以卓越工程師為目標(biāo)驅(qū)動人才培養(yǎng)方式的改革

趙同剛,劉 樂

(北京郵電大學(xué) 電子工程學(xué)院,北京 100876)

實驗教學(xué)研究

以卓越工程師為目標(biāo)驅(qū)動人才培養(yǎng)方式的改革

趙同剛,劉 樂

(北京郵電大學(xué) 電子工程學(xué)院,北京 100876)

根據(jù)教育部開展的卓越工程師教育培養(yǎng)計劃,北京郵電大學(xué)電子工程學(xué)院開展培養(yǎng)電子信息類卓越工程師計劃的改革和探索,進(jìn)行了“以社會需求為導(dǎo)向,以實際工程為背景,以工程技術(shù)為主線,著力提高學(xué)生的工程意識、工程素質(zhì)和工程實踐能力”的一系列改革實踐。通過3年多的實踐表明，該項改革措施不僅豐富完善了具有通信專業(yè)特色的實驗內(nèi)容,也使得學(xué)生的工程素質(zhì)和工程實踐能力有了較大的提高。

卓越工程師;目標(biāo)驅(qū)動;工程實踐教學(xué);教學(xué)改革

卓越工程師教育培養(yǎng)計劃是教育部貫徹落實《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)》的重大改革項目,也是促進(jìn)我國從工程教育大國邁向工程教育強(qiáng)國的重要舉措。該計劃就是要培養(yǎng)和造就一大批創(chuàng)新能力強(qiáng)、適應(yīng)社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展需要的高質(zhì)量工程技術(shù)人才,為國家新型工業(yè)化發(fā)展、建設(shè)創(chuàng)新型國家服務(wù)。

電子信息類卓越工程師是具有一定的計算機(jī)相關(guān)理論基礎(chǔ)、行業(yè)知識面寬、具備較強(qiáng)的分析問題和解決問題的能力、適于從事軟件開發(fā)系統(tǒng)維護(hù)和項目管理等工作的工程技術(shù)型人才[1]。北京郵電大學(xué)是以通信、電子信息技術(shù)為背景的國內(nèi)知名重點院校,在基礎(chǔ)培養(yǎng)和科學(xué)研究上有著扎實的基礎(chǔ)。隨著行業(yè)發(fā)展對人才的需求日益增長,培養(yǎng)高質(zhì)量的卓越工程師成為亟待解決的問題。近3年,我校以社會需求為導(dǎo)向、以實際工程為背景、以工程技術(shù)為主線,著力提高學(xué)生的工程意識、工程素質(zhì)和工程實踐能力,在各個教學(xué)環(huán)節(jié)進(jìn)行了以培養(yǎng)優(yōu)秀電子信息類專業(yè)卓越工程師為目標(biāo)的教學(xué)改革[2]。

1 培養(yǎng)卓越工程師的環(huán)境

創(chuàng)新能力強(qiáng)、適應(yīng)社會發(fā)展需要的電子信息類卓越工程師,不僅需要有扎實的計算機(jī)、信息類的理論知識,更要有建立在良好理論知識基礎(chǔ)之上的實踐能力、分析和解決具體問題的綜合能力。而高校的實驗室資源則是連接理論和綜合實踐能力、培養(yǎng)合格的卓越工程師的最好紐帶。

北京郵電大學(xué)電子工程學(xué)院電子中心承擔(dān)著本院3個本科專業(yè)的實驗教學(xué)工作,在傳授電子科學(xué)、電子信息科學(xué)、光電信息科學(xué)等專業(yè)知識,培養(yǎng)學(xué)生實踐創(chuàng)新能力方面一直發(fā)揮著重要的作用。實驗中心承擔(dān)計算機(jī)實習(xí)、電磁場與微波實驗、數(shù)字信號處理實驗、嵌入式系統(tǒng)設(shè)計實驗、傳感技術(shù)與應(yīng)用實驗、微波工程實驗、VLSI原理與CAD技術(shù)實驗、模擬集成電路、光纖通信系統(tǒng)實驗、ASIC設(shè)計原理及應(yīng)用等實驗課程,這些實驗課程都是通信、電子信息類專業(yè)的重要技術(shù)基礎(chǔ)內(nèi)容,成為學(xué)校培養(yǎng)電子信息類卓越工程師的重要基地。

