工程認(rèn)證背景下電氣類專業(yè)課程體系優(yōu)化

李成棟 閻俏 張桂青 鄭學(xué)漢

[摘 要] 科學(xué)合理的課程體系是影響高等學(xué)校人才培養(yǎng)質(zhì)量的關(guān)鍵因素。山東建筑大學(xué)電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)針對(duì)課程體系實(shí)施過程中的問題，遵循工程教育認(rèn)證的核心理念，構(gòu)建了“兩橫多縱”的課程體系。該課程體系以橫向課程平臺(tái)和縱向課程群作為課程建設(shè)和教師組織管理的基本單元，突出人才培養(yǎng)特色，圍繞培養(yǎng)學(xué)生解決復(fù)雜工程問題的能力，從課堂教學(xué)到實(shí)踐環(huán)節(jié)進(jìn)行全方位的設(shè)計(jì)和優(yōu)化，以期為其他工科專業(yè)的課程體系提供有益的參考。

[關(guān)鍵詞] 工程教育;課程體系;電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè);復(fù)雜工程問題

[基金項(xiàng)目] 2018年度山東省研究生教育質(zhì)量提升計(jì)劃建設(shè)項(xiàng)目“新舊動(dòng)能轉(zhuǎn)換背景下地方院校學(xué)術(shù)學(xué)位研究生創(chuàng)新能力培養(yǎng)策略研究——以控制科學(xué)與工程專業(yè)為例”（SDYY18133）;2019年度山東省研究生教育質(zhì)量提升計(jì)劃建設(shè)項(xiàng)目-優(yōu)質(zhì)課程“工程中的矩陣?yán)碚摗保⊿DYKC19113）;2021年度山東建筑大學(xué)信電學(xué)院教研項(xiàng)目“工程教育認(rèn)證背景下電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)課程體系優(yōu)化研究”

[作者簡(jiǎn)介] 李成棟（1981—），男，山東費(fèi)縣人，博士，山東建筑大學(xué)信息與電氣工程學(xué)院副院長(zhǎng)，教授，主要從事人工智能、建筑智能化與能效管理研究。

[中圖分類號(hào)] G642.0 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] A [文章編號(hào)] 1674-9324（2022）05-0122-04 [收稿日期] 2021-09-30

自從2016年我國(guó)正式加入《華盛頓協(xié)議》以來，工程教育認(rèn)證工作在高等學(xué)校工科專業(yè)中迅速展開，“以學(xué)生為中心、產(chǎn)出導(dǎo)向和持續(xù)改進(jìn)”的工程教育理念被越來越多的人所接受。工程教育認(rèn)證對(duì)于改革工程教育、提高本科教育質(zhì)量的作用更加凸顯，已成為我國(guó)高等教育目前及今后發(fā)展的趨勢(shì)和方向。在《工程教育認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)》的12項(xiàng)畢業(yè)要求中，有8項(xiàng)涉及“復(fù)雜工程問題”的描述，強(qiáng)調(diào)要培養(yǎng)學(xué)生“解決復(fù)雜工程問題”的能力[1]。這對(duì)于長(zhǎng)期習(xí)慣于“知識(shí)、能力、素質(zhì)”框架下的人才培養(yǎng)思路提出了新的要求和挑戰(zhàn)。

山東建筑大學(xué)電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)抓住了歷史機(jī)遇，圍繞工程教育認(rèn)證的核心理念，對(duì)人才培養(yǎng)目標(biāo)進(jìn)行了重新梳理，構(gòu)建了“兩橫多縱”的新型課程體系和教師管理模式。該課程體系根據(jù)社會(huì)對(duì)電氣工程從業(yè)人員的職業(yè)能力需求和畢業(yè)要求進(jìn)行調(diào)整，著重學(xué)生解決復(fù)雜工程問題的能力提升問題，對(duì)于培養(yǎng)高素質(zhì)應(yīng)用型人才具有重要的意義。

一、圍繞學(xué)校定位和行業(yè)需求確定培養(yǎng)目標(biāo)

