应用型电类专业工程创新人才培养的探索与实践

宋寅卯 曹卫锋 郑安平

摘要：针对当前工学本科毕业生存在工程实践能力和创新能力不足的问题，借鉴发达国家卓越工程人才培养模式，结合郑州轻工业学院电类专业实际，采取“毕业证+职业资格证”双证式培养模式、项目驱动式教学、多渠道多方式建立实验实训平台、积极组织学生参与学科竞赛、引导学生参与教师科研、大力推进教材建设等措施，提高学生工程创新能力，取得初步成效，具有一定的推广价值。

关键词：工程创新能力;双证式培养模式;项目驱动式教学;学科竞赛

中图分类号：F272.92 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2014）32-0155-02

有研究表明，尽管中国社会对工程人才有很大需求，但大量工程专业毕业生仍面临失业，我国工科专业毕业生竞争力不足。当前工科毕业生存在的问题有动手能力差、缺乏工程实践能力和工程创新意识、所学知识陈旧、专业面窄、综合素质不高等。

为培养造就创新能力强、适应经济社会发展需要的高质量电类工程技术人才，适应高等工程教育改革的要求，贯彻实施《国家中长期教育改革和发展规划纲要（2010-2020年）》和《国家中长期人才发展规划纲要（2010-2020年）》，以郑州轻工业学院当前电类专业人才的培养模式为基础，借鉴国外著名高校培养工程师的成功经验，对如何提高电类专业人才工程能力和创新能力进行了深入改革探索和实践，取得了较好效果。

一、国内工程教育现状与国外工程教育模式

1.现在，国家对工程教育的重视程度不断增强，普通高等院校也正在逐步将工程教育和院校自身特点相结合，工程人才培养质量有较大提高，并取得较好效果。然而，我国工程教育仍存在不少问题，主要体现在：对工程教育的认识到位，但具体举措的拟定和落实不到位;对培养目标认识不清;在课程体系设置上参差不齐;在实践能力培养上没有突破;教师缺乏工程训练意识;教材知识陈旧等[1]。同时，教师在知识传授的过程中，学术化壁垒顽固，教学过程中的学生主体地位缺失，导致学生知识、能力、素质的发展失衡等问题出现[2]。

2.德国的应用型工程教育模式

德国应用科学大学是德国高等教育体系中的一个重要组成部分，是名副其实的工程师摇篮，在生源条件、培养目标、实践教学、人才培养等各个方面都具有独有的特点，这类学校的工程教育模式具有较强的代表性。其学生入学前一般都具有相应的实践经验，接受过职业培训，教育目标是培养掌握科学的方法，擅长动手解决实际问题的工程技术专门人才。为完成这一目标，学制采用“3+1”模式，即有两个学期的企业实习期，这是决定并影响其教学质量的关键因素;在人才培养方式上采用学校与企业紧密结合的双元合作教育模式，人才培养由校企共同承担，学校负责理论教学，企业负责实践教学，企业是学校生存的依靠，发展的源泉，学校则是企业发展的人才库，技术革新的思想库。在实践教学上，德国大学实践教学的过程与管理均以企业为主导，企业主导大学的整个实践教学过程[3]。

3.美国的工程教育模式

美国的工程教育具有比较完整的工程教育体系，该体系覆盖从小学到大学以及继续教育的各个阶段。本科阶段除了学习工程专业课程之外，特别重视培养学生的实践能力，同时还要求掌握一些人文社科知识，培养和提高学生们的综合素质，使学生成为能够不断适应社会发展变化的创新型人才。美国实行工程教育专业认证和注册工程师制度，该制度使美国的工程师管理规范化，引导工程教育质量不断提高。政府制定一系列政策来加强美国的工程教育，企业在与工程大学的合作中互惠互利，企业通过对工程技术人员的培训进行投资，保障了工程师的继续教育[4]。

二、郑州轻工业学院电类专业工程创新人才培养的探索与实践

1.大力开展电工职业技能培训，探索“毕业证+职业资格证”双证式培养

电工职业技能主要包括机械设备电气系统线路的安装、调试、维护和修理等技能，电工是分布于各行各业的通用性技术工种，既要有牢固的理论基础，又要有较好的实践动手能力。学校在原有的电工电子实训室的基础上，构建了面向电工技能课程与工程实际锻炼的工程訓练平台，并获得了国家承认的电工职业技能鉴定资质，采取措施鼓励学生参加职业技能培训，使更多的学生获得职业技能资格证书，开展了“毕业证+职业资格证”双证式教育探索，仅2009年和2010年，学校电气工程及其自动化、自动化、电子信息工程等电类专业本科学生就有300多人获得电工职业资格证书，这些学生动手能力、工程实践能力得到显著提高的同时，由于增加了“电工技能职业资格证”，使学生就业竞争力大大增强。

