面向工程教育工科專業(yè)辦學特色新模式的探索

伍龍，廖曉緯

（淮南師范學院 電氣信息工程學院，安徽 淮南 232038）

前言

為保持目前我國經(jīng)濟發(fā)展迅速的態(tài)勢，進行產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型、創(chuàng)新是必然措施，從而對高校輸出人才的工程素養(yǎng)和實踐能力提出了更高層次的要求?！秶抑虚L期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要》提出，要提高人才培養(yǎng)質(zhì)量，創(chuàng)立高校與企業(yè)聯(lián)合培養(yǎng)人才的新機制①《國家中長期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要（2010-2020年）》。。為此，國家教育部實施了“卓越工程師教育培養(yǎng)計劃”，要求改革依據(jù)“行業(yè)指導、校企合作、分類實施、形式多樣”的原則②《教育部關(guān)于實施卓越工程師教育培養(yǎng)計劃的若干意見》，教高[2011]1號。。因此，面向工程教育，全國高校探尋辦學新模式時必然要加強校企合作，實行實踐教學新模式，這也是提升高校工程創(chuàng)新人才培養(yǎng)質(zhì)量和教師自身工程素養(yǎng)的必然要求③余建星,徐斌等：《卓越工程人才產(chǎn)學研合作培養(yǎng)模式的探索》，《高等工程教育研究》2012年第1期，第24-27頁。。

1 面向工程教育高校工科辦學存在的問題

在面向工程教育工科專業(yè)中目前面臨許多的問題：科學與工程的基礎(chǔ)理論缺乏深度和廣度，難以勝任“工程研究”的要求，難以體現(xiàn)“科學主導工程”的思想；學科知識面較窄，難以適應不同的應用背景；專業(yè)教學內(nèi)容滯后，難以反映自動化科學技術(shù)的現(xiàn)狀與發(fā)展。具體體現(xiàn)在：

第一，現(xiàn)代工程教育認識上的差距。

科學、技術(shù)與工程三者關(guān)系不清；一般實驗代替工程實踐；理論的系統(tǒng)概念與工程系統(tǒng)實踐脫節(jié)；單一行業(yè)與多（跨）行業(yè)結(jié)合點把握不準；信息化進程“兩化”融合點多；節(jié)能降耗減排、安全生產(chǎn)等體現(xiàn)不夠；成本（工程造價）高，無法實現(xiàn)效益化；企業(yè)標準各不相同。

第二，課程體系與現(xiàn)代工程教育目標差距甚大，課程設(shè)置及教學大綱與工程脫節(jié)；工程教育相關(guān)教材匱乏；實踐環(huán)節(jié)設(shè)置不盡合理；案例教學缺乏。

第三，實踐方法和平臺缺乏。

從實驗室（原理性）到工程實訓，從驗證到操作等工程實踐缺乏；缺少系統(tǒng)設(shè)計、開發(fā)的實踐環(huán)節(jié)，更缺乏創(chuàng)新的訓練等研發(fā)能力平臺；針對自動化專業(yè)知識領(lǐng)域?qū)挕⑿袠I(yè)面廣、人才需求類型多，多維平臺的建立缺乏。

第四，教師工程能力普遍較低和不全面。

從教師個人來說，缺乏工業(yè)現(xiàn)場經(jīng)歷，更談不上經(jīng)驗；從教學團隊來說，工程教學團隊意識、精神和能力不強。

2 面對工程教育，工科專業(yè)創(chuàng)新人才培養(yǎng)新模式的構(gòu)建

工科專業(yè)創(chuàng)新人才培養(yǎng)新模式的改革主要思路是：在圍繞工科專業(yè)指導性規(guī)范基礎(chǔ)上，參考國內(nèi)外工程專業(yè)認證機構(gòu)的標準，根據(jù)專業(yè)培養(yǎng)目標進一步細化提高培養(yǎng)標準，進一步加強與企業(yè)的合作，共同構(gòu)建面向工程創(chuàng)新人才培養(yǎng)體系。其體系結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。

圖1 面向工程創(chuàng)新人才培養(yǎng)體系結(jié)構(gòu)圖

2.1 提升工程教育理念與人才培養(yǎng)新模式

針對當前工程教育中存在的問題，通過優(yōu)化專業(yè)課程體系、創(chuàng)建4維工程實踐平臺、改革實踐教學體系，打造“雙師型”工程教學團隊等措施逐步形成自動化專業(yè)創(chuàng)新型工程人才培養(yǎng)模式。在運行中應先提出新理念，首先是工程思維，提出為行而思，工程實踐，思后而行的思路。其次，采取面向工程、回歸工程培養(yǎng)方式。最后，應用科學、技術(shù)和工程三位一體的創(chuàng)新型人才培養(yǎng)新模式，CDIO（Conceive-Design-Implement-Operate，構(gòu)思-設(shè)計-實現(xiàn)-執(zhí)行）工程教育新模式，同時將現(xiàn)代工程因素（系統(tǒng)、信息、成本、效率、環(huán)保等）納入知識體系④。

2.2 加強課程建設(shè)，形成課程體系特色

面向工程教育的要求，工科專業(yè)課程體系面臨著許多的矛盾，主要體現(xiàn)在：工科專業(yè)涉及的學科門類眾多、知識面寬、技術(shù)發(fā)展迅速，需要掌握扎實寬廣的理論基礎(chǔ)知識，而本科生的學習時間和內(nèi)容安排又是有限的。針對這種情況，需要優(yōu)化課程體系：

