卓越工程师培养模式探索——以天津大学光电信息工程专业为例

贾大功，张 楠，张红霞，蔡怀宇，郁道银

（1.天津大学精密仪器与光电子工程学院，光电信息技术科学教育部重点实验室，微光机电系统技术教育部重点实验室，天津 300072；2.天津职业技术师范大学经济与管理学院，天津 300222）

卓越工程师培养模式探索
——以天津大学光电信息工程专业为例

贾大功1，张 楠2，张红霞1，蔡怀宇1，郁道银1

（1.天津大学精密仪器与光电子工程学院，光电信息技术科学教育部重点实验室，微光机电系统技术教育部重点实验室，天津 300072；2.天津职业技术师范大学经济与管理学院，天津 300222）

面对市场对光电信息技术类人才需求的增加，原有的人才培养模式需要做大的改变。为了培养出满足社会需求的高层次人才，文章分析国内外卓越工程师的培养模式，并依据天津大学光电信息工程专业具备的特色和培养目标，对本专业的人才培养模式进行了系统探索与实践。

卓越工程师；创新能力；光电信息；培养模式

当前，创新工程技术人才培养是高校的一项重要战略任务，我国《国家中长期人才发展规划纲要》中已经明确提出“培养一线创新人才和青年科技人才，建设宏大的创新型科技人才队伍”的发展任务[1]。为了响应国家的号召，教育部启动了“卓越工程师教育培养计划”。所谓的“卓越工程师”就是具有创新能力的工程技术人才，也是区别于其他工程师的基本特征。全国工科院校60余所获准实施该计划。天津大学作为“985工程”学校，也是获准实施该计划的学校之一，于2009年启动卓越工程师教育培养计划，成立了“求是学部”，开展了数理基础强化试验、大口径专业基础强化试验，即将开展的有校企合办专业试验、复合型培养试验、本硕分阶段统筹培养试验、实践强化试验等等[2]。目前，天津大学以材料成型及控制专业为首的20多个专业都提出了本专业卓越工程师培养计划。光电信息工程专业作为天津大学的国家重点学科之一，也在积极探索卓越工程师的培养模式。建设具有本专业特色的新一代卓越工程师是每一名教师的职责。

近年来，光电信息产业迅速发展，对光电信息工程技术人才的需求逐年增加。为了适应产业快速发展的需求，需要更好地培养大量高质量光电信息工程技术人才。多年来，在学校的支持下，光电信息工程专业在人才培养方面取得了一定的成绩。但是，在具有创新精神的卓越工程师培养方面还存在一些问题，突出表现为：大部分学生的创新能力不强，外部依赖性强；学生的团队协作性差；部分学生对未来的目标比较迷茫，没有自己确切的人生目标；不少学生国际视野狭小等等。这些问题的存在已经严重影响未来的人才培养及社会发展，急需改变目前的人才培养模式。本文在分析国内外工程技术人才培养模式的基础上，针对本专业人才培养中存在的问题，从创新能力和人文素养两个方面提出本专业卓越工程师培养的模式。该模式实施后，学生参加课外科技活动的热情高涨，其创新能力和动手能力显著提高，工程素养明显提升。

1 国内外卓越工程师的培养模式

国外在具有创新能力的卓越工程师培养方面做了大量的实践工作，如德国亚琛工业大学、澳大利亚的皇家墨尔本理工大学、美国爱荷华州立大学、美国普渡大学等一大批院校就如何培养优秀的卓越工程师提出了具体的培养模式和教学方法。

在国内，自从《国家中长期教育改革和发展规划纲要》提出以“注重综合素质，强化能力培养”[3]为指导，培养具有创新精神的卓越工程师成为各高校人才培养的目标。国内大批重点院校都做了积极的探索，如天津大学、清华大学、南京大学等，并且取得了良好的成果，下面介绍一些典型的培养模式和教学方法。

