基于半导体照明新兴产业人才培养的本科工程教育研究

杨广华，牛萍娟，李玉兰，付贤松

(1.天津工业大学电气工程与自动化学院，天津 300387;2.军事交通学院军事物流系，天津 300161)

1 国际工程师认证发展

随着我国经济建设的不断发展，制造业方面取得了长足进展，但由于生产管理的粗放以及技术的初级，取得的经济效益与为之付出的努力相比，两者之间的差距是非常巨大的。近年来，由于劳动力成本飞速提高，使得一些企业在这种模式下的生产和发展已难以为继，因此必须考虑企业的技术升级和转型。而实现技术升级和转型的必要条件是需要有足够多人才的支撑，尽管中国现在基本上已经开始普及高等教育，每年毕业的本科生达几百万，但由于各大学教育质量的参差不齐，企业和公司对所接收的学生不是非常满意，而国内也没有一个统一的公共认可的标准来评价本科毕业生。此外，随着我国参与国际经济程度的加深，不可避免地伴随着技术、经济及人才的交流，如何使其他国家也认可我国培养的毕业生的能力和水平，是目前极需考虑的问题。国际上早在上世纪八十年代就开始推动国际工程教育认证，这对于我国高等教育的培养有着非常重要的借鉴意义。在我国实行国际工程教育认证能够完成以下工作:提升工程教育授课质量;加速国内工程领域学科整体素质的提升;可公正客观地评价毕业生，从而随之评价高等教育成果;促使国内工程教育与国际接轨;我国工程专业毕业生的就业市场可拓展至全球;降低甚至消除企业公司对于国内一般高校毕业生的歧视态度，不再根据学校的社会认可程度，而是依据毕业生个人的能力对其进行公正的评价。

目前国际工程师互认体系有六个协议，分为两个层次，其中《华盛顿协议》、《悉尼协议》、《都柏林协议》针对各类工程技术教育的学历互认;《工程师流动论坛协议》、《亚太工程师计划》、《工程技术员流动论坛协议》针对各种工程技术人员的执业资格互认。除这些国际性互认协议外，目前世界上还有三个地区性的工程师资格互认体系:一个是欧洲国家工程协会联合会开创的、在欧洲联盟框架内的“欧洲工程师”注册制度;第二个是在北美自由贸易协定框架内建立的专业工程师相互承认文件;亚太经合组织的澳大利亚、日本、印度尼西亚、菲律宾等，自1996年以来，正在筹划建立APEC范围内的工程师相互承认体系。在目前国际工程师互认体系的六个协议中，其中最重要的是“华盛顿协议”，该协议主要针对本科工程学历资格互认，确认由签约成员认证的工程学历基本相同，并建议毕业于任一签约成员认证课程的人员均应被其他签约国 (地区)视为已获得从事初级工程工作的学术资格。华盛顿协议会员国间互相承认其通过认证的学系/学程，各国主流大学也普遍接受此认证标准，其影响涉及各国工程教育质量的提升与教学机制的改革。通过这一认证专业的大学毕业生可以根据这一优势来扩大就业市场，从而促进了全球工程人才流通［1－4］。

从世界形势来看，各国的工程专业认证越来越凸显如下特征:在体系上是校外非政府认证与校内自我质量保证相结合;在认证准则上侧重于看毕业生的学习水准;在认证程序上实行学校自评、校外专家组现场评审和认证机构理事会做认证结论的三段式过程。

工程教育认证不仅对传统教学有非常重要的指引，而且对半导体照明等新兴产业更是如此，能够指明人才培养的目标及专业发展方向，从而为形成国际认可的人才教育做好坚实支撑［5］。

2 半导体照明等新兴产业的特点

人才培养只有根据行业的技术特点来进行，才能真正培养出社会需要和企业需要的人才。当前如半导体照明、光伏及风电等诸多新兴产业，以及机械、电子、信息、化工等传统产业有相通之处，也有着各自的特点。对于半导体照明产业来说，分为上游、中游及下游。其中，上游为半导体材料制造领域，中游为电子芯片封装领域，下游为照明显示等应用领域，在上述每个领域中都需要传统行业如机械、电子、光学、热学、软件等的支撑。因此，半导体照明产业中所需要的人才既要具备传统专业技术背景，同时还要具备这些新兴产业的专业技术知识，才能满足企业对人才的需求，从而能设计、生产和销售社会需要的产品。

由于这些新兴产业之前是不存在的，从事这些产业的公司企业也不具备相关的经验和技术，需要一点一滴的积累，或者从其他企业中进行技术转移或接收。如在半导体照明产业中，通过调研发现许多企业是由其他行业转来的，如原有的LED显示屏、电子封装、液晶电视背光及传统灯具企业等。更多的企业以中小型为主，基本没有研发力量，只是转移接收技术，这样的企业对人才的需求更为旺盛，对实际人才素质的要求更高。但由于评价机制的不规范，国内“985”、“211”院校的毕业生不愿意去，而一般院校的毕业生又鱼龙混杂，无法从工程应用角度出发来选择适用的人才。由于半导体照明等产业是新兴产业，发展过程是螺旋上升的趋势，从目前来说，中小型企业除了需要从传统行业转过来的一些工程师外，还需要更优秀的深入掌握新兴产业相关技术的专业工程人才。所以如何快速高效培养企业真正需要的专业工程人才，并对他们进行公正公平的评价，是需要认真研究的。

