電子信息工程專業(yè)能力培養(yǎng)研究

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摘要：工程認證是國際通行的工程教育質(zhì)量保障制度，是一種以培養(yǎng)目標和畢業(yè)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(yè)教育存在的問題，提出按照教學內(nèi)容與職業(yè)標準相對接的原則構(gòu)建專業(yè)課程體系，搭建以學生為中心的綜合能力培養(yǎng)環(huán)節(jié)和“一體四翼”的實踐能力培養(yǎng)機制，按照“三個循環(huán)”對培養(yǎng)目標、畢業(yè)要求和教學內(nèi)容進行持續(xù)的改進，使得培養(yǎng)的人才具備有電子信息領(lǐng)域工作的專業(yè)能力，滿足社會需求。

關(guān)鍵詞：工程認證；專業(yè)基礎(chǔ)知識體系；實驗教學體系；培養(yǎng)環(huán)節(jié)

一引言

專業(yè)能力是指勝任某項專業(yè)技術(shù)工作所具備的專業(yè)知識和專業(yè)素質(zhì)，以及工作后管理職業(yè)的能力[1]。工程認證是國際上通行的工程類專業(yè)教育質(zhì)量保障制度，其核心是確保工程類專業(yè)畢業(yè)生達到國際互認的質(zhì)量標準，具備從事工程技術(shù)類工作的專業(yè)能力，認證的基礎(chǔ)是《華盛頓協(xié)議》。2016年6月，我國正式成為《華盛頓協(xié)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(yè)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(yè)改革，力圖通過工程認證。當前，我國工程類專業(yè)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(yè)能力，專業(yè)人才培養(yǎng)質(zhì)量滿足專業(yè)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(jù)工科專業(yè)發(fā)展趨勢和我校“十三五”發(fā)展規(guī)劃要求，本著“優(yōu)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(yè)試點，批準電子信息工程等4個專業(yè)為學校工程認證試點專業(yè)。按照工程認證要求重構(gòu)電子信息工程專業(yè)課程體系、強化學生專業(yè)能力的培養(yǎng)是目前電子信息工程專業(yè)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(yè)教育存在的問題

工程認證標準是以學生為中心，以行業(yè)企業(yè)崗位能力為導向，強調(diào)培養(yǎng)的畢業(yè)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(yè)學會組織相關(guān)領(lǐng)域的教育專家和企業(yè)專家一起對工程專業(yè)的課程設置、教學質(zhì)量、畢業(yè)要求、培養(yǎng)目標等進行評價，確保相關(guān)工程技術(shù)專業(yè)畢業(yè)生的專業(yè)知識、技能和素質(zhì)到達工業(yè)界認可的質(zhì)量標準[3]。對照這一標準，我校電子信息工程專業(yè)的還存在以下問題。（一）課程設置方面：專業(yè)課程設置面寬，課時壓縮嚴重，系統(tǒng)性的能力培養(yǎng)考慮不足電子信息工程專業(yè)起源于物理學，又與數(shù)學、化學等學科關(guān)系密切。1998年，教育部將電子工程、應用電子技術(shù)、信息工程、廣播電視工程、公共安全圖像技術(shù)等11個專業(yè)合并成電子信息工程一個專業(yè)[4]。從理論上講，電子信息工程專業(yè)課程設置很人才培養(yǎng)完全可以多樣化，高校可以根據(jù)學校定位、地理位置和自身特點培養(yǎng)個性化的人才[5]。我校電子信息工程專業(yè)培養(yǎng)方案是在參考老牌高校的基礎(chǔ)上形成，幾經(jīng)修改，學生專業(yè)課程設置仍沒有擺脫“厚基礎(chǔ)、寬口徑”的思路。具體體現(xiàn)在專業(yè)課程包括電路類、信號類、通信類、嵌入式系統(tǒng)、計算機類、磁波類和控制類等7大方面的內(nèi)容。課程數(shù)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(gòu)建系統(tǒng)的學生專業(yè)知識體系，更不利于學生專業(yè)技能和素質(zhì)的培養(yǎng)，特別是對于每門功課培養(yǎng)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(jīng)過所有專業(yè)教學環(huán)節(jié)的訓練能否使學生具備系統(tǒng)的專業(yè)知識和技能等方面沒有科學的評估，甚至部分課程是根據(jù)教師專業(yè)方向而開設，導致學生的專業(yè)知識不夠系統(tǒng)。（二）教學理念方面：注重知識傳授，實踐能力培養(yǎng)欠缺前面介紹了電子信息工程專業(yè)知識內(nèi)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(yǎng)的觀念。首先，認為專業(yè)課程，特別是專業(yè)基礎(chǔ)課以理論為主，不需要實踐能力，因此，這些課程都由工程經(jīng)驗不足的年輕老師主講。實際上，專業(yè)基礎(chǔ)課更需要有實際工程經(jīng)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(jié)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(yè)課理論性強，數(shù)學推導多，在實際教學過程中主要進行理論分析和數(shù)學公式推導，使學生感覺內(nèi)容枯燥，甚至有學生把它當成數(shù)學課程學習。再次，每門課程過于強調(diào)自身知識的系統(tǒng)性，沒能很好地考慮本課程在專業(yè)能力培養(yǎng)中的地位，忽略了該課程與其它課程的聯(lián)系。如《DSP原理及應用》主要是軟件和硬件結(jié)合起來實現(xiàn)數(shù)字信號處理算法，但實際情況下《DSP原理及應用》的教學側(cè)重于DSP處理器的功能和相應的應用，忽略了與《數(shù)字信號處理》等課程知識的融合。最后，重理論輕實踐，大多數(shù)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(xié)作能力的培養(yǎng)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(xiàn)象，偏離了工程認證的目標，也與我校學生的實際不符，培養(yǎng)的人才技能不強，崗位適應能力差。專業(yè)課程的整體教學目標設計沒有考慮市場對人才的知識結(jié)構(gòu)和技能要求，更沒有密切關(guān)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(yè)課程，特別是專業(yè)基礎(chǔ)課程教學目標設計過于依賴教材，教學活動側(cè)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(yǎng)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(jié)。