1.1 CDIO培养模式

2000年，麻省理工学院等院校创立CDIO工程教育理念[4]。所谓的CDIO就是Conceive构想、Design设计、Implement实现、Operate运作。该教育理念提倡以实践教学为主，培养学生实际的操作能力，从而提升学生的综合能力。目前，CDIO培养模式在我国工程教育领域得到一定程度的应用，并取得了令人瞩目的教学效果，例如宁波职业技术学院、海天国际集团与我国塑料机械行业协会共同展开了基于CDIO理念的产学合作教学实践。通过技术学院与行业协会以及产业骨干企业联合，以产业标准为工程师培养方向，采取了以“产学”合作为主要培养方式的教育模式。该模式以“干中学”为主要教学手段，强化构思、设计、执行、运行4个关键环节，通过评估学生的学习效果和教学满意度完善整个教学过程。实践证明，该模式已经成功地为企业提供大量急需的工程技术人才[5]。同样，德国亚琛工业大学的Janine Stieger和Anne-Carina Thelen等[6]在“Challenge of Large Group Study Courses in Engineering Education”中也提出类似的观点，他们主张项目教学，通过和项目绑定，培养学生解决实际问题的能力，并培养他们的创造能力。国外其他大学，如加州理工大学等，也都开设相应的大学生科技计划，以培养学生的动手能力及创新能力。这些人才培养模式在一定程度上与CDIO教育理念相吻合，都是以实践教学为基础，培养具有创新能力的工程人才。

1.2 结合社会需求的培养模式

“弹性式4+2分层模块”培养模式是由江南大学曹瑛于2010年提出的。该模块由4个功能模块和2个支撑载体构成。其中，4个功能模块分别为实践教育模块、研究模块、创业教育模块和人际交往模块；2个支撑载体分别为全程导师制和特色俱乐部[7]。该模式的设计思路是以实践教育为基础，以研究教育、创业教育和人际交往为发展方向，并通过全程导师制和特色俱乐部的支撑，培养学生创新创业意识及实践动手能力。该模式最为突出的是将学生的就业、人际沟通与教学、科研结合在一起，不仅培养学生的创新、实践能力，还结合当今社会就业形势，有针对性地培养学生的综合素质。类似于“弹性式4+2分层模块”，美国工程教育界提出的“大工程观”[8]也强调培养学生具有良好的社会协调能力和创新工程实践能力。上述两种模式都以培养人才的社会性为核心，将社会需求与工程实践人才的培养紧密结合在一起，不仅培养出了卓越的工程师，还满足了用人单位对创新工程人才的需求。

1.3 “产学研”培养模式

“产学研”培养模式是国际上公认的工程教育模式。“产学研”合作是提高学生工程实践能力的重要途径。澳大利亚的皇家墨尔本理工大学通过对该校机械电子工程专业与社会企业的联合培养来阐述未来工程技术类专业“产学研”培养模式[9]。该模式中，企业与学校联合建设实验室或者实践基地，给学生提供科研和实践的场所，企业将获得合格的工程师及培训基地。除了澳大利亚，英国的“三明治”模式、美国安提亚克大学模式、加拿大滑铁卢大学模式等都是一种以“产学研”为主的人才培养模式[10]。在国内，这种培养模式也同样备受关注，如天津大学的产学研平台的建立、校企双向流动等措施，切实、可靠地实施了“产学研”人才培养[11]。这种培养模式更是本专业卓越工程师培养的出发点，也是培养卓越工程师的最大优势。

2 光电信息工程专业卓越工程师培养模式

通过对国内外卓越工程师培养模式的分析，从中可以看到：实践教学、创新能力培养是卓越工程师培养的核心内容。因此，在探索适合本专业卓越工程师培养模式时，依托本专业已有的优质教学资源，如国家“质量工程”项目建设、国家、地区精品课程和良好的科研环境等，在原有教学的基础上加强实践教学，以学生的“课外科技活动”和“社会活动”为突破口，从创新能力培养和人文素质培养两个方面入手，解决现有人才培养方面的不足，从质量上和数量上培养光电信息工程专业卓越工程师。通过实施“卓越工程师”培养计划，学生的创新能力、社会责任感得到了显著的提高。以下从创新能力培养和人文素质培养两个方面来探讨本专业卓越工程师培养模式。