山東建筑大學(xué)是以培養(yǎng)創(chuàng)新性應(yīng)用型人才為主要辦學(xué)目標(biāo)的地方性工科院校，為國(guó)家建設(shè)事業(yè)和區(qū)域經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展提供了有力的人才支持。電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)是山東省一流專業(yè)。經(jīng)過多年的建設(shè)，已經(jīng)在建筑電氣和智能建筑方向形成了鮮明的辦學(xué)特色。隨著城鎮(zhèn)化速度的加快和新技術(shù)的飛速發(fā)展，大量的智慧建筑、智慧居住區(qū)和智慧城市應(yīng)運(yùn)而生;建筑行業(yè)正經(jīng)歷從傳統(tǒng)的建筑工程技術(shù)向智能建造、建筑工業(yè)化轉(zhuǎn)變的過程。同時(shí)，隨著雙碳目標(biāo)的提出，充分利用可再生資源，構(gòu)建“發(fā)、儲(chǔ)、配、用、云”一體化的園區(qū)級(jí)智能微網(wǎng)將成為今后的發(fā)展方向。在此背景下，電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)的人才培養(yǎng)目標(biāo)定位于培養(yǎng)和造就一批能夠適應(yīng)新技術(shù)產(chǎn)業(yè)升級(jí)，在綠色建筑、智慧城市、智慧能源領(lǐng)域從事電氣工程的設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)維、研發(fā)、管理等工作的應(yīng)用型高級(jí)專業(yè)人才。

二、以培養(yǎng)目標(biāo)為指導(dǎo)設(shè)計(jì)課程體系

工程教育要求專業(yè)從面向?qū)W科辦學(xué)轉(zhuǎn)向面向社會(huì)需求辦學(xué)，根據(jù)社會(huì)需求確定專業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo)，同時(shí)要求建立培養(yǎng)目標(biāo)和課程體系的合理性評(píng)價(jià)機(jī)制，邀請(qǐng)用人單位、畢業(yè)生和行業(yè)專家參與合理性評(píng)價(jià)和修訂工作，使人才培養(yǎng)符合國(guó)家經(jīng)濟(jì)、社會(huì)及企業(yè)發(fā)展的需求[2]。

（一）現(xiàn)行課程體系存在的問題

通過分析本專業(yè)現(xiàn)行課程體系的現(xiàn)狀并結(jié)合用人單位和行業(yè)專家的反饋信息，發(fā)現(xiàn)現(xiàn)行課程體系主要存在以下三個(gè)方面的問題：（1）部分專業(yè)課程內(nèi)容重復(fù)，任課教師各自為政，先行和后續(xù)課程無法實(shí)現(xiàn)有效銜接。（2）專業(yè)課程內(nèi)容重視基礎(chǔ)理論教學(xué)，忽視了應(yīng)用能力和綜合素質(zhì)的培養(yǎng)，與社會(huì)和企業(yè)的需求脫節(jié)。（3）對(duì)“復(fù)雜工程問題”的理解不統(tǒng)一，教學(xué)環(huán)節(jié)缺乏對(duì)“培養(yǎng)學(xué)生解決復(fù)雜工程問題的能力”的有效支撐。

