卓越計劃工程實踐教學改革思路
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為貫徹落實《國家中長期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要(2010-2020年)》，教育部于2010年6月23日在天津啟動了“卓越工程師教育培養(yǎng)計劃”(以下簡稱“卓越計劃”)這一高等教育重大改革計劃［1］?！白吭接媱潯敝饕蝿帐翘剿鹘⒏咝Ｅc行業(yè)企業(yè)聯(lián)合培養(yǎng)人才的新機制，創(chuàng)新工程教育人才培養(yǎng)模式，建設高水平工程教育教師隊伍，擴大工程教育的對外開放。寧波工程學院作為地方工科院校的代表，成為首批躋身“卓越計劃”的61所高校之一。我校依據(jù)教育部《關于實施卓越工程師教育培養(yǎng)計劃的若干意見》和學校工作實際，制定了《寧波工程學院關于實施卓越工程師教育培養(yǎng)計劃的若干意見》，明確提出提出了“卓越計劃”123模式。具體而言，“1”是指一個校訓“知行合一”，即理論與實踐統(tǒng)一，智慧與美德統(tǒng)一，知識與技能統(tǒng)一;“2”是指“知行合一、雙核協(xié)同”的人才培養(yǎng)模式，即核心知識與核心技能要協(xié)同發(fā)展，互相促進;“3”是指“3I”特質，即培養(yǎng)具有積極人生態(tài)度(Initiative)、工程專業(yè)素養(yǎng)(Industrial)和綜合應用能力(Integrative)的工程師后備人才。在“知行合一”理念下，通過“雙核協(xié)同”路徑，培養(yǎng)“3I”特質，其核心目標是培養(yǎng)應用開發(fā)型高等技術人才，即本科層次的現(xiàn)場工程師［2-3］。我校電子與信息工程學院的計算機科學與技術專業(yè)和電子信息工程專業(yè)被列入“卓越計劃”試點專業(yè)以來，以實踐教學改革為切入點，優(yōu)化實踐教學體系，改革實踐教學模式，建設工程型實驗環(huán)境，開發(fā)工程型實驗項目，深化校企合作教育，探索了一條以強化實踐教學為突破口，培養(yǎng)工程師后備人才新路子。
1改革思路
“卓越計劃”提出了面向工業(yè)界、面向世界、面向未來，培養(yǎng)造就一大批創(chuàng)新能力強、適應經(jīng)濟社會發(fā)展需要的高質量各類型工程技術人才的目標要求［4］。“卓越計劃”特別強調行業(yè)企業(yè)深度參與培養(yǎng)過程，學校按通用標準和行業(yè)標準培養(yǎng)工程人才，強化培養(yǎng)學生的工程能力和創(chuàng)新能力。我校電子與信息工程學院的二個“卓越計劃”試點專業(yè)工程實踐教學的改革思路是:以“卓越計劃”目標為引領，結合專業(yè)認證標準，面向行業(yè)企業(yè)需求，確立實踐能力培養(yǎng)目標;加大工程實踐比重，建立開放的、分層次的實踐教學體系;開發(fā)適合教學的工程型實驗項目，實施基于“項目驅動”的實驗教學模式;建設與項目實踐相適應的工程型實踐環(huán)境;深化校企合作教育，引入企業(yè)資源(包括人力、項目和平臺資源)，探索校企聯(lián)合培養(yǎng)人才新機制。
2優(yōu)化實踐教學體系
實踐教學是高等學校教學體系的重要組成部分，是培養(yǎng)學生實踐能力和創(chuàng)新能力的重要手段，是實現(xiàn)工程實踐教育的基本途徑之一［5-7］。工程教育認證通用標準指出，“應設置完善的實踐教學體系，應與企業(yè)合作，開展實習、實訓，培養(yǎng)學生的動手能力和創(chuàng)新能力?！庇嬎銠C科學與技術專業(yè)補充標準要求“具有滿足教學需要的完備的實踐教學體系，主要包括實驗課程、課程設計、現(xiàn)場實習?！彪娮有畔⑴c電氣工程類專業(yè)補充標準也要求“具有面向工程需要的完備的實踐教學體系，包括金工實習、電子工藝實習、各類課程設計與綜合實驗、工程認識實習、專業(yè)實習(實踐)等?！薄白吭接媱潯睂娀瘜嵺`能力作為卓越工程師培養(yǎng)的核心［8］。我?！