两化融合视角下“卓越工程师”培养体系研究

李 飞，陈 炜，黄 刚

(1.南京邮电大学 通信与信息工程学院，江苏 南京 210003；2.南通大学 实验室与设备管理处，江苏 南通 226019；3.南京邮电大学 实验室建设与设备管理处，江苏 南京 210023)

两化融合是信息化和工业化的高层次深度结合,是指以信息化带动工业化，以工业化促进信息化，走新型工业化道路。两化融合的核心就是在信息化支撑下，追求可持续发展模式。在信息化和工业化融合的背景下，培养一大批通晓信息技术的工业化技术人才和通晓工业技术的信息化技术人才是推进两化深度融合的关键。

2010年6月我国启动实施了“卓越工程师教育培养计划”(简称卓越计划)[1]，着力解决当前我国高等工程教育中“工程性”和“创新性”不足的问题[2]，促进我国由工程教育大国迈向工程教育强国。在两化融合的新视角下，如何把握“卓越工程师”培养目标？如何以实施“卓越计划”为突破口促进工程教育改革和创新？如何把握操作层面的一些关键环节？本文就这些问题进行了一些探索与实践。

1 两化融合对“卓越工程师”培养规格定位的影响

1.1 工程教育与工科教育的差异分析

工科本科教育在我国高等教育体系中占有重要地位。目前我国开设工科专业的本科高校有1 003所，占本科高校总数的90%，工科本科在校生超过371万人，占全部在校本科生人数的三分之一，教育规模位居世界第一。几十年来，我国工科本科教育有力地支撑了我国工业体系的形成与发展，为我国经济高速增长作出了重要贡献。但是，毋庸讳言，目前我国工科教育还存在许多问题[3-4]，诸如人才培养模式趋同，学校教育与经济社会发展需求脱节等。究其原因，对工科教育领域人才培养模式概念认识上的偏颇和学校人才培养类型定位的模糊是一个重要方面。

按照国际上公认的概念，工程教育是培养工程师的教育。工程教育在教育层次上应该属于本科及以上的教育，工程教育是工科教育的一种教育类型，是工科本科教育的重要类型，或是主要类型，但不是唯一类型。

目前国际上比较能为人们所公认的人才结构及分类理论是西方国家常用的“职业带” (occupational spectrum)理论[5]。这一理论以工业职业领域为例，将各类工业技术人才的知识和技能结构用一个连续的职业带来表述，如图1所示。工业技术人才按其各自不同的职业性质、工作对象和管理范围被划分为技术工人、工程师、技术员3个系列，分别称为C系列、E系列和T系列。A至B为技术工人区域，C至D为工程师区域，E至F为技术员区域，各类人才交界处是重叠的。斜线A′D的上方代表操作技能，下方代表理论知识。技术工人主要要求掌握操作技能，工程师侧重掌握理论知识，技术员则两方面均有一定的要求。G-G′-G″反映了某一职业岗位对操作技能和理论知识两者要求的比重。

图1 “职业带”人才结构理论模式

“职业带”理论还可以解释社会人才结构随着科技进步与生产技术发展的演变及其与教育的关系。大工业出现初期，仅有工程师与技术工人两类人才；20世纪以来，工程师因理论要求提高而在“职业带”上右移，与技术工人间出现空隙，由新型人才技术员填补；到20世纪下半期，由于高新科技的突飞猛进和生产技术体系的不断发展，工程师区域继续右移，技术员区域进一步扩大并出现了层次上的分化，从而诞生了一种新型的高层次职业技术人才。因它原属于T系列人才范畴，但又与E系列有部分交叉，故有人将其称之为TE系列人才。

国际上将培养不同系列人才的工科教育相应地分为3种类型：培养工程师的“工程教育”、培养技术工人的“职业教育”和培养技术员的“技术教育”。参考国际上通行的人才培养分类理论，结合我国的高等教育和社会发展实际，本文将工科本科教育分为两种类型，如表1所示。