（二）構(gòu)建“兩橫多縱”的課程體系

為解決上述問題，加強(qiáng)課程之間的關(guān)聯(lián)，形成科學(xué)合理的課程鏈，在進(jìn)行課程體系優(yōu)化時(shí)，首先將學(xué)科關(guān)聯(lián)性強(qiáng)的課程組成課程平臺(tái)或課程群，形成了“兩橫多縱”的“課程平臺(tái)+課程群”的新型課程體系。“兩橫”是將工程基礎(chǔ)或?qū)I(yè)基礎(chǔ)課程科學(xué)組合，形成“電工電子技術(shù)基礎(chǔ)”和“信息技術(shù)基礎(chǔ)”兩個(gè)課程平臺(tái)，同時(shí)為學(xué)院其他電氣和電子信息類專業(yè)服務(wù)?！岸嗫v”是將專業(yè)課程體系中關(guān)聯(lián)密切的專業(yè)課和特色課組成課程群，形成合力，聚焦某個(gè)學(xué)科知識(shí)的交叉融合和綜合應(yīng)用，目前形成了“建筑電氣技術(shù)”“智慧建筑技術(shù)”“電力系統(tǒng)技術(shù)”和“測(cè)控技術(shù)”四個(gè)課程群，如圖1所示。每個(gè)課程平臺(tái)和課程群由4～5門核心課程及相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)和課程設(shè)計(jì)等實(shí)踐環(huán)節(jié)組成。課程平臺(tái)或課程群建設(shè)的關(guān)鍵在于按照科學(xué)合理的構(gòu)建邏輯對(duì)平臺(tái)（群）內(nèi)的課程進(jìn)行整合優(yōu)化和再設(shè)計(jì)，重點(diǎn)研討前后銜接內(nèi)容、交叉內(nèi)容并明確解決方案，從而發(fā)揮整體大于部分之和的效果，避免流于形式[3]。

在“兩橫多縱”的課程體系下，教師管理模式也相應(yīng)地發(fā)生了變化：打破傳統(tǒng)的以教研室為單位的教學(xué)工作管理模式，實(shí)行課程平臺(tái)（群）負(fù)責(zé)人制度。按課程平臺(tái)（群）組織教師團(tuán)隊(duì)，由骨干教師擔(dān)任課程平臺(tái)（群）負(fù)責(zé)人;課程團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)課程建設(shè)的全部環(huán)節(jié)，開展課程大綱修訂、課程內(nèi)容研究、課程質(zhì)量的持續(xù)改進(jìn)等工作。

通過設(shè)立專業(yè)基礎(chǔ)平臺(tái)課，可以打破專業(yè)之間的壁壘，集中優(yōu)勢(shì)資源進(jìn)行統(tǒng)一管理和規(guī)劃，解決課程各自孤立、知識(shí)點(diǎn)重復(fù)的弊端。專業(yè)課按課程群進(jìn)行建設(shè)和管理，可以有效地落實(shí)主體責(zé)任，以學(xué)科體系為指導(dǎo)，發(fā)揮課程間彼此支撐、承上啟下的作用，加強(qiáng)學(xué)生對(duì)整體知識(shí)的融合和應(yīng)用[4]。

（三）課程體系圍繞復(fù)雜工程問題進(jìn)行優(yōu)化

本科工程教育強(qiáng)調(diào)培養(yǎng)學(xué)生解決復(fù)雜工程問題的能力。該能力的培養(yǎng)不是一蹴而就的，也無法僅通過某一門或幾門課來實(shí)現(xiàn)。因此，在此次課程體系優(yōu)化過程中，按照支持“解決電氣工程領(lǐng)域復(fù)雜工程問題”畢業(yè)要求達(dá)成的需要來設(shè)計(jì)課程體系，將任務(wù)分解、落實(shí)到人才培養(yǎng)的課程教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)等各個(gè)環(huán)節(jié)。

1.課程教學(xué)。在課程體系優(yōu)化過程中，對(duì)于每門專業(yè)課程推薦研究型教學(xué)，圍繞“解決問題”設(shè)計(jì)教學(xué)活動(dòng)，把問題看作學(xué)習(xí)的動(dòng)力和起點(diǎn)，注重引導(dǎo)學(xué)生探索和自主思考，促使學(xué)生掌握分析和解決復(fù)雜問題的基本思想和方法[5]。以“工程項(xiàng)目管理”課程為例，課堂教學(xué)主要包含項(xiàng)目管理組織、成本、質(zhì)量、安全、合同等管理內(nèi)容。在課程后期布置一項(xiàng)案例分析的大作業(yè)，要求以小論文的形式提交分析報(bào)告。案例背景為：“某建筑電氣工程中，某處電氣管線因躲避消防水管導(dǎo)致彎曲半徑過小，不符合國(guó)標(biāo)要求，驗(yàn)收不合格?！币源藶榘咐M(jìn)行角色設(shè)定分析：如果你是項(xiàng)目經(jīng)理，應(yīng)如何制定事故預(yù)防和解決方案;如果你是質(zhì)量負(fù)責(zé)人，分析造成問題的原因，并制定相應(yīng)解決措施。這道題目涉及了項(xiàng)目管理全流程的基礎(chǔ)理論，同時(shí)需要具備其他課程或其他學(xué)科的綜合知識(shí)，需要學(xué)生進(jìn)行研究型學(xué)習(xí)，經(jīng)過深入思考和分析才能把握復(fù)雜工程問題的內(nèi)在聯(lián)系和本質(zhì)特征，最終得到解決復(fù)雜工程問題的明確思路和對(duì)應(yīng)措施。

