航空航天特色卓越計劃企業(yè)課程環(huán)節(jié)建設研究與實踐

張紹杰 姜斌 劉建業(yè)

[摘 要]企業(yè)課程是卓越計劃實施的關鍵環(huán)節(jié)。南京航空航天大學自動化專業(yè)在卓越計劃課程體系構建、企業(yè)課程環(huán)節(jié)建設與實施的過程方面取得了一定的成效。其促進了教師教育理念的轉變，促進了學科專業(yè)協(xié)同發(fā)展和校企合作的深化，使學生培養(yǎng)質量得到顯著提升，并為行業(yè)特色高水平大學卓越計劃企業(yè)課程建設提供參考。

[關鍵詞]卓越計劃 企業(yè)課程 課程體系

[中圖分類號] G642.421 [文獻標識碼] A [文章編號] 2095-3437（2018）11-0004-04

卓越工程師教育培養(yǎng)計劃[1]（簡稱卓越計劃）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，是促進我國由工程教育大國邁向工程教育強國的重大舉措。在此背景下，南京航空航天大學自動化專業(yè)于2012年和2013年先后被批準為江蘇省和教育部卓越計劃建設專業(yè)。另一方面，我國自2013年成為工程教育專業(yè)認證“華盛頓協(xié)議”體系預備會員以來，按照與國際標準實質等效的原則開展了工程教育專業(yè)認證。南京航空航天大學自動化專業(yè)于2014年提出認證申請獲準受理，2015年評估專家進行了現場考查和評估，并于2016年中國正式成為“華盛頓協(xié)議”會員之際獲準通過專業(yè)認證。

在卓越計劃建設實施過程中，南京航空航天大學自動化專業(yè)依據卓越計劃和工程教育專業(yè)認證標準，遵循“行業(yè)企業(yè)深度參與培養(yǎng)過程，強化培養(yǎng)學生的工程能力和創(chuàng)新能力”的卓越計劃建設思路，突出本專業(yè)的航空航天特色，開展了系統(tǒng)深入的建設和實踐。

一、卓越計劃課程體系的構建

課程體系是本專業(yè)學生達到畢業(yè)要求的支撐，畢業(yè)要求是構建課程體系的依據。我們依據工程教育專業(yè)認證通用標準[2]和電子信息與電氣工程類專業(yè)補充標準[3]，以及卓越工程師教育培養(yǎng)計劃標準[4]，制定了本專業(yè)畢業(yè)要求。其融合了本專業(yè)傳統(tǒng)優(yōu)勢和特色[5]，通過課程體系設計，將畢業(yè)要求逐條落實到每一門具體課程中。

在構建課程體系時，需要考慮知識、能力結構的縱向和橫向關系[6]。橫向，在同一層次課程間建立課程平臺。我們首先對畢業(yè)要求體系進行了分析，針對每條畢業(yè)要求進行分解，分解為與課程對應的指標點，明確支撐指標點的課程。縱向，在不同層次課程間建立課程間的相互支撐關系。我們結合本專業(yè)60余年發(fā)展的歷史積淀和特色，融合求新[7]-[10]，適應航空航天快速發(fā)展、工業(yè)化和信息化融合以及“中國制造2025”等國家戰(zhàn)略需要，形成了學科基礎、專業(yè)核心、專業(yè)特色和實踐創(chuàng)新4個層次的課程群，如圖1所示（見下頁）。

學科基礎和專業(yè)核心課程群，可優(yōu)化知識基礎和知識銜接，強化行業(yè)背景和基本實驗能力培養(yǎng)。學科基礎課程群整合電路、電子技術、信號與系統(tǒng)等內容，融入功率電子與電源技術；整合計算機軟件、硬件技術基礎，增設計算思維導論課程。專業(yè)核心課程群更新教學內容，融入工程案例。并開設控制理論和控制系統(tǒng)設計課程，筑牢學生分析設計基礎。實施雙語教學和全英文教學，建設自動控制原理精品資源共享課和開放課程，拓寬學生知識視野。

專業(yè)特色課程群分設飛行控制、智能感知與定位、工業(yè)自動化三個特色專業(yè)方向，著眼于技術發(fā)展的趨勢和學生未來發(fā)展的核心競爭力，綜合導航、制導與飛控技術運用，強化學生的行業(yè)背景和系統(tǒng)思維。

實踐創(chuàng)新課程群貫徹工程教育思想，延拓知識基礎和工程運用，注重理論與實踐的遞進，融合航空航天和信息化智能化技術發(fā)展，開設系列創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)類、校內訓練類和校外實習類課程，提高學生的系統(tǒng)綜合設計和團隊協(xié)作能力。

