工程教育專(zhuān)業(yè)認(rèn)證背景下電子信息工程專(zhuān)業(yè)課程體系構(gòu)建

蔣敏蘭　張長(zhǎng)江　黃志亮　方小生　潘日敏

摘 ?要：專(zhuān)業(yè)培養(yǎng)方案是學(xué)生培養(yǎng)的規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，課程體系是專(zhuān)業(yè)培養(yǎng)方案的主體之一，構(gòu)建基于OBE理念，足以支撐畢業(yè)要求和培養(yǎng)目標(biāo)的專(zhuān)業(yè)課程體系是為社會(huì)輸送合格的工程教育人才，實(shí)現(xiàn)新工科建設(shè)，建成工程教育強(qiáng)國(guó)，形成中國(guó)特色世界一流工程教育體系的前提。文章基于浙江師范大學(xué)電子信息工程專(zhuān)業(yè)工程教育專(zhuān)業(yè)認(rèn)證經(jīng)驗(yàn)和實(shí)踐，介紹了電子信息工程專(zhuān)業(yè)課程體系，各課程與認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)的關(guān)系，各模塊對(duì)學(xué)生能力的培養(yǎng)及與解決復(fù)雜工程問(wèn)題能力培養(yǎng)的支撐關(guān)系。為同類(lèi)專(zhuān)業(yè)修訂符合工程教育專(zhuān)業(yè)認(rèn)證要求的課程體系提供參考。

關(guān)鍵詞：工程教育認(rèn)證;電子信息工程;課程體系;復(fù)雜工程問(wèn)題

中圖分類(lèi)號(hào)：G642 ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A ? ? ? ? 文章編號(hào)：2096-000X（2020）31-0083-04

Abstract： The professional training program is the norm and standard for student training， and the curriculum system is one of the main bodies of the professional training program. To build a professional curriculum system based on the OBE， which is sufficient to support the graduation requirements and training objectives， is the premise of delivering qualified engineer for the society， realizing the construction of new engineering， building a strong engineering education country， and forming a world-class engineering education system with Chinese characteristics. Based on the certification experience and practice of the electronic information engineering major of Zhejiang Normal University， this paper introduces the curriculum system of the electronic information engineering major， the relationship between each curriculum and the certification standard， the support relationship between each module and the cultivation of the students' ability and the ability to solve complex engineering problems. It provides a reference for the similar majors to revise the curriculum system which meets the professional certification requirements of Engineering Education.

Keywords： engineering education certification; electronic information engineering; curriculum system; complex engineering problems

2017年2月以來(lái)教育部積極推動(dòng)新工科建設(shè)，提出到2030年要形成中國(guó)特色的世界一流工程教育體系，到2050年要形成領(lǐng)跑全球工程教育的中國(guó)模式，建成工程教育強(qiáng)國(guó)，成為世界工程創(chuàng)新中心和人才培養(yǎng)高地[1-2]。從2006年我國(guó)工程教育專(zhuān)業(yè)認(rèn)證工作全面啟動(dòng)以來(lái)，全國(guó)相關(guān)高校和專(zhuān)業(yè)積極申請(qǐng)認(rèn)證。在專(zhuān)業(yè)認(rèn)證工作正有條不紊的快速推進(jìn)過(guò)程中，構(gòu)建符合學(xué)校定位和專(zhuān)業(yè)培養(yǎng)特色，基于OBE理念的專(zhuān)業(yè)人才培養(yǎng)方案，課程體系是前提。2019年6月浙江師范大學(xué)電子信息工程專(zhuān)業(yè)收到了中國(guó)工程教育認(rèn)證協(xié)會(huì)通過(guò)認(rèn)證的6年有效期的結(jié)論。本文詳細(xì)介紹了我校電子信息工程專(zhuān)業(yè)課程體系，課程體系各模塊與認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)的吻合度，各模塊如何體現(xiàn)學(xué)生能力的培養(yǎng)，課程體系如何支撐解決復(fù)雜工程問(wèn)題能力培養(yǎng)，為相關(guān)專(zhuān)業(yè)課程體系修訂提供參考。