半导体照明等新兴行业的产品更多地是以光机电等应用为主，以绿色环保、节能降耗为出发点，技术较为复杂，可靠性相对差一些，产品多为民用为主，目标是简捷方便，并且致力于提高性价比。由于产品的新开发特性，所以质量不稳定，价格较高。这就需要工程技术人才在设计开发、工艺创新等方面付出艰苦的努力，从而得到市场的认可，为企业的立足做出贡献。工程教育必须围绕这些环节开展，为企业服务，为市场服务，为社会服务。

3 本科工程教育的基本要求

我国经济要继续保持高速增长势头，需要培养一大批创新型的国际化工程师。工程教育的目标坦率来讲就是培养适合企业需要的工程师。据调研发现，一个成功的工程师需要在人格及技能方面至少有以下六个特点:职业操守、判断准确、思维敏捷、识人善用、丰富的学识及娴熟的技能。目前，学校方面更多地侧重于学生的学识及技能培养上，但其他几个特点相对来说较难去培养，需要社会环境、家庭和个人的三方努力。

工程教育是以能力培养为目标，在本科教育阶段完成培养本科学生现代工程师所必备的各个层次的素质要求。其能力培养主要包括4个方面:基础及专业理论知识、职业技能和操守、协作交流以及产品的创新、设计、实现和运作能力，力求以科学的方式全面系统地提高学生的综合素质，其最终的目标就是将个人、企业和社会联系起来，以制造技术和基本原理把三者相结合，使之适合工程学的所有领域。本科工程教育在完成培养学生掌握扎实的工程基础理论和丰富的专业知识后，使他们最终能够成为既有过硬的专业技能，又可以得到良好的职业道德教育的国际化工程师。

4 光源与照明特色专业的工程教育教学实施

4.1 工程教育目标的确立

为了和国际接轨，需要以国际工程师的标准和要求为准，所以专业的工程教育目标也以国际一流企业工程师要求为目标。由于各个行业各个企业具有不同的特点，不能以某一个或几个具体企业为蓝本，可以遵循如“华盛顿协议”、 “EC2000”等国际工程师互认体系的协议要求为准，确定本专业的工程教育目标。只有目标明确后才能分阶段实施，绝不可因为本身条件不足或其他原因而降低目标或导致目标不明确。

4.2 工程教育内容的确定

在我国现阶段，工程教育的实施较为复杂，由于高校之间的财政情况、社会认可程度、师资情况、学生基础情况及周围企业情况等均各有差异，按标准或统一规划来开展工程教育是不切实际的。由于工程教育的目标更多的是技能的培养和人格的培养，所以要因地制宜，实事求是地进行。目前本科专业课程分为基础课程、核心专业课程和扩展专业课程，主要以理论知识为主。考虑到实验条件及实践设施的差异性，为了提升工程教育的培养水平，需要发散性思维，可从课内及课外两个方面来开发教育内容。

在课内培养过程中，需要根据课程开展的内容来进行。工程教育在课内的培养可以分为三级，第一级是配合专业核心课程开展工程教育培养的项目;第二级是配合扩展性专业课程开展工程教育培养的项目;第三级为综合几门课程知识而独立开设的工程教育培养的项目。由于是课程教学内容，工程教育内容需要根据专业培养要求写入各门课程大纲，并要求有严格的考核机制和评价机制。

在课外培养过程中，工程教育内容包括教师纵向项目、企业横向项目、专业竞赛项目，以及学校为鼓励学生的学习积极性而开设的相关项目。这些项目与实际工作息息相关，所以更有针对性，对于工程教育的训练有着非常好的辅助作用。项目内容主要从以下几方面入手:科技基础及前沿项目、企业调研及联合纵向项目、各种竞赛项目，教师与企业工程师联合交流后提交的项目等。在这些项目中，有些项目的理论性较强，有些项目侧重于实验分析，有些项目侧重于基本技能，但均能比较好地给学生提供工程教育训练。在项目开发过程中需要注意组建项目库，注意项目开发的连续性、技术更新性，并需要考虑学生实训的成本情况。

4.3 工程教育教学实施

以工程教育项目的开展为载体，结合本专业课程的教学，让学生带着解决工程问题的目的来学习课程，从而可以大幅度地提高学生的学习积极性，进一步深化工程教育。在实施时，以课程为中心和以课外工程实践为主线的双线工程教育，在进入项目实训时，以专业为核心组建学生科技及工程教育协会，但不限本专业学生，以促进各学科学生在项目开展方面的组合，从而在团队合作的环境下，使学生的个人能力、人际交往能力、系统组织及产品开发能力得到全面训练和提高。这种理论分析与实际应用相结合的教学方式，一方面培养了学生的专业理论应用能力，让学生学会如何把所学的专业知识同实际工程应用紧密联系;另一方面通过动手设计和实验，学生对典型工业产品的结构、设计和制造过程有一个基本的、完整的体验和认识，这不仅培养了学生的实践能力，而且使学生的工程意识和组织能力得以增强。

