應(yīng)用型電類專業(yè)工程創(chuàng)新人才培養(yǎng)的探索與實踐

宋寅卯 曹衛(wèi)鋒 鄭安平

摘要：針對當前工學(xué)本科畢業(yè)生存在工程實踐能力和創(chuàng)新能力不足的問題，借鑒發(fā)達國家卓越工程人才培養(yǎng)模式，結(jié)合鄭州輕工業(yè)學(xué)院電類專業(yè)實際，采取“畢業(yè)證+職業(yè)資格證”雙證式培養(yǎng)模式、項目驅(qū)動式教學(xué)、多渠道多方式建立實驗實訓(xùn)平臺、積極組織學(xué)生參與學(xué)科競賽、引導(dǎo)學(xué)生參與教師科研、大力推進教材建設(shè)等措施，提高學(xué)生工程創(chuàng)新能力，取得初步成效，具有一定的推廣價值。

關(guān)鍵詞：工程創(chuàng)新能力;雙證式培養(yǎng)模式;項目驅(qū)動式教學(xué);學(xué)科競賽

中圖分類號：F272.92 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0079（2014）32-0155-02

有研究表明，盡管中國社會對工程人才有很大需求，但大量工程專業(yè)畢業(yè)生仍面臨失業(yè)，我國工科專業(yè)畢業(yè)生競爭力不足。當前工科畢業(yè)生存在的問題有動手能力差、缺乏工程實踐能力和工程創(chuàng)新意識、所學(xué)知識陳舊、專業(yè)面窄、綜合素質(zhì)不高等。

為培養(yǎng)造就創(chuàng)新能力強、適應(yīng)經(jīng)濟社會發(fā)展需要的高質(zhì)量電類工程技術(shù)人才，適應(yīng)高等工程教育改革的要求，貫徹實施《國家中長期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要（2010-2020年）》和《國家中長期人才發(fā)展規(guī)劃綱要（2010-2020年）》，以鄭州輕工業(yè)學(xué)院當前電類專業(yè)人才的培養(yǎng)模式為基礎(chǔ)，借鑒國外著名高校培養(yǎng)工程師的成功經(jīng)驗，對如何提高電類專業(yè)人才工程能力和創(chuàng)新能力進行了深入改革探索和實踐，取得了較好效果。

一、國內(nèi)工程教育現(xiàn)狀與國外工程教育模式

1.現(xiàn)在，國家對工程教育的重視程度不斷增強，普通高等院校也正在逐步將工程教育和院校自身特點相結(jié)合，工程人才培養(yǎng)質(zhì)量有較大提高，并取得較好效果。然而，我國工程教育仍存在不少問題，主要體現(xiàn)在：對工程教育的認識到位，但具體舉措的擬定和落實不到位;對培養(yǎng)目標認識不清;在課程體系設(shè)置上參差不齊;在實踐能力培養(yǎng)上沒有突破;教師缺乏工程訓(xùn)練意識;教材知識陳舊等[1]。同時，教師在知識傳授的過程中，學(xué)術(shù)化壁壘頑固，教學(xué)過程中的學(xué)生主體地位缺失，導(dǎo)致學(xué)生知識、能力、素質(zhì)的發(fā)展失衡等問題出現(xiàn)[2]。