三以工程認證為導向的專業(yè)能力培養(yǎng)研究

前面的分析表明，目前我校電子信息工程專業(yè)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(yè)的持續(xù)改進，增強我校人才培養(yǎng)的產(chǎn)業(yè)適應性和服務地方經(jīng)濟的能力。為爭取我校電子信息工程專業(yè)早日通過工程認證，我們按照教學內(nèi)容與職業(yè)標準相對接的原則構(gòu)建專業(yè)課程體系，搭建以學生為中心的綜合能力培養(yǎng)環(huán)節(jié)和“一體四翼”的實踐能力培養(yǎng)機制，形成完善的過程評估體系，按照“三個循環(huán)”對培養(yǎng)目標、畢業(yè)要求和教學內(nèi)容進行持續(xù)改進，使得培養(yǎng)的人才滿足行業(yè)企業(yè)發(fā)展的需求。（一）構(gòu)建完善的專業(yè)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(yǎng)的能力和具有的職業(yè)素質(zhì)是否達到專業(yè)工程認證的要求[6]。學生專業(yè)知識體系通過課程設置和實際教學環(huán)節(jié)實施形成。在課程設置和教學環(huán)節(jié)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(jù)學生的期望和社會需求確定培養(yǎng)目標，由培養(yǎng)目標確定畢業(yè)要求，以畢業(yè)要求為導向確定課程體系，并以支撐畢業(yè)要求與培養(yǎng)目標的達成為導向進行教學環(huán)節(jié)和資源的配置，最后組織行業(yè)專家和教學專家對培養(yǎng)方案進行診斷，力求通過培養(yǎng)使學生的專業(yè)知識體系符合工程認證的標準。具體實施如下。需求調(diào)查：對國家的發(fā)展規(guī)劃和電子信息工程專業(yè)技術(shù)發(fā)展前景進行梳理，組織專業(yè)教師多批次深入企業(yè)調(diào)研、走訪畢業(yè)生和召開畢業(yè)生座談會、對在校學生和畢業(yè)生進行問卷調(diào)查，掌握社會和學生的需求，并形成調(diào)研報告。培養(yǎng)目標：根據(jù)社會對人才的需求和能力要求，考慮畢業(yè)5年左右本專業(yè)畢業(yè)生能夠達到的職業(yè)成就，提出專業(yè)培養(yǎng)目標為培養(yǎng)嵌入式系統(tǒng)設計和信號與信息處理方面的高級應用人才。畢業(yè)要求：除了常規(guī)的思想道德要求外，從崗位能力出發(fā)，要求畢業(yè)的學生具備夠用的專業(yè)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(fā)/設計方案的能力；使用現(xiàn)代工程工具和技術(shù)工具的能力；培養(yǎng)基本的職業(yè)規(guī)范和工程規(guī)范；良好的協(xié)作和溝通能力以及有一定的報告撰寫水平。課程體系構(gòu)建：按照教學內(nèi)容與職業(yè)標準相對接的原則構(gòu)建崗位-能力-課程結(jié)構(gòu)表，設置課程(培養(yǎng)環(huán)節(jié))落實培養(yǎng)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(yǎng)并重原則明確課程內(nèi)容的主次關(guān)系和內(nèi)在聯(lián)系，形成完成的“知識鏈條”，避免課程內(nèi)容交叉和知識斷層，進而優(yōu)選專業(yè)課程，整合知識點，形成專業(yè)課程體系。課程體系構(gòu)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(yǎng)所需要的知識，也要為未來職業(yè)發(fā)展做好必要的知識儲備。2017年我們編寫了第一版人才培養(yǎng)方案，初步確定了電子信息工程專業(yè)以培養(yǎng)嵌入式系統(tǒng)和信號與信息處理方面的應用型人才，據(jù)此優(yōu)化了課程體系，并鼓勵教師對專業(yè)人才培養(yǎng)、教學等培養(yǎng)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(xié)調(diào)教學改革和課程建設，梳理出了課程設置、教學環(huán)節(jié)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(nèi)外專家診斷和評價會，優(yōu)化了一些課程，強化了實踐環(huán)節(jié)，形成了新版培養(yǎng)方案。（二）建立以學生為中心的綜合能力培養(yǎng)環(huán)節(jié)。以學生為中心的培養(yǎng)環(huán)節(jié)在于發(fā)揮學生在學習中的主體作用，主動構(gòu)建自己的知識體系和培養(yǎng)能力，教師是學生學習的組織者和引導者，主要幫助學生構(gòu)建知識體系和專業(yè)素養(yǎng)。