該電子中心作為國家級實驗示范中心的重要組成部分,在實驗內(nèi)容更新、學(xué)生動手能力培養(yǎng)方面也承擔(dān)著重要的責(zé)任。在實驗教學(xué)與探索中,筆者發(fā)現(xiàn):在創(chuàng)新能力和卓越人才培養(yǎng)方面,存在部分基本單元實驗內(nèi)容重疊,通信、電子技術(shù)的理論和實踐脫節(jié)的問題。兩年來,在培養(yǎng)優(yōu)秀卓越工程師目標(biāo)的指引下,我校電子實驗中心在專業(yè)實驗、課程設(shè)置、實驗內(nèi)容方面進(jìn)行了改革和探索,整合實驗課程內(nèi)容、提高實驗效率。從教學(xué)反饋看,學(xué)生通過一些大型實驗訓(xùn)練提高了實踐能力,這對培養(yǎng)電子信息類卓越工程師是非常必要的[3]。

2 關(guān)于電子信息類卓越工程師工程素質(zhì)的探索和培養(yǎng)目標(biāo)

2.1 明確培養(yǎng)目標(biāo)

要培養(yǎng)具有國際競爭力的應(yīng)用型、設(shè)計型和研究型的高素質(zhì)工程創(chuàng)新后備人才,需要有明確的培養(yǎng)目標(biāo)。要達(dá)到這個目標(biāo),需要以學(xué)生工程實踐能力、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力的培養(yǎng)為核心,以工程實踐與科研訓(xùn)練為主線,通過不斷地實驗、實踐,掌握專業(yè)知識，在實際項目的研究中增長工程實踐能力和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力,充分鍛煉學(xué)生在團(tuán)隊合作、管理、市場、溝通、服務(wù)等方面的綜合素質(zhì)。

我們將培養(yǎng)電子信息類卓越工程師的具體目標(biāo)歸納如下[4]:

(1) 全面了解電子信息領(lǐng)域的行業(yè)背景,并能規(guī)劃自己的職業(yè)方向;

(2) 通過在實驗中心和企業(yè)的實驗學(xué)習(xí)和實踐鍛煉,掌握電子信息工程領(lǐng)域的基礎(chǔ)理論知識,具有工程實踐能力;

(3) 具有綜合運用所學(xué)科學(xué)理論知識和技術(shù)手段獨立分析和解決工程問題的能力;

(4) 具有在電子信息領(lǐng)域的項目開發(fā)中撰寫各項文檔的能力;

(5) 具有產(chǎn)品開發(fā)、設(shè)計和工程項目集成的基本能力,以及開拓創(chuàng)新和創(chuàng)業(yè)意識;

(6) 具有信息獲取、知識更新和終身學(xué)習(xí)的能力;

(7) 具有良好的組織管理能力、較強(qiáng)的交流溝通能力、環(huán)境適應(yīng)能力和團(tuán)隊合作的能力。

2.2 關(guān)于卓越工程師工程素質(zhì)的培養(yǎng)

培養(yǎng)卓越工程師的工程素養(yǎng),需要教師關(guān)注和探索以下幾方面的問題:

(1) 要培養(yǎng)學(xué)生良好的職業(yè)素養(yǎng),不僅要加強(qiáng)知識的掌握,還要讓學(xué)生了解企業(yè)文化和企業(yè)的核心價值觀;

(2) 對學(xué)生科學(xué)思維、研究方法和求實創(chuàng)新意識的培養(yǎng);

(3) 工程實踐環(huán)節(jié)不斷深入,要注重工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn),使學(xué)生掌握扎實的工程基礎(chǔ)知識,具有解決工程技術(shù)問題的知識和能力;

(4) 對學(xué)生工程管理能力的培養(yǎng),使他們能綜合運用經(jīng)濟(jì)、管理等知識進(jìn)行信息安全項目的組織及工程管理,具有很好的溝通與交流能力、團(tuán)隊協(xié)作能力和領(lǐng)導(dǎo)能力;

(5) 加強(qiáng)工程研究能力培養(yǎng),使學(xué)生能夠?qū)W會從工程實踐中探尋知識、查閱文獻(xiàn),具有工程推理和解決工程問題的能力、工程創(chuàng)新能力、創(chuàng)造性思維能力和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力。