白吭接媱潯痹圏c專業(yè)的培養(yǎng)目標是具有“3I”特質工程師后備人才。三種特質中的“Initiative”是對工程師職業(yè)操守品質的要求，必須從知識、能力和品德等全面提高學生的素質;“Industrial”指工程師應具有的工程專業(yè)知識和工程倫理知識等，是對職業(yè)勝任能力的要求;“Integrative”指工程師應具有的綜合應用知識的能力，是根據(jù)工程內在屬性和工程師分類標準提出的工程師職業(yè)勝任能力要求。為實現(xiàn)人才培養(yǎng)目標，“卓越計劃”試點專業(yè)采用“3+1”培養(yǎng)模式，即3年在校學習，1年企業(yè)學習。在制定的“電子信息工程專業(yè)卓越嵌入式系統(tǒng)應用工程師試點專業(yè)培養(yǎng)計劃”和“計算機科學與技術專業(yè)卓越軟件工程師試點專業(yè)培養(yǎng)計劃”中，堅持“能力培養(yǎng)”這一主線，體現(xiàn)“以提高實踐能力為核心、工程訓練為基礎、綜合運用為特色”培養(yǎng)思路，堅持“注重實踐、注重能力、注重創(chuàng)新”教學理念，運用“理論與實踐結合，實踐與工程結合，工程與能力結合”教學方法，實現(xiàn)“素質教育，實踐優(yōu)先;實踐教學，能力優(yōu)先，能力培養(yǎng)，應用優(yōu)先”培養(yǎng)方向，加大實踐教學比重，建立開放、分層次、模塊化、以能力培養(yǎng)為核心的實踐教學體系。在縱向上，由認知型、驗證型、綜合型、設計型、創(chuàng)新型等實踐順序漸進，實現(xiàn)工程應用、設計、創(chuàng)新能力由易及難、由簡單到復雜的訓練;在橫向上，由課程實驗、課程設計、企業(yè)項目、科創(chuàng)項目等逐級推進，達到“卓越計劃”實踐教學體系規(guī)定的培養(yǎng)目標。實踐教學體系主要由基礎實驗(工程認識實踐)、工程基礎實踐及綜合運用實踐等三個層次實踐環(huán)節(jié)組成，如表1所示。通過基礎實驗(工程認識實踐)，主要培養(yǎng)學生基本實踐技能，養(yǎng)成嚴謹科學的實驗作風。通過工程基礎實踐，主要培養(yǎng)學生基本工程素養(yǎng)和解決實際應用問題能力。通過綜合運用實踐，提高學生運用專業(yè)技術解決實際工程問題的能力，特別是通過企業(yè)項目實踐，為今后從事項目開發(fā)、生產(chǎn)、營銷、服務或工程項目的施工、運行、維護等方面工作打好基礎。2013級計算機科學與技術專業(yè)實踐教學占總學分比例達到了30．8%，電子信息工程專業(yè)實踐教學占總學分比例達到了31．4%。
3改革實踐教學模式
實踐教學模式既是一種教育理念，又是教育的手段和環(huán)節(jié)之一，對引導學生發(fā)揮個性，培養(yǎng)學生的知識應用能力、信息獲取和選擇能力、動手實踐能力以及創(chuàng)新能力擔負著重要的作用［9］。針對原實踐教學中普遍存在的項目訓練偏少、實驗內容與實際應用脫節(jié)等問題，在“卓越計劃”123模式的基礎上，我們以學生為主體、項目為主線、教師為主導，以工程型實驗環(huán)境為依托，以工程型實驗項目為載體，構建了基于“項目驅動”的實踐教學模式。“項目驅動”是一種實施探究式方法的教學模式，是德國職業(yè)教育在20世紀80年代開始大力推行的一種“行為引導式”的教學形式，是一種以項目為主體的職業(yè)行業(yè)引導式的教學方式。學生在教師引導下，完成項目分析、方案論證、系統(tǒng)設計、系統(tǒng)調試、項目答辯等環(huán)節(jié)，通過“做中學”自主完成實踐教學任務。因此，“項目驅動”這種實踐教學模式比較有利于工程人才和創(chuàng)新人才的脫穎而出。2013學年，“卓越計劃”的二個試點專業(yè)共開設42門實驗課程276個實驗項目，其中基于項目的綜合性、設計性、創(chuàng)新性實驗178個，占68%。在三個層次的工程實踐環(huán)節(jié)中普遍施行了“項目驅動”、“任務驅動”或“案例驅動”教學模式。