在實際教學中，按照工程認證要求的專業(yè)能力設計教學環(huán)節(jié)。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(yè)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(zhì)培養(yǎng)融入到工程項目開發(fā)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(guān)，協(xié)同完成開發(fā)設計，培養(yǎng)自我探索、協(xié)作和溝通能力。目前，專業(yè)的《單片機原理及應用》、《DSP原理及應用》、《ARM嵌入式系統(tǒng)設計》已經(jīng)完全實施了案例式教學和項目式教學，《通信原理》、《數(shù)字信號處理》《電路》、《信號與系統(tǒng)》、《模擬電子技術(shù)》、《數(shù)字電子技術(shù)》、《集成電路原理》、《語音信號處理》和《數(shù)字圖像處理》等專業(yè)課程也部分實施了案例式教學，教學案例還沒有實現(xiàn)課程知識的全覆蓋，相關(guān)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(yè)知識的學習，對專業(yè)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(yǎng)，實現(xiàn)專業(yè)教師能力與工程師對接。專業(yè)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(yè)“雙師型”教師占到專業(yè)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(jīng)常性地開展教學研討會，邀請行業(yè)專家進行指導和舉辦面向?qū)W生的座談會、學術(shù)報告，彌補教師對行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀的不足。最后，任課教師實時動態(tài)的評估學生學習效果和發(fā)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(diào)整教學內(nèi)容。專業(yè)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(gòu)建“一體四翼”的實踐能力培養(yǎng)模式。電子信息工程專業(yè)課程，特別是基礎(chǔ)課程知識應用廣泛，要搭建完整的實驗平臺，特別是工業(yè)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(chuàng)新實踐能力的培養(yǎng)，我們探索電子信息專業(yè)以“課內(nèi)實驗教學”為主體，以“虛擬網(wǎng)絡”、“企業(yè)實踐”、“學科競賽”、“創(chuàng)新項目”為翼的“一體四翼”實踐能力培養(yǎng)模式。校內(nèi)實驗包括三個層次的實驗：簡單開發(fā)實驗、課程綜合實驗和課程群綜合實驗。簡單開發(fā)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(fā)實驗針對某門課程的一小節(jié)或一章的知識設計一些簡單的開發(fā)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(yǎng)學生的開發(fā)設計能力和綜合素質(zhì)，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(xié)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(nèi)容涉及的知識面更寬，難度更大。經(jīng)過簡單到復雜的實驗訓練，學生逐步經(jīng)歷認知到實踐的全過程。為了使學生從“學會走路”發(fā)展到“自主走路”，最終能夠“自己找路”，還需要合理利用虛擬網(wǎng)絡、企業(yè)實踐、學科競賽、創(chuàng)新項目等培養(yǎng)學生的職業(yè)適應和創(chuàng)新能力，以滿足社會發(fā)展需要。對于校內(nèi)缺乏條件的實驗、實踐內(nèi)容以虛擬網(wǎng)絡為補充，學生通過網(wǎng)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(yǎng)學生的基本工程素質(zhì)、實驗技能、分析問題和處理問題的能力，通過網(wǎng)絡查閱文獻資料，了解專業(yè)、行業(yè)前沿理論和技術(shù)。在1-2年級教學過程中開設企業(yè)家講堂、工程師課堂，通過社會調(diào)查、認知實習、校企合作課程讓學生提前了解企業(yè)真實情況，通過畢業(yè)實習、頂崗實習等培養(yǎng)學生的實踐能力和工作適應能力。