表1 工科本科教育基本类型与特征

1.2 工程人才培养规格定位分析

工程教育根据人才培养类型又分为工程研究型教育和工程应用型教育。工程研究型人才主要将科学原理转化为工程原理，侧重规划、决策和设计；工程应用型人才主要将工程原理应用于社会实践，侧重于工程管理和应用。尽管目前各类人才类型的边界日趋模糊，人才之间的重叠交叉日益拓宽，各类高校实施单一教育类型和人才培养类型的情形比较少见，但这种类型的重叠交叉应是基于非本质扩展特征，本质上并不能颠覆或覆盖不同人才类型和教育类型的主导地位与核心属性。

工程人才须具备多样性的品格。就工程研究型人才和工程应用型人才的比重关系而言，可以以图2所示的一个二维平面来定性说明其特征。

图2 工程研究与工程应用的比重关系

图2中纵坐标为研究，横坐标为应用，其起始自原点的辐射线表示不同学校取向，质量门槛曲线表示其学位的最低标准。在达到门槛标准以后，不同学校、不同学位既可沿自身射线的角度发展，也可以和其他不同的学位要求相交叉。在这样的二维相平面上，体现了一个国家工程教育培养的不同学校、不同学位人才的多样性取向选择，也体现了在整个过门槛值后发展道路的多样性。具体地工程教育人才的多样性体现在不同学校其射线辐角的选择上。

1.3 两化融合催生复合型工程人才

信息化与工业化融合发展的特征是全方位、多层次、跨领域、一体化的。信息化不只是与某个门类工业融合，而是与所有工业门类都融合，而且将渗透到工业企业的采购、设计、生产、销售、服务等各个环节中，信息化成为工业企业经营管理的常规手段。从技术的角度来说，两化融合是指工业技术与信息技术融合，产生新的技术，推动技术创新。例如，汽车制造技术和电子技术融合产生的汽车电子技术，工业和计算机控制技术融合产生的工业控制技术。从工业产品设计的角度来说，两化融合是指信息技术渗透到工业产品中，增加了产品的信息技术含量。例如：数控机床、智能家电和遥控飞机，其中信息技术含量的提高将使产品的附加值大大提高；从业务流程的角度来说，两化融合是指信息技术应用到企业研发设计、生产制造、经营管理、市场营销等各个环节，能够推动企业业务创新和管理升级。

两化融合使信息化进程和工业化进程不再相互独立进行，不再是单方的带动和促进关系，而是两者在技术、产品、管理等各个层面的相互交融，彼此不可分割，并催生了工业电子、工业软件、工业信息服务业等新产业。两化融合的本质是需求牵引，即工业化需求牵引信息技术的发展，信息技术的发展驱动工业化的进步。未来的制高点，既可能是服务于先进工业产品的信息化技术，也可能是服务于先进信息技术产品的工业技术。

在当前我国大力推进信息化与工业化融合，大力发展现代产业体系的新形势下，培养通晓信息技术的工业化技术人才和通晓工业技术的信息化技术人才这种复合型工程技术人才成为高等学校的使命。

1.4 信息技术对“卓越工程师”内涵的影响

信息技术改变了人类的生产和生活方式，信息技术的发展驱动了工业化的进步，推动了工业产品在设计、制造、集成、控制、管理、服务等领域的全面信息化。我们通过对国内外高等工程教育人才培养模式已有经验的理论研究与探讨，通过对两化融合现代产业体系人才需求规格的深入调研与分析，考虑到信息技术的特性[6]，认识到现代产业体系所需“卓越工程师”需要具有以下五大要素：

信息技术发展主要不是依赖大规模物质资源的消耗，而是依赖人脑智力资源的开发，呈现出知识依赖性，因此，合理的知识结构和扎实的基础便成为现代产业体系“卓越工程师”内涵的第1要素；信息技术持续而快速创新和进步，不断发展和演变，反映出知识衰减性，因此具备较强的自主学习能力、工程实践能力和创新能力便成为现代产业体系“卓越工程师”内涵的第2要素；信息相关行业服从“赢者通吃”的市场规则到拥有领先技术的企业占有绝大部分的市场份额，体现出知识凸显性，因此，具备竞争意识和竞争能力便成为现代产业体系“卓越工程师”内涵的第3要素；掌握先进信息技术的人，可利用知识为人类造福，也可能给社会带来不可估量的危害，表现出知识两面性，因此，强烈的社会责任感便成为信息行业“卓越工程师”内涵的第4要素；信息相关行业具有广泛的国际性[7]，其全球性采购、全球性生产、全球性经销的趋势日益明显，显现出知识的全球性，因此，具有国际化视野便成为现代产业体系“卓越工程师”内涵的第5要素。

