兩化融合視角下“卓越工程師”培養體系研究

李 飛，陳 煒，黃 剛

(1.南京郵電大學 通信與信息工程學院，江蘇 南京 210003；2.南通大學 實驗室與設備管理處，江蘇 南通 226019；3.南京郵電大學 實驗室建設與設備管理處，江蘇 南京 210023)

兩化融合是信息化和工業化的高層次深度結合,是指以信息化帶動工業化，以工業化促進信息化，走新型工業化道路。兩化融合的核心就是在信息化支撐下，追求可持續發展模式。在信息化和工業化融合的背景下，培養一大批通曉信息技術的工業化技術人才和通曉工業技術的信息化技術人才是推進兩化深度融合的關鍵。

2010年6月我國啟動實施了“卓越工程師教育培養計劃”(簡稱卓越計劃)[1]，著力解決當前我國高等工程教育中“工程性”和“創新性”不足的問題[2]，促進我國由工程教育大國邁向工程教育強國。在兩化融合的新視角下，如何把握“卓越工程師”培養目標？如何以實施“卓越計劃”為突破口促進工程教育改革和創新？如何把握操作層面的一些關鍵環節？本文就這些問題進行了一些探索與實踐。

1 兩化融合對“卓越工程師”培養規格定位的影響

1.1 工程教育與工科教育的差異分析

工科本科教育在我國高等教育體系中占有重要地位。目前我國開設工科專業的本科高校有1 003所，占本科高校總數的90%，工科本科在校生超過371萬人，占全部在校本科生人數的三分之一，教育規模位居世界第一。幾十年來，我國工科本科教育有力地支撐了我國工業體系的形成與發展，為我國經濟高速增長作出了重要貢獻。但是，毋庸諱言，目前我國工科教育還存在許多問題[3-4]，諸如人才培養模式趨同，學校教育與經濟社會發展需求脫節等。究其原因，對工科教育領域人才培養模式概念認識上的偏頗和學校人才培養類型定位的模糊是一個重要方面。

按照國際上公認的概念，工程教育是培養工程師的教育。工程教育在教育層次上應該屬于本科及以上的教育，工程教育是工科教育的一種教育類型，是工科本科教育的重要類型，或是主要類型，但不是唯一類型。

目前國際上比較能為人們所公認的人才結構及分類理論是西方國家常用的“職業帶” (occupational spectrum)理論[5]。這一理論以工業職業領域為例，將各類工業技術人才的知識和技能結構用一個連續的職業帶來表述，如圖1所示。工業技術人才按其各自不同的職業性質、工作對象和管理范圍被劃分為技術工人、工程師、技術員3個系列，分別稱為C系列、E系列和T系列。A至B為技術工人區域，C至D為工程師區域，E至F為技術員區域，各類人才交界處是重疊的。斜線A′D的上方代表操作技能，下方代表理論知識。技術工人主要要求掌握操作技能，工程師側重掌握理論知識，技術員則兩方面均有一定的要求。G-G′-G″反映了某一職業崗位對操作技能和理論知識兩者要求的比重。

圖1 “職業帶”人才結構理論模式

“職業帶”理論還可以解釋社會人才結構隨著科技進步與生產技術發展的演變及其與教育的關系。大工業出現初期，僅有工程師與技術工人兩類人才；20世紀以來，工程師因理論要求提高而在“職業帶”上右移，與技術工人間出現空隙，由新型人才技術員填補；到20世紀下半期，由于高新科技的突飛猛進和生產技術體系的不斷發展，工程師區域繼續右移，技術員區域進一步擴大并出現了層次上的分化，從而誕生了一種新型的高層次職業技術人才。因它原屬于T系列人才范疇，但又與E系列有部分交叉，故有人將其稱之為TE系列人才。

國際上將培養不同系列人才的工科教育相應地分為3種類型：培養工程師的“工程教育”、培養技術工人的“職業教育”和培養技術員的“技術教育”。參考國際上通行的人才培養分類理論，結合我國的高等教育和社會發展實際，本文將工科本科教育分為兩種類型，如表1所示。

