校企合作创建“嵌入式系统应用”校内大学生创新基地的探索*

罗 乐 仇冀宏 孙 伟

（合肥工业大学 电子科学与应用物理学院，安徽 合肥 230009）

校企合作创建“嵌入式系统应用”校内大学生创新基地的探索*

罗 乐 仇冀宏 孙 伟

（合肥工业大学 电子科学与应用物理学院，安徽 合肥 230009）

从卓越工程师标准和CDIO模式出发论述了校企合作对卓越工程师教育培养的促进作用和积极意义，归纳总结了通过校企合作创建“嵌入式系统应用”校内大学生创新基地，并组织学生开展课外科技创新实践活动的成功经验和具体做法，为卓越工程师的教育培养工作提供了有价值的参考。几年来的实践证明：通过校企合作创建校内大学生创新基地的做法可以有效培养学生的工程实践能力与科技创新能力，从而促进卓越工程师的教育培养。

工业4.0；卓越工程师；校企合作；创新能力；CDIO

引言

2013年4月德国政府为了提高德国的工业竞争力，在新一轮世界工业革命中抢占制高点，在汉诺威工业博览会上发布了《保障德国制造业的未来：关于实施工业4.0战略的建议》，从而开始了德国工业4.0时代［1，2］。2015年3月中国政府提出了中国版的“工业4.0”计划，通过三个十年行动纲领，力争在2045年把中国由制造业大国转变成制造业强国。为实现中国工业4.0计划，急需培养造就一批具有创新精神和创新能力的工程技术人才。2010年6月教育部在国内部分高等学校中开始实施“卓越工程师教育培养计划”3，4］，以加快培养创新能力强、具有现代工程意识与工程精神、适应现代经济社会发展需要的工程技术人才。然而如何改革目前高等学校的人才培养模式，有效培养具有创新精神和创新能力的工程技术人才，以适应中国“工业4.0”发展的需要，则是高等教育领域亟待解决的问题。为此，开展了校企合作创建“嵌入式系统应用”校内大学生创新基的探索，通过校企合作促进卓越工程师的教育培养。

一、校企合作对卓越工程师培养的作用

卓越工程师培养是一项复杂的、系统的、又各具特色的育人工程，它和商品生产既相似又不同。从质量管理的理论来看，为保证卓越工程师的培养质量，首先必须制定一套科学完善的质量标准体系，其次必须采取行之有效的培养方法。关于卓越工程师的质量标准，美国国家科学基金会（The National Science Foundation，NSF）指出工程师的任务是应用科学知识设计、开发新的工具和系统来解决人类社会所面临的问题［5］。工程师的创新能力体现在应用科学家创建的科学技术知识去解决工程技术领域中的问题或者去研发新技术与新产品。根据工程师的定义，美国工程与技术认证委员会（the Accreditation Board for Engineering and Technology，ABET）提出了11条工程师培养质量标准；欧洲工程师协会联盟（FEANI）也提出了12条工程师培养质量标准［6，7］；中国教育部为了更好地指导各个高等院校开展卓越工程师教育培养工作，联合中国工程院印发了《卓越工程师教育培养计划通用标准》。在《卓越工程师教育培养计划通用标准》中明确了本科工程型人才培养的通用标准、工程硕士人才培养的通用标准和工程博士人才培养的通用标准。上述这些标准虽然有所不同，但存在共同的本质上的标准，那就是要掌握现代科学技术知识、技术标准和政策法规；具有现代工程意识和工程精神；具有创新能力、处理危机的能力、工程管理能力、国际交流能力、继续学习能力和团队协调能力。其中核心标准是具有创新能力。创新能力主要包括创新意识、创新思维和创新技能三部分，其中创新思维是创新能力的核心，而创新意识和创新技能则分别是创新能力的前提与保障［8］。

为了培养学生的创新能力，教育工作者进行了大量的教学改革，不断提出新的教育理论和人才培养模式。在众多的培养模式中，CDIO模式被普遍认为是一种行之有效的工程技术人才培养模式。CDIO即构思（Conceive）、设计（Design）、实施（Implement）和运行（Operate）四个环节的有机结合［9，10］。强调以真实的工程研究项目为平台，使学生在构思、设计、实施和运行的工程实践全过程中学习理论知识、培养工程意识和工程精神、积累工程经验、提高创新能力、协作能力和管理能力［11，12］。CDIO的本质是以真实的工程项目研究开发为平台，让学生在工程实践中学习知识、培养能力与素质。CDIO模式是90年代末期美国麻省理工学院航空航天系为了提高学生的团队协作能力、批判性思考能力和培养学生综合思考解决问题的意识而探索出的一种人才培养模式。