2 基于两化融合的“卓越工程师”培养探索与实践

2.1 学科交融的复合型人才培养模式

面向国家两化融合的需求，高校内部应该率先推进两化融合。为培养通晓信息技术的工业化技术人才和通晓工业技术的信息化技术人才这种复合型工程技术人才，要对人才培养模式进行重大改革，打破过去按专业培养人才的界限，探索通才教育和专才教育相结合的大类培养模式。

打破专业界限，即要进行学科的交叉融合。学科间的交叉渗透、相辅相成、综合发展是现代工程学科的重要特征，是从工程学科专业的角度对“卓越工程师”应具有的知识、能力和素质的基本要求的依据所在。要构建跨学科交叉融合形成的课程体系和教学内容，以扩大学生专业学习的视野和好奇的未知空间，增强学生专业学习和探索新事物的兴趣，使学生在多学科的交叉、渗透、融合和碰撞的过程中，迸发出新火花，形成新观点，产生新答案，培养其创新能力。

考虑到学生个体学习基础、学习能力和学习兴趣存在的差异性，因此，在构建卓越工程师人才培养体系时，采取因材施教、分类培养原则。人才的分类培养可以考虑分以下3类：

第1类是研究工程师。旨在培养具有深厚理科基础和创新研究能力的、在工业和信息化领域具有未来领军人物潜质的拔尖人才。如，在材料工程、电气工程和电子信息3个领域设立“本硕博贯通培养”的模式。第2类是普通工程师。为适应两化深度融合的需求，在课程教学体系和内容方面进行较大改革，包括在工业领域各专业中加强信息化方面的教学内容、在信息领域各专业中加大相关工业学科知识的扩展。第3类是复合型人才。主要是在管理制度上加强灵活性，使理工融合、工管融合、文理融合的培养模式通过双学位、转专业、辅修专业等政策的实施得以实现。

2.2 融合信息要素的工程实践教育体系

信息素养是人适应信息社会的生存和发展的技能，包括信息意识、信息知识、信息能力和信息道德4个方面。围绕培养具有信息素养的“卓越工程师”，结合全日制专业硕士的培养[8]，我们依照“工程训练以基础、能力提高为重点、创新意识培养为核心”的原则，构建了如图3所示 “课内与课外相结合、学校与企业相协同、本科与硕士相贯通”的多层次、立体化、开放式的工程实践教学体系。在该体系中：第1层为基础层。教学内容为信息技术基础、工程系统概念、基础和专业基础基本实验知识和实践技能，为后续课程的学习提供信息基础、工程背景，训练基本技能，激发学生求知欲和对专业的兴趣。

第2层为综合层。通过在专业课程实验、综合课程设计、生产实习和毕业设计(论文) 等每个综合实践环节中融合信息知识，注重培养学生在发现问题、提出问题、分析问题、解决问题的能力同时，提高掌握信息技术的能力，增强学生工程与技术素养。

第3层为研究与创新层。通过学生自主选择创新训练课题或工程实践教育中心开放实验项目，参加教师科研、学科竞赛，或进行创业活动等，增强合作和沟通能力，培养学生创新意识与工程能力。

3个层次从低到高前后衔接，循序渐进，本硕贯通[9]，构建了“卓越工程师”本科—专业硕士工程人才培养“直通车”。

同时通过设置新型实验课程、改革原有实验课程、增加新型实践教学环节、创建新的实践教学模式、构建网络助学平台、创新实验室建设与工程实践教育中心建设保障机制等方式，不断完善该体系。