在工程認識實踐中，針對對工程實踐缺乏了解的大一學生，在金工實習、電子工藝實習、工程環(huán)境認知等實踐環(huán)節(jié)，通過參觀SMT生產(chǎn)線、自動化柔性裝配生產(chǎn)線、智能機器人、虛擬現(xiàn)實、智能家居物聯(lián)網(wǎng)等實景式項目，使學生了解基本工程知識，初步建立工程概念，激發(fā)對工程的興趣和好奇心。在工程基礎實踐中，針對具有一定基本知識和基本概念的大二學生，設立課程設計、學年設計(論文)、校企合作課程、工程師能力水平(資格)認證等實踐環(huán)節(jié)，提高學生工程基礎實踐能力。如電子線路課程設計，通過完成“數(shù)控恒流源的設計與調試”、“運算放大器在波形變換中的應用”、“雙積分A/D轉換電路的設計”、“簡易數(shù)字頻率計的設計”等項目，使學生掌握電子線路的一般設計、制作與調試方法。在工程綜合實踐中，針對具有一定專業(yè)知識的高年級學生，設立進階型學年設計、企業(yè)項目實踐、畢業(yè)實習、畢業(yè)設計等實踐環(huán)節(jié)，提高學生解決工程實際問題的能力。如嵌入式企業(yè)項目實踐，通過分組完成“基于數(shù)據(jù)采集、網(wǎng)絡/無線通訊、圖形用戶界面顯示以及嵌入式數(shù)據(jù)庫存儲系統(tǒng)等多種嵌入式技術的視頻采集終端”、“基于LINUX環(huán)境、TCP/IP協(xié)議、廣播多播協(xié)議、rtp實時流傳播協(xié)議、視頻AD驅動、linuxforbuffer、linuxforvideo2等技術的視頻監(jiān)控系統(tǒng)”、“基于嵌入式Linux/網(wǎng)絡的會議投票系統(tǒng)”、“基于無線感應器的家庭安防網(wǎng)關”等項目，培養(yǎng)學生解決實際問題的能力，培養(yǎng)學生團隊開發(fā)和協(xié)同工作的能力，增加學生對企業(yè)項目開發(fā)流程的了解，強化學生編寫項目概要設計文檔與詳細設計文檔的能力。通過改革實踐教學模式，實驗由“以教師為主”向“以學生為主”的轉變，學生由“被動實驗”向“主動實驗”的轉變，教學由“知識傳授”向“能力培養(yǎng)”轉變，項目實踐由“虛擬仿真”向“真刀真槍”轉變。
4建設工程型實驗環(huán)境
工程教育認證標準要求“學校能夠提供達成培養(yǎng)目標所必需的基礎設施，包括為學生的實踐活動、創(chuàng)新活動提供有效支持”，“高校要與企業(yè)合作共建實習和實訓基地，在教學過程中為學生提供參與工程實踐的平臺?！睘榇?，我們在實驗環(huán)境建設中注入工程元素，為培養(yǎng)工程技術人才提供條件保障。實施“卓越計劃”以來，與試點專業(yè)相關的實驗室共投入經(jīng)費1200余萬元，工程型或者情景式實驗環(huán)境建設取得顯著成效。我院已建成的工程型實驗室如表2所示。通過與通用電氣(GE)合作，采用模塊化方法搭建實景式工業(yè)自動化控制訓練環(huán)境，建成了GE自動化系統(tǒng)實驗室。應用GE現(xiàn)場總線控制器，可實現(xiàn)PAC基礎實訓、運動控制實訓、總線控制實訓以及對各種控制對象實訓;通過與專業(yè)從事SMT加工的公司合作，建成了與企業(yè)表面貼裝生產(chǎn)線完全一致的SMT實驗室，實驗室采用合作運管模式，企業(yè)提供工程師，保證每學期按教學計劃為學生提供SMT元器件認知、SMT印制板設計與制作、SMT生產(chǎn)線裝配調試與測試、鋼網(wǎng)制作及編程、生產(chǎn)QA檢測、SMT各道工序工藝等項目實踐及指導。與此同時，企業(yè)將大量SMT加工業(yè)務植入平臺，既保證了SMT組裝線的正常運行，又營造了一個真實的企業(yè)生產(chǎn)環(huán)境和氛圍，學生在實際生產(chǎn)環(huán)境中進行項目訓練，企業(yè)在學生進行項目訓練中仍然保持生產(chǎn);通過與Labcenter公司與廣州風標公司合作，建成了開放式Proteus虛擬仿真實驗室，利用Proteus仿真軟件和相應的硬件平臺構成一個從虛擬到實際，從軟件到硬件，從概念到產(chǎn)品的全過程項目設計的多功能實驗平臺，學生只須登錄即可進行網(wǎng)上遠程實驗，它可用于電路分析、模擬電路、數(shù)字電路、嵌入式系統(tǒng)、單片機應用以及ARM應用系統(tǒng)等課程的項目實踐;通過與中國聯(lián)通合作，在校內共建了信息安全實驗室，學生在校內就能接觸業(yè)界最新主流設備，體驗電信企業(yè)的先進設施與良好環(huán)境［10-11］。