面向新工科建设的电子信息类专业工程教育研究与改革

李祖林 姚胜兴 王勇刚 董海兵 洪俊

摘  要：本文针对工程教育理论全新视角下的新工科专业建设现状，分析了当前普通高校工程教学存在的问题，以CDIO工程教育理念为指导探索电气信息类专业工程教育模式的改革，通过产教融合，以“卓越工程师教育培养”为主线，建设校企合作实践教学平台，构建基于“学习产出”的工程实践教学体系，“新工科”建设对现有工程教育培养模式改革提出了新的方向，为培养工程技术人才提供有益的经验。

关键词：新工科建设;卓越工程师;工程教育理念;产出导向;产教融合

中图分类号：G642.0     文献标识码：A 文章编号：2096-4706（2019）13-0188-03

Research and Reform of Engineering Education for Electronic Information Specialty

Facing the Construction of New Subjects

LI Zulin，YAO Shengxing，WANG Yonggang，DONG Haibing，HONG Jun

（School of Electrical Information Engineering，Hunan Institute of Technology，Hengyang  421002，China）

Abstract：In view of the current situation of the construction of new discipline specialty from the new perspective of engineering education theory，this paper analyses the existing problems in engineering teaching in colleges and universities，explores the reform of engineering education mode of electrical information specialty under the guidance of CDIO engineering education concept，builds a practical teaching platform of school-enterprise cooperation based on “learning production” through the integration of industry and education，and takes “education and training of outstanding engineers”as the main line. The construction of “new subject” has put forward a new direction for the reform of the existing engineering education training mode，and provided beneficial experience for the training of existing engineering and technical.

Keywords：new subject construction;outstanding engineer;engineering education concept;output orientation;integration of industry and education

0  引  言

我國工程教育在过去取得了较大的成绩，培养了大批工程技术人才。但是我国工程教育目前仍存在不少问题，主要体现在：人才培养模式单一，多样性和适用性欠缺;工程性缺失和实践教学薄弱等问题长期没有得到解决;质量评价体系导向重理论、轻设计、缺实践;人才培养质量监控体系没有形成持续改进的体制机制;产教融合政策与体制机制不到位，企业不重视人才培养全过程的参与。要培养学生具有较强的工程实践能力和创新能力，就需要改革现有的专业工程教育培养模式，“新工科”建设正是对现有工程教育培养模式进行改革提出的新的方向，并将为改革我国现有的工程技术人才培养模式提供有益的经验。针对我校电气信息类专业按照“卓越工程师教育培养计划”培养标准和工程教育专业认证要求实施工程教育改革，在工程实践教学模式、实践教学队伍、教学质量评价等方面完成工程人才培养体系的改革，推动电气信息类专业新工科建设，对工科类普通本科学校的工程实践教学改革提出了更高的要求。

1  新工科建设对工程实践教学的要求

传统的工科专业人才培养最大的问题是没有培养标准和毕业达成度评价，也就难以确切定义工程人才培养质量，培养环节如课程教学、实践训练和质量评价等过程实施就会出现较大的随意性和主观性，工程人才培养的效果很难达到。基于“学习产出”OBE（Outcome Based Education）的教学体系，实施CDIO（Conceive、Design、Implement、Operate）工程教育模式，是新工科建设对工程实践教学的新要求。CDIO教学模式以产品研发、设计、安装到产品运行的生命周期为载体，让学生以主动的、实践的、课程之间有机联系的方式学习工程，CDIO培养大纲将工程毕业生的能力分为工程基础知识、个人能力、人际团队能力和工程系统能力四个层面，大纲要求以综合的培养方式使学生在这四个层面达到预定目标，CDIO使工程教育改革具有更加明确的方向性、系统性，它的12条标准对整个模式的实施和检验进行了系统的、全面的指引，使得工程教育改革具体化、可操作、可测量，对学生和教师都具有重要指导意义。CDIO教学模式体现了系统性、科学性和先进性的统一，代表了当代工程教育的发展趋势，这对电气信息类专业本科学生的实践教学提出了更高的要求。我国针对工程教育存在的问题，实施了卓越工程师教育培养计划，培养的学生应具备“面向工业界、面向世界、面向未来”的能力，要达到这个目的，学校和企业必须融合，针对卓越工程师教育培养计划，针对学生实行三年在学校完成理论课程和相关实践课程、一年在企业完成工程能力培养的“3+1”人才培养模式，学生在企业完成一年的实践能力培养的过程中，毕业设计课题来自企业并在企业完成设计任务，由企业和学校的双导师共同指导，将学生在培养企业学习纳入学校人才培养的全过程。因此，工程实践教学效果不仅取决于校内实训，也取决于企业工程综合训练的实施效果，学校卓越计划的实施对接了新工科建设对工程实践教学的要求。

