新时期电子信息类工程人才培养模式探索与实践

曾孝平 颜芳 曾浩

摘 要：以数字化、网络化和智能化为特征的信息技术正推动着新一轮科技革命和产业变革，影响着人类社会的生产和生活方式，对电子信息类人才培养的教学理念、教学内容和方法都提出了新的挑战。本文分析了新时期电子信息类工程人才培养存在的问题，介绍了重庆大学电子信息工程专业在人才培养中的探索与实践。基于面向产业、面向技术发展和未来的教育理念，突破学科专业壁垒，引入知识图谱，构建以学生为中心的知识、能力、素养协调发展人才培养体系；引导学生自主定位，构建知识结构，主动学习；通过三课堂融合，强化工程实践，用成功的实践经历激发学生的专业学习兴趣，培育专业志趣。

关键词：电子信息；工程人才；产业需求；产教融合；主动学习；工程实践

一、引言

培养高质量的电子信息类工程人才，是我国在新一轮科技革命和产业变革中走特色新型工业化道路，建设创新型国家的迫切要求。当前我国正在从工程教育大国向工程教育强国迈进，工程教育办学理念与国际先进工程教育理念还存在差距，工程教育科学化现象比较突出，重知识传授轻能力培养的“以教为主”传统教学模式仍未得到根本性改变，对学生能力尤其是工程核心能力的培养达不到要求[1]。信息人才培养的知识跟不上新兴产业技术的更新速度，工程实践、国际视野和跨文化交流、竞争与合作能力方面存在明显不足，造成工程人才培养质量不能适应新时期工程建设的需求。

电子信息类工程教育如何适应新的形势，找准办学定位，明确培养目标，制订创新人才培养模式，是目前面临的艰巨任务。如何面向产业，使教学内容适应产业需求与技术发展；如何面向学生，使学生正确自我定位，构建自主知识体系，全面提高学习兴趣和学习能力，有更多的选择和个性发展机会，能主动学习，“自省自律、乐学善学”；如何面向未来，深化产教融合，建立和完善政产学研有机互动机制，提升学生工程实践与创新能力，培养具有专业志趣、适应未来和驾驭未来的工程技术高级专门人才，是亟待研究和解决的问题。

二、新时期电子信息类工程人才培養存在的问题

1．教学体系不适应工程的综合性，学科壁垒与专业藩篱限制创新思维

电子信息类工程人才培养要求有较强的工程综合能力，强调科学教育与工程实践的全面发展。然而在现有教学体系中，专业课程多按照科学教育的理念组织教学内容，强调学科体系的完整性，而淡化了工程需求；课程内容侧重于技术分析，重知轻行，重学术、轻实践现象较为突出，缺乏基于工程的系统和综合思维，难以满足工程综合素质培养的需求。新工科背景下，工程领域涵盖范围越来越广泛，要求具有跨学科知识和交叉融合应用能力[2]。现有的专业培养体系，壁垒森严、资源分隔，从工程目标需求进行跨专业、跨学科人才培养的机制体制还未完全建立，学科壁垒与专业藩篱限制了学生工程能力和创新思维的培养，行业需求的综合性与专业的局限性之间存在矛盾。

2．教学内容与产业需求不匹配，滞后于技术发展

工程教育与产业发展紧密联系、相互支

撑[3]。信息技术与产业发展迅速，新知识、新技术和新方法不断涌现，硬件软化、软件硬化，新软件与软件的新版本层出不穷。目前电子信息类工程人才培养中，虽然也对产业和行业的需求进行调研，进行顶层设计，但教学内容跟不上技术的发展，教学不适应产业需求现象仍然十分突出，校企合作协同育人机制也不健全。如何保证学生有扎实的专业基础，又能紧跟信息技术发展，对接产业需求及时调整教学内容，改进方法，在保专业核心基础上增加新技术，更新工程人才知识体系，提高人才培养与产业需求的适应度，是电子信息类专业人才培养面临的重要问题。