2.德國的應(yīng)用型工程教育模式

德國應(yīng)用科學(xué)大學(xué)是德國高等教育體系中的一個重要組成部分，是名副其實的工程師搖籃，在生源條件、培養(yǎng)目標、實踐教學(xué)、人才培養(yǎng)等各個方面都具有獨有的特點，這類學(xué)校的工程教育模式具有較強的代表性。其學(xué)生入學(xué)前一般都具有相應(yīng)的實踐經(jīng)驗，接受過職業(yè)培訓(xùn)，教育目標是培養(yǎng)掌握科學(xué)的方法，擅長動手解決實際問題的工程技術(shù)專門人才。為完成這一目標，學(xué)制采用“3+1”模式，即有兩個學(xué)期的企業(yè)實習(xí)期，這是決定并影響其教學(xué)質(zhì)量的關(guān)鍵因素;在人才培養(yǎng)方式上采用學(xué)校與企業(yè)緊密結(jié)合的雙元合作教育模式，人才培養(yǎng)由校企共同承擔(dān)，學(xué)校負責(zé)理論教學(xué)，企業(yè)負責(zé)實踐教學(xué)，企業(yè)是學(xué)校生存的依靠，發(fā)展的源泉，學(xué)校則是企業(yè)發(fā)展的人才庫，技術(shù)革新的思想庫。在實踐教學(xué)上，德國大學(xué)實踐教學(xué)的過程與管理均以企業(yè)為主導(dǎo)，企業(yè)主導(dǎo)大學(xué)的整個實踐教學(xué)過程[3]。

3.美國的工程教育模式

美國的工程教育具有比較完整的工程教育體系，該體系覆蓋從小學(xué)到大學(xué)以及繼續(xù)教育的各個階段。本科階段除了學(xué)習(xí)工程專業(yè)課程之外，特別重視培養(yǎng)學(xué)生的實踐能力，同時還要求掌握一些人文社科知識，培養(yǎng)和提高學(xué)生們的綜合素質(zhì)，使學(xué)生成為能夠不斷適應(yīng)社會發(fā)展變化的創(chuàng)新型人才。美國實行工程教育專業(yè)認證和注冊工程師制度，該制度使美國的工程師管理規(guī)范化，引導(dǎo)工程教育質(zhì)量不斷提高。政府制定一系列政策來加強美國的工程教育，企業(yè)在與工程大學(xué)的合作中互惠互利，企業(yè)通過對工程技術(shù)人員的培訓(xùn)進行投資，保障了工程師的繼續(xù)教育[4]。

二、鄭州輕工業(yè)學(xué)院電類專業(yè)工程創(chuàng)新人才培養(yǎng)的探索與實踐

1.大力開展電工職業(yè)技能培訓(xùn)，探索“畢業(yè)證+職業(yè)資格證”雙證式培養(yǎng)

電工職業(yè)技能主要包括機械設(shè)備電氣系統(tǒng)線路的安裝、調(diào)試、維護和修理等技能，電工是分布于各行各業(yè)的通用性技術(shù)工種，既要有牢固的理論基礎(chǔ)，又要有較好的實踐動手能力。學(xué)校在原有的電工電子實訓(xùn)室的基礎(chǔ)上，構(gòu)建了面向電工技能課程與工程實際鍛煉的工程訓(xùn)練平臺，并獲得了國家承認的電工職業(yè)技能鑒定資質(zhì)，采取措施鼓勵學(xué)生參加職業(yè)技能培訓(xùn)，使更多的學(xué)生獲得職業(yè)技能資格證書，開展了“畢業(yè)證+職業(yè)資格證”雙證式教育探索，僅2009年和2010年，學(xué)校電氣工程及其自動化、自動化、電子信息工程等電類專業(yè)本科學(xué)生就有300多人獲得電工職業(yè)資格證書，這些學(xué)生動手能力、工程實踐能力得到顯著提高的同時，由于增加了“電工技能職業(yè)資格證”，使學(xué)生就業(yè)競爭力大大增強。

2.以學(xué)科競賽為龍頭強化學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)

學(xué)科競賽的開展能有效加強大學(xué)生實踐、創(chuàng)新能力和團隊合作精神的培養(yǎng)，能培養(yǎng)大學(xué)生的綜合知識運用能力、基本工程實踐能力和創(chuàng)新意識，激發(fā)大學(xué)生從事科學(xué)研究與探索的興趣和潛能，為優(yōu)秀人才的脫穎而出創(chuàng)造條件。