2  工程教育实践教学体系构建

根据卓越工种教育培养计划培养标准和工程教育专业认证培养目标与毕业要求，基于OBE教学理念，建设校内外软硬件实践教学平台，构建以CDIO为人才培养模式的具有电气信息类专业特色的工程教育实践教学体系。加强多样化的实践教学平台建设，包括校内实验室建设、实验室管理、教学条件软硬资料开放、校外产学合作实习基地和实践教学队伍建设，形成了具有电气信息类专业特色的实践教学体系，经过多年的教学改革与实践，构建了电气信息类专业的“基本技能训练—综合应用训练—创新应用训练—工程应用训练”四层次的实践教学体系。以专业理论知识学习与实践训练相结合、实验实训与校外工程训练相结合为核心，依据国家卓越工种教育培养计划培养标准和工程教育论证标准和专业毕业要求，构建了知识、能力和素质培养的人才培养教学新体系，制订了“三平台、二模块”的电气信息类专业人才培养方案。实施校内实践教学模式改革，校内实践教学采用“项目制”教学，项目实施过程中，构建基于工程教育理念的TDPS教学模式，即学生完成理论设计（T）—数字仿真（D）—实物制作（P）—系统调试（S）全过程的教学模式，学生在校内三年学习阶段采用研究性、项目驱动式、探究式等教学方法，实行个性化培养，培养学生的自主学习能力和创新能力。

3  工程实践教育改革成效

3.1  实施产学融合工程教育改革

实施产学融合教育，实行学校与企业“双导师”制指导学生企业实践，学生在企业完成一年的工程能力培养。学生在企业一年的培养过程中，实施“二制、三结合、四阶段”的培养方式，“二制”是指学生在企业培养实行“岗位制”和“项目制”，学生在生产部、工程部、技术服务部和研发部等不同岗位轮岗学习，以企业实际工程项目为切入点，掌握企业产品生产工艺流程、工程技术和生产管理等知识;“三结合”是指将专业理论知识与工程实践相结合、岗位技能培养与企业人才需求相结合、企业工程项目训练与学生创新创业相结合，实现学生、企业和学校的三方良性互动与协作，确保“卓越计划”的可持续实施;“四阶段”是指学生在企业培养过程按照知识、能力、素质全面培养的要求实施阶段递进式培养，第一阶段以工程安全与管理知识为基础，学习企业安全制度、企业文化、环境保护与企业管理等内容，第二阶段以专业工程知识为基础熟悉企业生产工艺和管理流程，了解企业产品关键技术和生产设备，第三阶段以实际工程项目为基础，在企业相应岗位上参加项目训练，应用专业知识解决简单工程问题，制订工程技术文档，达到工程能力的基础训练，第四阶段以企业需求和实际工程项目技术改造为目的，根据毕业设计任务和要求，结合专业理论和工程知识解决复杂工程问题，对复杂工程问题进行数学描述，利用所学专业技术实施项目理论分析—方案设计—项目实践—系统测试（简称TDPS）的训练过程，并完成毕业设计任务，达到毕业设计课题真题真做的目标。通过产教融合教育，学生在工程实践能力、团队协作、专业知识表达、技术文档制作、工程项目管理和终身学习等方面的能力得到了提高，加强了学生知识、能力和素质的全面培养。