3．教学手段模式化，学生专业兴趣不浓，从事专业自信不足

电子信息技术学习中数理基础与实践能力要求高，学习难度较大。现有的招生制度下，相当一部分学生是“糊里糊涂”地进了所学专业，对专业认知不够，缺乏专业兴趣，入学不知道要学什么，学习主动性不够；对实验实践课程缺乏动手的兴趣；一些工程模拟与仿真实验，学生没有工程想象，缺乏好奇心；学生脱离实际、脱离工程，实践课动不起来，动手能力不强，参加创新实践项目积极性不高；校企协同育人缺乏合作动力，管理机制不完善，课程体系设置不合理，导致学生工程综合能力弱，相当部分学生没有从构思设计到安装调试的成功经历，毕业不知道能干什么，缺乏专业自信，从事专业的志趣不浓。综合来看，创新工程教育方式和手段是需要深入探索的问题。

三、面向产业需求改革教学体系和培养方案，产教融合促进工程能力提升

针对技术与产业发展快、人才培养与产业需求适应度低的问题，我们需要突破专业壁垒，增强课程结构的综合性，以培养目标和毕业要求为导向设计课程核心知识点，以知识图谱关联核心课程，筑牢核心基础，拓展前沿技术，强化产教协同，四年逐级提升，构建面向产业、以学生为中心的知识能力素养协调发展的电子信息类人才培养体系。

1．突破学科专业壁垒，重构人才培养体系

信息产业的飞速发展使得其工程领域涵盖范围越来越广泛，与工程问题相关联的社会问题也愈显复杂。在这种情况下，重专业知识深度、轻基础知识广度的单一学科人才培养模式已不能满足大工程观的建立，极易造成人才培养与实际需求相脱节的突出问题。只有突破单一的学科边界限制，运用多种专业知识的交叉融合，才有可能得到优秀的解决方案[4-5]。人才培养需要从严格的专业分隔向跨界交叉转变，从强调知识习得与认知能力训练向更加注重学习能力和思维转变，从关注学科知识是否得以系统性传授向注重跨学科综合能力培养转变。制订专业培养计划既要保证宽厚的基础，又要有丰富的选择内容，以便学生根据所选专业方向，按照工程技术要求构建专业知识体系。重庆大学工科试验班（电气信息类）包含电气工程及其自动化、电子信息工程、通信工程等14个专业，一年级统一培养计划，突破专业壁垒，统一大类专业基础课程，开设工程师职业素养等工程文化课程，为工程人才培养打好基础。学校设置专业平台课程，学生从工科试验班进入专业学习后，可跨学院选课，拓宽技术视野。

2．面向产业发展需求，调整课程教学内容

培养电子信息类卓越工程技术人才，需要牢固的学科专业基础和开阔的新技术视野。课程体系应保持电子信息理论经典知识与完整逻辑体系，确保厚实的科学教育基础，面向产业发展的需求，结合电子信息技术发展快、应用广的特点，强化核心课程学习在人才培养中的重要作用。在保持核心基础理论课程相对稳定的基础上，跟踪行业发展，与企业合作开发前沿技术课程，贴近工程需求，深化协同育人。重庆大学电子信息工程专业通过梳理电子信息技术知识图谱演变规律，基于科学与工程协同发展的理念，兼顾学科体系的完整和工程人才培养的需求，确立了课程体系架构（如图1所示）。针对电子信息技术发展快、综合性强、应用领域广的特点，课程内容注重知识与产业需求的适应度，按照工程需要组织教学内容，突出设计理念、方案论证和学科交叉、强化工程的系统思维和综合思维，把工程综合能力培养融入专业课程教学的各个环节之中。

3．政产学研建章立制，产教融合协同育人

新时期电子信息类工程人才培养强调以产业需求为导向，学科交叉融合，产教融合协同育人是其中重要环节。电子信息类人才培养目标要与产业需求对接，课程内容要与企业需求对接，充分利用新技术实现更高水平的资源整合，实现更高质量的成果共享。加强校企合作，从课程体系、教材规划、师资队伍和实践基地等方面搭建多维度的协同育人平台，企业全过程参与育人，以解决工程实践弱化，生产实习虚化的难题。重庆大学电子信息工程专业与企业联合打造校内外实践教学基地，按企业管理与安全要求“原汁原味”地建立一个有工程背景、工程文化的研究室，以项目驱动，企业标准管理，突出工程育人环境，建立校企合作长效机制。校企协同修订实习方案，校企双导师组授课，破解人才培养与产业需求“两张皮”困局。

四、引导学生构建自主知识体系，打造主动学习支撑保障平台

厚基础、宽口径的电子信息大类培养为学生提供了广泛的选择机会。但随之而来的可能是学生对专业“干什么”不清楚，“學什么”不明确，缺乏专业兴趣和学习主动性；统一模式培养难以让学生自主性发展，故而求知欲不强、学习的主动性与创造性明显不够。