表1 工科本科教育基本類型與特征

1.2 工程人才培養規格定位分析

工程教育根據人才培養類型又分為工程研究型教育和工程應用型教育。工程研究型人才主要將科學原理轉化為工程原理，側重規劃、決策和設計；工程應用型人才主要將工程原理應用于社會實踐，側重于工程管理和應用。盡管目前各類人才類型的邊界日趨模糊，人才之間的重疊交叉日益拓寬，各類高校實施單一教育類型和人才培養類型的情形比較少見，但這種類型的重疊交叉應是基于非本質擴展特征，本質上并不能顛覆或覆蓋不同人才類型和教育類型的主導地位與核心屬性。

工程人才須具備多樣性的品格。就工程研究型人才和工程應用型人才的比重關系而言，可以以圖2所示的一個二維平面來定性說明其特征。

圖2 工程研究與工程應用的比重關系

圖2中縱坐標為研究，橫坐標為應用，其起始自原點的輻射線表示不同學校取向，質量門檻曲線表示其學位的最低標準。在達到門檻標準以后，不同學校、不同學位既可沿自身射線的角度發展，也可以和其他不同的學位要求相交叉。在這樣的二維相平面上，體現了一個國家工程教育培養的不同學校、不同學位人才的多樣性取向選擇，也體現了在整個過門檻值后發展道路的多樣性。具體地工程教育人才的多樣性體現在不同學校其射線輻角的選擇上。

1.3 兩化融合催生復合型工程人才

信息化與工業化融合發展的特征是全方位、多層次、跨領域、一體化的。信息化不只是與某個門類工業融合，而是與所有工業門類都融合，而且將滲透到工業企業的采購、設計、生產、銷售、服務等各個環節中，信息化成為工業企業經營管理的常規手段。從技術的角度來說，兩化融合是指工業技術與信息技術融合，產生新的技術，推動技術創新。例如，汽車制造技術和電子技術融合產生的汽車電子技術，工業和計算機控制技術融合產生的工業控制技術。從工業產品設計的角度來說，兩化融合是指信息技術滲透到工業產品中，增加了產品的信息技術含量。例如：數控機床、智能家電和遙控飛機，其中信息技術含量的提高將使產品的附加值大大提高；從業務流程的角度來說，兩化融合是指信息技術應用到企業研發設計、生產制造、經營管理、市場營銷等各個環節，能夠推動企業業務創新和管理升級。

兩化融合使信息化進程和工業化進程不再相互獨立進行，不再是單方的帶動和促進關系，而是兩者在技術、產品、管理等各個層面的相互交融，彼此不可分割，并催生了工業電子、工業軟件、工業信息服務業等新產業。兩化融合的本質是需求牽引，即工業化需求牽引信息技術的發展，信息技術的發展驅動工業化的進步。未來的制高點，既可能是服務于先進工業產品的信息化技術，也可能是服務于先進信息技術產品的工業技術。

在當前我國大力推進信息化與工業化融合，大力發展現代產業體系的新形勢下，培養通曉信息技術的工業化技術人才和通曉工業技術的信息化技術人才這種復合型工程技術人才成為高等學校的使命。

1.4 信息技術對“卓越工程師”內涵的影響

信息技術改變了人類的生產和生活方式，信息技術的發展驅動了工業化的進步，推動了工業產品在設計、制造、集成、控制、管理、服務等領域的全面信息化。我們通過對國內外高等工程教育人才培養模式已有經驗的理論研究與探討，通過對兩化融合現代產業體系人才需求規格的深入調研與分析，考慮到信息技術的特性[6]，認識到現代產業體系所需“卓越工程師”需要具有以下五大要素：

信息技術發展主要不是依賴大規模物質資源的消耗，而是依賴人腦智力資源的開發，呈現出知識依賴性，因此，合理的知識結構和扎實的基礎便成為現代產業體系“卓越工程師”內涵的第1要素；信息技術持續而快速創新和進步，不斷發展和演變，反映出知識衰減性，因此具備較強的自主學習能力、工程實踐能力和創新能力便成為現代產業體系“卓越工程師”內涵的第2要素；信息相關行業服從“贏者通吃”的市場規則到擁有領先技術的企業占有絕大部分的市場份額，體現出知識凸顯性，因此，具備競爭意識和競爭能力便成為現代產業體系“卓越工程師”內涵的第3要素；掌握先進信息技術的人，可利用知識為人類造福，也可能給社會帶來不可估量的危害，表現出知識兩面性，因此，強烈的社會責任感便成為信息行業“卓越工程師”內涵的第4要素；信息相關行業具有廣泛的國際性[7]，其全球性采購、全球性生產、全球性經銷的趨勢日益明顯，顯現出知識的全球性，因此，具有國際化視野便成為現代產業體系“卓越工程師”內涵的第5要素。

