以“学习产出”理念制订电气工程专业人才培养方案

窦晓波,黄学良,胡敏强

(东南大学电气工程学院,江苏南京210096)

0 前言

人才培养模式,即培养什么样的人和怎样培养出这样的人是高等教育教学改革的根本问题。人才培养模式包括专业设置、培养方案、培养目标、培养规格和培养途径等要素,其中培养方案是培养目标和培养规格具体化、实践化的体现,是人才培养模式的核心内容。因此,制订科学、合理的人才培养方案是高等教育教学改革需要解决的首要问题。

学习产出(learning outcomes)是近年来诞生的人才培养新理念,它用于表述学生完成学业时应具备的知识、技能、素质和人格,即知道了什么、有能力做什么、养成了怎样的行为和理念准则等。学习产出能够直观的体现培养目标,反映培养方案的宗旨和原则。因此,很多发达国家的教育认证机构,如美国的ABET(工程与技术认证委员会)、APDC(职业发展委员会)、英国的ECUK(工程委员会)等都将学习产出作为主要的认证手段:一方面,它们通过专业人员提供的学习产出来对其技能水平和职业规划做出评价;另一方面,它们借助制订不同专业的学习产出准则来指导高校培养方案的制订和实施。国内,学习产出这一新理念也开始逐步地被人们了解和接受,并尝试地引入到教育认证和评估领域。

人才培养方案的基本要求是能够实现预期的培养目标。用学习产出来描述培养目标,可以使这一基本要求变得更具体、更可操作和更可评价,培养方案也会变得更明确、更合理。因此,将学习产出这一理念融入人才培养方案的制订过程中,对于新形势下探索高等教育教学改革具有一定的借鉴意义。

1 电气工程专业人才的学习产出

电气工程是一门宽口径的综合性专业,它涵盖了电工、电机、电子、自动控制、电力系统、计算机等多个技术领域。该专业要求学生通过四年的知识学习和技能训练,具备解决电气工程领域中实际问题的能力,从而能够成为从事与电气工程有关的系统运行、工程设计、试验分析、研制开发、经济管理以及教育等领域工作的宽口径、复合型人才。依据这样的基本目标,我们认为电气工程专业学士学位人才的学习产出大体上可以从四个方面来概括:

1.1 理论知识

(1)掌握扎实的数学、物理等自然科学的基础知识。

(2)掌握电气工程领域必需的宽口径的理论知识,如大电类的:电工理论、电子理论、控制理论、计算机基础理论等;电气类的:电机理论、电力系统理论、电力电子和电力传动等。

(3)掌握电气工程领域内2至3个专业方向的专业知识,同时了解本学科的最新技术和发展趋势。

(4)掌握一定的人文、社会、法律、经济、管理科学的基础知识和外语综合应用能力。

1.2 专业技能

(1)具备一定的专业实践技能,主要包括使用各类仪器、仪表的基本能力;电工、电子、电机和自控等工程应用方面的设计、安装、调试和测试的基本能力;电力系统的认知和初步设计能力。

(2)具备熟练的计算机,包括微机、单片机、可编程控制器、接口电路、程序和算法设计以及数字通信等方面的综合应用能力。

1.3 思维技能

(1)具备较强的判断、理解和推理能力,即逻辑思维能力。

(2)具备灵活运用专业知识参与创造性活动的能力,即创新能力。

(3)具备自主学习新知识、新技能以及在不熟悉或条件不完备情况下学习工作的能力,即自学能力。

(4)具备对终身学习的正确认识和适应发展、迎接挑战的能力,即发展能力。

1.4 通用技能

即在多种场合下都能应用的技能,主要包括:

(1)能够正确的认识并理解职业道德和社会责任。

(2)掌握文献检索、资料查询以及运用现代信息技术获取有用信息的能力;具备一定的科技论文写作能力。

(3)具备较强的工作适应能力、表达能力、人际交往能力、竞争与合作的意识以及组织管理能力。

值得指出的是,以上是我们针对电气工程专业人才学习产出做出的初步总结。不同学校在制订相应细则时,还应结合学校的办学思路、人才定位、资源规划、专业特色和社会需求等统筹兼顾、充分论证,以保证制订的学习产出科学合理且确实可行;此外,学习产出制订过程中还应听取多方面的建议,包括教师、在校学生、已毕业学生和用人单位等,做到过程和结果的公开透明。