以“学习论”改造现行“教学论”的“自主学习”是指学生主导自己的学习，是对学习目标、过程及效果等诸方面进行自我设计、自我管理、自我调节、自我检测、自我评价和自我转化的主动建构过程[6]，可以使教育主体自主性发展，有利于创新人才脱颖而出，但教学组织实施难度大。因此我们提出了“自主定位，主动学习”，即学生根据自身条件和需要，在教师的指导下，明确“专业出口”，对“专业出口”所需要“学什么”有初步了解，对自己的“学习”有一定的选择权，构建适合个性发展的自主知识体系，以“为用而学”激发专业学习兴趣，唤醒学生本能的求知欲和好奇心，主动学习，自我管理。在自主定位，主动学习实施过程中，我们着力在学业指导和学习评价两个方面建立支撑体系。

1．课程编码选课平台帮助学生构建自主知识体系

我们对电子信息相关专业方向的知识点进行了系统梳理，以行业需求、工程实践能力、设计能力与创新能力为核心，确立“基础平台+特色模块+创新实践”的电子信息类工程专业课程模块（见图2）。

根据图2所示课程模块结构，设计“领域（学科）码+特征码”课程编码形式，其中领域码为英文缩写，特征码为数字，可反映课程类别、专业方向、课程性质及学分等信息，如EE1171E20（第1～2位英文字母“EE”表示电子信息学科领域，第3～4位数字“11”代表电子信息工程专业的电子系统设计专业方向，第5位数字“7”代表开课学期为第七学期，第6位数字“1”用于区分同方向课程，此处表示课程顺序号为1，第7位英文字母“E”表示课程类型为含课夹实验的理论课程，第8～9位数字“20”表示课程学分为2.0学分）。该编码系统能够完整地描述课程架构，包括课程领域、性质与层次等，具有较强的可识别性，方便教学管理和学生选课，从而使学生对专业课程体系结构、专业课程设置及研究方向有所了解。在此基础上开发电子信息专业课程的网络管理和课程远程查询平台，帮助学生了解专业课程体系结构及知识点的关联关系。

2．数字化全方位学业指导和全过程学习考核保障体系

为保障“自主定位，主动学习”模式的运行，构建如图3所示的全方位学业指导和全过程学习考核体系。设置本科学业导师，引导学生明确学习目的，对课程学习、科技创新活动、专业发展方向选择、职业生涯设计等方面进行指导；运用信息技术从资源共享、师生交互、协作学习等方面加强对学生的指导；辅导员、班主任、学业导师和任课教师多方联动，拓展导学、督学、促学途径。在学习评价方面严格过程管理，利用在线课程管理平台实现教学全过程信息化，强化过程评价；推行“四统一，一分离”，即统一教学大纲、统一教学内容、统一考试、统一阅卷和基于试题库导出试题生成的考教分离长效机制。全方位学业指导和全过程学习考核为“自主定位，主动学习”模式提供综合保障，形成人才培养“持续改进”的数字化闭环体系。

五、构建三课堂融合工程实践体系，以成功经历培养学习兴趣、树立专业志趣

工程的应用性、实践性和创新性决定了工程实践是工程教育的基石[7]。工程教育重在实践、重在结合工程，电子信息类人才培养中，创新创业教育是提升工程实践能力的重要环节，我们把培养专业学习兴趣作为其中的关键点。针对创新创业教育中协同育人课程体系设置不够合理、管理机制还不完善、校企缺乏合作动力、不利于工程实践教学的组织实施、难以提升学生的专业学习兴趣等问题，从兴趣源于成功经历出发，我们提出学生四年必须完成一个从构思、设计到安装调试的综合系统设计，作为毕业的基本要求，由此形成四年一体、产教协同的三课堂融合递进工程实践架构。为了激发学生的工程兴趣，由一年级触摸工程，到二年级体验工程，再到高年级实践工程，通过设计的成功经历，构建以专业入门实践的成功体验激发兴趣，以解决复杂工程问题的成功经历促使树立专业志趣的三课堂融合工程实践体系（见图4）。