3 工程實踐環(huán)節(jié)的改革之路

3.1 實驗教學(xué)和理論課程教學(xué)融合

在培養(yǎng)卓越工程師的過程中,不僅要注重結(jié)合理論教學(xué),也要注重前瞻性和創(chuàng)新性教育。所以,我們將實驗教學(xué)分為3個層次:基本理論驗證實驗,實驗技巧訓(xùn)練實驗和創(chuàng)新能力型實驗,特別要求學(xué)生掌握基礎(chǔ)理論的實驗。堅實的基礎(chǔ)是進(jìn)行創(chuàng)新能力培養(yǎng)的保障。理論教學(xué)與實驗教學(xué)的有機(jī)結(jié)合，做到教與學(xué)的統(tǒng)一,通過在學(xué)校實驗中心和企業(yè)的實踐學(xué)習(xí)和鍛煉,使學(xué)生深入領(lǐng)會和掌握電子信息工程領(lǐng)域的基礎(chǔ)理論知識,培養(yǎng)工程實踐能力與創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力,增強(qiáng)工程意識[5-6]。

例如我院開設(shè)的“模擬電子電路”,“通信電子電路”,“電磁場與電磁波”,“微波工程”和“天線理論”等無線通信類課程,理論教學(xué)難度大,但工程實用性強(qiáng),與這一類理論課程配套的綜合實驗應(yīng)貼近工程實際。傳統(tǒng)的教學(xué)模式是理論課和實驗課分開,理論教學(xué)和實踐教學(xué)結(jié)合得不緊密。

針對這個問題,學(xué)校鼓勵理論課任課教師參加實驗教學(xué)改革，和實驗課教師共同對該類課程中的實驗項目進(jìn)行整合,并參與實驗教學(xué),讓學(xué)生切實掌握關(guān)于電磁和微波的基礎(chǔ)理論知識,同時培養(yǎng)他們的工程意識、工程實踐能力與創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力,以及綜合運用所學(xué)科學(xué)理論方法和技術(shù)手段獨立地分析和解決工程問題的能力。

在工程訓(xùn)練的同時,理論課教師和實驗課教師共同引導(dǎo)學(xué)生理論聯(lián)系實際地學(xué)習(xí);在講授原理的同時,結(jié)合實驗實例,對工程測試指標(biāo)進(jìn)行重點介紹,加強(qiáng)微波技術(shù)課程的實驗教學(xué)環(huán)節(jié)。實驗課教師和理論課教師一起整合這幾門課程的實驗學(xué)分和實驗內(nèi)容,使學(xué)生完成實踐環(huán)節(jié)的學(xué)習(xí)。從近幾年的教學(xué)效果來看,學(xué)生不僅對知識點難度大的“電磁場與電磁波”、“矢量分析與場論”、“特殊函數(shù)與數(shù)理方程”等課程的理論難點掌握得更好,而且對微波器件、微波電路設(shè)計、射頻工作原理、天線工作原理等復(fù)雜的理論知識用實驗進(jìn)行驗證,使理論和實踐相互補充,為培養(yǎng)出優(yōu)秀射頻工程師打下堅實基礎(chǔ)。

3.2 重點課程實驗改革中的綜合實驗內(nèi)容整合

對于重點課程實驗,利用現(xiàn)有的資源進(jìn)行大型實驗內(nèi)容的優(yōu)化和整合。對原來的單元型實驗,根據(jù)知識關(guān)系,進(jìn)行整合和優(yōu)化,突出工程實踐環(huán)節(jié)的訓(xùn)練,使學(xué)生不僅掌握扎實的工程基礎(chǔ)知識,還擁有解決工程技術(shù)問題的操作技能。

通信、電子學(xué)的實踐課程在基礎(chǔ)知識點上互有交叉,很多難度較大的知識點綜合在一起,就是一個大型通信和電子類工程題目。

我們打破傳統(tǒng)的教學(xué)模式,以1個班為實驗班,在保持總實驗學(xué)分不變情況下,為該實驗班量身定做實驗內(nèi)容,整合實驗方案,分組進(jìn)行大型實驗項目的學(xué)習(xí)。每個大實驗項目就類似于一個工程項目,每個組設(shè)項目負(fù)責(zé)人,軟件部分和硬件部分分工明確。教師指導(dǎo)學(xué)生先進(jìn)行基礎(chǔ)單元的驗證實驗,然后進(jìn)行綜合型、創(chuàng)新型實驗。