引入学习产出的理念不仅仅是为了更准确、更清晰地阐述人才培养目标,更重要的是要将这一理念贯穿到高等教育的全过程中,强调以实现学习产出为出发点,对教学全过程进行持续改进,最终达到保证和提高高等教育质量的目的。换言之,为了使预期的学习产出得以实现,需要我们从课程设置与教学内容、教学方法、教学考核方法等教学的各个环节入手,制订出与学习产出相适应的人才培养方案。其中课程设置是最首要的一个环节。

2 依据学习产出,优化课程设置

课程设置对于实现学习产出起着主导作用。我们从理论知识、专业技能、思维技能和通用技能四个方面的学习产出入手,并结合东南大学电气工程学院的专业特色和实际情况,提出了“增加通识教育、拓宽专业口径、加强实验实践环节”的课程设置基本思想。下文将以东南大学电气工程学院为例,就如何围绕四个方面的学习产出进行课程设置展开详细说明。

2.1 理论知识方面

理论知识方面的学习产出可以归纳为自然学科、人文学科和专业学科三条知识主线。我们认为这三条主线的授课学时按照1:1:1的比例较为合适,学生自然和人文知识的获取通过通识教育课程来实施,专业知识的获取则通过专业基础课和专业课来实施。

(1)通识教育课

通识教育课依托学校公共基础课程平台,主要包括数学、物理、外语、计算机、思政、环生、经管等类别。这些课程主要是加强学生的基础知识,丰富学生的知识结构、拓宽专业口径、实现多学科渗透,塑造学生完整和丰富的人格和个性,提高学生的人文素质,促进各种能力的协调全面发展,启迪创新思维,为将学生培养成“通专结合的复合型人才”和“具有开拓性的创新性人才”打下基础。

(2)专业基础课

专业基础课的主要作用是让学生“掌握电气工程及相关领域中必需的理论知识”。根据上文总结出的学习产出,电气工程专业人才需要掌握大电类(电气信息类)和电气类两个层次的专业理论,因此我们也相应的将专业基础课程划分为大电类和电气类两个部分。

大电类基础课包括:电路基础、信号与系统、计算机结构与逻辑设计、电子电路基础、微机与系统、电磁场、计算机软件技术基础、自动控制原理、电气学科概论等。这些课程主要向学生传授电气信息领域中最基本的电工理论、电子理论、控制理论和计算机基础理论等的基础知识,为学习后续课程打下基础。课程设置上强调电气、信息两个学科之间的交叉融合,以保证学生根据需要和兴趣在大电类平台上具备更为广博的基础知识,满足社会对复合性人才和学生个性化发展的需要。

电气类基础课又称为专业主干课,主要包括:电机学、电力电子基础、电力系统基础、电力系统暂态分析、电力传动技术、电气检测技术等。这些课程主要向学生传授电机理论、电力系统理论、电力电子和电力传动等的基础知识,对于学生理解专业体系、形成专业思想以及选择今后的研究方向都十分重要。学生学习完这些课程之后,可以基本把握电气工程的核心知识和技术脉络,为进一步更加系统、深入地开展相关专业课程的学习研究、形成可持续发展的知识体系打下扎实基础。

(3)专业课

专业课的主要作用是让学生“掌握电气工程领域内2至3个专业方向的专业知识,同时了解本学科的最新技术和发展趋势”,主要包括:电能生产技术概论、信息通讯网络基础、数字信号处理、电力系统继电保护、微特电机及系统、电力电子装置及系统、电机设计与CAD、智能仪表、电气设备故障诊断概论、电力市场概论、电气工程新技术专题、配电自动化及其发展、新技术在电力系统中的应用、电力系统自动装置原理等。在课程设置过程中,我们不仅考虑了专业课程需要实现的学习产出,而且充分考虑了东南大学电气工程学院在微特电机、电力市场、继电保护、配电自动化等领域的专业特色。

