面向新工科建設的電子信息類專業工程教育研究與改革

李祖林 姚勝興 王勇剛 董海兵 洪俊

摘 ?要：本文針對工程教育理論全新視角下的新工科專業建設現狀，分析了當前普通高校工程教學存在的問題，以CDIO工程教育理念為指導探索電氣信息類專業工程教育模式的改革，通過產教融合，以“卓越工程師教育培養”為主線，建設校企合作實踐教學平臺，構建基于“學習產出”的工程實踐教學體系，“新工科”建設對現有工程教育培養模式改革提出了新的方向，為培養工程技術人才提供有益的經驗。

關鍵詞：新工科建設;卓越工程師;工程教育理念;產出導向;產教融合

中圖分類號：G642.0 ? ? 文獻標識碼：A 文章編號：2096-4706（2019）13-0188-03

Research and Reform of Engineering Education for Electronic Information Specialty

Facing the Construction of New Subjects

LI Zulin，YAO Shengxing，WANG Yonggang，DONG Haibing，HONG Jun

（School of Electrical Information Engineering，Hunan Institute of Technology，Hengyang ?421002，China）

Abstract：In view of the current situation of the construction of new discipline specialty from the new perspective of engineering education theory，this paper analyses the existing problems in engineering teaching in colleges and universities，explores the reform of engineering education mode of electrical information specialty under the guidance of CDIO engineering education concept，builds a practical teaching platform of school-enterprise cooperation based on “learning production” through the integration of industry and education，and takes “education and training of outstanding engineers”as the main line. The construction of “new subject” has put forward a new direction for the reform of the existing engineering education training mode，and provided beneficial experience for the training of existing engineering and technical.

Keywords：new subject construction;outstanding engineer;engineering education concept;output orientation;integration of industry and education

0 ?引 ?言

我國工程教育在過去取得了較大的成績，培養了大批工程技術人才。但是我國工程教育目前仍存在不少問題，主要體現在：人才培養模式單一，多樣性和適用性欠缺;工程性缺失和實踐教學薄弱等問題長期沒有得到解決;質量評價體系導向重理論、輕設計、缺實踐;人才培養質量監控體系沒有形成持續改進的體制機制;產教融合政策與體制機制不到位，企業不重視人才培養全過程的參與。要培養學生具有較強的工程實踐能力和創新能力，就需要改革現有的專業工程教育培養模式，“新工科”建設正是對現有工程教育培養模式進行改革提出的新的方向，并將為改革我國現有的工程技術人才培養模式提供有益的經驗。針對我校電氣信息類專業按照“卓越工程師教育培養計劃”培養標準和工程教育專業認證要求實施工程教育改革，在工程實踐教學模式、實踐教學隊伍、教學質量評價等方面完成工程人才培養體系的改革，推動電氣信息類專業新工科建設，對工科類普通本科學校的工程實踐教學改革提出了更高的要求。

1 ?新工科建設對工程實踐教學的要求

傳統的工科專業人才培養最大的問題是沒有培養標準和畢業達成度評價，也就難以確切定義工程人才培養質量，培養環節如課程教學、實踐訓練和質量評價等過程實施就會出現較大的隨意性和主觀性，工程人才培養的效果很難達到。基于“學習產出”OBE（Outcome Based Education）的教學體系，實施CDIO（Conceive、Design、Implement、Operate）工程教育模式，是新工科建設對工程實踐教學的新要求。CDIO教學模式以產品研發、設計、安裝到產品運行的生命周期為載體，讓學生以主動的、實踐的、課程之間有機聯系的方式學習工程，CDIO培養大綱將工程畢業生的能力分為工程基礎知識、個人能力、人際團隊能力和工程系統能力四個層面，大綱要求以綜合的培養方式使學生在這四個層面達到預定目標，CDIO使工程教育改革具有更加明確的方向性、系統性，它的12條標準對整個模式的實施和檢驗進行了系統的、全面的指引，使得工程教育改革具體化、可操作、可測量，對學生和教師都具有重要指導意義。CDIO教學模式體現了系統性、科學性和先進性的統一，代表了當代工程教育的發展趨勢，這對電氣信息類專業本科學生的實踐教學提出了更高的要求。我國針對工程教育存在的問題，實施了卓越工程師教育培養計劃，培養的學生應具備“面向工業界、面向世界、面向未來”的能力，要達到這個目的，學校和企業必須融合，針對卓越工程師教育培養計劃，針對學生實行三年在學校完成理論課程和相關實踐課程、一年在企業完成工程能力培養的“3+1”人才培養模式，學生在企業完成一年的實踐能力培養的過程中，畢業設計課題來自企業并在企業完成設計任務，由企業和學校的雙導師共同指導，將學生在培養企業學習納入學校人才培養的全過程。因此，工程實踐教學效果不僅取決于校內實訓，也取決于企業工程綜合訓練的實施效果，學校卓越計劃的實施對接了新工科建設對工程實踐教學的要求。

