面向工程教育认证的信息工程专业实践教学体系改革探索

摘要：我校信息工程专业办学时间短，存在办学理念滞后、特色不明晰的问题。为提高人才培养质量，我们以普通高等学校本科专业类教学质量国家标准为蓝本，以面向工程教育认证标准为导向，贯彻OBE理念，在重构专业课程体系基础上创新了专业实践教学体系，优化了实践教学内容和成绩评价方法，契合毕业要求，达到了人才培养的预期目标。

关键词：信息工程；工程教育认证；OBE；实践教学体系

国家中长期教育改革和发展规划纲要（2010—2020）提出高等教育要“坚持内涵式发展，牢固确立人才培养的中心地位，走以质量提升为核心的内涵式发展道路”［1］。在关于高等学校加快“双一流”建设的指导意见中［2］，对工程教育认证目的进行了明确阐述，利于明晰学校人才培养目的，完善专业人才培养体系，提升人才培养质量。

普通高等学校本科专业类教学质量国家标准［3］（后简称专业国标）对信息工程专业通识类、学科基础、专业核心等三个知识体系和实践教学要求进行了详细描述，明确了该专业学科交叉与融合、宽口径培养特点，核心课程覆盖了电子电路、信号与通信系统、信息处理与计算机技术等内容，强调实践教学环节不低于总学分的25%，还给出了实践教学环节应体现的相关能力培养建议。为了提高人才培养质量，在办学过程中，对标工程教育认证体系，分析存在的问题，找出短板，不断提升教学理念，加大教学研究力度，内部挖潜，积极寻求对外合作，实施了一系列改革措施。

1 实践教学存在的问题

重视理论教学，实践教学仅仅是补充：传统工科教育中的“工科理科化”的现象由来已久，多表现在课程设置中侧重理论教学体系，实践教学重视程度不够，视实践教学为理论教学的补充，并未提升到与理论课程同等重要的地位上来。

实践教学系统性较差，成绩评价方法单一：普通工科专业实践教学环节一般包括实验类课程、课程设计、综合类实训三种方式。在实践体系设计时，注重课程本身内容，淡化知识点衔接，系统性较差，没有体现出工程教育的内核和本质。组织实施时，往往是各自为战，内容重复。成绩评定时，实验类课程的学生成绩评价过多依赖报告完成情况，任课教师很难依据统一标准评价，课程设计、综合类实训指导教师给出成绩的评定依据较混乱，或指标体系可操作性差、难以量化。

工程认证教育重视程度不足，对指标体系认知存在偏差：学校层面上对工程教育认证予以足够的重视，但是受到重科研轻教学大环境的影响，教育教研投入、精力投入偏低，难以引起广大教师的共鸣。另外，教师对工程教育认证指标体系理解存在偏差，落实力度参差不齐。

2 调整专业培养定位与培养目标

专业国标［3］中对人才培养多样化建议中明确提出，各个高校根据自身办学定位和人才培养目标，进行多样改革探索，满足社会对人才需求的同时，满足学生自身发展需求，更好地服务地方经济建设和社会发展。

遵循学校办学理念和特色，明确信息工程专业的办学定位是服务于山东省“新旧动能转换”政策和“一蓝一黑”的产业布局需求，为地方经济和社会发展培养高水平建设人才。调整了信息工程专业培养目标：培养学生成为在“信息的采集、传输、处理与管理”全流程方面具有扎实理论基础和良好实践技能，能够从事信息工程相关领域工作的应用型高级专业人才。强调学生具备良好的分析和解决问题的能力，对创新、团队合作、持续学习等能力亦有明确要求。

3 重构专业课程体系

根据信息工程专业培养定位和目标，课程体系支持毕业要求达成，学分设置与通用标准要求一致，各类课程大纲契合毕业要求。

首先，遵循本科专业国标［3］对信息工程专业知识体系和课程体系建议，深度研究了专业课示例中各门课程之间的衔接关系，结合学校发展规划和办学特点，初步确定专业课程群。其次，依据对工程教育认证的解析［4-5］，贯彻OBE理念，广泛调研用人单位反馈和毕业生意见［6］，逆向筛选相关课程和目标结构［7］，确立了工程技术能力和非技术因素“两条主线”理念，强化了重要的、核心的毕业达成，精炼了专业课程配置。

按照信息采集、传输、处理和管理一条信息流动方向，设置了专业基础和核心课程体系，涵盖了专业类教学质量国家标准中规定的4个核心知识领域内容，结合学校办学特色和地方经济发展特点，设置了智能信息处理和嵌入式技术两个方向的模块课程，辅以计算机类选修课程，为主线课程和方向课程模块提供理论和基本技能支撑，并增设了4个创新学分。