图3 工程实践教学体系图

2.3 基于信息技术的工程实践教育平台

“卓越工程师”培养的重要环节是培养学生的实验能力与工程实践能力。实验室是工程实践教学体系的硬件支撑，也是培养“卓越工程师”的重要基地。我们认为，学校的实验室建设应坚持以下4个原则：

(1) 有利于集约型管理的原则。按照基础、学科群、学科、专业的建设思路组建结构完整、布局优化、集中管理、特色明显的现代化实验教学中心。

(2) 有利于支撑实验教学质量提升的原则。以实验教学条件的改善支撑和促进实验教学体系、实验教学内容、实验教学方法的提高，更好地为培养高素质创新人才服务。

(3) 有利于资源开放共享的原则。建立开放的运行机制，建设信息化网络化共享平台，推行校内全面开放，促进跨学院共享和校级共享，提高技术创新和技术集成，提高优质实践教学资源利用率。

(4) 有利于提高办学效益的原则。以学校的实际为出发点，实现教育资源的优化配置和合理流动，完善中心化管理。

依据以上4个建设原则，围绕图3所示的工程实践教学体系，按照学科群、学科或专业方向，对相关专业实验室进行整合，寻求共性、调整结构、优化重组资源，构建如图4所示的由公共基础实验平台、学科专业实验平台、科技创新实验平台和大型贵重仪器设备共享平台构成的“3+1”实验平台体系。

图4 “3+1”实验平台体系图

公共基础实验平台面向全校，按学科群设置，主要满足基础课和学科基础课教学的需要；学科专业实验平台面向学科或专业，按学科或专业设置，主要承担专业教学、研究生教学、毕业设计(论文)课题的实验任务，同时承担科研任务；科技创新实验平台以专业学科方向、学术带头人形成的团队为牵引设置，主要承担科研任务，也兼顾研究生教学、毕业设计(论文)课题的实验任务；大型贵重仪器设备共享平台是一个共享共用的大型仪器设备联合体。

整个实验平台利用网络信息技术建设和完善，采用专管共用的方式，网上预约使用，通过管理和机制的创新，进一步提高实验仪器设备的利用率和投资效益，为大学生、研究生进行创新活动及科研服务。

为保障实验室建设质量与建设成效，需要遵循全面质量管理(total quality management,TQM)[10]基本原理，构建以“组织保证、标准明确、过程控制、实时反馈、持续改进”为特征的基于PDCA(plan,do,check和action)循环的实验室建设质量闭环监控与保障体系。

PDCA循环是全面质量管理所应遵循的科学程序，如图5所示，其特点有二：(1) 计划—实施—检查—改进4个阶段形成闭环管理；(2) 大环套小环，一环扣一环，小环保大环，推动大循环。具体监控过程如下：

P——规划(plan)：学校成立实验室建设领导机构和实验室建设主管部门，加强实验室建设的统筹规划，制定建设规划和年度建设计划，并建立绩效评价机制，制定建设质量的评价标准，如实验室建设项目验收标准、实验室绩效考评标准等；

D——实施(do)：各实验室建设项目均应有建设计划，各实验室按建设计划实施；

C——检查(check)：学校成立实验室建设专家与督导组，对建设过程的各个环节进行监控和检查，并反馈结果；

A——改进(action)：根据反馈的质量监控检查信息采取有效措施，促进建设质量的持续改进。

图5 PDCA循环

2.4 与信息行业深度合作的工程训练

“卓越工程师”培养必须创建高校与行业企业联合培养人才的新机制，拓展人才培养的新途径。校企合作建设工程实践教育中心和校外实践基地无疑是培养学生的工程能力和创新能力的有效途径。当今，信息行业存在产业界限模糊化，技术创新一体化的趋势[7]，电子信息技术与机械、汽车、能源、交通、轻纺、建筑、冶金等技术互相融合，电信网、有线电视网和计算机通信网相互渗透、彼此融合，3C(computer，consumer，communication)技术融合，足见信息技术日新月异，信息产品瞬息万变，因此，信息化与工业化融合背景下的现代“卓越工程师”培养更应与行业密切结合，行业企业要深度参与培养过程。