2.實(shí)踐教學(xué)。實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)是培養(yǎng)解決復(fù)雜工程問題能力的重要途徑。在此次課程體系改革優(yōu)化中，建立了“基礎(chǔ)→進(jìn)階→綜合”階梯形的工程實(shí)踐環(huán)節(jié)，從部分到系統(tǒng)、從單一到復(fù)雜，學(xué)生逐步完成了不同復(fù)雜等級(jí)的項(xiàng)目，實(shí)現(xiàn)了復(fù)雜工程問題解決能力的培養(yǎng)[6，7]。基礎(chǔ)階段的實(shí)踐環(huán)節(jié)由金工和電工實(shí)習(xí)、電路原理實(shí)驗(yàn)和電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)等組成，該階段側(cè)重于電氣常用工具的認(rèn)知和使用，使學(xué)生對(duì)電氣元件、電工技術(shù)建立感性和理性認(rèn)識(shí)。進(jìn)階階段包含專業(yè)課程的課程設(shè)計(jì)、前沿講座和生產(chǎn)實(shí)習(xí)等環(huán)節(jié)。指導(dǎo)教師深度凝練課程設(shè)計(jì)的課題，使待解決的問題具有一定深度、相互關(guān)聯(lián)且涉及工程、技術(shù)及其他因素，具備復(fù)雜問題的某些特征和復(fù)雜場(chǎng)景。通過進(jìn)階環(huán)節(jié)，重點(diǎn)培養(yǎng)學(xué)生的系統(tǒng)設(shè)計(jì)、開發(fā)能力，以及創(chuàng)新性思維。綜合實(shí)踐階段包含專業(yè)綜合實(shí)驗(yàn)、畢業(yè)實(shí)習(xí)和畢業(yè)設(shè)計(jì)，是實(shí)現(xiàn)本專業(yè)人才培養(yǎng)目標(biāo)和畢業(yè)能力達(dá)成的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

研究型的課堂教學(xué)和階梯式的實(shí)踐教學(xué)，使學(xué)生獲得了解決復(fù)雜工程問題能力的全面鍛煉，有力地支撐了面向建筑電氣領(lǐng)域高級(jí)專業(yè)人才的培養(yǎng)。近三年，本專業(yè)畢業(yè)生的就業(yè)率都在95%以上，畢業(yè)生質(zhì)量獲得了用人單位的認(rèn)可[8]。

工程教育認(rèn)證對(duì)高等學(xué)校的人才培養(yǎng)工作提出了新的要求。在此背景下，山東建筑大學(xué)電氣專業(yè)圍繞培養(yǎng)目標(biāo)和畢業(yè)要求，對(duì)課程體系進(jìn)行了優(yōu)化和改革，構(gòu)建了兩個(gè)課程平臺(tái)和四個(gè)專業(yè)課程群，突出了辦學(xué)特色，探索了新型的教師管理和課程建設(shè)思路，注重學(xué)生解決復(fù)雜工程問題能力的培養(yǎng)。本專業(yè)課程體系的優(yōu)化思路可為其他相關(guān)專業(yè)的人才培養(yǎng)和工程教育認(rèn)證工作提供有價(jià)值的參考。

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