。在這些課程中，使學生樹立積極的人生態度、良好的社會責任感和優良的職業取向，解決目前學生中存在的學習懈怠、缺少責任感的現象。在業余時間，由院團委發起，以各種社團為核心集體，學生自己協調、組織，開展相關的社會活動，通過社會活動，培養學生社會責任感，也培養了學生組織能力、團隊協調能力和溝通能力。通過兩個層次的培養，不僅提高學生的自制力、吃苦耐勞的毅力，也培養了學生的國際化視野、優秀的領導能力、團隊協調能力、溝通能力和職業道德。

2.3 實施效果

通過實施“卓越工程師”培養計劃，光電信息工程專業在學術帶頭人、國家教學名師郁道銀教授的帶領下，28位專業教師全程參與，圍繞30人組成的工程班，有步驟地推進本專業創新人才的培養。每年組織參加“國家大學生創新、創業訓練計劃”、“全國嵌入式處理器設計應用大賽”、“天津市數學競賽”、“天津大學機器人大賽”、“天津大學海洋部船模大賽”、“天津市挑戰杯大學生課外學術科技作品競賽”等學生科技項目的人數逐年增加。隨著“卓越工程師”培養計劃的實施，學生科技作品獲獎數量逐年增加，這激發了學生參與課外科技活動的熱情，學生的創新能力有了大幅度的提高。校企共建學生創新實驗室，注重培養學生的工程素質，目前，已有10名學生在合作企業完成畢業設計，較好地完成了企業提出的工程任務。

3 結束語

面對市場對新型工程技術人員的需求，天津大學光電信息工程專業積極開展了“卓越工程師”的培養，并建立了以“創新能力”為核心、“人文素質”為輔的培養計劃。該計劃的實施有效提升了本專業畢業生的工程素養，幫助他們就業時獲得理想的職位。同時，該計劃的執行也使得本專業實踐教學內容更加完善，實踐教學方式更加多樣化，彌補了專業課教師在工程教學方面的不足。但是，計劃實施過程中也存在一些不足，主要體現在：不能完全激發所有學生的創新積極性、學生們的綜合應變和協調能力還存在欠缺、實踐教學基地有限等問題，因此，還需要繼續深化已有的教學成果，扎實地執行培養計劃的每個環節，將“創新”和“工程實踐能力”滲透到學生的學習生活中，使其成為一種本能，培養出名副其實的“卓越工程師”。

［1］ 教育部.國家中長期教育改革和發展規劃綱要（2010-2020年）［Z］.北京：人民出版社，2010.

［2］ 天津大學.卓越工程師培養計劃試點工作方案［Z］.天津：天津大學，2010.

［3］ 余建星，徐斌.工程創新人才培養模式的構建與成效［J］.中國大學教育，2010（1）：28-30.

［4］ 陳春林，朱張青.基于CDIO教育理念的工程學科教育改革與實踐［J］.教育與現代化，2010（1）：30-34.

［5］ 葉偉巍，孔寒冰.基于CD10理念的產學合作工程教育案例研究［J］.高等工程教育研究，2008（增刊）：266-273.

［6］ JANINE S M A，ANNE-CARINA Thelen M A.Challenge of Large Group Study Courses in Engineering Education［C］// 36th International Conference-The Collaborative Classroom. 2011：1-11.

［7］ 田瑛，蘇曉晉.彈性式“4+2”分層模塊的工科人才培養模式［J］.教學研究，2010（5）：83-84.

［8］ 章啟成，陳華.大學生科技創新活動與大工程觀的培養［J］.中國現代教育裝備，2010（23）：167-169.

［9］ JOHN P T M，MILAN S.Collaborative partnership for development of mechatronics engineering education of the future［C］//19th Annual Conference for the Australasian Association for Engineering Education.2008：1-6.

［10］李慶豐，薛素鐸.高校人才培養定位與產學研合作教育的模式選擇［J］.中國高教研究，2007（2）：70-72.

［11］余建星，徐斌.卓越工程人才產學研合作培養模式的探索［J］.高等工程教育研究，2012（1）：24-27.

Exploration of excellent engineers training model——A case study of optoelectronic information engineering discipline of Tianjin University

JIA Da-gong1，ZHANG Nan2，ZHANG Hong-xia1，CAI Huai-yu1，YU Dao-yin1
（1.Key Laboratory of Opto-electronics Information and Technical Science of Ministry of Education，Tianjin University，MOEMS Education Ministry Key Laboratory，Tianjin University，College of Precision Instrument and Opto-electronics Engineering of Tianjin University，Tianjin 300072，China；2 College of Economy and Management，Tianjin University of Technology and Education，Tianjin 300222，China）

To meet the enterprises'requirements of large amount of optoelectronic information excellent engineers，the training model of the discipline of optoelectronic information engineering in Tianjin University must be improved.In this paper，a suitable training model of excellent engineer for optoelectronic information engineering in Tianjin University is presented based on analyzing the training model and the problems of domestic and foreign existing engineering education.

excellent engineers；innovation ability；optoelectronic information；training mode

G642

A

2095－0926（2014）01－0065－04

2013-11-06

國家自然科學基金（61377077）；天津市科技支撐重點項目（11ZCKFSF00400）；高職“雙師型”教師職業生涯管理研究（KJY1210－08）；光電信息工程專業卓越工程師與創新人才聯合培養模式的探索（天津大學教改項目）.

賈大功（1972—），男，副教授，研究方向為光纖傳感技術、光電檢測及無源光互連器件技術.