面向工程教育認證的信息工程專業實踐教學體系改革探索

摘要：我校信息工程專業辦學時間短，存在辦學理念滯后、特色不明晰的問題。為提高人才培養質量，我們以普通高等學校本科專業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，在重構專業課程體系基礎上創新了專業實踐教學體系，優化了實踐教學內容和成績評價方法，契合畢業要求，達到了人才培養的預期目標。

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展規劃綱要（2010—2020）提出高等教育要“堅持內涵式發展，牢固確立人才培養的中心地位，走以質量提升為核心的內涵式發展道路”［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目的，完善專業人才培養體系，提升人才培養質量。

普通高等學校本科專業類教學質量國家標準［3］（后簡稱專業國標）對信息工程專業通識類、學科基礎、專業核心等三個知識體系和實踐教學要求進行了詳細描述，明確了該專業學科交叉與融合、寬口徑培養特點，核心課程覆蓋了電子電路、信號與通信系統、信息處理與計算機技術等內容，強調實踐教學環節不低于總學分的25%，還給出了實踐教學環節應體現的相關能力培養建議。為了提高人才培養質量，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：傳統工科教育中的“工科理科化”的現象由來已久，多表現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。

實踐教學系統性較差，成績評價方法單一：普通工科專業實踐教學環節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，系統性較差，沒有體現出工程教育的內核和本質。組織實施時，往往是各自為戰，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，任課教師很難依據統一標準評價，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 調整專業培養定位與培養目標

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

遵循學校辦學理念和特色，明確信息工程專業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”的產業布局需求，為地方經濟和社會發展培養高水平建設人才。調整了信息工程專業培養目標：培養學生成為在“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人才。強調學生具備良好的分析和解決問題的能力，對創新、團隊合作、持續學習等能力亦有明確要求。

3 重構專業課程體系

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

首先，遵循本科專業國標［3］對信息工程專業知識體系和課程體系建議，深度研究了專業課示例中各門課程之間的銜接關系，結合學校發展規劃和辦學特點，初步確定專業課程群。其次，依據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、核心的畢業達成，精煉了專業課程配置。

按照信息采集、傳輸、處理和管理一條信息流動方向，設置了專業基礎和核心課程體系，涵蓋了專業類教學質量國家標準中規定的4個核心知識領域內容，結合學校辦學特色和地方經濟發展特點，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個創新學分。

4 創新實踐教學體系

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，與產學研合作單位和行業領域專家深度合作，以培養目標為基礎，以畢業要求達成為導向，基于工程技術能力和非技術兩大因素，創新性地提出了“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，還應包含著對社會與環境、職業素養、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，直至最后的畢業實習和畢業設計。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新能力訓練層次，體現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，評價與持續改進意識及持續學習的能力培養，逐步培養學生在工程與社會、環境與發展、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、工程實踐和創新能力及其他非技術因素能力的訓練。

優化實驗課程內容：在時空兩個維度上優化實驗課程內容，保證課程理論體系完整性和系統性，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，合理刪減前導后續課程重復內容，規范教學內容和重點、考核權重，明確內容與畢業要求一致性。

例如，智能信息處理模塊中“數字圖像處理”和“機器視覺工程應用”為先導后續課程，重點對應畢業要求3和5，對應畢業要求對工具、平臺應用能力及實驗方案設計和選擇能力。我們統一了實驗工具和平臺，合并部分重復的實驗內容：“數字圖像處理”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，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］。重視產學合作、產教融合，針對校內教師工程實踐能力薄弱、經驗不足的現象，采用了請進來走出去的方法，本著互利互惠的原則，與產學合作單位共享資源、合作開發。

以嵌入式技術模塊——綜合類實訓為例，主要對應畢業要求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的某物流園區“倉儲與智慧物流系統”的若干子課題，企業導師與校內導師協同工作，企業導師從宏觀角度講述課題目標、設計方法，側重畢業要求6和11，校內導師則更多在工具與編程技術方面，側重畢業要求3、4、5。既能讓學生了解課題真實性，激發學習興趣，又因案例方案合理、技術成熟，易于學生理解和實現，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。區分實驗類課程、課程設計、綜合實訓類三種實踐教學環節，采用了分類考核模式，細化了評分規則。結合畢業要求，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。

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

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

重視畢業實習和設計：這兩個環節覆蓋了所有畢業要求，需要校院系三級管理部門與實習單位協同工作，重點是明確了校內外導師和畢業生的指導思想：熟知實習和設計目標、實施過程監督、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、難易度與創新點，論文完整性和規范性，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、工程可行性與畢業要求達成一致性，兼顧課題創新性，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：畢業生根據興趣和學習特點選擇課題，導師依據其模塊課程選擇、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，評閱合格后畢業生方可參加答辯。

隨著“4階段，9大項”畢業實習和設計環節落實，近三年設計論文質量明顯提升，優良率由前年的46%上升到今年的62%，達到了提升畢業設計質量的目的。

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，適時引入產學合作企業參與實踐教學，完善了考核評價機制，公正客觀評價學生成績，落實畢業設計課題雙選制度，強化畢業實習和畢業設計工作過程考核，切實提升了學生自主學習意識、工程實踐和創新能力。后續我們將持續優化課程體系建設，優化實驗項目，整合實驗內容，加大產學合作企業參與實踐教學力度，持續改進畢業實習、畢業設計雙選機制和質量監控體系，提升畢業要求達成度，提高人才培養質量，同時也為其他工科專業提供經驗。

參考文獻：

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［2］中華人民共和國教育部.教育部關于高等學校加快“雙一流”建設的指導意見（教研［2018］5號）［EB/OL］.（2018-8-27）［2020-12-20］.http：//www.moe.gov.cn/srcsite/A22/moe_843/201808/t20180823_345987.Html.

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［6］郝建軍，王卓鵬.基于OBE理念的電子信息類專業畢業設計的改革與實踐［J］.教育現代化，2020，7（35）：88-90.

［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。