专业课是继专业基础课之后开设的具有工程性、深入性、发展性,着重讲授二级学科知识、学科前沿知识、新技术、科研成果以及体现专业特色的课程。专业课不仅要在有限的学时里向学生传授必备和最新的专业知识;而且要激发学生的专业兴趣,便于其今后做出职业规划或者选择深造的研究方向;同时还要引领学生沿着新概念、新方法独立思考和分析实际问题,锻炼学生的思维技能。

2.2 专业技能方面

专业技能方面的学习产出可以归纳为电气类和计算机类两条主线,我们认为这二条主线的学时按照2:1的比例较为合适。学生各项专业技能的培养主要通过实验和实践教学环节来实现:以我校为例,针对电气类专业技能,开设了电路实验、电机实验、电工电子实验、电力系统基础课程设计、电机实习、电力系统认识实习、现代制造技术工程实习、工业系统认识和生产实习等教学环节;针对计算机类专业技能,开设了电子电路实验、数字逻辑电路实验、微机实验,计算机综合课程设计、可编程控制器综合课程设计等教学环节。

学生所要具备的各项专业技能不是孤立和分散的。因此,我们遵循技能培训的一般规律,按照系统性、层次性和循序渐进的教学原则,构建了基本技能(实验)、专业技能(实习)和综合能力(设计)分阶段培养,与理论教学有机结合又相对独立的实验和实践教学体系。

2.3 思维技能和通用技能方面

思维技能和通用技能方面的学习产出主要用于体现学生的全面素质和完整人格。因为这两种技能的形成是一个潜移默化的长期过程,学时有限,不可能开设专门的课程。这就要求我们要有意识的将这两方面的学习产出融入到各个不同教学环节中,逐步加以实现,以我校为例:

(1)理论知识的讲授

对各门课程的教学内容进行整合优化,使不同课程教学内容互不重复又互为衔接,有机的构成一个能够支撑包含思维技能和通用技能的所有学习产出的完整知识体系。淘汰落后、过时的内容,引入最新技术和研究成果,突出教学内容的时代性;将基础知识与专业知识相结合、理论分析与实践方法相结合,突出拓宽基础和创新能力、综合实践能力的培养。

(2)专业技能的培训

适度控制验证性实验,加强设计性、综合性和创新性实验;实习和设计不仅限于理论分析,更多采取系统设计、仿真或制作与理论分析并举的方法,着重提高学生的逻辑思维能力、创新能力和自学能力;与企事业单位加强联系、协作办学,以提高学生的职业素质、工程应用能力、工作能力和发展能力为重点,深化社会实践、认识实习、生产实习和毕业实习,为学生毕业后能够快速承担起本职工作打下坚实基础。

(3)课外研学的开展

课外研学,即学生课外通过科学研究而学习,是东南大学对本科人才培养模式的一个新尝试。学校规定每位学生在四年中必须单独或者组队通过科研训练计划(SRTP)、学科竞赛、创新实践活动、提交研学作品(制品、设计、论文、报告、规划、软件等)和发表论文等途径取得学分,作为毕业的必要条件。实践证明,这一举措极大促进了学生各项能力,特别是思维技能和通用技能的发展,同时培养了学生严谨的科研素养和作风。

2.4 课程设置与学习产出关联的量化方法

本节上文主要介绍了依据学习产出优化课程设置的思路和相关实例。那么,课程设置如何体现学习产出?两者间的关联有没有具体的量化方法?这里抛砖引玉,给大家介绍一种简单实用的方法—“课程-产出表”。“课程-产出表”是一张二维表,表的横行为各门课程、纵列为预期的各项学习产出。如果某门课程对于实现某项学习产出起到作用,则在表中相应的位置加以标记。以数学类课程为例,它们对于实现自然科学基础知识、计算机技术应用能力、逻辑思维能力、自学能力等学习产出起作用,则在数学类课程所在的行与这4个学习产出所在的列的4个交叉栏中打上标记。