校企合作培养现代工业体系“卓越工程师”可以通过以下4种途径：

(1) 与行业企业联合建设校内工程实践教育中心，设备可以做到与企业同步更新，学生在校也可体验社会生产一线的流程，不出校门就能了解信息技术发展的历史与现状，接触到前沿技术设备，为实践教学、实习、毕业设计提供便利，使工程实践教育中心成为学生科研训练的重要场所。

(2) 开设校企合作特色课程班，按照信息行业标准和企业需求安排进行相应具有信息特色的课程培训和学习。

(3) 按照课堂教学、毕业设计、就业创业“三位一体”的原则，在企业建立融人才培养、科技合作、毕业生实践、就业创业一体的校外工程实践教育基地，实行双导师制，改革现行毕业设计模式，让学生在企业“真刀真枪”地做毕业设计。

(4) 强化工程师资培养。送部分教师到企业跟岗研修，积累工程实践经验；同时吸引更多掌握新技术、新设备的企业高级工程技术人员参与工程人才培养，如讲授工程专业课程，指导毕业设计或专业硕士论文。

在校企合作共建实践教学平台过程中，要遵循以下基本原则：

(1) 互利性原则(双赢原则)。在产学结合中，坚持互利、双赢的原则非常重要。仅仅对一方有利的合作难以长久，因此，在合作中，不是只考虑自身的利益，而是相互关心对方利益，尽量使对方利益最大化，使对方困难或损失最小化，力求做到平等、自愿、互惠、利益共享、风险共担。

(2) 协调性原则。在合作过程中，要共同找到最佳的结合点。这就是目标统一、内容明确、责权分明，各方受益。如果确属不能同等受益，一方应主动对另一方提供适当的补偿。例如高校提出以技术革新、开发新产品、协助解决企业生产难题以补偿产业部门在学生实训期间所受的损失。

(3) 教育性原则。不论采取何种方式，在校外或校内实训基地参加生产劳动，都要坚持既能通过生产实践使理论与实践结合，学会生产知识技能，又能提高学生的思想道德。

在面对具体问题时，还需要运用相应的实践经验和灵活多样的方法解决实际问题，在产学合作中，参与各方都应当具有为国家发展经济、为社会培养人才的崇高理念，积累合作经验，采取适当的合作方法逐步磨合。通过产学合作，进一步提高教育质量。

2.5 培养学生创新能力的开放实验训练计划

开放实验源于20 世纪60 年代初期美国的物理实验教学改革，又称自由实验、可扩展实验、开放式实验等。1979年我国高校实验教学改革中首次提出开展开放实验的倡议。所谓开放实验项目[11]是指学生在学好一定基础课程的前提下，利用学校的实验条件和科研力量，在教师指导下，以参加实验项目的形式进行创新能力和动手能力训练的一种新型人才培养模式。开放实验项目可分为两大类：

(1) 跨专业选做实验项目：即学生跨专业选做其他专业培养计划内的实验项目。以实验成果(实物、论文或实验报告等)和指导教师评价作为成绩和学分的评定依据。

(2) 自行设计实验项目：即实验室提供的实验教学大纲以外的实验项目，或学生根据自己的兴趣和特长自行设计实验或科技制作项目。自行设计的实验是以培养学生的动手和创新能力为出发点，采取以学生为主体、教师为主导的启发式实验教学模式。

开放实验训练计划充分体现了学生的自主性，学生可以自主选择时间、自主选择项目进入训练计划。开放实验训练计划创设了一种开放的、自主的学习环境，良好的开放式教学环境和条件，有利于学生的学习积极性和学习潜力的充分发挥，有利于创新人才的早期发现和快速成长，有利于学生自主学习和人才的个性化发展，有利于培养学生的动手能力和创新能力。

