電子信息工程專業能力培養研究

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摘要：工程認證是國際通行的工程教育質量保障制度，是一種以培養目標和畢業要求為導向的合格性評價。本文分析了我校電子信息工程專業教育存在的問題，提出按照教學內容與職業標準相對接的原則構建專業課程體系，搭建以學生為中心的綜合能力培養環節和“一體四翼”的實踐能力培養機制，按照“三個循環”對培養目標、畢業要求和教學內容進行持續的改進，使得培養的人才具備有電子信息領域工作的專業能力，滿足社會需求。

關鍵詞：工程認證；專業基礎知識體系；實驗教學體系；培養環節

一引言

專業能力是指勝任某項專業技術工作所具備的專業知識和專業素質，以及工作后管理職業的能力[1]。工程認證是國際上通行的工程類專業教育質量保障制度，其核心是確保工程類專業畢業生達到國際互認的質量標準，具備從事工程技術類工作的專業能力，認證的基礎是《華盛頓協議》。2016年6月，我國正式成為《華盛頓協議》成員國，這意味著我國正式融入了國際工程認證體系。同年8月，清華大學4個專業通過工程認證[2]。隨后，越來越多的高校都推行了以工程認證為標準的專業改革，力圖通過工程認證。當前，我國工程類專業在校學生占我國高校總在校學生的1/3以上，使這些學生獲得工作所需的專業能力，專業人才培養質量滿足專業認證標準的要求具有重要意義。為了順應時代對人才要求，根據工科專業發展趨勢和我校“十三五”發展規劃要求，本著“優先投入、成果共享、有序推進”的原則，我校于2017年啟動了工程認證專業試點，批準電子信息工程等4個專業為學校工程認證試點專業。按照工程認證要求重構電子信息工程專業課程體系、強化學生專業能力的培養是目前電子信息工程專業開展工程認證必須要重點研究和解決的問題。

二我校電子信息工程專業教育存在的問題

工程認證標準是以學生為中心，以行業企業崗位能力為導向，強調培養的畢業生具有扎實的理論和工程實踐能力。我國的工程認證由專業學會組織相關領域的教育專家和企業專家一起對工程專業的課程設置、教學質量、畢業要求、培養目標等進行評價，確保相關工程技術專業畢業生的專業知識、技能和素質到達工業界認可的質量標準[3]。對照這一標準，我校電子信息工程專業的還存在以下問題。（一）課程設置方面：專業課程設置面寬，課時壓縮嚴重，系統性的能力培養考慮不足電子信息工程專業起源于物理學，又與數學、化學等學科關系密切。1998年，教育部將電子工程、應用電子技術、信息工程、廣播電視工程、公共安全圖像技術等11個專業合并成電子信息工程一個專業[4]。從理論上講，電子信息工程專業課程設置很人才培養完全可以多樣化，高校可以根據學校定位、地理位置和自身特點培養個性化的人才[5]。我校電子信息工程專業培養方案是在參考老牌高校的基礎上形成，幾經修改，學生專業課程設置仍沒有擺脫“厚基礎、寬口徑”的思路。具體體現在專業課程包括電路類、信號類、通信類、嵌入式系統、計算機類、磁波類和控制類等7大方面的內容。課程數目多，知識跨度大，課時壓縮嚴重，平均課時不足50個，最多的也只有64個課時。已有的課程設置不利于構建系統的學生專業知識體系，更不利于學生專業技能和素質的培養，特別是對于每門功課培養學生的哪些能力、學生完成該門課程學習后能否具有這些能力、經過所有專業教學環節的訓練能否使學生具備系統的專業知識和技能等方面沒有科學的評估，甚至部分課程是根據教師專業方向而開設，導致學生的專業知識不夠系統。（二）教學理念方面：注重知識傳授，實踐能力培養欠缺前面介紹了電子信息工程專業知識內涵豐富，課程設置不合理。在實際教學中，也存在諸多不利于工程實踐能力培養的觀念。首先，認為專業課程，特別是專業基礎課以理論為主，不需要實踐能力，因此，這些課程都由工程經驗不足的年輕老師主講。實際上，專業基礎課更需要有實際工程經驗的老教師擔當，可以更好地把理論知識講透，而且把理論和工程應用結合起來教學，學生對知識理解更透徹，學習積極性更高。其次，電子信息工程專業課理論性強，數學推導多，在實際教學過程中主要進行理論分析和數學公式推導，使學生感覺內容枯燥，甚至有學生把它當成數學課程學習。再次，每門課程過于強調自身知識的系統性，沒能很好地考慮本課程在專業能力培養中的地位，忽略了該課程與其它課程的聯系。如《DSP原理及應用》主要是軟件和硬件結合起來實現數字信號處理算法，但實際情況下《DSP原理及應用》的教學側重于DSP處理器的功能和相應的應用，忽略了與《數字信號處理》等課程知識的融合。最后，重理論輕實踐，大多數課程都是先講授理論，把有限的實驗教學放在最后面，而且實驗項目中驗證性實驗比例過高，學生容易把理論學習當成主要學習任務。實驗項目很少設計綜合性實驗和團體合作性實驗，導致學生合作意識以及溝通交流、分工協作能力的培養不夠。（三）教學目標方面：自由化突顯，缺乏整體性目前，教學目標設置較自由，存在照搬知名高校標準的現象，偏離了工程認證的目標，也與我校學生的實際不符，培養的人才技能不強，崗位適應能力差。專業課程的整體教學目標設計沒有考慮市場對人才的知識結構和技能要求，更沒有密切關注社會具體崗位能力的需求，教學活動設計針對性不強。專業課程，特別是專業基礎課程教學目標設計過于依賴教材，教學活動側重于原理分析，教學目標往往是理解或者了解原理，沒有明確課程在學生能力培養中的地位，老師教什么，學生學什么，導致學生獲得的知識與應用存在脫節。