在对学习产出以及各门课程教学内容、方法和效果缜密分析、充分论证的基础上,最终可以形成一张完整的“课程-产出表”(详见附录)。借助这张表,我们可以一目了然的看出哪些课程对于实现哪些学习产出有帮助,预期的各项学习产出是不是都能够通过相应的课程实现,有没有哪一项学习产出安排的课程太少或者太多,学生毕业时,各方面的能力是否能够得到均衡发展,能否达到预期的培养目标。这样我们就可以通过对比“课程-产出表”和教学(特别是学生)的实际情况,对培养方案重新做出审视和规范,从实现学习产出出发,对课程设置和教学内容、方法做出针对性的优化,使其变得更科学、更合理。

3 依据学习产出,创新教学方法

实现学习产出的最重要环节是各门课程的教与学。按照课程特点、负责实现的学习产出和激发学生学习兴趣的思路,组织不同课程的不同教学方法,如课堂教学与实践教学相结合、课堂教学与课外指导相结合、课堂讨论与教师讲授相结合、多媒体教学、网络教学、现场教学、双语教学、外聘专家讲学等。

以我校开设的电气工程新技术专题、新技术在电力系统中的应用这2门课程为例,采用了国外流行的Seminar(课堂讨论)的教学方法。学生在教师给定的选题范围内,就自己最感兴趣的一个方面,自由选题、独立研究,写出论文后在课堂上讲演,教师和其他同学就论文提出质疑共同探讨。整个教学过程以问题的提出和解决为始终,能够诱发学生强烈的求知欲和高涨的学习热情。通过课程学习,学生不仅接触到了学科的前沿技术,而且自身的逻辑思维能力、创新能力、自学能力、发展能力、科技能力和工作能力等多项学习产出都得到了长足发展。

“教学有法、教无定法”,不同学校、不同专业、不同课程、不同师生的教学情况不尽相同,不可能为所有课程都总结出一个最好的教学方法。关键是要根据教学的一般规律和实际情况,选取能够实现最好或者最多学习产出的方法去教学,因材施教、因人施导,将教师的知识和经验、学生的求知欲和创造力最大程度的转化为各项学习产出,实现内容与形式、手段与结果的统一。

4 依据学习产出,改革教学考核办法

将学习产出理念真正落实到高校专业人才培养方案中,还需要改革教学考核办法。因为以往以卷面成绩作为主要考核项目的考核办法,很难涵盖所有,特别是技能方面的学习产出。因此,有必要建立一套能够科学、客观的反映学生各项学习产出的考核办法。该办法应当遵循综合性和多维性的基本原则,即考核应该能够涵盖本门课程作用的所有学习产出,包括理论知识和各项技能;结果应该能够充分体现学生在教学过程中表现出的多维状态,而不是一个简单对某几个特定阶段的总评分。简单归纳一下:

理论知识方面的学习产出可以通过卷面、课程作业、课堂表现、书面报告和专题论文等进行综合评定;专业技能方面的学习产出可以通过在规定时间内完成实验的情况、实验笔记、实验报告和课外竞赛等进行综合评定;思维技能和通用技能方面的学习产出可以通过课外活动、利用信息技术完成课外作业、合理计划和安排时间、严格按时完成工作、选择和应用恰当的方法解决问题、口头和书面的交流能力、团队工作和团队领导能力、计算机应用能力等进行综合评定。具体到不同课程可以参照“课程-产出表”来制订多元化的考核办法。

改革教学考核办法难免会给教学管理带来不小的难度和工作量,但它却能够通过评定学习产出这一途径,将学生的知识、能力和人格水平完整、具体的反映到培养方案中,这从某种意义上来说,也是将我们多年来一直倡导的素质教育真正落到了实处。因此,虽然依据学习产出改革教学考核办法会遇到不少实际困难,但事在人为,通过我们的努力,这一设想一定可以实现。

5 结语

作为国外高等教育中的一个重要课题,“学习产出”已经得到了美国、英国等很多国家的认可和采用。本文将这一新理念引入我国高校电气工程专业人才培养方案的制订中,是对电气工程领域人才培养模式改革的有益尝试和探索。文中对这一课题进行了初步探讨,学习产出的理念还需要在今后的教学实践中不断充实、完善,以便为高校培养新时代的高素质人才发挥更大作用。

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