2.以学科竞赛为龙头强化学生创新能力培养

学科竞赛的开展能有效加强大学生实践、创新能力和团队合作精神的培养，能培养大学生的综合知识运用能力、基本工程实践能力和创新意识，激发大学生从事科学研究与探索的兴趣和潜能，为优秀人才的脱颖而出创造条件。

学校以全国大学生电子设计大赛、飞思卡尔杯智能车比赛、“节能减排”和“挑战杯”为契机，成立“老中青”结合的学科竞赛指导教师团队，建立了多个大学生创新实验室，开设了《电子设计竞赛初级训练》、《电子设计竞赛中级训练》、《电子设计竞赛高级训练》和《智能汽车竞赛培训》、《智能建筑竞赛训练》等系列选修课，积极组织学生参与学科竞赛。学生选课采取双向选择和适当淘汰的方式，强化学生工程实践能力和创新意识培养。

3.采用项目驱动式教学，加强工程能力培养

《电气控制及可编程控制器技术》、《现场总线技术及应用》和《微控制器应用系统设计》课程是在电类专业学生修完电子电路、微机原理和单片机原理等专业基础课后开设的专业必修课。其主要目的是强调学生工程意识、知识的应用意识以及学生提出问题、分析问题、解决问题能力的培养。

这些课程的特点是项目驱动式教学，以一个个完整的科研项目案例为章节，自成体系，每一个案例均为教师长期科研实践的概括和总结，每一个案例相当于一份详细的科研报告。具有真实性、示范性、系统性、先进性和高度概括性等特点，实用价值很高。而且教师是案例的实际研制者，讲述中能穿插一些遇到困难的艰苦思索、方案的探询、克服困难的艰辛、成功解决问题的喜悦等等，这些大大激发了学生对本门课程的兴趣和热爱，提高了学生的学习情绪。此外，学生在理解本章案例的基础上，可对某些内容进行适当截取和修改后直接应用到其他工程实际课题之中。案例自成体系，涉及的内容和知识广泛，更能开阔学生的眼界。

4.多渠道多方式加速实验实训平台建设

（1）自主研发了达到国内领先水平的开放式多层工业网络实验教学平台，开发出了数十种实验项目，创建贴近工厂实际应用和技术发展前沿的实验室，建立了国内第一个CPO组织认证的“中国PROFIBUS/PROFINET技术培训中心”和中国第一个PLCopen国际组织认证的“中国IEC61131-3培训中心”。该实验平台除了满足学生课程实验、接待相关毕业设计学生、科技创新学生外，还开展专业工程师培训，具备了专业工程师和国际工程师资质认证的功能，先后为郑州卷烟厂、许昌卷烟厂、安阳卷烟厂等多家单位培训职工，在业界产生了较大影响，在与国际接轨方面进行了探索。上述实验教学平台获得国家实用新型专利，获得河南省科技进步三等奖。

（2）鉴于郑州轻工业学院电气信息工程学院在信息电器开发方面具有较强实力，取得良好成绩，不少国际国内著名公司均与我们建立了良好合作关系。在与MOTOROLA半导体亚太总部、Toshiba（东芝）公司、台湾凌阳公司等著名微控制器生产（供应）商合作建立微控制器实验室外，又获得美国微芯公司大力支持，建立了微芯PIC系列微控制器实验室，构建全面锻炼创新创业能力的综合实践平台——大学生创新实践室，这些实验室对参加电子设计大赛、智能车竞赛、“挑战杯”等学科竞赛的学生全面开放。实践证明，采取与国内外著名厂商合作的超常规方式建设实验室，成本低、速度快、影响大。

（3）先后引进南京伟福51单片机开发平台、浙江天煌与北京达盛的电子电工实验实训教学平台、华大科教与杭州康芯科技的FPGA实验教学平台、清华大学的飞思卡尔单片机创新实验开发平台等，在此基础上，自主开发了便于学生学习和实践、性价比高的基于USB的STC系列单片机创新实验开发板、基于Altera EP2C8Q208的FPGA实验开发板、基于飞思卡尔XS128单片机的创新实验开发板，改进了浙江天煌与北京达盛的电子电工实验实训教学平台。