三以工程認證為導向的專業能力培養研究

前面的分析表明，目前我校電子信息工程專業教育存在與工程認證的標準不符之處。因此，有必要以工程教育標準為指南推動電子信息工程專業的持續改進，增強我校人才培養的產業適應性和服務地方經濟的能力。為爭取我校電子信息工程專業早日通過工程認證，我們按照教學內容與職業標準相對接的原則構建專業課程體系，搭建以學生為中心的綜合能力培養環節和“一體四翼”的實踐能力培養機制，形成完善的過程評估體系，按照“三個循環”對培養目標、畢業要求和教學內容進行持續改進，使得培養的人才滿足行業企業發展的需求。（一）構建完善的專業知識體系。工程認證考察的重點是學生是否得到了應有的教育，學生通過學習所掌握的知識、培養的能力和具有的職業素質是否達到專業工程認證的要求[6]。學生專業知識體系通過課程設置和實際教學環節實施形成。在課程設置和教學環節設計中我們堅持“目標導向”的理念，遵循反向設計的原則，先根據學生的期望和社會需求確定培養目標，由培養目標確定畢業要求，以畢業要求為導向確定課程體系，并以支撐畢業要求與培養目標的達成為導向進行教學環節和資源的配置，最后組織行業專家和教學專家對培養方案進行診斷，力求通過培養使學生的專業知識體系符合工程認證的標準。具體實施如下。需求調查：對國家的發展規劃和電子信息工程專業技術發展前景進行梳理，組織專業教師多批次深入企業調研、走訪畢業生和召開畢業生座談會、對在校學生和畢業生進行問卷調查，掌握社會和學生的需求，并形成調研報告。培養目標：根據社會對人才的需求和能力要求，考慮畢業5年左右本專業畢業生能夠達到的職業成就，提出專業培養目標為培養嵌入式系統設計和信號與信息處理方面的高級應用人才。畢業要求：除了常規的思想道德要求外，從崗位能力出發，要求畢業的學生具備夠用的專業知識和解決工程實際問題的能力；分析工程問題和提出開發/設計方案的能力；使用現代工程工具和技術工具的能力；培養基本的職業規范和工程規范；良好的協作和溝通能力以及有一定的報告撰寫水平。課程體系構建：按照教學內容與職業標準相對接的原則構建崗位-能力-課程結構表，設置課程(培養環節)落實培養目標。首先理順嵌入式和信號與信息處理兩個方向的知識主線，然后按照理論知識和工程能力培養并重原則明確課程內容的主次關系和內在聯系，形成完成的“知識鏈條”，避免課程內容交叉和知識斷層，進而優選專業課程，整合知識點，形成專業課程體系。課程體系構建要滿足知識的橫向互補和縱向傳承，以滿足學生在校期間的能力培養所需要的知識，也要為未來職業發展做好必要的知識儲備。2017年我們編寫了第一版人才培養方案，初步確定了電子信息工程專業以培養嵌入式系統和信號與信息處理方面的應用型人才，據此優化了課程體系，并鼓勵教師對專業人才培養、教學等培養進行改革探索和實踐，并成立了以課程群[7]為單位的課程教學團隊協調教學改革和課程建設，梳理出了課程設置、教學環節設置和具體實施中的一些問題。2019年我們對2017版人才方案進行了修改，并組織了多輪校內外專家診斷和評價會，優化了一些課程，強化了實踐環節，形成了新版培養方案。（二）建立以學生為中心的綜合能力培養環節。以學生為中心的培養環節在于發揮學生在學習中的主體作用，主動構建自己的知識體系和培養能力，教師是學生學習的組織者和引導者，主要幫助學生構建知識體系和專業素養。在實際教學中，按照工程認證要求的專業能力設計教學環節。摒棄以往“教師主講、學生主聽”的填鴨式教學，實施案例式教學，將專業知識融入到案例中，將知識的講解貫通到案例剖析中。