4 创新实践教学体系

重视实践教学，提升到与理论课程同等重要的位置。在师资组织、资源配置上适当倾斜，与产学研合作单位和行业领域专家深度合作，以培养目标为基础，以毕业要求达成为导向，基于工程技术能力和非技术两大因素，创新性地提出了“2条主线+3层递进”一体化的实践教学体系。

“2条主线”包含工程技术和非技术因素主线。教育过程不只包含理论学习和工程技术的培养，还应包含着对社会与环境、职业素养、团队合作等非技术因素的训练。

“3层次”是指实践教学采用了递进式的体系，从单一的实验类课程，到综合性较强的课程设计，再到方向模块综合类实训，直至最后的毕业实习和毕业设计。遵循内容由浅到深、理论体系贯通，直至多学科交叉融合的工程实践与创新能力训练层次，体现了课程体系中信息的采集、传输、处理与管理递进式的策略，突出理论体系的衔接和工程技术的迭代。三个层次分别对应了对理论知识与实践结合问题的基本认知、综合分析问题的能力和认知提升，评价与持续改进意识及持续学习的能力培养，逐步培养学生在工程与社会、环境与发展、团队合作与沟通、项目组织与管理能力等非技术主线素质，如下图所示。

2条主线+3层递进一体化实践教学体系图

整个体系注重理论与实践并重、并行，突出基本技能训练，强化问题理解与综合分析、工程实践和创新能力及其他非技术因素能力的训练。

优化实验课程内容：在时空两个维度上优化实验课程内容，保证课程理论体系完整性和系统性，更要精选教材、调整大纲，梳理理论课程教学内容与实验教学内容的一致性，合理删减前导后续课程重复内容，规范教学内容和重点、考核权重，明确内容与毕业要求一致性。

例如，智能信息处理模块中“数字图像处理”和“机器视觉工程应用”为先导后续课程，重点对应毕业要求3和5，对应毕业要求对工具、平台应用能力及实验方案设计和选择能力。我们统一了实验工具和平台，合并部分重复的实验内容：“数字图像处理”实验中以验证性实验为主，强化对opencv、halcon等基础平台的应用和图像核心处理算法验证性训练；“机器视觉工程应用”实验增加设计性、综合性项目，根据特定应用场景中工程问题，要求学生能够设计图像采集、处理和传输系统，前导课程的验证性实验内容不再作为主要考核点。

精炼课程设计和综合实训：遵循OBE理念，以毕业要求达成为基线，反向建立贯穿整个实践教学体系的案例库［6］，注重不同的课程在理论体系、知识点要求、实践技能方面的衔接［7］。重视产学合作、产教融合，针对校内教师工程实践能力薄弱、经验不足的现象，采用了请进来走出去的方法，本着互利互惠的原则，与产学合作单位共享资源、合作开发。

以嵌入式技术模块——综合类实训为例，主要对应毕业要求3、4、5、6、11，既强调工程能力训练，也包含了非技术因素训练。连续2年实训中，采用的案例是我校教师牵头与华清远见公司共同研发的某物流园区“仓储与智慧物流系统”的若干子课题，企业导师与校内导师协同工作，企业导师从宏观角度讲述课题目标、设计方法，侧重毕业要求6和11，校内导师则更多在工具与编程技术方面，侧重毕业要求3、4、5。既能让学生了解课题真实性，激发学习兴趣，又因案例方案合理、技术成熟，易于学生理解和实现，增强了学生成就感，提高了实训效果。

完善实践成绩评价指标体系：实践教学考核内容、考核标准和考核方式因课程不同存在较大差异，成绩评定也因为课程属性、教学组织和实施方式不同，导师主观性较强，存在打分标准有偏差等问题。区分实验类课程、课程设计、综合实训类三种实践教学环节，采用了分类考核模式，细化了评分规则。结合毕业要求，实验类课程设计由3个维度共计7个评分项组成，课程设计由4个维度共计9个评分项组成，综合实训类课程增加了团队和项目管理，因此增加为5个维度、11个评分项。强化过程考核，实时检查学生阶段性物化成果，检查结果积累反馈到总评成绩中。

衔接创新能力培养环节：实践教学过程适当增加问题探究式考核内容，培养学生反问题意识，鼓励提出新问题或改进方案，激发学生的积极性和创新意识，引导学生主动参与学科竞赛和科技创新。该专业学生近三年来参加校级规定B类以上专业相关赛事取得了优异的成绩，在校内工科专业中的参赛率和获奖率均名列前茅。

