卓越工程師專業(yè)的工程設計實踐課程

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摘要:上海交通大學是首批加入教育部“卓越工程師培養(yǎng)計劃”的高校之一。學校電子工程系信息工程專業(yè)經過多年實踐，探索了一套行之有效的卓越計劃創(chuàng)新培養(yǎng)模式。最近，針對實踐教學中存在與業(yè)界工程設計技術發(fā)展相脫節(jié)的問題，遵照教育部《關于深化高等學校創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育改革的實施意見》精神，該校進一步深化工程設計實踐課程的改革，深度利用科技型企業(yè)的優(yōu)勢資源，以項目引導、自主探究方式開展工程實踐課程的校企共建，彌補學校教學資源的不足。

關鍵詞:卓越工程師;培養(yǎng)計劃;校企合作;項目引導;自主探究

0引言

教育部于2010年提出“卓越工程師教育培養(yǎng)計劃”［1-3］，旨在全面提高工程技術人才教育培養(yǎng)質量，在高等工程教育中強化對學生工程實踐能力、設計能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。2015年由國務院的《關于深化高等學校創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育改革的實施意見》［4］，從建設課程體系，改革教學方法和考核方式，加強創(chuàng)新實踐3方面提出了針對性要求。以電子信息類工程專業(yè)為例，全國各高校積極開展教改實踐，形成了各具特色的成果和做法［5-10］。比如，西安電子科技大學由學校牽頭通過校內與校外相結合，資源優(yōu)化整合、利用率最大化，以生為本等舉措提升“協(xié)同育人、服務育人，實踐育人”的理念;以社會和企業(yè)需求為導向，構建“六要素三結合一循環(huán)”的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育模式［11-13］。再比如，胡仁杰等［14-15］以“在課內外相結合的教學實踐活動中，培養(yǎng)學生自主學習、知識運用、科學研究、工程實踐、團隊合作、探索創(chuàng)新的基本能力與素養(yǎng)”為目標，通過課外研學與自主創(chuàng)新項目讓學生在實踐中學會自主學習、學會研究探索、學會設計創(chuàng)新。自2010年加入首批教育部“卓越工程師培養(yǎng)計劃”以來，我校信息工程專業(yè)始終圍繞教育部卓工培養(yǎng)目標進行實踐探索，先后承擔教育部電子信息類專業(yè)教指委“重大、熱點、難點問題”研究課題、學校新一輪學科建設課題等教改項目，科學規(guī)范地探索出一套信息工程專業(yè)卓越工程師創(chuàng)新培養(yǎng)模式，形成了具有特色的層層遞進和系統(tǒng)化的工程實踐教育體系［16-17］。近期，又特別針對工程實踐教學中遇到的新問題，通過深度開展校企合作，深化改革了工程設計實踐課程，在教學實踐中獲得良好成效。

1校企深度合作課程建設的必要性和可行性

首批加入教育部“卓越工程師培養(yǎng)計劃”后，信息工程專業(yè)在較短時間內就構建了層層遞進和系統(tǒng)化的工程實踐教育體系。該體系既包含作為先導的在校內開設的專業(yè)實踐系列4門課程，也包括全程在校外企業(yè)完成的專業(yè)實習和畢業(yè)設計。然而，經過2輪運行后，通過走訪調研卓越工程師計劃合作企業(yè)，教學中一些較深層次問題得以暴露。最首要的問題是校內開設的專業(yè)實踐教學與業(yè)界實際工程設計理念和技術狀況存在脫節(jié)，使得先導課程實際效果打了折扣。企業(yè)反映，學生進入企業(yè)實習后不得不經歷比較長的補充學習培訓，在6～8周的企業(yè)實習中前期學習往往要占去3～4周。要解決好該問題，需要從兩方面著力。①須設法使校內課程的實踐課題更加貼近工程實際，反映當前較新的設計理念和研發(fā)動向;②須設法讓學生在校內學習時就能用上業(yè)界主流的工程應用技術、儀器設備和設計工具?？萍夹推髽I(yè)處于工程設計實踐前沿，參與高度激烈商業(yè)競爭，在上述兩方面擁有優(yōu)勢資源。通過校企深度合作，能爭取有效利用企業(yè)資源彌補學校教學資源的不足。另一方面，校企深度合作也能讓科技型企業(yè)受益。基本素質優(yōu)秀的在校生提前以實習生身份加入企業(yè)研發(fā)團隊，承擔力所能及的技術任務，既減輕了企業(yè)正式傭工的壓力，也為企業(yè)精準招募得力的員工提供了選擇和考察機會。正是由于存在這種雙贏，所以令合作的持久性有了基礎。