从卓越工程师质量标准和CDIO模式来看，学校和企业合作，整合双方优势，共同搭建卓越工程师教育培养平台是卓越工程师教育培养的有效途径。卓越工程师是掌握了理论知识具备了解决工程技术问题能力的高级人才，卓越工程师的培养主要由两部分组成：理论知识的传授和创新实践能力的培养。在卓越工程师教育培养的全过程中，高等学校的优势是善于向学生传授理论知识。而企业是创新的源泉所在，也是创新的主体。因此企业的优势则是为学生创新实践能力的培养提供了一个大舞台。通过校企合作可以充分发挥学校与企业各自优势，实现优势互补与整合。通过校企合作，组织学生参与到企业的创新实践工作中，可以使学生在构思、设计、实施和运行的创新实践全过程中培养工程意识和工程精神、积累工程经验、提高创新实践能力、团结协作能力和组织管理能力，最终成长成为符合社会经济发展需要的卓越工程技术人才。

二、校企合作创建校内大学生创新基地的探索

从CDIO工程技术人才培养模式来看，以真实的项目研发为平台，让学生在实践中学习知识、培养能力是一种行之有效的方法。因此目前国内各个高等院校都采取各种措施、制定各种政策、积极组织学生开展课外科技创新实践活动。但是，在这项工作中面临的一个瓶颈问题是可供学生开展课外科技创新实践活动的实验室严重不足。为了解决这一问题，我们开展了校企合作创建“嵌入式系统应用”校内大学生创新基地的探索。

嵌入式系统（Embedded system）是嵌入受控器件内部，为特定应用而设计的专用计算机系统，它是智能制造的核心技术之一。而“工业4.0”的核心就是智能制造。随着“工业4.0”的到来，嵌入式系统已经成为工科学生必须掌握的基本知识之一。因此，组织学生开展嵌入式系统的学习，指导学生开展嵌入式系统应用研究，对于卓越工程师的培养具有积极意义。从2008年9月开始，我们和瑞萨电子有限责任公司开展校企合作，由瑞萨公司提供RX62N嵌入式系统教学实验开发板、M16C/62P嵌入式系统教学实验开发板和嵌入式RL78/G13教学实验开发板与仿真器等实验设备和各种技术资料，在校内建立“嵌入式MCU实验室”，为教师和学生学习嵌入式系统知识、开展嵌入式系统应用研究提供支持。

为了更好地培养学生应用嵌入式系统进行产品研发的能力，促进卓越工程师的教育培养，以“嵌入式MCU实验室”为平台，开展了校企合作创建“嵌入式系统应用”校内大学生创新基地的探索工作：

首先，把“嵌入式MCU实验室”建设成“嵌入式系统应用”校内大学生创新基地。由于“嵌入式MCU实验室”是企业资助成立的，没有计划内的教学任务。因此应采取开放式管理，把实验室交给学生自己管理。只要是在校学生，凭学生证打一张借条，就可以把实验仪器拿出实验室使用，最大限度地满足了学生学习的需要。我们和学生会合作，把对嵌入式系统感兴趣的同学组织起来，利用课余时间开展嵌入式系统学习，并指导学生组成课题组开展嵌入式系统应用研究。为了更好地指导学生开展嵌入式系统学习与应用研究，建立微信群和QQ群，借助现代通信技术及时帮助学生开展学习与研究。通过采取这些措施，使许多大一大二的学生较好地掌握了嵌入式系统知识与应用技巧，在各种大学生科技竞赛中取得优异成绩。2010年，“嵌入式MCU实验室”被首批列入合肥工业大学“校内大学生创新基地建设计划”项目，在“嵌入式MCU实验室”基础上组建“嵌入式系统应用”校内大学生创新基地，成为学生开展课外科技创新实践活动的平台。

其次，为了更好地指导学生开展嵌入式系统的应用研究，进一步加强校企之间的合作与交流。和瑞萨公司开展定期的互访和交流活动，经常安排教师到公司接受培训。通过培训不仅使教师掌握了更多的嵌入式系统知识和开发技巧，而且使教师积累了工程实践经验，培养了教师的创新意识、创新思维和创新技能，使教师的创新能力得到显著提高，为更好地指导学生奠定了基础。