1．改革传统第一课堂，夯实工程教育基础

改革传统的第一课堂，构建模块化工程教育组合式课程体系，建设开发实验教学平台，加强学生工程实践能力，打牢工程教育基础（见图5）。部分专业课程由三年级提前至二年级，二年级学生有足够的专业知识支撑其参加学科竞赛和各类创新实践项目，二、三年级学生成为参加各类学科竞赛的主力。

2．深化校内第二课堂，培养跨学科创新实践能力

推行以学生为主体的开放式自主课外实践，营造学生个性化成长空间。打造以工程观念、工程能力训练到实践的创新创业实践基地，由专门教师负责组织开展创新实践、学科竞赛等工作，统筹创新实践教学资源。建立课外实践活动评价考核制度，将课外创新实践纳入必修学分、纳入奖学金评定和研究生保送等，引导学生重视工程实践，积极参与课外科技活动，提升工程素质与能力（见图6）。

3．拓展校外第三课堂，培育大工程观念

我们按照产业需求导向制订人才培养计划，政产学研协同搭建重庆电子信息人才培养平台，校企协同搭建实习实训平台（见图7）。以“任务驱动、工程目标、双师指导”的教学模式开展实践教学，使学生受到大工程概念和工程文化的熏陶[8-9]。与重庆市仙桃数据谷、ARM公司等成立了“重庆地区ARM生态集成电路人才培养与产学研协同创新联盟”，重庆市高校集成电路人才培养联盟，打造重庆市集成电路教育生态；牵头成立西南地区高校电子线路电子技术研究会，打造电子信息类高校教育联盟。实施工程教育结合工程的“校内室”“校企双证”工程实践模式，引进企业导师，由在校学生完成企业项目，通过实践能力考核的学生获得双证（毕业证+企业能力证）。

六、结语

信息技术日新月异，与各行各业不断深度融合，对电子信息类工程人才培养提出了更高要求。面对高复杂度、高集成度的技术发展趋势，人才培养要紧跟行业发展和产业需求，改革教学体系和课程内容，以工程实践经历激发学生内在学习动力，树立专业志趣，培养具有扎实的专业基础和较强的专业综合技能，具备较强创新思维和终身学习能力，面向未来技术和产业需求，能够适应未来和驾驭未来的高级工程技术人才。

重庆大学电子信息工程专业是国家级特色专业、卓越工程师教育培养计划入选专业、国家一流本科专业，基于“兴趣与好奇心是学习的源动力”“专业自信源于成功的经历”，突破学科专业壁垒，在课程结构设计中体现工程的综合性，面向产业，面向技术发展，面向未来，更新教学内容，重构知识图谱，引导学生自主定位，构建自主知识体系，将构思、设计、安装、调试的综合设计作为毕业的基本要求，形成三课堂融合的高效工程实践体系，促进学生学习兴趣到专业志趣的形成，为电子信息类高级工程技术人才培养做出有益的探索。

参考文献：

[1]郑洁红.新时代高等工程教育改革探究[J]. 中国高校科技，2020（4）：67-70.

[2]王丽伟，吴静怡，张执南，等.构建面向未来的工程教育体系[J]. 高等工程教育研究，2021（1）：56-66.

[3]张清，沈文英，范如國.我国高等工程教育对产业发展的影响研究[J]. 高等工程教育研究，2017（2）：108-113.

[4]徐立辉，王孙禺.跨学科合作的工科人才培养新模式——工程教育的探索性多案例研究[J]. 清华大学教育研究，2020，41（5）：107-117.

[5]周珂，赵志毅，李虹.“学科交叉、产教融合”工程能力培养模式探索[J]. 高等工程教育研究，2019（3）：33-39.

[6]霍秉坤，徐慧璇，黄显华.学生自主学习的概念及其培养[J]. 全球教育展望，2012，41（7）：18-25.

[7]马廷奇，冯婧.回归工程实践与工程教育模式改革[J]. 高教发展与评估，2018，34（2）：9-16.

[8]闫广平.大工程观教育理念下的工程文化育人模式研究与探索[J]. 现代教育管理，2012（11）：74-78.

[9]邸馗，籍亚玲，于瑞云，等.基于“卓越工程师教育培养计划”的高等工程教育模式创新——以东北大学为例[J]. 现代教育管理，2016（1）：92-96.

[基金项目：重庆市高等教育教学改革研究重点项目“电子信息类国家一流本科专业建设与评估方法研究”（212021）]

[责任编辑：余大品]