2 ?工程教育實踐教學體系構建

根據卓越工種教育培養計劃培養標準和工程教育專業認證培養目標與畢業要求，基于OBE教學理念，建設校內外軟硬件實踐教學平臺，構建以CDIO為人才培養模式的具有電氣信息類專業特色的工程教育實踐教學體系。加強多樣化的實踐教學平臺建設，包括校內實驗室建設、實驗室管理、教學條件軟硬資料開放、校外產學合作實習基地和實踐教學隊伍建設，形成了具有電氣信息類專業特色的實踐教學體系，經過多年的教學改革與實踐，構建了電氣信息類專業的“基本技能訓練—綜合應用訓練—創新應用訓練—工程應用訓練”四層次的實踐教學體系。以專業理論知識學習與實踐訓練相結合、實驗實訓與校外工程訓練相結合為核心，依據國家卓越工種教育培養計劃培養標準和工程教育論證標準和專業畢業要求，構建了知識、能力和素質培養的人才培養教學新體系，制訂了“三平臺、二模塊”的電氣信息類專業人才培養方案。實施校內實踐教學模式改革，校內實踐教學采用“項目制”教學，項目實施過程中，構建基于工程教育理念的TDPS教學模式，即學生完成理論設計（T）—數字仿真（D）—實物制作（P）—系統調試（S）全過程的教學模式，學生在校內三年學習階段采用研究性、項目驅動式、探究式等教學方法，實行個性化培養，培養學生的自主學習能力和創新能力。

3 ?工程實踐教育改革成效

3.1 ?實施產學融合工程教育改革

實施產學融合教育，實行學校與企業“雙導師”制指導學生企業實踐，學生在企業完成一年的工程能力培養。學生在企業一年的培養過程中，實施“二制、三結合、四階段”的培養方式，“二制”是指學生在企業培養實行“崗位制”和“項目制”，學生在生產部、工程部、技術服務部和研發部等不同崗位輪崗學習，以企業實際工程項目為切入點，掌握企業產品生產工藝流程、工程技術和生產管理等知識;“三結合”是指將專業理論知識與工程實踐相結合、崗位技能培養與企業人才需求相結合、企業工程項目訓練與學生創新創業相結合，實現學生、企業和學校的三方良性互動與協作，確保“卓越計劃”的可持續實施;“四階段”是指學生在企業培養過程按照知識、能力、素質全面培養的要求實施階段遞進式培養，第一階段以工程安全與管理知識為基礎，學習企業安全制度、企業文化、環境保護與企業管理等內容，第二階段以專業工程知識為基礎熟悉企業生產工藝和管理流程，了解企業產品關鍵技術和生產設備，第三階段以實際工程項目為基礎，在企業相應崗位上參加項目訓練，應用專業知識解決簡單工程問題，制訂工程技術文檔，達到工程能力的基礎訓練，第四階段以企業需求和實際工程項目技術改造為目的，根據畢業設計任務和要求，結合專業理論和工程知識解決復雜工程問題，對復雜工程問題進行數學描述，利用所學專業技術實施項目理論分析—方案設計—項目實踐—系統測試（簡稱TDPS）的訓練過程，并完成畢業設計任務，達到畢業設計課題真題真做的目標。通過產教融合教育，學生在工程實踐能力、團隊協作、專業知識表達、技術文檔制作、工程項目管理和終身學習等方面的能力得到了提高，加強了學生知識、能力和素質的全面培養。