學(xué)生可以打破傳統(tǒng)實驗報告的撰寫模式,以工程文檔的形式撰寫,力求達(dá)到卓越工程師培養(yǎng)計劃的基本要求。通過這些改革,學(xué)生在創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力方面的綜合素質(zhì)得到提升。

3.3 工程素質(zhì)培養(yǎng)過程中實驗改革和最新科研成果相結(jié)合的探索

教師在教學(xué)和實踐中如果能始終注重將教學(xué)與科研緊密結(jié)合,及時把學(xué)科最新發(fā)展成果和教改教研成果引入到教學(xué)中,通過最新成果的講解,將有利于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維和獨立分析問題、解決問題的能力,有效促進(jìn)學(xué)生學(xué)習(xí)能力的提高,并調(diào)動起學(xué)生主動學(xué)習(xí)的積極性。教學(xué)與科研的結(jié)合,也使課程實驗與實踐教學(xué)內(nèi)容、方法和手段得到創(chuàng)新。我們在專業(yè)實驗教學(xué)中進(jìn)行了嘗試,在通信、集成電路設(shè)計、光電檢測、光通信系統(tǒng)、智能卡技術(shù)、電磁波、微波、天線等密切聯(lián)系實際的相關(guān)實驗內(nèi)容中引入綜合性創(chuàng)新實驗,使學(xué)生有更大的受益[7-9]。

以光信息專業(yè)為例,近幾年光與無線通信相融合的技術(shù)是光信息領(lǐng)域的研究熱點。我們將開放綜合科研平臺和新的科研成果用于實驗教學(xué),學(xué)生既有參觀,也有動手操作。通過這些實踐環(huán)節(jié),讓學(xué)生對該領(lǐng)域的科學(xué)前沿研究有更加直觀的認(rèn)識。這對電子信息類卓越工程師的培養(yǎng)非常有益。

又例如,我們在光纖通信系統(tǒng)教學(xué)中引入了自行研發(fā)的2套教學(xué)平臺[10-11]。

一是SDH-WDM光通信系統(tǒng)實驗平臺。我們將傳統(tǒng)的實驗箱、交換機(jī)設(shè)備、SDH傳輸設(shè)備、WDM設(shè)備等結(jié)合起來,不僅克服了傳統(tǒng)通信實驗設(shè)備原理性強(qiáng)、系統(tǒng)性弱和商用設(shè)備系統(tǒng)性強(qiáng)、原理性弱的缺點,也滿足了新的光通信實驗教學(xué)的需求。該實驗系統(tǒng)不僅作為通信原理、光通信等相關(guān)課程的配套實驗設(shè)備,也可以作為課程實踐和創(chuàng)新項目研究的工作平臺,能夠幫助學(xué)生深入理解SDH-WDM光通信系統(tǒng)相關(guān)概念、原理、實現(xiàn)方式和關(guān)鍵性能指標(biāo)及測試方法。

二是寬帶、高速光通信系統(tǒng)實驗平臺。該實驗平臺用于寬帶、高速光通信系統(tǒng)新技術(shù)的演示與設(shè)計,主要包括聲音和圖像的光纖傳輸系統(tǒng)和光正交頻分復(fù)用技術(shù)綜合實驗平臺2部分。通過演示實驗，可以幫助學(xué)生認(rèn)識模擬視頻信號光纖傳輸系統(tǒng)的組成,熟悉圖像信號在光纖通信系統(tǒng)中的傳輸過程,了解光纖波分復(fù)用技術(shù)的工作原理,還可用作光正交頻分復(fù)用技術(shù)綜合內(nèi)容的實驗操作。

通過這2套平臺,光信息專業(yè)的學(xué)生可加深理解SDH-WDM光通信系統(tǒng)相關(guān)概念,掌握系統(tǒng)工作原理及實現(xiàn)方式,了解其關(guān)鍵性能指標(biāo)的含義及相應(yīng)的測試方法。學(xué)生通過對在線實際光傳輸設(shè)備的操作,能更透徹地了解SDH、WDM誤碼率、消光比、接收靈敏度等概念。高速光通信實驗平臺可以演示無線與光通信融合新技術(shù),使學(xué)生認(rèn)識、理解光正交頻分復(fù)用、光無線融合新技術(shù)的基本原理和實現(xiàn)方式,掌握關(guān)鍵參數(shù)的配置。通過熟練運用光傳輸技術(shù)原理配置光傳輸設(shè)備,可以滿足大運營商網(wǎng)絡(luò)建設(shè)對優(yōu)秀工程師的應(yīng)用需求[12]。