一、現(xiàn)行課程體系

浙江師范大學(xué)電子信息工程專(zhuān)業(yè)十分重視課程體系的設(shè)計(jì)和修訂，根據(jù)校院關(guān)于修訂本科人才培養(yǎng)方案指導(dǎo)性意見(jiàn)和管理辦法，每年都要根據(jù)教學(xué)情況、學(xué)生反饋、學(xué)科發(fā)展動(dòng)態(tài)以及行業(yè)走向等多個(gè)因素評(píng)價(jià)課程體系，并對(duì)課程體系做出必要修改。原則上每4年對(duì)本科生課程體系做一次較大的修訂、每年進(jìn)行小的調(diào)整。最近一次培養(yǎng)方案的大修于2015年6月底完成，依據(jù)2013版“教育部教指委專(zhuān)業(yè)目錄”對(duì)電子信息工程專(zhuān)業(yè)課程體系進(jìn)行修訂，并每年對(duì)課程體系進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整。

（一）畢業(yè)學(xué)分要求

根據(jù)《浙江師范大學(xué)物理與電子信息工程學(xué)院電子信息工程專(zhuān)業(yè)人才培養(yǎng)方案（2017版）》本專(zhuān)業(yè)學(xué)分最低畢業(yè)學(xué)分應(yīng)達(dá)到165學(xué)分，其中通識(shí)課程53學(xué)分、學(xué)科平臺(tái)課程16學(xué)分、專(zhuān)業(yè)核心課程32.5學(xué)分、專(zhuān)業(yè)拓展課程26.5學(xué)分、實(shí)踐教學(xué)課程37學(xué)分。具體學(xué)分修讀要求見(jiàn)表1所示。

（二）課程體系模塊設(shè)置

課程體系總體按縱向分為通識(shí)課程、學(xué)科平臺(tái)課程、專(zhuān)業(yè)核心課程、專(zhuān)業(yè)拓展課程、實(shí)踐教學(xué)課程五大類(lèi)。

1. 通識(shí)課程

主要包括思政類(lèi)課程（如思想道德修養(yǎng)與法律基礎(chǔ)、形勢(shì)與政策、馬克思主義基本原理、毛澤東思想和中國(guó)特色社會(huì)主義理論體系概論等）、大學(xué)英語(yǔ)、大學(xué)體育、高等數(shù)學(xué)、大學(xué)物理、軍事理論、創(chuàng)業(yè)教育，以及大學(xué)生職業(yè)規(guī)劃與就業(yè)指導(dǎo)等課程。

2. 學(xué)科平臺(tái)課程

包括計(jì)算機(jī)科學(xué)導(dǎo)論、線性代數(shù)、C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)、復(fù)變函數(shù)與積分變換和概率論與數(shù)理統(tǒng)計(jì)5門(mén)課程，均為必修課程，為培養(yǎng)學(xué)生解決復(fù)雜工程問(wèn)題能力打下軟件編程基礎(chǔ)。

3. 專(zhuān)業(yè)核心課程

包括數(shù)字電路、電路分析、專(zhuān)業(yè)前沿講座、工程圖學(xué)基礎(chǔ)、單片機(jī)原理及應(yīng)用、模擬電子技術(shù)A、可編程器件與VHDL、信號(hào)與系統(tǒng)、通信電路與系統(tǒng)和感測(cè)技術(shù)等課程，均為必修課程。

4. 專(zhuān)業(yè)拓展課程

包括MATLAB程序設(shè)計(jì)、現(xiàn)代虛擬儀器技術(shù)、電磁場(chǎng)與電磁波、PLC技術(shù)及應(yīng)用、數(shù)字信號(hào)處理、嵌入式系統(tǒng)及應(yīng)用、通信原理、數(shù)字圖像處理、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)、光電技術(shù)、電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)A、信息論與編碼A、DSP原理及應(yīng)用、微機(jī)原理與接口技術(shù)、專(zhuān)業(yè)外語(yǔ)（電子），控制理論基礎(chǔ)等17門(mén)課程，其中電磁場(chǎng)與電磁波、數(shù)字信號(hào)處理、通信原理、電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)A、數(shù)字圖像處理5門(mén)課程為必修課程，其他均為選修課程。