2.6 拓展学生国际视野的海外研修

当今，信息技术主导企业国际化趋势日益明显，2011年进入世界500强的69家电子信息企业全部是跨国公司，其营业收入达32 613.76亿美元，占全球电子信息产业的比例超过85%。我国三大通信运营企业中国移动、中国电信、中国联通和两大通信产品制造企业华为技术、中兴通讯等均在海外设有分支机构。为增强综合国力、应对经济全球化的挑战，我们培养的“卓越工程师”必须具有国际化视野和国际竞争力[12]。

综合我国高校实际，高校在拓展国际交流合作、探索和完善国际合作工程人才培养的有效模式和良性机制方面，可以采取以下做法：

(1) 引进海外优质教育资源开展高等工程教育，借鉴国外工程人才教育的优势，与国外同类高校合作培养本硕贯通的工程型人才，学生可以自主选择1～4年在国外学习。

(2) 与国际著名电子信息公司，如IBM、Motorola、Ericsson等合作，建立联合创新实验室。

(3) 成立专门管理机构管理国际交流事务，成立专门教学机构实施国际合作办学。学生教学模式尤其是实践教学与工程训练模式与国际接轨，实验设备直接来自国外大学。

(4) 选拔中青年骨干教师公派出国(境)研修，高校建立校、省、国家三级留学基金资助体系，积极鼓励教师申请国家留学基金，省政府留学基金和学校留学基金。特别要制订相关政策鼓励教师到国外高校或者企业的实验室进行工程课题的研究。还可派遣校级领导到海外大学跟岗研修。

(5) 通过多种模式选派学生到海外学习或参加科技竞赛活动。除与国外大学互派短期交流学生、与国外大学联合培养研究生、积极接纳国外大学的留学生外，也可开辟渠道让一些学生到国外高校或者企业做毕业设计，派遣学生到国外参加国际机器人大赛、国际数学建模竞赛等国际学科竞赛，培养学生的国际化视野，探索工程创新人才培养新模式。

3 结束语

实施“卓越工程师教育培养计划”是一项系统工程，既要学习借鉴西方发达国家高等工程教育经验，更应根据自身条件、制度环境和历史沿革等方面的特点，以政府主导、行业指导、高校落实、企业支持“四位一体”，探索出具有中国特色的“卓越工程师”培养之路。本文通过研究高等工程教育的新理念及发展趋势，通过研究信息产业特性，分析得出了信息化与工业化融合背景下“卓越工程师”内涵的五大要素，探索了为培养具有五大内涵要素的信息行业“卓越工程师”，在工程实践教学体系改革、工程实践条件保障、校企合作与国际化、学生创新激励等一些关键环节的操作途径。

[1] 形成高校和行业企业联合培养人才的新机制：教育部高等教育司司长张大良谈“卓越工程师教育培养计划”[N].中国教育报，2011-03-05.

[2] 林健.谈实施“卓越工程师培养计划”引发的若干变革[J].中国高等教育,2010(17):30-32.

[3] 余寿文.21世纪初我国高等工程教育面临的几个问题[J].中国大学教学,2002(12):9-11.

[4] 李宛蔚.新形势下中国高等工程教育的问题及成因[J].理工高等教育,2008，27(3):34-36.

[5] 陈炜.工科本科教育的分类与学校定位探讨[J].高等工程教育,2011(2):42-47.

[6] 刘陈,李飞,方萍.信息学科创新人才培养体系的研究与实践[J].中国高教研究,2008(12):66-68.

[7] 电子信息产业模式研究课题组.电子信息产业基本特征、现状及发展趋势/[EB/OL].[2007-01-01].http://e800.com.cn.

[8] 李博.培养卓越工程师：比较视野下工程硕士培养模式创新[J].理工高教研究,2010(4):79-82.

[9] 张安富,刘兴凤.实施“卓越工程师教育培养计划”的思考[J].高等工程教育研究,2010(4):56-59.

[10] 张晓京,张丽嘉.基于全面质量管理的教学质量体系建设与实践[J].中国大学教学,2008(6):68-70.

[11] 张艳芬,刘中成,耿强,等.新形势下高校实验室开放管理与运行机制的研究[J].实验技术与管理,2013,30(3):180-183.

[12] 李志义.高等工程教育改革实践:思与行[J].高等工程教育研究,2008(2):44-47.