學(xué)校以全國大學(xué)生電子設(shè)計大賽、飛思卡爾杯智能車比賽、“節(jié)能減排”和“挑戰(zhàn)杯”為契機，成立“老中青”結(jié)合的學(xué)科競賽指導(dǎo)教師團隊，建立了多個大學(xué)生創(chuàng)新實驗室，開設(shè)了《電子設(shè)計競賽初級訓(xùn)練》、《電子設(shè)計競賽中級訓(xùn)練》、《電子設(shè)計競賽高級訓(xùn)練》和《智能汽車競賽培訓(xùn)》、《智能建筑競賽訓(xùn)練》等系列選修課，積極組織學(xué)生參與學(xué)科競賽。學(xué)生選課采取雙向選擇和適當淘汰的方式，強化學(xué)生工程實踐能力和創(chuàng)新意識培養(yǎng)。

3.采用項目驅(qū)動式教學(xué)，加強工程能力培養(yǎng)

《電氣控制及可編程控制器技術(shù)》、《現(xiàn)場總線技術(shù)及應(yīng)用》和《微控制器應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計》課程是在電類專業(yè)學(xué)生修完電子電路、微機原理和單片機原理等專業(yè)基礎(chǔ)課后開設(shè)的專業(yè)必修課。其主要目的是強調(diào)學(xué)生工程意識、知識的應(yīng)用意識以及學(xué)生提出問題、分析問題、解決問題能力的培養(yǎng)。

這些課程的特點是項目驅(qū)動式教學(xué)，以一個個完整的科研項目案例為章節(jié)，自成體系，每一個案例均為教師長期科研實踐的概括和總結(jié)，每一個案例相當于一份詳細的科研報告。具有真實性、示范性、系統(tǒng)性、先進性和高度概括性等特點，實用價值很高。而且教師是案例的實際研制者，講述中能穿插一些遇到困難的艱苦思索、方案的探詢、克服困難的艱辛、成功解決問題的喜悅等等，這些大大激發(fā)了學(xué)生對本門課程的興趣和熱愛，提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)情緒。此外，學(xué)生在理解本章案例的基礎(chǔ)上，可對某些內(nèi)容進行適當截取和修改后直接應(yīng)用到其他工程實際課題之中。案例自成體系，涉及的內(nèi)容和知識廣泛，更能開闊學(xué)生的眼界。

4.多渠道多方式加速實驗實訓(xùn)平臺建設(shè)

（1）自主研發(fā)了達到國內(nèi)領(lǐng)先水平的開放式多層工業(yè)網(wǎng)絡(luò)實驗教學(xué)平臺，開發(fā)出了數(shù)十種實驗項目，創(chuàng)建貼近工廠實際應(yīng)用和技術(shù)發(fā)展前沿的實驗室，建立了國內(nèi)第一個CPO組織認證的“中國PROFIBUS/PROFINET技術(shù)培訓(xùn)中心”和中國第一個PLCopen國際組織認證的“中國IEC61131-3培訓(xùn)中心”。該實驗平臺除了滿足學(xué)生課程實驗、接待相關(guān)畢業(yè)設(shè)計學(xué)生、科技創(chuàng)新學(xué)生外，還開展專業(yè)工程師培訓(xùn)，具備了專業(yè)工程師和國際工程師資質(zhì)認證的功能，先后為鄭州卷煙廠、許昌卷煙廠、安陽卷煙廠等多家單位培訓(xùn)職工，在業(yè)界產(chǎn)生了較大影響，在與國際接軌方面進行了探索。上述實驗教學(xué)平臺獲得國家實用新型專利，獲得河南省科技進步三等獎。