2校企深度合作課程建設的原則和方法

校企深度合作課程依據(jù)以下基本原則和具體方法路徑進行建設，并首先在信息工程專業(yè)“卓越工程師班”開展教學試點。

2．1課程建設原則

(1)課程應具有顯著的工程設計實踐屬性。課程要求學生選擇并完成一個工程設計課題，在設計實踐中學做工程師。課程結題時，學生要展示工程設計原型樣機或系統(tǒng)，并提交工程設計文件和圖紙。(2)設計課題應來源于科技型企業(yè)。從科技型企業(yè)尋求的課題能反映當前技術新理念，緊跟研發(fā)新動向，能有效修補“學院式教育”短板，快速打通理論教育與工程實踐相結合的路徑。不過，課題技術難度上也要注意與學生的能力程度相匹配。(3)企業(yè)科研人員應實質性擔任課程教師(課題導師)。處于工程研發(fā)最前線的企業(yè)科研人員有條件接觸最新技術理念，有條件接受充分訓練來掌握新儀器裝備和設計工具的用法。其中有的專業(yè)化培訓成本還十分昂貴。這些條件往往是學校專業(yè)教師或實驗室技術人員所不具備的。因此須聘請企業(yè)科研人員擔任課程內容的主講教師，并以課題導師身份參與技術指導和課程考核，確保設計項目能高效合理地完成。同時，為課程設置校內教師配合工作。(4)教學質量和管理須全面達到規(guī)范標準。教育主管部門和學校自身都已有較為完善的教學質量和管理規(guī)范，校企共建課程必須全面遵循，不能變成“法外之地”。合作共建課程不能簡單“托管”給企業(yè)，因為企業(yè)是商業(yè)機構，承受市場競爭壓力，當出現(xiàn)經營風險時很難苛求其把學校和學生的利益擺在第一位。因此，校企共建課程的主導權和主動權必須由學校掌握，學校是辦學活動主體，有責任保證教學活動的穩(wěn)定和可持續(xù)運行。在這方面，課程校內教師有責任積極作為。

2．2課程建設的主要方法

(1)做好合作企業(yè)的挑選和聯(lián)絡工作。挑選研發(fā)團隊實力較強的科技型企業(yè)作為合作對象。此外，企業(yè)所處行業(yè)與學校專業(yè)的關系，企業(yè)接納學生的能力，甚至包括企業(yè)與學校間的路程距離，都要納入統(tǒng)一考慮。大部分合作先由院系級與企業(yè)對口部門達成合作意向，再轉交各自基層直接聯(lián)系落實。(2)商討明確校企雙方的責任劃分。企業(yè)參與課程建設的活動應該是非營利性的。對因學習需要進入企業(yè)場所的學生，企業(yè)可對其提出紀律要求，并提供必要培訓，防止發(fā)生危及學生人身安全的生產事故。學校為課程開展提供必要的物質和經濟條件，為學生購買人身安全類保險。企業(yè)導師主要負責課題技術指導，為學生保質保量完成課題任務提供必要支持;同時，對評定學習成績有實質性話語權。校內教師主要負責教學活動規(guī)劃、運營、管理監(jiān)督，督促教學按進度有序開展，并負責按學校內部要求準備和提交各種課程管理文檔材料。(3)抓好課程項目選題分配工作。為保證質量，一名企業(yè)導師限參與一項課題的指導，每項課題最多接納兩組學生，每組以2或3人為宜。首先師生互選。課題任務要求向學生，有條件的可安排課題導師來校宣講交流;然后學生向導師提出選題報名申請;再由導師面試確認?；ミx環(huán)節(jié)未落實課題的學生接受指定分配。過程中由校內教師負責登記備案，并督促在限期內完成師生互選和項目小組定編定人。整個過程一般在1～2周內完成。(4)開展過程考核，創(chuàng)新評價機制。項目式設計實踐類課程通常不設期末卷面考試，其考核由多方面評價組成，在學期的不同時間點設立數(shù)個考核環(huán)節(jié)。過程考核可以比較全面地反映學生的學習效果，也能在過程中適時督促學生抓緊工作進度，按期完成任務。