3.4 工程素質(zhì)培養(yǎng)過程中軟硬結(jié)合

工程素質(zhì)的培養(yǎng)要注重軟硬結(jié)合。學(xué)校力求開發(fā)、設(shè)計一批與現(xiàn)代科學(xué)研究結(jié)合緊密的創(chuàng)新型實驗項目,實現(xiàn)傳統(tǒng)教學(xué)與現(xiàn)代化實驗手段的結(jié)合,對系列課程的理論教學(xué)和研究、應(yīng)用型人才的培養(yǎng)起到更有力的推動作用。

工程素質(zhì)培養(yǎng)是個長期過程,在改革初期會面臨經(jīng)費、場地困難等問題。因此,學(xué)校應(yīng)加大對專業(yè)實驗室建設(shè)的投入,構(gòu)建一個以培養(yǎng)學(xué)生綜合能力為目的、軟硬件相結(jié)合的實驗教學(xué)環(huán)境,并根據(jù)經(jīng)費情況,有計劃地開設(shè)分層次的基礎(chǔ)、設(shè)計和綜合性實驗。

例如,對電子信息和電子科學(xué)技術(shù)專業(yè)的學(xué)生,可以先進(jìn)行專業(yè)實驗中軟件仿真類內(nèi)容的更新,既能減少實驗室的先期投入,又使學(xué)生在集成電路、通信電子電路、嵌入式系統(tǒng)等基本硬件系統(tǒng)分析和設(shè)計能力、智能卡開發(fā)應(yīng)用能力等方面得到提升,更利于卓越工程師基本素質(zhì)的培養(yǎng)。

4 探索實踐的總結(jié)

通過以卓越工程師為目標(biāo)驅(qū)動下人才培養(yǎng)方式的改革和探索,我們對電子信息類相關(guān)專業(yè)實驗進(jìn)行了設(shè)計與整合。從教學(xué)效果上看,學(xué)生不僅能很好地完成單元實驗,又能根據(jù)通信技術(shù)、電子技術(shù)的發(fā)展趨勢,不斷進(jìn)行綜合性實驗。實驗內(nèi)容的整合,也促進(jìn)了我校在信息、電子、光電領(lǐng)域培養(yǎng)出設(shè)計型和研究型的高素質(zhì)工程技術(shù)人才。通過這些改革,更好地提高了實驗教學(xué)效率、對理論教學(xué)的整體質(zhì)量有很好的促進(jìn)作用,也逐步摸索出一條創(chuàng)新實驗與理論課程互相融合的培養(yǎng)電子信息類卓越工程師的新思路。

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Reform of cultivation pattern of talents taking outstanding engineers as a target

Zhao Tonggang,Liu Le

(School of Electronic & Engineering,Beijing University of Posts and Telecommunications,Beijing 100876 ,China)

According to the National Ministry of Education to cultivate the outstanding engineers plan,School of Electronic Engineering of Beijing University of Posts and Telecommunications has carried out the reform and exploration for training outstanding engineers of electronic information engineering. A series of policies and practices are formulated and carried out, such as “ With social demand as the guide,with the actual project as the background,with engineering technology as the main line,and with taking great pains to improve the students’ engineering consciousness,engineering quality and engineering practice ability.” The innovation and practice not only perfect the experiment content with communication background but also improve the students’ engineering quality and practice ability.

outstanding engineer; target drive;engineering practical teaching;teaching reform

2014- 05- 20

北京市級教改項目“以卓越工程師為目標(biāo)驅(qū)動的電子信息類專業(yè)實驗課程改革”資金支持

趙同剛(1972—),男,河北廊坊,博士,副教授,電子工程學(xué)院實驗中心主任,主要研究方向為光電檢測與傳感技術(shù).

E-mail：zhaotg@bupt.edu.cn

G642

A

1002-4956(2015)1- 0164- 03