課程實驗實施項目式教學，將實踐能力和工程素質培養融入到工程項目開發設計中，將大型工程項目劃分成一些小項目，學生組成項目組集體攻關，協同完成開發設計，培養自我探索、協作和溝通能力。目前，專業的《單片機原理及應用》、《DSP原理及應用》、《ARM嵌入式系統設計》已經完全實施了案例式教學和項目式教學，《通信原理》、《數字信號處理》《電路》、《信號與系統》、《模擬電子技術》、《數字電子技術》、《集成電路原理》、《語音信號處理》和《數字圖像處理》等專業課程也部分實施了案例式教學，教學案例還沒有實現課程知識的全覆蓋，相關案例還在完善中。教學資源的配置要以保證學生知識目標和能力目標達成為導向。首先要加強教師隊伍建設，一方面教師要加強專業知識的學習，對專業整個知識體系有比較全面的理解，另一方面教師要加強工程實踐能的培養，實現專業教師能力與工程師對接。專業充分利用學校課程群建設和教師校外定崗鍛煉機會加強師資隊伍建設，目前專業“雙師型”教師占到專業任課教師的70%以上。其次，教師要善于利用各類教學資源幫助學生達成學習目標。再次，經常性地開展教學研討會，邀請行業專家進行指導和舉辦面向學生的座談會、學術報告，彌補教師對行業發展現狀的不足。最后，任課教師實時動態的評估學生學習效果和發展水平，特別是案例式教學和工程項目式實驗打破了教材正常的知識體系，需要教師掌握多樣化的教學評估方法，及時了解教學效果并調整教學內容。專業通過設置階段測驗和案例覆蓋知識適當重復等方式評估學生的學習效果。（三）構建“一體四翼”的實踐能力培養模式。電子信息工程專業課程，特別是基礎課程知識應用廣泛，要搭建完整的實驗平臺，特別是工業化的實踐平臺，比如電路板設計與制作、無線通信信號傳輸與處理等投入大。為了保證學生創新實踐能力的培養，我們探索電子信息專業以“課內實驗教學”為主體，以“虛擬網絡”、“企業實踐”、“學科競賽”、“創新項目”為翼的“一體四翼”實踐能力培養模式。校內實驗包括三個層次的實驗：簡單開發實驗、課程綜合實驗和課程群綜合實驗。簡單開發實驗和課程綜合實驗針對某門具體的課程開設，課程群綜合實驗針對課程群知識設計綜合性實驗，使學生能將幾門課程的知識融合起來完成一個綜合性的項目。簡單開發實驗針對某門課程的一小節或一章的知識設計一些簡單的開發實驗，一般以一個同學或者2個同學為一組進行。課程綜合實驗針對一門課程的知識設計綜合性項目，要求學生以團隊的形式完成，通過課程綜合實驗使學生能將一門課的知識融會貫通，培養學生的開發設計能力和綜合素質，類似于以前的課程設計，但又不完全等同于課程設計，課程設計一般幾個人一組完成一個獨立的項目，課程綜合實驗采用把大的工程項目拆分成幾個小項目分組完成，然后組合成一個工程項目，這就要求每個小項目成員之間、小項目之間都必須充分交流、協作才能完成整個課程綜合實驗。課程群綜合實驗也用課程綜合實驗類似的方式進行，實驗內容涉及的知識面更寬，難度更大。經過簡單到復雜的實驗訓練，學生逐步經歷認知到實踐的全過程。為了使學生從“學會走路”發展到“自主走路”，最終能夠“自己找路”，還需要合理利用虛擬網絡、企業實踐、學科競賽、創新項目等培養學生的職業適應和創新能力，以滿足社會發展需要。對于校內缺乏條件的實驗、實踐內容以虛擬網絡為補充，學生通過網絡圖片、視頻、文字、動畫等多種方式感性的接受訓練，跟進式培養學生的基本工程素質、實驗技能、分析問題和處理問題的能力，通過網絡查閱文獻資料，了解專業、行業前沿理論和技術。在1-2年級教學過程中開設企業家講堂、工程師課堂，通過社會調查、認知實習、校企合作課程讓學生提前了解企業真實情況，通過畢業實習、頂崗實習等培養學生的實踐能力和工作適應能力。