另外，學院還建成了軟件工程實驗室、網(wǎng)絡技術實驗室、數(shù)字媒體技術實驗室、電子系統(tǒng)設計實驗室、通信系統(tǒng)實驗室、傳感器與檢測實驗室、微機與控制實驗室，NI虛擬儀器實驗室、射頻測試技術實驗室、無線傳感網(wǎng)絡實驗室、電子創(chuàng)新實驗室、仿人智能機器人實驗室、嵌入式創(chuàng)新應用實驗室。這些工程型實驗室的建成，為“卓越計劃”開展工程實踐提供了良好的條件保障，也為開展大學生電子設計競賽、飛思卡爾智能汽車大賽、機器人大賽、自動化控制設計大賽、“挑戰(zhàn)杯”大學生課外學術科技作品大賽等創(chuàng)新實踐提供了優(yōu)越的工程實踐環(huán)境。除了校內實驗環(huán)境，我們也注重有實質性合作內容的校外實踐教育基地建設。與中軟國際共建了國家級工程實踐教育基地，與達內科技共建了軟件類工程實踐教學基地，與寧波三星電氣股份有限公司共建了智能電表與通信工程實踐教學基地，與寧波柯力傳感器科技股份有限公司共建了傳感器與檢測工程實踐教學基地，與杭州華嵌信息有限公司共建了嵌入式實踐教學基地，與廣電銀通股份有限公司共建了ATM實踐教學基地。另與十余家規(guī)模企業(yè)、二十余家中小企業(yè)簽訂了共建校外實習基地協(xié)議書。
5開發(fā)工程型實驗項目
缺少了工程型實驗項目，學生工程能力培養(yǎng)將成為“無米之炊”。工程型實驗項目開發(fā)是否科學合理，直接影響到工程實踐教學的效果，影響到學生工程能力的培養(yǎng)。工程型實驗項目越具有代表性、先進性、真實性和教學適應性，訓練效果就越好。在“卓越計劃”試點專業(yè)實踐教學改革中，我們以學生工程能力培養(yǎng)為導向，以自制實驗設備為抓手，開發(fā)了大量工程型實驗項目，優(yōu)化了實驗項目的結構與內容，促進了學生工程能力的培養(yǎng)。同時，也推動了一支勝任卓越工程師培養(yǎng)的工科教師隊伍的建設［12］。以電子信息工程專業(yè)為例，針對市場上或者原有實驗設備存在的“功能多而雜”、“傻瓜式”、“黑匣子”、“集成式”、“擴展性差”、“實驗環(huán)境與實際工程環(huán)境不一致”等缺陷，根據(jù)“寧波工程學院自制實驗儀器設備管理辦法”，先后有13個自制實驗設備項目獲得學校100余萬元專項資助，累計開發(fā)研制696套(臺)實驗設備，其中電路實驗平臺45臺，模擬電路實驗平臺45臺，數(shù)字電路實驗平臺45臺，單片機技術實驗平臺50套，電子線路設計實驗平臺45套，傳感器與檢測綜合實驗平臺225臺，計算機測控系統(tǒng)實踐平臺50套，C8051F實驗平臺50套，基于實時操作系統(tǒng)的ARM嵌入式系統(tǒng)平臺50套，典型工程項目實訓平臺1臺［13］。這些自制實驗設備具有以下特點:以能力培養(yǎng)為導向，開發(fā)理念與實驗技術先進，有利于提高學生工程能力和創(chuàng)新能力;單價低于市場價1/3以上，質量、性能、實驗項目優(yōu)于同類產(chǎn)品;具有模塊化、開放化特點，便于功能擴展;實驗項目大都是設計型、應用型、工程型項目。表3所示為典型工程項目實訓平臺開設的工程型實驗項目。對每個實驗項目，開發(fā)項目的教師均制作了樣機，以供項目教學示范與陳列，同時編寫了“工程項目實訓案例設計教程”，教材內容包括項目設計原理、技術方案、技術參數(shù)的分析與確定、軟硬件設計、系統(tǒng)調試。另外，還附有齊全的工程設計資料，如原理圖、PCB版圖、器件的數(shù)據(jù)參數(shù)、源代碼、調試方法等。這些自主開發(fā)的項目均已用于校內工程項目實踐。
6深化校企合作教育