另外，本專業(yè)還推出了體現新技術、新模式和多學科交叉融合的新課程，啟發(fā)和引導學生的創(chuàng)新思維和自主學習。開設系列科技學術講座和科學實驗探究課、導航與智慧生活等8門新生研討課和經濟控制概論等4門學科拓展課。

二、企業(yè)課程環(huán)節(jié)的構建

以上述卓越計劃專業(yè)課程體系為基礎，本專業(yè)按照三年校內學習和一年企業(yè)實習的卓越計劃建設原則，優(yōu)化“工程通識教育、工程專業(yè)教育、工程設計訓練、工程實習實踐相結合”的工程教育模式，采用如下途徑構建企業(yè)課程環(huán)節(jié)。

夯實專業(yè)工程基礎，構建了工程基礎訓練、工程專項訓練和工程綜合訓練的工程設計訓練環(huán)節(jié)。加強企業(yè)實習鍛煉，建設企業(yè)認知實習、生產實習、崗位實習和綜合實習四個工程實習環(huán)節(jié)，以畢業(yè)設計的形式完成企業(yè)綜合實習。實行“四合一”企業(yè)學習，本科學習期間，企業(yè)學習分為四個階段，學生在合作企業(yè)實習與實踐的累計時間不少于1年（總時間不少于32周，每兩周1學分）。學生畢業(yè)設計的題目全部來自工程研發(fā)和生產實踐，由校企雙方導師共同指導并在企業(yè)完成。實習實踐環(huán)節(jié)貫穿學生培養(yǎng)整個過程，充分利用暑期和學期空閑時段，實習時間環(huán)節(jié)平均分布在學生進入卓越計劃后的各個學期。

校企聯(lián)合制定企業(yè)學習階段人才培養(yǎng)方案、共同開發(fā)企業(yè)學習階段實習和企業(yè)課程。為了增進學生對前沿工程技術的認識，開拓學生視野，我們邀請國內外知名企業(yè)高級技術、管理人員為學生開設工程技術講座課程。聘請行業(yè)教師開設行業(yè)標準與規(guī)范和工程文檔編制與管理課程，使學生認識和理解航空航天、自動化等領域產品設計研發(fā)過程中應遵循的標準與規(guī)范，以及產品需求分析、構架設計、系統(tǒng)綜合等環(huán)節(jié)文檔編制與管理的一般方法，認識產品設計研發(fā)過程。多位行業(yè)教師聯(lián)合開設控制工程軟件課程，使學生初步掌握使用常用控制軟件開發(fā)設計的方法。通過聘請行業(yè)教師開設校內課程和企業(yè)課程，確保卓越計劃學生有6門以上專業(yè)課由具備5年以上企業(yè)實踐經歷的教師主講。企業(yè)課程如表1所示。

實行學分認定和學分置換，提高學生參加創(chuàng)新實踐的積極性。支持學生以強化工程實踐能力、工程設計能力與工程創(chuàng)新能力為目的，參與各類創(chuàng)新實踐計劃項目，并組織實施工程實踐訓練計劃專項項目。圍繞挑戰(zhàn)杯、無人機大賽等競賽，跨專業(yè)組建學生和導師團隊，促進優(yōu)秀人才脫穎而出。開設創(chuàng)新實踐課程，設置選題輔導、知識講座、合作研究、撰寫報告等環(huán)節(jié)，開展網絡討論和展示，圍繞申請創(chuàng)新基金、參加科技競賽、開展學術研究等進行演練，為自主研學奠定基礎。專業(yè)與學校共同認定相關科技競賽的級別和認定規(guī)則，參加科創(chuàng)競賽的學生可以根據獲獎級別等進行學分認定，通過學分置換，代替相關課程的修讀。

三、企業(yè)課程教學的實施

（一）支撐企業(yè)課程教學環(huán)節(jié)實施的措施

1.校企聯(lián)合建立實習和實踐基地。我們與中航工業(yè)金城南京機電液壓研究中心、南京碩航航空科技公司聯(lián)合建立了“飛行器綜合控制實踐教育中心”。與中航工業(yè)金城南京機電液壓研究中心、中航工業(yè)寶雞寶成儀表、中航工業(yè)南昌洪都集團、上海航天控制技術研究所等8家航空航天類科研院所建立了長期穩(wěn)定的校企合作關系，校企雙方以各自的發(fā)展和需要為導向，借助對方的條件和資源優(yōu)勢，在平等互惠的基礎上與企業(yè)在人才培養(yǎng)、技術創(chuàng)新、工程開發(fā)、產品研制等方面全面合作。