3.2 ?加強“雙師型”教師隊伍建設

“雙師型”教師是培養學生工程能力的必要條件，學院規定參加卓越計劃教學和工程教育認證的教師應具有在企業工作背景或鍛煉經歷，新進專業教師應到企業或實驗室培養一年，提高新進教師的工程意識和實踐動手能力;教師利用學生在企業完成一年的工程訓練指導機會，專業教師與企業指導老師共同指導學生，完成在企業的工程訓練任務，構建校企合作的教師互動教學模式，積累工程實踐經驗;聘請工程經驗豐富的企業工程師作為全職教師、企業導師或兼職教師共同制訂專業人才培養方案、共同完成課程的理論教學和實踐教學，以授課、講座和報告會等形式將工程實例、工程實踐經驗、企業文化和企業工匠精神帶進課堂，傳授給學生，并與學校專業教師合作，結合專業基礎理論，完成學生在企業一年的工程能力培養工作，參與學校工程教育指導委員會，深度參與專業人才培養全過程;提高專業教師的自主學習能力，選送教師到國外高校進修，學習國外先進的實踐教學理念，拓展教師的國際化視野，跟蹤電氣信息類專業前沿學術動態，學習國外的科研成果與先進技術，應用于實際工程實踐教學過程;選派專業教師參與專業相關的大型企業決策管理、承擔相關企業科技服務和參加企業的項目研究開發。建設一支年齡、學歷和職稱結構合理的“雙師型”教學師資隊伍，確保新工科專業建設、工程教育專業認證和卓越計劃實施等工作的順利開展。

3.3 ?完善實踐教學管理制度，改革考核方式

完善實踐教學管理制度，加強實踐教學管理，特別是學生企業一年的培養階段管理，必須要有相應的制度做保障，學生在企業完成一年工程能力培養過程中，學院制訂了學生校外工程訓練管理、產學合作管理和企業完成的畢業設計管理等制度。建立學生在企業完成工程訓練的保障機制，加強實踐教學經費足額到位，學生在進入企業學習前，簽訂學校、企業和學生三方協議，為學生在企業工程訓練購買人身意外傷害保險。加強實踐教學管理必須改革實踐教學考核方式，改變傳統的以實驗報告與實習報告來評價實踐課程成績的考核方式，采用筆試、實物作品制作、現場答辯、實習過程記錄、實習讀書筆記和實習報告總結等方式，企業導師和學校導師雙重考核評價學生的成績，實施“互聯網+企業培養過程”對學生實行過程管理，重點考核學生的表達能力、組織能力、工程知識應用能力、工程實踐動手能力和工程項目管理能力。

4 ?結 ?論

以工程教育認證“學生中心、成果導向、持續改進”的教育理念，構建了電氣信息類專業“基礎—綜合—工程—創新”四層次人才培養實踐教學體系，基于國際工程教育CDIO教學模式，提出了理論設計（T）—數字仿真（D）—實物制作（P）—系統調試（S）的電氣信息類專業工程教育模式，提高了電氣信息類專業學生工程教育質量。實施卓越工程師教育培養計劃和工程教育專業認證是新工科建設的質量保障，圍繞工業互聯網、工業機器人、人工智能等新技術，以學生為中心，堅持服務區域和行業產業發展的成果導向，健全持續改進的評價機制，形成面向“智能制造”，具有鮮明特色的電氣信息類專業人才培養模式，以提高學生工程意識、工程素質和工程實踐能力為核心，大力推進工程實踐教育教學改革，研究和探索工程實踐教學新模式、新機制，不斷提高人才培養質量。

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作者簡介：李祖林（1966-），男，漢族，湖南衡陽人，教授，院長，碩士研究生，研究方向：自動化控制的研究與教學。