2 基于兩化融合的“卓越工程師”培養探索與實踐

2.1 學科交融的復合型人才培養模式

面向國家兩化融合的需求，高校內部應該率先推進兩化融合。為培養通曉信息技術的工業化技術人才和通曉工業技術的信息化技術人才這種復合型工程技術人才，要對人才培養模式進行重大改革，打破過去按專業培養人才的界限，探索通才教育和專才教育相結合的大類培養模式。

打破專業界限，即要進行學科的交叉融合。學科間的交叉滲透、相輔相成、綜合發展是現代工程學科的重要特征，是從工程學科專業的角度對“卓越工程師”應具有的知識、能力和素質的基本要求的依據所在。要構建跨學科交叉融合形成的課程體系和教學內容，以擴大學生專業學習的視野和好奇的未知空間，增強學生專業學習和探索新事物的興趣，使學生在多學科的交叉、滲透、融合和碰撞的過程中，迸發出新火花，形成新觀點，產生新答案，培養其創新能力。

考慮到學生個體學習基礎、學習能力和學習興趣存在的差異性，因此，在構建卓越工程師人才培養體系時，采取因材施教、分類培養原則。人才的分類培養可以考慮分以下3類：

第1類是研究工程師。旨在培養具有深厚理科基礎和創新研究能力的、在工業和信息化領域具有未來領軍人物潛質的拔尖人才。如，在材料工程、電氣工程和電子信息3個領域設立“本碩博貫通培養”的模式。第2類是普通工程師。為適應兩化深度融合的需求，在課程教學體系和內容方面進行較大改革，包括在工業領域各專業中加強信息化方面的教學內容、在信息領域各專業中加大相關工業學科知識的擴展。第3類是復合型人才。主要是在管理制度上加強靈活性，使理工融合、工管融合、文理融合的培養模式通過雙學位、轉專業、輔修專業等政策的實施得以實現。

2.2 融合信息要素的工程實踐教育體系

信息素養是人適應信息社會的生存和發展的技能，包括信息意識、信息知識、信息能力和信息道德4個方面。圍繞培養具有信息素養的“卓越工程師”，結合全日制專業碩士的培養[8]，我們依照“工程訓練以基礎、能力提高為重點、創新意識培養為核心”的原則，構建了如圖3所示 “課內與課外相結合、學校與企業相協同、本科與碩士相貫通”的多層次、立體化、開放式的工程實踐教學體系。在該體系中：第1層為基礎層。教學內容為信息技術基礎、工程系統概念、基礎和專業基礎基本實驗知識和實踐技能，為后續課程的學習提供信息基礎、工程背景，訓練基本技能，激發學生求知欲和對專業的興趣。

第2層為綜合層。通過在專業課程實驗、綜合課程設計、生產實習和畢業設計(論文) 等每個綜合實踐環節中融合信息知識，注重培養學生在發現問題、提出問題、分析問題、解決問題的能力同時，提高掌握信息技術的能力，增強學生工程與技術素養。

第3層為研究與創新層。通過學生自主選擇創新訓練課題或工程實踐教育中心開放實驗項目，參加教師科研、學科競賽，或進行創業活動等，增強合作和溝通能力，培養學生創新意識與工程能力。

3個層次從低到高前后銜接，循序漸進，本碩貫通[9]，構建了“卓越工程師”本科—專業碩士工程人才培養“直通車”。

同時通過設置新型實驗課程、改革原有實驗課程、增加新型實踐教學環節、創建新的實踐教學模式、構建網絡助學平臺、創新實驗室建設與工程實踐教育中心建設保障機制等方式，不斷完善該體系。