積極鼓勵學生參加挑戰杯競賽、電子設計競賽、數學建模大賽、“互聯網+”等學科競賽，安排指導老師進行專門的指導。鼓勵學生申報大學生創新創業訓練項目、大學生“研創”項目等，培養學生的自主學習、系統分析、綜合設計和應用能力。（四）形成完善的學習效果評價體系。教學的目的是使學生達成某種能力，教學評價的目的是評估教學目標是否達成[8]。常規的大學教學都是通過期末考試來評估學生的學習效果。實際上，在教學過程中只有不斷評價教育學生的學習效果，及時改進的教學環節并進行及時修正，才能保持高的培養質量。課程考核包含理論知識考核與實踐能力考核。理論知識考核除了期末考試外，增加了過程考核。在課程的不同階段設置小型階段測驗，過程考核有助于了解學生的學習情況，也有利于師生雙方及時發現并糾正教學中的問題，課程理論知識的最終成績是階段測驗成績與期末成績的綜合。實踐環節的考核包括課內實驗考核與綜合實踐項目的考核。課內實驗考核主要考核學生分析、解決問題的能力和實際操作能力。綜合實踐項目的考核主要考核“構思-設計-實現”的能力，包括設計方案的制定、方案的仿真和實現，考核過程中劃分項目或實驗的難度層次，依據層次、設計水平和實驗結果給出客觀的考核結果。實踐考核也需要注重過程考核，將實驗過程分為問題描述、模型抽象、定性和定量分析、解決方案、實驗和實現等階段，分別給出評定，以突出工程能力的考核。（五）持續的改進機制。工程認證的改進機制不同于以往的教學工作水平評估，它的改進是動態的、開放的，需要定期獲取用人單位和畢業生的意見，回校后消化這些意見，換位思考，研究相應的對策并落實到課程體系建設和培養環節中。為此，我們構建了基于校外、校內、課內三個循環對培養目標、畢業要求和教學內容進行持續的改進，動態的反映行業發展需要。首先通過了解國內外社會發展需求和行業發展情況，建立校外用人單位和畢業生反饋機制，通過順暢的校外循環對培養目標進行持續改進；通過教師研討會、學生座談會、舉辦行業企業專家和專業教育專家的定期診斷會等校內循環對畢業要求和人才培養體系進行持續改進；通過課程教學質量評價體系所支撐的課內循環對教學環節進行持續改進，具體思路見圖1。循環模式為指導的改進機制可以有效促進學生成果的達成。在整個持續改進階段，必須保證每一個信息反饋環節都有效地落實，才能準確地掌握實際情況，以提出下一步改進方案。教師方面:建立專業教師相互聽課和定期教學研討，教師之間互相聽課，一方面能提高教學能力，另一方面能更好的理解專業課程之間的聯系。以及盡快提高青年教師的教學能力和水平。一個教學模塊結束進行教學研討會，對這一模塊的學習情況進行總結，并對下一模塊學習提出改進意見。學生方面:每一個模塊結束向學生下發調查問卷，對學生學習情況進行摸底，分析學生的學習效果，發現學生學習存在的問題和教師教學的情況，以便不斷完善教學方法。學院方面：完善教學過程質量監控，強化督導組聽課和專項培養質量評估等；實施畢業生跟蹤反饋與用人單位評價制度，重點建立有效的反饋機制，細化反饋運行方式、覆蓋面及反饋頻度和載體等方面；強化課程內容評價，評估每門課程是否達到認證要求，形成反饋整改機制。

四結語

在經濟社會快速發展的條件下，電子信息工程專業必須緊扣時代技術發展，按照工程認證的要求推行改革。以行業崗位要求為導向，及時更新人才培養目標，以達成培養目標為導向構建教學環節，形成能持續改進的人才培養體系，通過及時的評估學生的培養效果對培養環節進行完善和優化，使培養的學生能夠滿足行業發展的需要。

參考文獻

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作者:侯海良 陳潔 單位:湖南人文科技學院