5. 實(shí)踐教學(xué)課程

包括基礎(chǔ)性實(shí)踐、提高性實(shí)踐和創(chuàng)新性實(shí)踐三類(lèi)。基礎(chǔ)性實(shí)踐由軍事訓(xùn)練、思想政治理論課社會(huì)實(shí)踐、電子產(chǎn)品生產(chǎn)工藝規(guī)范與訓(xùn)練、科技文獻(xiàn)檢索及專(zhuān)利申請(qǐng)、專(zhuān)業(yè)見(jiàn)習(xí)和金工實(shí)習(xí)6門(mén)課程組成;提高性實(shí)踐由數(shù)字電路課程設(shè)計(jì)、模擬電路課程設(shè)計(jì)、單片機(jī)課程設(shè)計(jì)、工程綜合實(shí)踐、工程項(xiàng)目管理、電子系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)與仿真、專(zhuān)業(yè)技能考核、畢業(yè)設(shè)計(jì)撰寫(xiě)指導(dǎo)、專(zhuān)業(yè)實(shí)習(xí)9門(mén)課程組成，旨在培養(yǎng)學(xué)生基于技術(shù)要求的實(shí)踐綜合能力;創(chuàng)新性實(shí)踐主要包含電子類(lèi)學(xué)科競(jìng)賽和技能競(jìng)賽、大學(xué)生創(chuàng)新性項(xiàng)目、專(zhuān)業(yè)認(rèn)證證書(shū)、公開(kāi)發(fā)表電子信息工程類(lèi)相關(guān)論文校電子協(xié)會(huì)、校智能車(chē)協(xié)會(huì)社團(tuán)課程5個(gè)大類(lèi)等，主要開(kāi)拓學(xué)生的視野、培養(yǎng)學(xué)生主動(dòng)獲取知識(shí)的能力、培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)以及自主解決復(fù)雜工程問(wèn)題的能力。其中基礎(chǔ)性實(shí)踐、提高性實(shí)踐均為必修課，而創(chuàng)新性實(shí)踐課程為選修課程，至少修讀3學(xué)分。

二、課程體系與認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)

通過(guò)與工程教育認(rèn)證通用標(biāo)準(zhǔn)和補(bǔ)充標(biāo)準(zhǔn)[3-4]要求進(jìn)行對(duì)比，課程體系學(xué)分比例達(dá)標(biāo)要求統(tǒng)計(jì)情況見(jiàn)表2所示。

由表2可見(jiàn)：

1.與本專(zhuān)業(yè)畢業(yè)要求相適應(yīng)的數(shù)學(xué)與自然科學(xué)類(lèi)課程學(xué)分占15.2%，滿足標(biāo)準(zhǔn)要求（至少占總學(xué)分的15%）。

2. 符號(hào)本專(zhuān)業(yè)畢業(yè)要求的工程基礎(chǔ)類(lèi)課程、專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)類(lèi)課程與專(zhuān)業(yè)類(lèi)課程學(xué)分占33.9%，滿足標(biāo)準(zhǔn)要求（至少占總學(xué)分的30%）。其中工程基礎(chǔ)類(lèi)課程和專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)類(lèi)課程能體現(xiàn)出數(shù)學(xué)和自然科學(xué)在本專(zhuān)業(yè)的應(yīng)用能力培養(yǎng)，專(zhuān)業(yè)類(lèi)課程能體現(xiàn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)能力的培養(yǎng)。

3. 工程實(shí)踐類(lèi)課程總學(xué)分占22.4%，滿足達(dá)標(biāo)要求（至少占總學(xué)分的20%）。本專(zhuān)業(yè)設(shè)置了完善的實(shí)踐教學(xué)體系，并與企業(yè)合作，開(kāi)展實(shí)習(xí)、實(shí)訓(xùn)，培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力和創(chuàng)新能力。畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）選題相當(dāng)一部分源自導(dǎo)師和企業(yè)合作項(xiàng)目，結(jié)合本專(zhuān)業(yè)的工程實(shí)際問(wèn)題，培養(yǎng)學(xué)生的工程意識(shí)、協(xié)作精神以及綜合應(yīng)用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題的能力。

4. 人文社會(huì)科學(xué)類(lèi)通識(shí)教育課程學(xué)分占20%，滿足標(biāo)準(zhǔn)要求（至少占總學(xué)分的15%）。使學(xué)生在從事工程設(shè)計(jì)時(shí)，能夠考慮經(jīng)濟(jì)、環(huán)境、法律、倫理等非技術(shù)因素的影響。

三、課程體系支撐解決復(fù)雜工程問(wèn)題能力培養(yǎng)

針對(duì)本專(zhuān)業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo)和畢業(yè)要求，通過(guò)通識(shí)教育課程、學(xué)科基礎(chǔ)課程、專(zhuān)業(yè)課程、綜合實(shí)踐四個(gè)平臺(tái)的課程體系，以培養(yǎng)解決復(fù)雜工程問(wèn)題能力。