把学科竞赛、科创活动与获取创新学分绑定，如获得B类学科赛事的1个省级三等奖可直接获得4个创新学分，以此类推，规范化了创新学分换算规则。

重视毕业实习和设计：这两个环节覆盖了所有毕业要求，需要校院系三级管理部门与实习单位协同工作，重点是明确了校内外导师和毕业生的指导思想：熟知实习和设计目标、实施过程监督、阶段性成果考核。按时间轴分为“选题与确认，实习与开题，设计与论文，评审与答辩”4个阶段，确立了每个阶段的物化成果形式和内容（方案、代码、图纸等）、评分标准，共计9个评分指标大项，包括“方案可行性，工程技术与经济、社会因素，前沿理论或应用，功能性需求和性能要求，使用的平台或工具，工作量、难易度与创新点，论文完整性和规范性，答辩过程中表达与交流，过程考核”，细化了评分细则。

第七学期末，院系两级组织专班遴选毕业设计课题，重点审核课题的知识综合运用、工程可行性与毕业要求达成一致性，兼顾课题创新性，鼓励校内导师将科研课题作为设计课题。实施师生双向选题模式：毕业生根据兴趣和学习特点选择课题，导师依据其模块课程选择、学习能力和课题性质选择学生，保障师生兴趣和能力的最佳结合。

毕业实习遵循的原则是实习内容与设计课题相关，同时鼓励毕业生将所在实习单位的课题作为设计选题，允许学生在实习单位完成设计，实施校外导师负责制，校内外导师和毕业生线上线下结合方式组会形式交流实习设计进展，最后由校内外导师协商给出实习和设计成绩。

设计阶段，对照开题报告检查阶段性成果考核，实时跟踪学生设计进展，设计末期在校内导师指导下毕业生开始撰写论文，核心工作核对论文与成果的一致性和完整性，直至提交论文查重。查重率合格后，答辩委员会随机指定匿名论文评阅人，依据其中5个评分大项评定成绩。采用匿名人一票否决制，评阅合格后毕业生方可参加答辩。

随着“4阶段，9大项”毕业实习和设计环节落实，近三年设计论文质量明显提升，优良率由前年的46%上升到今年的62%，达到了提升毕业设计质量的目的。

5 实施总结

几年的教学改革实践表明，实施“2条主线+3层递进”一体化实践教学体系，以工程教育认证标准为导向，整合实践课程内容，适时引入产学合作企业参与实践教学，完善了考核评价机制，公正客观评价学生成绩，落实毕业设计课题双选制度，强化毕业实习和毕业设计工作过程考核，切实提升了学生自主学习意识、工程实践和创新能力。后续我们将持续优化课程体系建设，优化实验项目，整合实验内容，加大产学合作企业参与实践教学力度，持续改进毕业实习、毕业设计双选机制和质量监控体系，提升毕业要求达成度，提高人才培养质量，同时也为其他工科专业提供经验。

参考文献：

［1］中华人民共和国教育部.教育部关于全面提高高等教育质量的若干意见（教高［2012］4号）［EB/OL］.（2012-3-16）［2020-12-20］.http：//www.moe.gov.cn/srcsite/A08/s7056/201203/t20120316_146673.Html.

［2］中华人民共和国教育部.教育部关于高等学校加快“双一流”建设的指导意见（教研［2018］5号）［EB/OL］.（2018-8-27）［2020-12-20］.http：//www.moe.gov.cn/srcsite/A22/moe_843/201808/t20180823_345987.Html.

［3］教育部高等学校教学指导委员会.普通高等学校本科专业类教学质量国家标准［S］.北京：高等教育出版社，2018.

［4］李志义，赵卫兵.我国工程教育认证的最新进展［J］.高等工程教育研究，2021（05）：39-43.

［5］胡德鑫.新工业革命背景下工程教育专业认证制度国际改革的比较与借鉴［J］.高校教育管理，2019，13（05）：72-81.

［6］郝建军，王卓鹏.基于OBE理念的电子信息类专业毕业设计的改革与实践［J］.教育现代化，2020，7（35）：88-90.

［7］袁华，陈伟，郁先哲.基于OBE原则的实践教学体系再构［J］.实验技术与管理，2019，36（07）：206-209.

基金项目：山东科技大学本科教学改革研究项目（QX2020M78）

作者简介：安新军（1972—），男，汉族，山东泰安人，副教授，信息工程专业建设负责人，研究方向：计算机视觉应用与机器学习。

通讯作者：祝长生（1974—），男，汉族，山东德州人，博士，讲师，研究方向：计算机视觉与智能控制。