3課程運行舉例

以“系統(tǒng)設計方法、工具與實踐”為例。依據(jù)課程大綱，該課程34學時2學分，開課期17周，是“一門設計實踐課程，幫助學生獲得一定的工程研發(fā)設計經驗”“引導學生在解決工程實際問題中提高設計能力、實驗技巧和團隊協(xié)作素養(yǎng)”，且課程“與合作企業(yè)共建”。前期，卓越計劃工作組會同課程的校內教師，接洽了三家科技型企業(yè)，最后選定愛立信(上海)研發(fā)中心作為正式合作單位。提前一個學期，校內教師與企業(yè)對口合作的研發(fā)部門工程師充分接觸。雙方綜合考慮課題先進性、技術難度、實施條件等因素，討論確定了4項課程任務選題，相應確定了企業(yè)導師。4項選題分別是軟件定義網(wǎng)絡協(xié)議棧數(shù)據(jù)處理加速、室內定位系統(tǒng)、家庭影院系統(tǒng)和移動氣象站設計。由企業(yè)導師按統(tǒng)一格式編寫“課程項目任務要求”。課程開始后，歷經師生互選和分組、項目計劃、總體設計、中期匯報、結題答辯、報告評閱及綜合評分等過程(見表2)，順利完成教學任務，獲得相當好的教學效果。本輪運行面向本科三年級“卓越工程師班”共23名學生。在過程中，除了通信聯(lián)系，學生還需定期前往企業(yè)接受導師當面指導。有些實驗環(huán)節(jié)也必須前往使用企業(yè)的技術開發(fā)環(huán)境。不過，大部分學習時間仍依靠學校提供工作環(huán)境。電子工程系建有主要服務于教學的開放性實驗室，共約300m2有將近100個實驗工位。還附屬有實驗器材室、耗材室，為學生提供柜臺式服務。

4尚存的問題及改進思考

課程建設和運行收到了很好的效果，但也存在一些問題或隱憂。(1)貼近工程開發(fā)前沿的項目課題，往往也伴隨著開發(fā)難度。技術難度過高的課題不適合本科學習階段的學生，故需從更大范圍遴選課題，調整技術難度;另一方面對比較合適的課題也可以在后一輪重復開展，只要其本身仍具有一定的先進性。(2)合作企業(yè)內部若發(fā)生經營性變故，可能影響課程教學任務。由于企業(yè)是商業(yè)經營實體，在市場競爭壓力下，企業(yè)的人員流動，部門調整，乃至整體被收購兼并，都時有發(fā)生。雖然這個問題目前還未遭遇，但是必須未雨綢繆，探討制定應對預案。比如，如果企業(yè)人員離職而中途退出，校內教師能否起一定的補位作用;再如，能否為一門課程安排兩家或以上有實力企業(yè)長期共建，又互為替補。

5結語

專業(yè)實踐課程群與企業(yè)深度共建后，項目課題由企業(yè)提供，可以盡量貼近工程實際，大大提升了課題的實用性、先進性，跟上業(yè)內主流應用技術的最新發(fā)展水平。而且，通過企業(yè)參與提供教學內容、教學條件和教學人員，全面介入課程建設，可以深度利用企業(yè)資源，彌補學校教學的短板。項目式教學，強調以學生為主體，培養(yǎng)學生自主式、合作式、研究式的學習方法。課題項目的完成采用自主探究方式，既有明確的指標要求，也有一定的開放性，學生可以有發(fā)揮的空間進行創(chuàng)意創(chuàng)新設計。最終以學生的學習效果及在學習過程中所掌握的知識與能力來考核、評價學生。而貫穿課程的實踐過程考核機制，使得學生不斷得到激勵和督促，并通過綜合成績評價方法最終獲得較為合理公正的評分。從教學效果和后期到企業(yè)實習的反饋來看，這種教學方式能較好地發(fā)揮學生的主動性、積極性和創(chuàng)造性，從中掌握一定的思考問題和解決問題的方法，大大提高了工程實踐能力。因此，在以后的實習中也能快速跟上企業(yè)要求。根據(jù)我校2016版信息工程專業(yè)卓工培養(yǎng)計劃的部署，本科一～三年級共有6門課程組成校企深度合作共建課程群，形成了層層遞進的貫通式專業(yè)實踐特色課程體系。

作者：袁焱 楊宇紅 單位：上海交通大學 電子信息與電氣工程學院