2.建設校內優(yōu)質實踐資源。利用電氣工程與自動化、航空工程、電工電子國家級實驗教學示范中心，以及飛行器自主控制技術教育部工程研究中心、先進飛行器導航控制與健康管理技術江蘇省重點實驗室等省部級重點實驗室資源，通過科研成果轉化、學生參與開發(fā)，建立航空電子與控制虛擬實驗室。針對航空航天器數字化綜合設計過程，虛實并進，開發(fā)14個虛擬設計平臺，開設50余項虛擬設計實驗。開設飛行控制系統(tǒng)設計、航電與傳感器系統(tǒng)綜合等實驗，突出先進控制技術與信息技術的融合。面向控制工程，實施PLD、GPS等技術的專項訓練。學生可運用訓練平臺和設計方法，解決工程技術問題。

3.實施校企聯(lián)合培養(yǎng)。與航空航天相關院所、上海Emerson過程控制公司、NI、中興通訊等國內外知名企業(yè)簽訂了合作協(xié)議，在卓越工程師培養(yǎng)、企業(yè)課程實施等方面開展合作，做到“優(yōu)勢互補、互惠共贏”。將協(xié)同育人教育理念融入人才培養(yǎng)中，產學研共建聯(lián)合實驗室、創(chuàng)新基地和創(chuàng)新工場，聯(lián)合開展實踐教學，為創(chuàng)新實踐和創(chuàng)業(yè)孵化搭建平臺。

4.加強教師隊伍建設，聘用行業(yè)教師，提高青年教師工程實踐能力。依托本專業(yè)“自動控制系列課程國家級教學團隊”建設，推進工程實習實踐教育建設。建立跨校企的工程教育教學團隊，選派青年教師進行工程專項培訓或企業(yè)掛職鍛煉。聘請行業(yè)教師指導專業(yè)建設、課程建設，主講企業(yè)課程，指導學生進行工程實踐。

5.加強針對卓越計劃的教育教學方法改革。結合卓越計劃探索和建設，我們先后申報獲批了自動化類教指委教改項目和江蘇省教育廳教改項目各1項；校內設立卓越計劃教改專項，先后批準教改項目22項，從教育理念、專業(yè)建設、課程建設、教學方法改革等方面開展教改研究。推進工程教育國際化，積極學習借鑒國際先進工程教育理念，引進國外先進工程教育資源和高水平教師。推進雙語教學和全英文教學，自動控制原理課程實施全英文教學，飛行控制系統(tǒng)、模式識別與圖像處理等課程選用外文教材，實施雙語課程。

（二）校企聯(lián)合實行有針對性的教學方法

1.針對校內工程訓練環(huán)節(jié)，可根據學生學習階段制定對應的課程計劃和實施方案?；A訓練在卓越班學生選拔結束后的實踐周由國家級電工電子實驗教學中心開設；專項訓練主要通過PLD競賽、艾默生技術競賽等形式進行，利用專業(yè)基礎知識、結合物理對象設計解決方案；綜合訓練主要結合固定翼飛機、直升機等對象，綜合利用各門專業(yè)課程知識，進行飛行控制律設計、導航算法設計。學生在教師指導下以項目為導向，進行討論式、參與式、合作式學習，自主完成實踐性和創(chuàng)新性項目課程。我們與NI和Quanser聯(lián)合建立了自動控制實驗室，專門承擔卓越計劃學生工程訓練課程教學。與Emerson公司聯(lián)合主辦南京高校Emerson技術競賽，高年級卓越班的學生全部都參加競賽，取得了良好的實踐鍛煉效果。

2.針對企業(yè)實習環(huán)節(jié)，可穿插在不同學期，帶領學生深入合作企業(yè)進行實習。企業(yè)認知實習安排在學生選拔進入卓越計劃的暑期和大二學年，靈活安排，分別到中航工業(yè)南京機電液壓工程研究中心、南京中興通訊、蘇州匯川技術公司、南京碩航科技公司等進行，每次實習結束提交實習報告，累計實際進企業(yè)實習1周，1學分。生產實習安排在大二暑期進行，主要到中航工業(yè)南昌洪都集團、南京機電液壓工程研究中心等知名航空院所進行，在企業(yè)現場實習3周，2學分。崗位實習安排在上海Emerson過程控制公司、南京機電液壓工程研究中心以及校企合作建立的科創(chuàng)中心進行，以頂崗實習、現場操作和科創(chuàng)項目為主，為期6周，3學分。畢業(yè)設計由校企雙方導師共同指導在企業(yè)完成，畢業(yè)設計開題報告、中期檢查和答辯等環(huán)節(jié)在校內進行，企業(yè)指導教師參加，為期24周，12學分。

3.對于講授類企業(yè)課程，我們邀請了如中航工業(yè)特種飛行器研究所、上海航天控制研究所、上海航空器適航審定中心、上海西門子工業(yè)自動化公司、中興通訊等航空航天科研院所和知名企業(yè)的行業(yè)教師為學生開課。