圖3 工程實踐教學體系圖

2.3 基于信息技術的工程實踐教育平臺

“卓越工程師”培養的重要環節是培養學生的實驗能力與工程實踐能力。實驗室是工程實踐教學體系的硬件支撐，也是培養“卓越工程師”的重要基地。我們認為，學校的實驗室建設應堅持以下4個原則：

(1) 有利于集約型管理的原則。按照基礎、學科群、學科、專業的建設思路組建結構完整、布局優化、集中管理、特色明顯的現代化實驗教學中心。

(2) 有利于支撐實驗教學質量提升的原則。以實驗教學條件的改善支撐和促進實驗教學體系、實驗教學內容、實驗教學方法的提高，更好地為培養高素質創新人才服務。

(3) 有利于資源開放共享的原則。建立開放的運行機制，建設信息化網絡化共享平臺，推行校內全面開放，促進跨學院共享和校級共享，提高技術創新和技術集成，提高優質實踐教學資源利用率。

(4) 有利于提高辦學效益的原則。以學校的實際為出發點，實現教育資源的優化配置和合理流動，完善中心化管理。

依據以上4個建設原則，圍繞圖3所示的工程實踐教學體系，按照學科群、學科或專業方向，對相關專業實驗室進行整合，尋求共性、調整結構、優化重組資源，構建如圖4所示的由公共基礎實驗平臺、學科專業實驗平臺、科技創新實驗平臺和大型貴重儀器設備共享平臺構成的“3+1”實驗平臺體系。

圖4 “3+1”實驗平臺體系圖

公共基礎實驗平臺面向全校，按學科群設置，主要滿足基礎課和學科基礎課教學的需要；學科專業實驗平臺面向學科或專業，按學科或專業設置，主要承擔專業教學、研究生教學、畢業設計(論文)課題的實驗任務，同時承擔科研任務；科技創新實驗平臺以專業學科方向、學術帶頭人形成的團隊為牽引設置，主要承擔科研任務，也兼顧研究生教學、畢業設計(論文)課題的實驗任務；大型貴重儀器設備共享平臺是一個共享共用的大型儀器設備聯合體。

整個實驗平臺利用網絡信息技術建設和完善，采用專管共用的方式，網上預約使用，通過管理和機制的創新，進一步提高實驗儀器設備的利用率和投資效益，為大學生、研究生進行創新活動及科研服務。

為保障實驗室建設質量與建設成效，需要遵循全面質量管理(total quality management,TQM)[10]基本原理，構建以“組織保證、標準明確、過程控制、實時反饋、持續改進”為特征的基于PDCA(plan,do,check和action)循環的實驗室建設質量閉環監控與保障體系。

PDCA循環是全面質量管理所應遵循的科學程序，如圖5所示，其特點有二：(1) 計劃—實施—檢查—改進4個階段形成閉環管理；(2) 大環套小環，一環扣一環，小環保大環，推動大循環。具體監控過程如下：

P——規劃(plan)：學校成立實驗室建設領導機構和實驗室建設主管部門，加強實驗室建設的統籌規劃，制定建設規劃和年度建設計劃，并建立績效評價機制，制定建設質量的評價標準，如實驗室建設項目驗收標準、實驗室績效考評標準等；

D——實施(do)：各實驗室建設項目均應有建設計劃，各實驗室按建設計劃實施；

C——檢查(check)：學校成立實驗室建設專家與督導組，對建設過程的各個環節進行監控和檢查，并反饋結果；

A——改進(action)：根據反饋的質量監控檢查信息采取有效措施，促進建設質量的持續改進。

圖5 PDCA循環

2.4 與信息行業深度合作的工程訓練

“卓越工程師”培養必須創建高校與行業企業聯合培養人才的新機制，拓展人才培養的新途徑。校企合作建設工程實踐教育中心和校外實踐基地無疑是培養學生的工程能力和創新能力的有效途徑。當今，信息行業存在產業界限模糊化，技術創新一體化的趨勢[7]，電子信息技術與機械、汽車、能源、交通、輕紡、建筑、冶金等技術互相融合，電信網、有線電視網和計算機通信網相互滲透、彼此融合，3C(computer，consumer，communication)技術融合，足見信息技術日新月異，信息產品瞬息萬變，因此，信息化與工業化融合背景下的現代“卓越工程師”培養更應與行業密切結合，行業企業要深度參與培養過程。