《國家中長期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要(2010～2020年》提出的“建立健全政府主導、行業(yè)指導、企業(yè)參與的辦學機制，制定促進校企合作辦學法規(guī)，推進校企合作制度化”從政策方向上確立了校企合作辦學體制改革趨勢。工程教育認證標準也指出，“積極開展科技創(chuàng)新、社會實踐等多種形式實踐活動，到各類工程單位實習或工作，取得工程經(jīng)驗，基本了解本行業(yè)狀況”，強調了企業(yè)實習實踐的重要性。“卓越計劃”更是要求行業(yè)企業(yè)深度、全過程參與培養(yǎng)過程，高校按通用標準和行業(yè)標準培養(yǎng)工程人才。當前，無論是企業(yè)還是高校，對于校企合作都有很高的認同和期待，都認為校企合作是提高工程教育質量、提高企業(yè)競爭力的關鍵因素?！白吭接媱潯睂⑵髽I(yè)由單純的用人單位變?yōu)槁?lián)合培養(yǎng)單位，高校要發(fā)揮企業(yè)在工程型人才、項目案例、項目管理等方面的資源與優(yōu)勢。校企合作教育模式可以有很多種形式，如系統(tǒng)全面的合作模式、模塊化的合作模式、基于項目的合作模式、訂單式的合作模式、頂崗實習的合作模式、學工交替的合作模式以及課程置換的合作模式等［14］。以2014屆計算機科學與技術專業(yè)(軟件工程方向)為例，依托我校已有的“浙江省國際服務外包人才培訓基地”、“寧波市服務外包人才培訓基地”、寧波市先進制造業(yè)培訓中心“軟件與服務外包工程訓練中心”等平臺，引進了微軟、IBM、CISCO、Oracle、RENESAS、中軟國際、達內科技等國際知名企業(yè)，在聯(lián)合制定“計算機科學與技術專業(yè)卓越軟件工程師試點專業(yè)培養(yǎng)計劃”的基礎上，又共同制定了“企業(yè)學習階段培養(yǎng)方案”，明確了合作課程、企業(yè)項目實踐及企業(yè)實習的任務與目標，確保了校企合作教育質量。學生三年時間在校完成相應的理論課程、基礎實驗和實踐訓練，一年時間在對口企業(yè)中完成合作課程、項目實踐、企業(yè)實習，參與軟件開發(fā)與服務外包、信息系統(tǒng)項目管理、軟件設計與軟件評測等實踐訓練。第六學期的1～8周，在校內與企業(yè)合作開設J2ME、ASP．NETWEB等應用開發(fā)方面的合作課程。后八周及暑假期間，學生在企業(yè)項目經(jīng)理指導下開展企業(yè)項目實踐。第七學期的1～8周，在學校繼續(xù)與企業(yè)合作開展網(wǎng)絡、JavaEE和．NET等應用開發(fā)方面的合作課程。8～10周，學生進企業(yè)實習。校企合作教育內容安排如表4所示。通過合作教育，學生了解了知名軟件公司的企業(yè)文化和規(guī)范管理，開拓了學習視野;通過仿真商業(yè)案例，掌握了軟件項目的開發(fā)流程和管理方法;通過在項目中扮演不同角色，培養(yǎng)了團隊協(xié)作精神、溝通能力和職業(yè)操守，為日后成為項目經(jīng)理、系統(tǒng)分析師、系統(tǒng)架構師、軟件測試師等行業(yè)精英打下了良好基礎。需要指出的是，以上校企合作課程、企業(yè)實踐項目的實施得到了我?！白吭接媱潯睂ｍ椊?jīng)費的鼎立支持。每個試點專業(yè)每年教學改革的經(jīng)費支持額度約為50萬元，主要用于課程建設、企業(yè)項目實踐以及學生海外實習等軟性投入。
7結語
“卓越計劃”樹立了工程教育服務行業(yè)企業(yè)人才需求的觀念，將面向工業(yè)界培養(yǎng)高素質工程人才作為其首要目標［15］。經(jīng)過四年的探索，寧波工程學院電子與信息工程學院在工程實踐教學開展了卓有成效的改革，準確把握了行業(yè)企業(yè)的實際需求，構建了以能力培養(yǎng)為核心的實踐教學體系，建設了一批產(chǎn)學結合的工程實踐基地，實施了“項目驅動”工程實踐教學模式，建立了“互利共贏”校企合作機制，促進了學生工程實踐能力的培養(yǎng)，培養(yǎng)了一批卓越工程技術人才，為實施第二輪“卓越計劃”奠定了堅實的基礎。
作者：樓建明 鮑淑娣 傅越千 劉良旭 單位：寧波工程學院電子與信息工程學院