第一，理論與實踐并重，強化工程能力培養(yǎng)，體現(xiàn)行業(yè)發(fā)展與新興學科交叉。

參照專業(yè)規(guī)范中的核心知識體系，以信息獲取、處理、利用和控制為主線，確定核心課程以及各門課程所必須涵蓋的知識單元，整合專業(yè)課程內(nèi)容，優(yōu)化專業(yè)課程設(shè)置，據(jù)此制定教學計劃與教學大綱。考慮課程之間在開設(shè)時間、授課內(nèi)容相互銜接方面的內(nèi)在關(guān)系，從而避免課程之間的內(nèi)容缺失或重疊，有效地利用了有限的課時資源。結(jié)合所屬學科在某個課程方面的優(yōu)勢，設(shè)置與相關(guān)學科交叉的新的專業(yè)課程和實踐教學環(huán)節(jié)。

第二，建立課程群，積極申報打造精品課程。

圍繞核心課程組建課程群，在課程群內(nèi)統(tǒng)籌考慮課程體系（課程間的關(guān)系）和每門課程的教學內(nèi)容（包括重點內(nèi)容和選修內(nèi)容），以課程群為依托積極開展課程建設(shè)、教學手段和方法改革、教學內(nèi)容的優(yōu)化整合等具體工作。以精品課程為核心，形成特色。

3 面對工程教育，工科專業(yè)辦學特色新模式的探索

3.1 創(chuàng)建4維平臺，形成工程實踐教學體系特色

無論是工程實踐能力還是工程意識與創(chuàng)新精神，都要通過工程實踐環(huán)節(jié)來培養(yǎng)。以“強綜合設(shè)計，重專業(yè)實踐，行工程實訓，育創(chuàng)新精神”為工程實踐教學指導思想，創(chuàng)建4維工程實踐平臺：行業(yè)工程平臺、實驗資源平臺、科技創(chuàng)新平臺、專業(yè)方向平臺。這種4維一體的模式，改變了傳統(tǒng)的實踐教學模式，實現(xiàn)了教材建設(shè)、實驗裝備/系統(tǒng)、教師培訓三位一體，有利于工程教育。

3.1.1 行業(yè)工程平臺

行業(yè)工程平臺，是按流程和離散生產(chǎn)過程模式，創(chuàng)建多層次、系列化工程實踐平臺、裝置和系統(tǒng)。以我院自動化專業(yè)發(fā)展規(guī)劃來說明行業(yè)工程平臺，擬建模型如圖2所示。其中，系統(tǒng)行業(yè)應用主要包括了解企業(yè)生產(chǎn)流程、系統(tǒng)運行、工藝裝備，并進行檢測、建模、控制、優(yōu)化等系統(tǒng)設(shè)計和運行的實踐；綜合工程能力主要包括設(shè)計規(guī)范、行業(yè)標準、安全、質(zhì)量、節(jié)能減排等工程素養(yǎng)；檢測傳感執(zhí)行裝置基本應用主要包括儀表選型、校驗、接線、維修、安全防爆；控制工藝對象的認知主要包括自動化生產(chǎn)流程、系統(tǒng)運行、工藝裝備及控制系統(tǒng)的融合關(guān)系。

圖2 行業(yè)工程平臺構(gòu)架圖

3.1.2 實驗資源平臺

實驗資源平臺，是綜合各級資源建立工程化教學實踐平臺。主要將依托四種實驗資源形成星形支架結(jié)構(gòu)，培養(yǎng)學生的實踐動手能力和工程能力，如圖3所示。

圖3 實驗資源平臺構(gòu)架圖

3.1.3 科技創(chuàng)新平臺

科技創(chuàng)新平臺，是學科競賽和研發(fā)公共平臺。依托“金字塔”型科技創(chuàng)新團隊的教師、大學生科技創(chuàng)新平臺，如圖4所示。

圖4 科技創(chuàng)新平臺構(gòu)架圖

3.1.4 專業(yè)方向平臺

專業(yè)方向平臺，是校企聯(lián)合大學生實踐平臺，如圖5所示。此平臺也是目前許多高校采取的措施，像“卓越工程計劃”核心部分就是建立校企聯(lián)合培養(yǎng)工程創(chuàng)新型人才，是應用型本科院校發(fā)展的核心通道，是校企業(yè)共贏實現(xiàn)產(chǎn)學研合作的新舉措。

圖5 專業(yè)方向平臺構(gòu)架圖

3.2 以4維工程實踐平臺為載體構(gòu)建工科專業(yè)5層實踐教學體系

工科專業(yè)5層實踐教學體系是以 “基礎(chǔ)→創(chuàng)新→工程實踐”為主線的專業(yè)多層次、立體化工程實踐教學體系，為學生的工程實踐培養(yǎng)和創(chuàng)新活動開展提供了系統(tǒng)和形式多樣的載體。創(chuàng)建4維工程實踐平臺，改革實踐教學體系，是培養(yǎng)工程應用創(chuàng)新人才的特色舉措，將極大程度推動工科專業(yè)工程實踐教育改革。

圖6 5層實踐教學體系構(gòu)架圖

3.3 依托科研創(chuàng)新團隊，采取校企聯(lián)合培訓，形成“雙師型”師資隊伍特色

科研團隊是工程教育務實、高效的載體。科研團隊往往擁有一定的科研實驗條件和多方面知識與技能人才的聚集。在科研團隊中，既可以營造具有競爭性的學習環(huán)境，也可以孕育密切合作的團隊精神。

依托4維平臺和工程項目、課程群、精品課程和全國性學科競賽為支撐可以組建多支 “雙師型”教學團隊。同時，通過工程中心與企業(yè)合作設(shè)立“青年教師工作站”和定期定點“認證培訓”機制，培養(yǎng)具有工程師或培訓師資格的教師，承接各類型項目和企業(yè)橫向課題的能力會明顯提高。