校企合作培養現代工業體系“卓越工程師”可以通過以下4種途徑：

(1) 與行業企業聯合建設校內工程實踐教育中心，設備可以做到與企業同步更新，學生在校也可體驗社會生產一線的流程，不出校門就能了解信息技術發展的歷史與現狀，接觸到前沿技術設備，為實踐教學、實習、畢業設計提供便利，使工程實踐教育中心成為學生科研訓練的重要場所。

(2) 開設校企合作特色課程班，按照信息行業標準和企業需求安排進行相應具有信息特色的課程培訓和學習。

(3) 按照課堂教學、畢業設計、就業創業“三位一體”的原則，在企業建立融人才培養、科技合作、畢業生實踐、就業創業一體的校外工程實踐教育基地，實行雙導師制，改革現行畢業設計模式，讓學生在企業“真刀真槍”地做畢業設計。

(4) 強化工程師資培養。送部分教師到企業跟崗研修，積累工程實踐經驗；同時吸引更多掌握新技術、新設備的企業高級工程技術人員參與工程人才培養，如講授工程專業課程，指導畢業設計或專業碩士論文。

在校企合作共建實踐教學平臺過程中，要遵循以下基本原則：

(1) 互利性原則(雙贏原則)。在產學結合中，堅持互利、雙贏的原則非常重要。僅僅對一方有利的合作難以長久，因此，在合作中，不是只考慮自身的利益，而是相互關心對方利益，盡量使對方利益最大化，使對方困難或損失最小化，力求做到平等、自愿、互惠、利益共享、風險共擔。

(2) 協調性原則。在合作過程中，要共同找到最佳的結合點。這就是目標統一、內容明確、責權分明，各方受益。如果確屬不能同等受益，一方應主動對另一方提供適當的補償。例如高校提出以技術革新、開發新產品、協助解決企業生產難題以補償產業部門在學生實訓期間所受的損失。

(3) 教育性原則。不論采取何種方式，在校外或校內實訓基地參加生產勞動，都要堅持既能通過生產實踐使理論與實踐結合，學會生產知識技能，又能提高學生的思想道德。

在面對具體問題時，還需要運用相應的實踐經驗和靈活多樣的方法解決實際問題，在產學合作中，參與各方都應當具有為國家發展經濟、為社會培養人才的崇高理念，積累合作經驗，采取適當的合作方法逐步磨合。通過產學合作，進一步提高教育質量。

2.5 培養學生創新能力的開放實驗訓練計劃

開放實驗源于20 世紀60 年代初期美國的物理實驗教學改革，又稱自由實驗、可擴展實驗、開放式實驗等。1979年我國高校實驗教學改革中首次提出開展開放實驗的倡議。所謂開放實驗項目[11]是指學生在學好一定基礎課程的前提下，利用學校的實驗條件和科研力量，在教師指導下，以參加實驗項目的形式進行創新能力和動手能力訓練的一種新型人才培養模式。開放實驗項目可分為兩大類：

(1) 跨專業選做實驗項目：即學生跨專業選做其他專業培養計劃內的實驗項目。以實驗成果(實物、論文或實驗報告等)和指導教師評價作為成績和學分的評定依據。

(2) 自行設計實驗項目：即實驗室提供的實驗教學大綱以外的實驗項目，或學生根據自己的興趣和特長自行設計實驗或科技制作項目。自行設計的實驗是以培養學生的動手和創新能力為出發點，采取以學生為主體、教師為主導的啟發式實驗教學模式。

開放實驗訓練計劃充分體現了學生的自主性，學生可以自主選擇時間、自主選擇項目進入訓練計劃。開放實驗訓練計劃創設了一種開放的、自主的學習環境，良好的開放式教學環境和條件，有利于學生的學習積極性和學習潛力的充分發揮，有利于創新人才的早期發現和快速成長，有利于學生自主學習和人才的個性化發展，有利于培養學生的動手能力和創新能力。