（2）鑒于鄭州輕工業(yè)學(xué)院電氣信息工程學(xué)院在信息電器開發(fā)方面具有較強實力，取得良好成績，不少國際國內(nèi)著名公司均與我們建立了良好合作關(guān)系。在與MOTOROLA半導(dǎo)體亞太總部、Toshiba（東芝）公司、臺灣凌陽公司等著名微控制器生產(chǎn)（供應(yīng)）商合作建立微控制器實驗室外，又獲得美國微芯公司大力支持，建立了微芯PIC系列微控制器實驗室，構(gòu)建全面鍛煉創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力的綜合實踐平臺——大學(xué)生創(chuàng)新實踐室，這些實驗室對參加電子設(shè)計大賽、智能車競賽、“挑戰(zhàn)杯”等學(xué)科競賽的學(xué)生全面開放。實踐證明，采取與國內(nèi)外著名廠商合作的超常規(guī)方式建設(shè)實驗室，成本低、速度快、影響大。

（3）先后引進南京偉福51單片機開發(fā)平臺、浙江天煌與北京達盛的電子電工實驗實訓(xùn)教學(xué)平臺、華大科教與杭州康芯科技的FPGA實驗教學(xué)平臺、清華大學(xué)的飛思卡爾單片機創(chuàng)新實驗開發(fā)平臺等，在此基礎(chǔ)上，自主開發(fā)了便于學(xué)生學(xué)習(xí)和實踐、性價比高的基于USB的STC系列單片機創(chuàng)新實驗開發(fā)板、基于Altera EP2C8Q208的FPGA實驗開發(fā)板、基于飛思卡爾XS128單片機的創(chuàng)新實驗開發(fā)板，改進了浙江天煌與北京達盛的電子電工實驗實訓(xùn)教學(xué)平臺。

5.學(xué)生參與教師科研，促進能力的發(fā)展

從90年代中期與新飛電器集團合作以來，幾乎每年為該集團設(shè)計/改造一條電冰箱/冰柜性能測試線，從最初的模擬集中式到現(xiàn)在的數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)式，始終跟蹤新技術(shù)發(fā)展。獲河南省科技進步二等獎的“全數(shù)字式網(wǎng)絡(luò)化溫度測試系統(tǒng)”為產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)測提供高效現(xiàn)代化手段，學(xué)院長期承擔(dān)該系統(tǒng)的維護及備品備件制作工作，現(xiàn)已形成了一種常態(tài)。在上述科研工作過程中，教師每年從高年級遴選部分學(xué)生參與上述工作，從PCB版焊接、線路焊接、接插件焊接到單元組裝與調(diào)試、模擬調(diào)試再到現(xiàn)場布線、安裝、調(diào)試。學(xué)生通過科研工程實踐鍛煉，從不懂到了解、從了解到掌握，從知其然到知其所以然，深化了對知識的掌握并將知識內(nèi)化為工程實踐能力。

6.圍繞培養(yǎng)體系大力推進實驗實訓(xùn)教材建設(shè)

教材不僅僅是知識的重要載體，而且更是認知過程和思維方法的載體;教材內(nèi)容不僅僅是某類知識的簡單羅列和描述，而且更應(yīng)體現(xiàn)探究知識的軌跡，更應(yīng)體現(xiàn)凝練知識的智慧，更應(yīng)體現(xiàn)應(yīng)用知識的過程。在這樣的理念指導(dǎo)下，大力開展實驗實訓(xùn)教材建設(shè)，形成了有自己特色的精品教材。學(xué)院老師先后編著了《電路實驗教程》、《電工技能實訓(xùn)教程》、《電子技能實訓(xùn)教程》、《模擬及數(shù)字電子技術(shù)實驗教程》、《電子綜合技能實訓(xùn)教程》、《現(xiàn)場總線技術(shù)及應(yīng)用教程》、《現(xiàn)代電氣控制及PLC應(yīng)用技術(shù)》等10多本教材，其中《現(xiàn)代電氣控制及PLC應(yīng)用技術(shù)》曾在2004年獲得了全國大學(xué)出版社協(xié)會優(yōu)秀暢銷書一等獎，截止到2011年3月，該教材已累計發(fā)行10萬余冊。