5.学生参与教师科研，促进能力的发展

从90年代中期与新飞电器集团合作以来，几乎每年为该集团设计/改造一条电冰箱/冰柜性能测试线，从最初的模拟集中式到现在的数字化网络式，始终跟踪新技术发展。获河南省科技进步二等奖的“全数字式网络化温度测试系统”为产品质量监测提供高效现代化手段，学院长期承担该系统的维护及备品备件制作工作，现已形成了一种常态。在上述科研工作过程中，教师每年从高年级遴选部分学生参与上述工作，从PCB版焊接、线路焊接、接插件焊接到单元组装与调试、模拟调试再到现场布线、安装、调试。学生通过科研工程实践锻炼，从不懂到了解、从了解到掌握，从知其然到知其所以然，深化了对知识的掌握并将知识内化为工程实践能力。

6.围绕培养体系大力推进实验实训教材建设

教材不仅仅是知识的重要载体，而且更是认知过程和思维方法的载体;教材内容不仅仅是某类知识的简单罗列和描述，而且更应体现探究知识的轨迹，更应体现凝练知识的智慧，更应体现应用知识的过程。在这样的理念指导下，大力开展实验实训教材建设，形成了有自己特色的精品教材。学院老师先后编著了《电路实验教程》、《电工技能实训教程》、《电子技能实训教程》、《模拟及数字电子技术实验教程》、《电子综合技能实训教程》、《现场总线技术及应用教程》、《现代电气控制及PLC应用技术》等10多本教材，其中《现代电气控制及PLC应用技术》曾在2004年获得了全国大学出版社协会优秀畅销书一等奖，截止到2011年3月，该教材已累计发行10万余册。

三、实践效果与展望

1.“毕业证+职业资格证”双证式教育探索效果明显，经过培训并获得电工职业资格证书的同学工程意识和工程能力显著增强，与其他同学比较，具有电工职业资格证书的同学就业机会更多，更受企业的青睐。由于开设了双向选择和淘汰式的学科竞赛系列选修课，创新实验室各类平台完备，再加之师生努力，在近几年的大学生学科竞赛活动中，获得电子设计竞赛全国一等奖2项、省级奖励多项;“飞思卡尔”智能汽车竞赛全国二等奖1项，赛区奖励多项;“挑战杯”和“节能减排”比赛也获得多项国家级和省级奖项的好成绩。

2.自主研发实验教学平台，在此基础上建立了国内第一个CPO组织认證的“中国PROFIBUS/PROFINET技术培训中心”和中国第一个PLCopen国际组织认证的“中国IEC61131-3培训中心”。实验教学和对外培训一体化、国际化，对培养学生工程意识、工程能力、创新意识、创新能力以及国际化视野都有重要的作用。由于老师们不懈的科研实践，取得良好成绩，产生较大的影响，得到了著名公司的认可，并捐赠了实验设备，在目前资金相对紧张的情况下，是一条实验室建设的新途径。

3.不论是项目驱动式教学，还是实验实训教材建设，其主要内容大多是老师们教学科研实践的体会和总结。老师们感到经过亲身实践后，站在讲台上说话底气足，对学生说服力强。老师将科研的体会引入教学尝到了甜头，更激发了教师参与科研的积极性。因此也可以说科研充实了教学，教改促进了科研，教学科研相得益彰。学生获得职业资格证书，经历学科竞赛、项目驱动式教学等环节的学生，明显感觉到进行该类相关题目毕业设计时，上手快、起点高。

通过长期探索和实践，学生毕业增加了“职业资格证”，实现了学生毕业的技能化;常年开设淘汰式学科竞赛系列选修课，实现了创新能力培养机制化;学生参与教师科研，实现了常态化;项目驱动式教学，实现了教学内容工程化;建立被国际组织认证的技术培训中心，学生在该中心做实验，利于学生视野国际化。

应用型电类专业人才工程能力和创新能力培养模式的探索是一个永恒的课题，学院通过全体老师的共同努力、各级主管部门和兄弟单位的鼎力支持，取得了较好效果，今后学院将进一步推进各个教学环节改革、进一步扩大学生受益面、进一步完善学籍激励机制。学院有信心在“国家卓越工程师教育培养计划”大背景下，进一步探索，取得更深入的成果，为不断提高学生工程能力和创新能力做出新贡献。

参考文献：

[1]罗嗣海，王祖麟，等.地方高校工程教育改革的研究与探讨[J].中国大学教学，2011，（2）：23-25.

[2]何致远，郑玉珍.卓越“现场电气工程师”培养的思考与探索[J].中国大学教学，2011，（3）：23-25.

[3]刘建强.德国应用科学大学模式对实施卓越工程师培养计划的启示[J].中国高教研究，2010，（6）：50-52.

[4]廖娟，李小忠.美国工程师培养模式研究[J].中国高教研究，2011，（2）：52-55.

（责任编辑：包万平）