为了加强学生的职业素质培养，需要在课程方面，以及项目组织、分工以及评价方面做出公开监督和公正评价。为加强学生与高水平工程师的交流，需要定期邀请工程师来讲学，传播先进的工程教育理念及工程技术，开阔学生的眼界，同时培养学生的创新思维。

4.4 工程教育的管理及评价组织

要达到国际一流工程师的标准，必须具有严格的国际工程师审核及评价过程及要求，这样才能根据学生在学习及实践过程中的表现来进行公正评价。需要特别注意的是，这种评价不能流于形式，否则培养的学生质量不能达到培养目标，最终整个工程教育体系也就不能更好地建立。

在实践过程中，我们采用过程控制法，其基本原则是课内教学及工程训练以教师教学及考核小组进行把关及评价，从独立完成情况、个人技能、职业品德修养、基本的协作精神、学习作风及态度等几个方面进行评估;在课外工程教育中，以项目或产品完整的开发过程 (包括调研、立项、审核、实施、测试分析以及结项)、项目或产品的完成度、项目或产品的社会评价 (是否获奖)、项目或产品的教师评价等几项指标进行评价。课内项目有教学大纲来要求，课外项目由专业教学要求，强制学生必须参加3～5项，且必须有完整的工程训练经历，且以文档、作品、指导教师意见、专业意见等进行综合评估。尤其在毕业设计阶段，尽可能鼓励学生到企业或公司进行实习，并以实际的实习内容作为毕业设计完成情况的一项评价指标，从而进一步加强工程教育实训工作。

5 天津工业大学半导体照明人才培养的工程教育教学案例

天津工业大学在半导体照明人才培养方面，从目标确定、课程规划、项目人才培养、专业协会培育四个方面对学生进行系统培养。在实现过程中，除课程规划外，主要是教师科研项目、企业导师以及专业协会方面带动学生的培养。目前开展的部分项目包括:已经申请得到的国家级大学生创新创业训练计划项目包括风光互补LED路灯电源系统研究、LED照明智能控制实验平台设计及产品化、LED在植物照明生长促进中的关键技术研究等;校级师生合作项目如基于Android系统的无线照明控制研究、LED散热器热阻测试实验装置的设计;本科生招募科研项目包括的护眼灯研发、植物生长灯研发、LED路灯自由曲面设计软件。

光源专业学生协会更多地是进行覆盖大部分学生的基础科技项目，目前开展的一些项目内容如表1所示。部分活动内容如图1所示。

表1 光源学生专业协会开展的科技项目Table 1 Technology Project

在上面所述的工作中，为半导体照明产业进行人才培养，本科的工程教育更重要的是注意学生创新能力的培养，基本动手能力的锻炼，广博的专业知识积累及实现，以及实际应用环境的深入掌握。产品的开发流程、创新设计、团队意识、以及前沿技术的发展都应在相关教育中以润物无声的动作来深入学生的思想及行动中，这既能够为照明行业培养人才，也能为学生的发展提供更为广阔的平台。

图1 光源专业开展的部分教育活动Fig.1 Education activities

6 总结

半导体照明产业在我国乃至世界属于新兴产业，同其他新兴产业一样，核心技术同样在国际大公司的掌握之中，如果与之竞争，我国的半导体照明企业将需要在人才方面进行大力选拔及培养，尤其是设计及管理工程人员。因此，开展半导体照明等专业的本科工程教育是高等院校为社会服务必须做出的努力。

在未来教学体系建设中，培养目标首先需要考虑半导体照明相关产业的人才培养，但也需要考虑学生的未来发展，在电子及材料等领域给他们以更宽广的舞台;其次，培养内容方面不断跟踪国际相关领域人才培养的新思路，并且加强与行业内国内外知名公司的联系，以培养出这些公司认可工程师的为主要发展之路;最后，半导体照明产业特点是多学科、长产业链的综合体，因而在进行半导体照明产业人才培养时各高校要找准定位，有自己的特色，不能泛泛化之。只要努力，我国的半导体照明产业将在世界照明舞台上发出明亮的光芒。

［1］Edward Crawley，Johan Malmqvist，Soren Ostlund，etal.Rethinking Engineering Education:The CDIO Approach［M］.Springer Science ＆ Business Media，2007.

［2］P.Bhatnagar，S.Crowder，C.McInnis，etal.Integration of a Conceive-Design-Implement-Operate(CDIO)experience in a sophomore-level aerodynamics course［M］.ASEE Annual Conference and Exposition，Conference Proceedings，2007.

［3］CDIO Initiative Homepage，www.cdio.org，accessed on November 28，2006.

［4］陶勇芳.CDIO大纲对高等工科教育创新的启示［J］.中国高教研究，2006(11):81～83.

［5］赵忠建.ISO9000质量体系认证适用于学校教育吗?——关于教育领域引进质量体系认证的思考［J］.上海教育，2001(11):18～22.