三、實踐效果與展望

1.“畢業(yè)證+職業(yè)資格證”雙證式教育探索效果明顯，經(jīng)過培訓(xùn)并獲得電工職業(yè)資格證書的同學(xué)工程意識和工程能力顯著增強，與其他同學(xué)比較，具有電工職業(yè)資格證書的同學(xué)就業(yè)機會更多，更受企業(yè)的青睞。由于開設(shè)了雙向選擇和淘汰式的學(xué)科競賽系列選修課，創(chuàng)新實驗室各類平臺完備，再加之師生努力，在近幾年的大學(xué)生學(xué)科競賽活動中，獲得電子設(shè)計競賽全國一等獎2項、省級獎勵多項;“飛思卡爾”智能汽車競賽全國二等獎1項，賽區(qū)獎勵多項;“挑戰(zhàn)杯”和“節(jié)能減排”比賽也獲得多項國家級和省級獎項的好成績。

2.自主研發(fā)實驗教學(xué)平臺，在此基礎(chǔ)上建立了國內(nèi)第一個CPO組織認證的“中國PROFIBUS/PROFINET技術(shù)培訓(xùn)中心”和中國第一個PLCopen國際組織認證的“中國IEC61131-3培訓(xùn)中心”。實驗教學(xué)和對外培訓(xùn)一體化、國際化，對培養(yǎng)學(xué)生工程意識、工程能力、創(chuàng)新意識、創(chuàng)新能力以及國際化視野都有重要的作用。由于老師們不懈的科研實踐，取得良好成績，產(chǎn)生較大的影響，得到了著名公司的認可，并捐贈了實驗設(shè)備，在目前資金相對緊張的情況下，是一條實驗室建設(shè)的新途徑。

3.不論是項目驅(qū)動式教學(xué)，還是實驗實訓(xùn)教材建設(shè)，其主要內(nèi)容大多是老師們教學(xué)科研實踐的體會和總結(jié)。老師們感到經(jīng)過親身實踐后，站在講臺上說話底氣足，對學(xué)生說服力強。老師將科研的體會引入教學(xué)嘗到了甜頭，更激發(fā)了教師參與科研的積極性。因此也可以說科研充實了教學(xué)，教改促進了科研，教學(xué)科研相得益彰。學(xué)生獲得職業(yè)資格證書，經(jīng)歷學(xué)科競賽、項目驅(qū)動式教學(xué)等環(huán)節(jié)的學(xué)生，明顯感覺到進行該類相關(guān)題目畢業(yè)設(shè)計時，上手快、起點高。

通過長期探索和實踐，學(xué)生畢業(yè)增加了“職業(yè)資格證”，實現(xiàn)了學(xué)生畢業(yè)的技能化;常年開設(shè)淘汰式學(xué)科競賽系列選修課，實現(xiàn)了創(chuàng)新能力培養(yǎng)機制化;學(xué)生參與教師科研，實現(xiàn)了常態(tài)化;項目驅(qū)動式教學(xué)，實現(xiàn)了教學(xué)內(nèi)容工程化;建立被國際組織認證的技術(shù)培訓(xùn)中心，學(xué)生在該中心做實驗，利于學(xué)生視野國際化。

應(yīng)用型電類專業(yè)人才工程能力和創(chuàng)新能力培養(yǎng)模式的探索是一個永恒的課題，學(xué)院通過全體老師的共同努力、各級主管部門和兄弟單位的鼎力支持，取得了較好效果，今后學(xué)院將進一步推進各個教學(xué)環(huán)節(jié)改革、進一步擴大學(xué)生受益面、進一步完善學(xué)籍激勵機制。學(xué)院有信心在“國家卓越工程師教育培養(yǎng)計劃”大背景下，進一步探索，取得更深入的成果，為不斷提高學(xué)生工程能力和創(chuàng)新能力做出新貢獻。

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（責(zé)任編輯：包萬平）