第三，开展和物理实验仪器生产企业的合作，为学生开展嵌入式系统研究提供项目支持。我们和物理实验仪器生产企业合作，在“大学生创新性实验计划”项目的资助下，组织学生开展基于嵌入式MCU的智能型物理实验仪器的研制工作。由于物理实验仪器的研制工作涉及物理实验知识、嵌入式MCU、控制电路、传感器、机械制造和软件编程等多学科知识，因此有助于学生获取综合知识，改善知识结构。又由于研制工作要求学生在掌握物理实验知识的基础上去构思、设计、制作、调试和改进仪器，因此可以使学生亲身经历实验仪器研发从构思、设计、实施到运行的全过程，不仅有助于培养学生的创新能力、工程意识与工程精神；而且有助于培养学生的团队精神与组织协调能力。

第四，把企业产品研发案例引入教学过程。把企业提供的嵌入式MCU在工业控制、信息监测、智能家电、智能管理系统、智能机器人和汽车中应用的技术资料编写成教案，采取案例教学法向学生传授嵌入式系统知识与研发技巧。通过分析讲解一个又一个产品研发的实例达到“举一反三”、“抛砖引玉”的效果。

第五，组织学生参加各种工业产品展览会，如慕尼黑上海电子展览会和高等学校实验仪器展览会等，通过参观以及和企业工程技术人员的现场交流来了解嵌入式系统在汽车、物联网、工业、医疗和电力电子等热门领域中的应用以及在物理实验仪器中的应用，通过参观来开阔学生的视野。

几年来的实践证明：校企合作创建“嵌入式系统应用”校内大学生创新基地的工作取得了良好的人才培养效果。通过校企合作的方式组织学生开展嵌入式系统的应用研究，可以使学生很好地掌握嵌入式系统知识，有效培养学生理论联系实际、发现问题、分析问题和解决问题的能力；有效培养学生的工程意识与工程精神；有效培养学生的团队协作精神与组织协调能力，使学生的科技创新实践能力和综合素质得到有效提高。通过几年来的教育培养，使许多大一大二的同学成为我校大学生课外科技创新实践活动的骨干，成为各种大学生课外科技创新竞赛活动的积极参与者。并使一些同学在国家级和省级大学生课外科技创新实践竞赛中取得优异成绩，还有一些同学在学术期刊上发表了自己的研究论文。

［1］高星海.工业4.0背景下的新思维［J］.航空制造技术，2014（18）：30-33.

［2］芮明杰.“工业4.0”：新一代智能化生产方式［J］.世界科学，2014（5）：19-20.

［3］李延斌，高有华，田方，等.面向培养卓越工程师的机械设计基础课程改革［J］.实验技术与管理，2012，29（4）：231-233.

［4］扶慧娟，辛勇.推行“卓越工程师计划”培养实践型工程人才［J］.实验技术与管理，2011，28（11）：155-158.

［5］廖娟，李小忠.美国工程师培养模式研究［J］.中国高教研究，2011（2）：52-55.

［6］赵婷婷.适应科学综合化发展的国外高等工程教育改革［J］.复旦教育论坛，2005，3（2）：40-44.

［7］李茂国.中国工程教育全球战略研究［J］.高等工程教育研究，2008（6）：1-11.

［8］孔蓉.本科生创新能力培养方法的思考与实践［J］.重庆交通大学学报（社科版），2012，12（3）：116-118.

［9］李曼丽.用历史解读CDIO及其应用前景［J］.清华大学教育研究，2008，29（5）：78-87.

［10］逯燕玲，戴红，侯爽.基于CDIO教育理念的数据库课程实验设计［J］.实验技术与管理，2013，30（1）：22-24.

［11］陈冬松.国际创新型工程教育模式中国化研究述评［J］.长春理工大学学报，2010，23（5）：106-109.

［12］曾丽娟.工科大学生工程精神与工程意识的培养［J］.中国石油大学学报（社会科学版），2013，29（3）：110-113.

According to the standards of outstanding engineer and CDIO mode，this paper expounds promotion effect and positive significance of university-enterprise cooperation to the cultivation and education of outstanding engineers.The methods and successful experience were introduced that the innovation base of embedded system application was founded by the cooperation between university and enterprise and students were coached to do extracurricular scientific practice.These can provide reference to cultivation and education of outstanding engineer.The practice result proved that build student innovation base in campus through university-enterprise cooperation method could enhance student's engineering practice ability and technological innovation ability effectively，thus it could promote cultivation and education of outstanding engineers effectively.

industry4.0；outstanding engineer；university-enterprise cooperation；innovation ability；CDIO

G647

A

2096-000X（2016）20-0008-03

安徽省重大教学改革研究项目（编号：2013zdjy018）和合肥工业大学“创新基地建设计划”项目。

罗乐（1963-），男，安徽省淮南市，博士，副教授，主要从事实验教学与改革研究。