2.1 以创新能力培养为核心

天津大学光电信息工程专业隶属于“光学工程”一级学科，是国家重点学科之一，以培养国内、国际一流创新人才和卓越工程师为目标。为了更好地实现卓越工程师的培养，结合光电信息工程专业实际情况，于2012年起，从大学一年级新生入学开始，通过自主招生、暑期夏令营和入学考试选拔一部分综合素质高、学科特长明显的学生组成一个工程班，以小班形式进行授课。通过以下途径实现本专业的人才培养：①全程实施“导师制”，也就是在新生入学之初，就指定导师。为了更好地指导学习和培养能力，5名学生配备1名导师，通过“双向选择”的方式进行确定，并要求导师和学生每周面对面交流。在低年级时，导师除了负责指导学生的课外科技活动、培养学生的研究兴趣、激发学生的创造力外，还要参与学生个性化课程内容编订，课程内容突出工程创新理论和实践。高年级时，导师负责以“实际工程项目”为导向，让学生在实际工程项目中发现问题，创造性地解决问题，在学习过程中锻炼学生的动手能力、项目组织能力及团队合作能力。②以“科研项目”为依托。目前高校的科研项目有两大类：一类是基础研究；另一类是应用型研究。教师依托这两类项目培养学生的创造能力和解决实际问题的综合能力。特别是应用型研究能与实践紧密结合，可以培养学生在工程中发现和解决问题的能力，培养学生的工程系统能力。科研项目的选择依托学生的专业知识，并与实际工程问题紧密结合。例如“通信原理”课程，可以依托国际最新研究方向“多维通信理论研究”课题，让学生在课题中发现通信系统存在的问题并解决新出现的问题，将课题中学习到的通信理论和技术，应用在实际问题中。③建立校企“创新实验室”。高校拥有高质量的智力资源和研发环境，企业拥有市场、资金和加工生产资源。通过双方共同建立“创新实验室”，让学生参加以“具体的工程问题”为目标的科技项目，训练学生的创新思维，培养学生的专业技能和工程修养。例如，本专业与航空航天集团共同建立“天津大学－中航工业凯天光纤传感联合研究中心”，其目的是培养学生在光纤传感技术方面的知识和应用技能，学生进入该联合实验室后，将以企业急需解决的技术难题为研究对象，采取团队合作研究的形式，培养学生在真实环境下解决问题的能力。目前，从联合研究中心毕业的学生已经成功就职于航天研究所。④建立多样的“实习基地”。为了培养和锻炼学生的动手能力和实践能力，本专业在十余家企业内建立实习基地，让学生亲临现场，到生产一线顶岗实习，在真实的工程环境中学习课本上无法学习到的知识。同时，在企业实际生产中，将自身所学的课本知识与现场应用结合起来，提高自身的实践能力，加深对原有知识的理解，使自身的创造力、沟通能力和领导能力得到培养。目前，本专业已经在天津市圣威科技发展有限公司、天津市拓普仪器有限公司、天津欧波精密仪器股份有限公司等单位建立了实习基地和科技创新转化基地，定期派遣学生进行课程实习，实现校企联合培养人才。学生实习后反映，这种针对性的实习，使他们对专业课程的认识和应用能力有明显提高。⑤参加“科技创新活动”。鼓励学生积极参与国家级、校级大学生科技创新计划的申报和研究，如“天津大学学生创新实践计划”、大学生“挑战者”杯、全国“虚拟仪器”大赛和“机器人”竞技大赛等活动，将学生的课外科技和自主科研有机结合起来，丰富学生课外科技实践活动，这不仅提高了学生的综合素质，也提高了学生工程实践能力，为成为一名合格“优秀工程师”奠定了基础，同时也培养了学生的科研能力。实践中发现，经常参加课外科技活动的学生，在本科生毕业设计阶段和研究生攻读阶段，对课题的理解和动手能力方面比没有参加过的学生有显著提高。目前已经成为导师们选择学生的一个重要的标准。