本專(zhuān)業(yè)經(jīng)過(guò)多年的建設(shè)實(shí)踐，在解決復(fù)雜工程方面經(jīng)過(guò)持續(xù)改進(jìn)，已形成了一定特色。近年來(lái)選取了“電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)及其工程應(yīng)用”作為處理復(fù)雜工程能力培養(yǎng)的載體，本專(zhuān)業(yè)的每位學(xué)生都經(jīng)過(guò)這一復(fù)雜工程問(wèn)題處理的訓(xùn)練和學(xué)習(xí)。

通過(guò)基礎(chǔ)理論和技術(shù)課程學(xué)習(xí)，理解和掌握解決復(fù)雜工程問(wèn)題的基礎(chǔ)理論;通過(guò)單片機(jī)等專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課程學(xué)習(xí)，掌握電子系統(tǒng)的基本原理、功能及性能到電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)基本設(shè)計(jì)方法;通過(guò)專(zhuān)業(yè)課程及專(zhuān)業(yè)文獻(xiàn)的學(xué)習(xí)，進(jìn)入了工程實(shí)踐與應(yīng)用。除了開(kāi)設(shè)與培養(yǎng)解決復(fù)雜工程問(wèn)題中技術(shù)能力直接相關(guān)的工程基礎(chǔ)類(lèi)課程、專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)類(lèi)課程、專(zhuān)業(yè)類(lèi)課程等理論與實(shí)驗(yàn)教學(xué)課程外，針對(duì)工程應(yīng)用的特點(diǎn)，還開(kāi)設(shè)了人文社科方面的非技術(shù)因素的相關(guān)課程，較全面地支撐了學(xué)生應(yīng)對(duì)復(fù)雜工程問(wèn)題的能力。

課程設(shè)置對(duì)解決復(fù)雜工程問(wèn)題能力培養(yǎng)的支撐如圖1所示，其中，特征1至特征7為復(fù)雜工程問(wèn)題所反映的7個(gè)特征。

特征1：必須運(yùn)用深入的工程原理，經(jīng)過(guò)分析才可能得到解決;

特征2：涉及多方面的技術(shù)、工程和其它因素，并可能相互有一定沖突;

特征3：需要通過(guò)建立合適的抽象模型才能解決，在建模過(guò)程中需要體現(xiàn)出創(chuàng)造性;

特征4：不是僅靠常用方法就可以完全解決的;

特征5：?jiǎn)栴}中涉及的因素可能沒(méi)有完全包含在專(zhuān)業(yè)工程實(shí)踐的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范中;

特征6：?jiǎn)栴}相關(guān)各方利益不完全一致;

特征7：具有較高的綜合性，包含多個(gè)相互關(guān)聯(lián)的子問(wèn)題。

（一）以專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)、專(zhuān)業(yè)課程組實(shí)現(xiàn)解決復(fù)雜工程問(wèn)題的專(zhuān)業(yè)技術(shù)應(yīng)用能力養(yǎng)成

遵循電子信息類(lèi)工程師培養(yǎng)的基本原則和知識(shí)學(xué)習(xí)的認(rèn)知特點(diǎn)，由相互獨(dú)立到科學(xué)融合，由相對(duì)簡(jiǎn)單的工程問(wèn)題到復(fù)雜工程問(wèn)題的教學(xué)規(guī)律設(shè)置課程，使學(xué)生對(duì)工程問(wèn)題的解決能力培養(yǎng)分層遞進(jìn)、由簡(jiǎn)入繁、從局部到全部，循序漸進(jìn)，形成了“理論到實(shí)踐-再理論到再實(shí)踐”漸近式推進(jìn)的教學(xué)模式，最終達(dá)成畢業(yè)要求中與解決復(fù)雜工程問(wèn)題有關(guān)的要求。

在實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)中，選取“水溫智能控制系統(tǒng)”作為典型電子系統(tǒng)及其工程應(yīng)用案例闡述專(zhuān)業(yè)技術(shù)應(yīng)用能力養(yǎng)成的過(guò)程。該教學(xué)環(huán)節(jié)中涉及的課程組包括《C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)》《電路分析》《模擬電子技術(shù)》《數(shù)字電路》《感測(cè)技術(shù)》《單片機(jī)原理及應(yīng)用》《數(shù)字信號(hào)處理》《現(xiàn)代控制理論》《電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)》《物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)》等。這些課程支撐畢業(yè)要求1、2、3、4、5中的某些分解點(diǎn)，從圖1可以看出，這與復(fù)雜工程問(wèn)題的7個(gè)特征均有聯(lián)系。教學(xué)中，按照教學(xué)大綱通過(guò)案例法教學(xué)、研究式教學(xué)、項(xiàng)目設(shè)計(jì)式教學(xué)等不同課堂教學(xué)、課內(nèi)實(shí)驗(yàn)、課外實(shí)踐、利用圖文檢索工具準(zhǔn)備預(yù)習(xí)內(nèi)容等手段，在不同的教學(xué)過(guò)程中逐步培養(yǎng)不同的專(zhuān)業(yè)技術(shù)應(yīng)用能力，實(shí)現(xiàn)對(duì)畢業(yè)要求的支撐。