2.6 拓展學生國際視野的海外研修

當今，信息技術主導企業國際化趨勢日益明顯，2011年進入世界500強的69家電子信息企業全部是跨國公司，其營業收入達32 613.76億美元，占全球電子信息產業的比例超過85%。我國三大通信運營企業中國移動、中國電信、中國聯通和兩大通信產品制造企業華為技術、中興通訊等均在海外設有分支機構。為增強綜合國力、應對經濟全球化的挑戰，我們培養的“卓越工程師”必須具有國際化視野和國際競爭力[12]。

綜合我國高校實際，高校在拓展國際交流合作、探索和完善國際合作工程人才培養的有效模式和良性機制方面，可以采取以下做法：

(1) 引進海外優質教育資源開展高等工程教育，借鑒國外工程人才教育的優勢，與國外同類高校合作培養本碩貫通的工程型人才，學生可以自主選擇1～4年在國外學習。

(2) 與國際著名電子信息公司，如IBM、Motorola、Ericsson等合作，建立聯合創新實驗室。

(3) 成立專門管理機構管理國際交流事務，成立專門教學機構實施國際合作辦學。學生教學模式尤其是實踐教學與工程訓練模式與國際接軌，實驗設備直接來自國外大學。

(4) 選拔中青年骨干教師公派出國(境)研修，高校建立校、省、國家三級留學基金資助體系，積極鼓勵教師申請國家留學基金，省政府留學基金和學校留學基金。特別要制訂相關政策鼓勵教師到國外高校或者企業的實驗室進行工程課題的研究。還可派遣校級領導到海外大學跟崗研修。

(5) 通過多種模式選派學生到海外學習或參加科技競賽活動。除與國外大學互派短期交流學生、與國外大學聯合培養研究生、積極接納國外大學的留學生外，也可開辟渠道讓一些學生到國外高校或者企業做畢業設計，派遣學生到國外參加國際機器人大賽、國際數學建模競賽等國際學科競賽，培養學生的國際化視野，探索工程創新人才培養新模式。

3 結束語

實施“卓越工程師教育培養計劃”是一項系統工程，既要學習借鑒西方發達國家高等工程教育經驗，更應根據自身條件、制度環境和歷史沿革等方面的特點，以政府主導、行業指導、高校落實、企業支持“四位一體”，探索出具有中國特色的“卓越工程師”培養之路。本文通過研究高等工程教育的新理念及發展趨勢，通過研究信息產業特性，分析得出了信息化與工業化融合背景下“卓越工程師”內涵的五大要素，探索了為培養具有五大內涵要素的信息行業“卓越工程師”，在工程實踐教學體系改革、工程實踐條件保障、校企合作與國際化、學生創新激勵等一些關鍵環節的操作途徑。

[1] 形成高校和行業企業聯合培養人才的新機制：教育部高等教育司司長張大良談“卓越工程師教育培養計劃”[N].中國教育報，2011-03-05.

[2] 林健.談實施“卓越工程師培養計劃”引發的若干變革[J].中國高等教育,2010(17):30-32.

[3] 余壽文.21世紀初我國高等工程教育面臨的幾個問題[J].中國大學教學,2002(12):9-11.

[4] 李宛蔚.新形勢下中國高等工程教育的問題及成因[J].理工高等教育,2008，27(3):34-36.

[5] 陳煒.工科本科教育的分類與學校定位探討[J].高等工程教育,2011(2):42-47.

[6] 劉陳,李飛,方萍.信息學科創新人才培養體系的研究與實踐[J].中國高教研究,2008(12):66-68.

[7] 電子信息產業模式研究課題組.電子信息產業基本特征、現狀及發展趨勢/[EB/OL].[2007-01-01].http://e800.com.cn.

[8] 李博.培養卓越工程師：比較視野下工程碩士培養模式創新[J].理工高教研究,2010(4):79-82.

[9] 張安富,劉興鳳.實施“卓越工程師教育培養計劃”的思考[J].高等工程教育研究,2010(4):56-59.

[10] 張曉京,張麗嘉.基于全面質量管理的教學質量體系建設與實踐[J].中國大學教學,2008(6):68-70.

[11] 張艷芬,劉中成,耿強,等.新形勢下高校實驗室開放管理與運行機制的研究[J].實驗技術與管理,2013,30(3):180-183.

[12] 李志義.高等工程教育改革實踐:思與行[J].高等工程教育研究,2008(2):44-47.