積極鼓勵學生參加挑戰(zhàn)杯競賽、電子設計競賽、數(shù)學建模大賽、“互聯(lián)網(wǎng)+”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(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓練項目、大學生“研創(chuàng)”項目等，培養(yǎng)學生的自主學習、系統(tǒng)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(guī)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(huán)節(jié)并進行及時修正，才能保持高的培養(yǎng)質(zhì)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(fā)現(xiàn)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(huán)節(jié)的考核包括課內(nèi)實驗考核與綜合實踐項目的考核。課內(nèi)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(gòu)思-設計-實現(xiàn)”的能力，包括設計方案的制定、方案的仿真和實現(xiàn)，考核過程中劃分項目或?qū)嶒灥碾y度層次，依據(jù)層次、設計水平和實驗結(jié)果給出客觀的考核結(jié)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(xiàn)等階段，分別給出評定，以突出工程能力的考核。（五）持續(xù)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(tài)的、開放的，需要定期獲取用人單位和畢業(yè)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(yǎng)環(huán)節(jié)中。為此，我們構(gòu)建了基于校外、校內(nèi)、課內(nèi)三個循環(huán)對培養(yǎng)目標、畢業(yè)要求和教學內(nèi)容進行持續(xù)的改進，動態(tài)的反映行業(yè)發(fā)展需要。首先通過了解國內(nèi)外社會發(fā)展需求和行業(yè)發(fā)展情況，建立校外用人單位和畢業(yè)生反饋機制，通過順暢的校外循環(huán)對培養(yǎng)目標進行持續(xù)改進；通過教師研討會、學生座談會、舉辦行業(yè)企業(yè)專家和專業(yè)教育專家的定期診斷會等校內(nèi)循環(huán)對畢業(yè)要求和人才培養(yǎng)體系進行持續(xù)改進；通過課程教學質(zhì)量評價體系所支撐的課內(nèi)循環(huán)對教學環(huán)節(jié)進行持續(xù)改進，具體思路見圖1。循環(huán)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(xù)改進階段，必須保證每一個信息反饋環(huán)節(jié)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(yè)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(yè)課程之間的聯(lián)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(jié)束進行教學研討會，對這一模塊的學習情況進行總結(jié)，并對下一模塊學習提出改進意見。學生方面:每一個模塊結(jié)束向?qū)W生下發(fā)調(diào)查問卷，對學生學習情況進行摸底，分析學生的學習效果，發(fā)現(xiàn)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(zhì)量監(jiān)控，強化督導組聽課和專項培養(yǎng)質(zhì)量評估等；實施畢業(yè)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(nèi)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(jié)語

在經(jīng)濟社會快速發(fā)展的條件下，電子信息工程專業(yè)必須緊扣時代技術(shù)發(fā)展，按照工程認證的要求推行改革。以行業(yè)崗位要求為導向，及時更新人才培養(yǎng)目標，以達成培養(yǎng)目標為導向構(gòu)建教學環(huán)節(jié)，形成能持續(xù)改進的人才培養(yǎng)體系，通過及時的評估學生的培養(yǎng)效果對培養(yǎng)環(huán)節(jié)進行完善和優(yōu)化，使培養(yǎng)的學生能夠滿足行業(yè)發(fā)展的需要。

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作者:侯海良 陳潔 單位:湖南人文科技學院