3.2  加强“双师型”教师队伍建设

“双师型”教师是培养学生工程能力的必要条件，学院规定参加卓越计划教学和工程教育认证的教师应具有在企业工作背景或锻炼经历，新进专业教师应到企业或实验室培养一年，提高新进教师的工程意识和实践动手能力;教师利用学生在企业完成一年的工程训练指导机会，专业教师与企业指导老师共同指导学生，完成在企业的工程训练任务，构建校企合作的教师互动教学模式，积累工程实践经验;聘请工程经验丰富的企业工程师作为全职教师、企业导师或兼职教师共同制订专业人才培养方案、共同完成课程的理论教学和实践教学，以授课、讲座和报告会等形式将工程实例、工程实践经验、企业文化和企业工匠精神带进课堂，传授给学生，并与学校专业教师合作，结合专业基础理论，完成学生在企业一年的工程能力培养工作，参与学校工程教育指导委员会，深度参与专业人才培养全过程;提高专业教师的自主学习能力，选送教师到国外高校进修，学习国外先进的实践教学理念，拓展教师的国际化视野，跟踪电气信息类专业前沿学术动态，学习国外的科研成果与先进技术，应用于实际工程实践教学过程;选派专业教师参与专业相关的大型企业决策管理、承担相关企业科技服务和参加企业的项目研究开发。建设一支年龄、学历和职称结构合理的“双师型”教学师资队伍，确保新工科专业建设、工程教育专业认证和卓越计划实施等工作的顺利开展。

3.3  完善实践教学管理制度，改革考核方式

完善实践教学管理制度，加强实践教学管理，特别是学生企业一年的培养阶段管理，必须要有相应的制度做保障，学生在企业完成一年工程能力培养过程中，学院制订了学生校外工程训练管理、产学合作管理和企业完成的畢业设计管理等制度。建立学生在企业完成工程训练的保障机制，加强实践教学经费足额到位，学生在进入企业学习前，签订学校、企业和学生三方协议，为学生在企业工程训练购买人身意外伤害保险。加强实践教学管理必须改革实践教学考核方式，改变传统的以实验报告与实习报告来评价实践课程成绩的考核方式，采用笔试、实物作品制作、现场答辩、实习过程记录、实习读书笔记和实习报告总结等方式，企业导师和学校导师双重考核评价学生的成绩，实施“互联网+企业培养过程”对学生实行过程管理，重点考核学生的表达能力、组织能力、工程知识应用能力、工程实践动手能力和工程项目管理能力。

4  结  论

以工程教育认证“学生中心、成果导向、持续改进”的教育理念，构建了电气信息类专业“基础—综合—工程—创新”四层次人才培养实践教学体系，基于国际工程教育CDIO教学模式，提出了理论设计（T）—数字仿真（D）—实物制作（P）—系统调试（S）的电气信息类专业工程教育模式，提高了电气信息类专业学生工程教育质量。实施卓越工程师教育培养计划和工程教育专业认证是新工科建设的质量保障，围绕工业互联网、工业机器人、人工智能等新技术，以学生为中心，坚持服务区域和行业产业发展的成果导向，健全持续改进的评价机制，形成面向“智能制造”，具有鲜明特色的电气信息类专业人才培养模式，以提高学生工程意识、工程素质和工程实践能力为核心，大力推进工程实践教育教学改革，研究和探索工程实践教学新模式、新机制，不断提高人才培养质量。

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作者简介：李祖林（1966-），男，汉族，湖南衡阳人，教授，院长，硕士研究生，研究方向：自动化控制的研究与教学。