2.2 以“人文素质”培养为辅

在培养卓越工程师过程中，不仅要注意学生创新能力的培养，还应该加强人文素养方面的培养。特别是80后、90后学生，在一定程度上更是缺乏相应的人文修养。因此，在相应的人才培养模式中，要开设具有针对性的课程和科技活动，以培养学生的人文素质，如良好的职业道德修养、良好的社会协调能力、开阔的眼界和人际沟通能力等。在这些课程中，使学生树立积极的人生态度、良好的社会责任感和优良的职业取向，解决目前学生中存在的学习懈怠、缺少责任感的现象。在业余时间，由院团委发起，以各种社团为核心集体，学生自己协调、组织，开展相关的社会活动，通过社会活动，培养学生社会责任感，也培养了学生组织能力、团队协调能力和沟通能力。通过两个层次的培养，不仅提高学生的自制力、吃苦耐劳的毅力，也培养了学生的国际化视野、优秀的领导能力、团队协调能力、沟通能力和职业道德。

2.3 实施效果

通过实施“卓越工程师”培养计划，光电信息工程专业在学术带头人、国家教学名师郁道银教授的带领下，28位专业教师全程参与，围绕30人组成的工程班，有步骤地推进本专业创新人才的培养。每年组织参加“国家大学生创新、创业训练计划”、“全国嵌入式处理器设计应用大赛”、“天津市数学竞赛”、“天津大学机器人大赛”、“天津大学海洋部船模大赛”、“天津市挑战杯大学生课外学术科技作品竞赛”等学生科技项目的人数逐年增加。随着“卓越工程师”培养计划的实施，学生科技作品获奖数量逐年增加，这激发了学生参与课外科技活动的热情，学生的创新能力有了大幅度的提高。校企共建学生创新实验室，注重培养学生的工程素质，目前，已有10名学生在合作企业完成毕业设计，较好地完成了企业提出的工程任务。

3 结束语

面对市场对新型工程技术人员的需求，天津大学光电信息工程专业积极开展了“卓越工程师”的培养，并建立了以“创新能力”为核心、“人文素质”为辅的培养计划。该计划的实施有效提升了本专业毕业生的工程素养，帮助他们就业时获得理想的职位。同时，该计划的执行也使得本专业实践教学内容更加完善，实践教学方式更加多样化，弥补了专业课教师在工程教学方面的不足。但是，计划实施过程中也存在一些不足，主要体现在：不能完全激发所有学生的创新积极性、学生们的综合应变和协调能力还存在欠缺、实践教学基地有限等问题，因此，还需要继续深化已有的教学成果，扎实地执行培养计划的每个环节，将“创新”和“工程实践能力”渗透到学生的学习生活中，使其成为一种本能，培养出名副其实的“卓越工程师”。

［1］ 教育部.国家中长期教育改革和发展规划纲要（2010-2020年）［Z］.北京：人民出版社，2010.

［2］ 天津大学.卓越工程师培养计划试点工作方案［Z］.天津：天津大学，2010.

［3］ 余建星，徐斌.工程创新人才培养模式的构建与成效［J］.中国大学教育，2010（1）：28-30.

［4］ 陈春林，朱张青.基于CDIO教育理念的工程学科教育改革与实践［J］.教育与现代化，2010（1）：30-34.

［5］ 叶伟巍，孔寒冰.基于CD10理念的产学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，苏晓晋.弹性式“4+2”分层模块的工科人才培养模式［J］.教学研究，2010（5）：83-84.

［8］ 章启成，陈华.大学生科技创新活动与大工程观的培养［J］.中国现代教育装备，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］李庆丰，薛素铎.高校人才培养定位与产学研合作教育的模式选择［J］.中国高教研究，2007（2）：70-72.

［11］余建星，徐斌.卓越工程人才产学研合作培养模式的探索［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

国家自然科学基金（61377077）；天津市科技支撑重点项目（11ZCKFSF00400）；高职“双师型”教师职业生涯管理研究（KJY1210－08）；光电信息工程专业卓越工程师与创新人才联合培养模式的探索（天津大学教改项目）.

贾大功（1972—），男，副教授，研究方向为光纤传感技术、光电检测及无源光互连器件技术.