“工程技術講座”課程，穿插在學生進入卓越班的第3-8學期開展，每學期至少安排一次。邀請行業(yè)教師為學生開設了“中國民用航空產品研發(fā)過程中的機遇、挑戰(zhàn)和問題”“水上飛機的產生及發(fā)展”“現代工程設計的思想、工具與工程教學”“智能制造—讓制造更聰明”等講座，開拓了學生的視野，提高了學生的學習興趣。

工程文檔編制與管理課程，定位為工程設計實施的技術依據，是工程竣工后的歷史資料歸檔，還是整個系統(tǒng)未來維護、擴展、故障處理工作的客觀依據。我們邀請了中航工業(yè)特種飛行器研究所主管飛行控制律設計的研究員開設，結合飛行控制系的設計講授。《行業(yè)標準和規(guī)范》是一個合格工程師須遵守的行為準則。通過本課程的教學，使學生了解控制類的常用行業(yè)標準與規(guī)范有哪些，以及遵守這些標準與規(guī)范的意義，掌握在工程項目的開發(fā)過程中，如何查閱相關的標準與規(guī)范等知識。

由于工程文檔編制與管理和行業(yè)標準和規(guī)范課程定位合理、特色明顯、成效顯著，在2015年自動化專業(yè)工程教育認證現場考察過程中，得到了專家的一致好評，專家組建議將之推廣實施。

控制工程軟件課程通過對幾種典型的工程自動化軟件的學習和使用，讓學生了解控制系統(tǒng)人機系統(tǒng)的設計與制作的工程方法。主要內容有IFIX組態(tài)軟件、Protel電子設計軟件等。培養(yǎng)學生對自動化軟件的認識、工程過程人機系統(tǒng)組態(tài)的方法以及有關的技術內容。

4.在專業(yè)基礎和專業(yè)課程教學過程中，除了基本的課程知識，我們在課程的緒論、例題等環(huán)節(jié)穿插了工程內容。我們邀請中興通訊資深設計人員為學生開設了網絡與通信課程，在工業(yè)過程集散控制系統(tǒng)課程教學過程中請行業(yè)專家穿插講授相關工程背景和應用環(huán)節(jié)。以自動控制原理國家級精品資源共享課、江蘇省在線開放課程建設為契機，在自動控制理論課程緒論中介紹自動控制技術時，強調了自動控制技術在無人機、空天飛行器、航天器、導彈以及大型客機中的應用，并在控制系統(tǒng)數學模型的建立、時域分析法、根軌跡法、頻域分析法等各章內容中，有針對性地介紹了飛機系統(tǒng)建模以及飛行控制系統(tǒng)分析設計的方法。

四、建設與實施成效

南京航空航天大學自動化專業(yè)國家級卓越計劃立項建設4年來，我們通過逐步改革探索與建設，取得了顯著的成效。

通過卓越計劃建設，促進教師教育理念的轉變。通過參與卓越計劃培養(yǎng)方案制定、培養(yǎng)模式、課程教學實施、實驗室等環(huán)節(jié)；通過帶領學生進行累計1年的校外學習，在專業(yè)課程教學環(huán)節(jié)引入企業(yè)課程和行業(yè)教師，在畢業(yè)設計指導和答辯環(huán)節(jié)引入企業(yè)指導教師等教學形式，教師強化和深化了工科專業(yè)“回歸工程”的理念，師資隊伍尤其是青年教師的工程能力有了明顯提升。

通過卓越計劃實施，促進了學科專業(yè)協(xié)同發(fā)展和校企合作的深化。以卓越計劃建設為契機，我們與中航工業(yè)相關科研院所、Emerson、NI、中興通訊等國內外知名企業(yè)有了廣泛的接觸和合作。學生有機會進入省部級重點實驗室、教育部工程研究中心和協(xié)同創(chuàng)新中心等校內學科科研機構，開展工程實踐和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目訓練。

學生培養(yǎng)質量得到顯著提升。學生的創(chuàng)新能力、工程實踐能力提升明顯，近4年來卓越計劃學生參加科技創(chuàng)新競賽，獲國家、省級和行業(yè)競賽獎26項，國家和省級科技創(chuàng)新項目23項，兩屆畢業(yè)生均有超過60%的學生通過保送研究生、赴國外攻讀學位、考研等形式深造。研究生指導教師和用人單位反饋信息表明，卓越計劃學生在工程設計、科學研究的基本素質等方面有較大提升。

[ 參 考 文 獻 ]

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[3] 工程教育專業(yè)認證電子信息與電氣工程類專補充標準[EB/OL].// http：//www.ceeaa.org.cn/main！ newsView4Simple.action？menuID=01010702&ID;=100000612.[2018-04-09].

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[10] 林健.注重卓越工程教育本質 創(chuàng)新工程人才培養(yǎng)模式[J].中國高等教育，2011（6）：19-21.

[責任編輯：劉鳳華]