（二）以各種獨(dú)立實(shí)踐環(huán)節(jié)促成學(xué)生解決“復(fù)雜工程問(wèn)題”能力的具備

課程設(shè)置中安排了一批獨(dú)立實(shí)踐課程環(huán)節(jié)，完成相應(yīng)課程知識(shí)點(diǎn)的工程訓(xùn)練。使學(xué)生能夠運(yùn)用所學(xué)相關(guān)課程理論解決具有一定綜合程度的電子信息工程問(wèn)題，形成一定的創(chuàng)新意識(shí)，培養(yǎng)分析系統(tǒng)關(guān)鍵參數(shù)的能力，逐步建立解決復(fù)雜工程問(wèn)題能力。

在《單片機(jī)課程設(shè)計(jì)》、《電子系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)與仿真》等代表性實(shí)踐課程教學(xué)環(huán)節(jié)中，能夠體現(xiàn)出全體學(xué)生解決復(fù)雜工程問(wèn)題能力培養(yǎng)上的綜合訓(xùn)練過(guò)程。

（三）以綜合實(shí)踐、專(zhuān)業(yè)實(shí)習(xí)、畢業(yè)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)促成學(xué)生解決“復(fù)雜工程問(wèn)題”能力鞏固和提升

在綜合實(shí)踐中，以“電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)”為平臺(tái)設(shè)計(jì)一個(gè)水溫智能控制系統(tǒng)，完成從水溫檢測(cè)、信號(hào)處理、輸入、運(yùn)算輸出控制電爐加熱、人機(jī)交互、上位機(jī)開(kāi)發(fā)、多機(jī)控制到手機(jī)APP開(kāi)發(fā)，以實(shí)現(xiàn)水溫智能控制的全過(guò)程。

在整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程中，除了要求學(xué)生掌握相關(guān)工程設(shè)計(jì)能力，還應(yīng)了解該系統(tǒng)解決方案可能對(duì)社會(huì)、健康、安全等的影響。由于該設(shè)計(jì)、仿真、研究、開(kāi)發(fā)、實(shí)現(xiàn)過(guò)程環(huán)節(jié)多，容量大，通常由整班學(xué)生合作完成，要求每位學(xué)生在理解工程架構(gòu)的基礎(chǔ)上，獨(dú)立完成其中的一個(gè)子課題。同時(shí)要求學(xué)生能夠相互協(xié)作、共同完成整個(gè)水溫智能控制工程項(xiàng)目。

四、結(jié)束語(yǔ)

新工科的提出是現(xiàn)代工程教育發(fā)展的必然結(jié)果。在新工科理念下，建立符合OBE理念，體現(xiàn)電子信息行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)與企業(yè)需求，與其他相關(guān)學(xué)科交叉融合，按照解決復(fù)雜工程問(wèn)題能力的培養(yǎng)要求，構(gòu)建創(chuàng)新型、綜合化、全周期的工程教育課程體系，通過(guò)校-政-企協(xié)作，培養(yǎng)具有高度社會(huì)責(zé)任感，理論基礎(chǔ)實(shí)、專(zhuān)業(yè)技能精、綜合能力強(qiáng)、發(fā)展后勁足的創(chuàng)新型應(yīng)用人才，服務(wù)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)的需要[5-6]。

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基金項(xiàng)目：浙江省高等教育“十三五”第一批教學(xué)改革研究項(xiàng)目“基于工程教育認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)的電子信息工程專(zhuān)業(yè)人才培養(yǎng)體系及運(yùn)行機(jī)制研究”（編號(hào)：jg20180063）

作者簡(jiǎn)介：蔣敏蘭（1976-），女，漢族，浙江蘭溪人，博士，副教授，研究方向：智能信號(hào)處理，電子信息工程。