航空航天特色卓越计划企业课程环节建设研究与实践

张绍杰 姜斌 刘建业

[摘 要]企业课程是卓越计划实施的关键环节。南京航空航天大学自动化专业在卓越计划课程体系构建、企业课程环节建设与实施的过程方面取得了一定的成效。其促进了教师教育理念的转变，促进了学科专业协同发展和校企合作的深化，使学生培养质量得到显著提升，并为行业特色高水平大学卓越计划企业课程建设提供参考。

[关键词]卓越计划 企业课程 课程体系

[中图分类号] G642.421 [文献标识码] A [文章编号] 2095-3437（2018）11-0004-04

卓越工程师教育培养计划[1]（简称卓越计划）是教育部贯彻落实《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）》的重大改革项目，是促进我国由工程教育大国迈向工程教育强国的重大举措。在此背景下，南京航空航天大学自动化专业于2012年和2013年先后被批准为江苏省和教育部卓越计划建设专业。另一方面，我国自2013年成为工程教育专业认证“华盛顿协议”体系预备会员以来，按照与国际标准实质等效的原则开展了工程教育专业认证。南京航空航天大学自动化专业于2014年提出认证申请获准受理，2015年评估专家进行了现场考查和评估，并于2016年中国正式成为“华盛顿协议”会员之际获准通过专业认证。

在卓越计划建设实施过程中，南京航空航天大学自动化专业依据卓越计划和工程教育专业认证标准，遵循“行业企业深度参与培养过程，强化培养学生的工程能力和创新能力”的卓越计划建设思路，突出本专业的航空航天特色，开展了系统深入的建设和实践。

一、卓越计划课程体系的构建

课程体系是本专业学生达到毕业要求的支撑，毕业要求是构建课程体系的依据。我们依据工程教育专业认证通用标准[2]和电子信息与电气工程类专业补充标准[3]，以及卓越工程师教育培养计划标准[4]，制定了本专业毕业要求。其融合了本专业传统优势和特色[5]，通过课程体系设计，将毕业要求逐条落实到每一门具体课程中。

在构建课程体系时，需要考虑知识、能力结构的纵向和横向关系[6]。横向，在同一层次课程间建立课程平台。我们首先对毕业要求体系进行了分析，针对每条毕业要求进行分解，分解为与课程对应的指标点，明确支撑指标点的课程。纵向，在不同层次课程间建立课程间的相互支撑关系。我们结合本专业60余年发展的历史积淀和特色，融合求新[7]-[10]，适应航空航天快速发展、工业化和信息化融合以及“中国制造2025”等国家战略需要，形成了学科基础、专业核心、专业特色和实践创新4个层次的课程群，如图1所示（见下页）。

学科基础和专业核心课程群，可优化知识基础和知识衔接，强化行业背景和基本实验能力培养。学科基础课程群整合电路、电子技术、信号与系统等内容，融入功率电子与电源技术；整合计算机软件、硬件技术基础，增设计算思维导论课程。专业核心课程群更新教学内容，融入工程案例。并开设控制理论和控制系统设计课程，筑牢学生分析设计基础。实施双语教学和全英文教学，建设自动控制原理精品资源共享课和开放课程，拓宽学生知识视野。

专业特色课程群分设飞行控制、智能感知与定位、工业自动化三个特色专业方向，着眼于技术发展的趋势和学生未来发展的核心竞争力，综合导航、制导与飞控技术运用，强化学生的行业背景和系统思维。

实践创新课程群贯彻工程教育思想，延拓知识基础和工程运用，注重理论与实践的递进，融合航空航天和信息化智能化技术发展，开设系列创新创业类、校内训练类和校外实习类课程，提高学生的系统综合设计和团队协作能力。

另外，本专业还推出了体现新技术、新模式和多学科交叉融合的新课程，启发和引导学生的创新思维和自主学习。开设系列科技学术讲座和科学实验探究课、导航与智慧生活等8门新生研讨课和经济控制概论等4门学科拓展课。

二、企业课程环节的构建

以上述卓越计划专业课程体系为基础，本专业按照三年校内学习和一年企业实习的卓越计划建设原则，优化“工程通识教育、工程专业教育、工程设计训练、工程实习实践相结合”的工程教育模式，采用如下途径构建企业課程环节。

夯实专业工程基础，构建了工程基础训练、工程专项训练和工程综合训练的工程设计训练环节。加强企业实习锻炼，建设企业认知实习、生产实习、岗位实习和综合实习四个工程实习环节，以毕业设计的形式完成企业综合实习。实行“四合一”企业学习，本科学习期间，企业学习分为四个阶段，学生在合作企业实习与实践的累计时间不少于1年（总时间不少于32周，每两周1学分）。学生毕业设计的题目全部来自工程研发和生产实践，由校企双方导师共同指导并在企业完成。实习实践环节贯穿学生培养整个过程，充分利用暑期和学期空闲时段，实习时间环节平均分布在学生进入卓越计划后的各个学期。

校企联合制定企业学习阶段人才培养方案、共同开发企业学习阶段实习和企业课程。为了增进学生对前沿工程技术的认识，开拓学生视野，我们邀请国内外知名企业高级技术、管理人员为学生开设工程技术讲座课程。聘请行业教师开设行业标准与规范和工程文档编制与管理课程，使学生认识和理解航空航天、自动化等领域产品设计研发过程中应遵循的标准与规范，以及产品需求分析、构架设计、系统综合等环节文档编制与管理的一般方法，认识产品设计研发过程。多位行业教师联合开设控制工程软件课程，使学生初步掌握使用常用控制软件开发设计的方法。通过聘请行业教师开设校内课程和企业课程，确保卓越计划学生有6门以上专业课由具备5年以上企业实践经历的教师主讲。企业课程如表1所示。

实行学分认定和学分置换，提高学生参加创新实践的积极性。支持学生以强化工程实践能力、工程设计能力与工程创新能力为目的，参与各类创新实践计划项目，并组织实施工程实践训练计划专项项目。围绕挑战杯、无人机大赛等竞赛，跨专业组建学生和导师团队，促进优秀人才脱颖而出。开设创新实践课程，设置选题辅导、知识讲座、合作研究、撰写报告等环节，开展网络讨论和展示，围绕申请创新基金、参加科技竞赛、开展学术研究等进行演练，为自主研学奠定基础。专业与学校共同认定相关科技竞赛的级别和认定规则，参加科创竞赛的学生可以根据获奖级别等进行学分认定，通过学分置换，代替相关课程的修读。

三、企业课程教学的实施

（一）支撑企业课程教学环节实施的措施

1.校企联合建立实习和实践基地。我们与中航工业金城南京机电液压研究中心、南京硕航航空科技公司联合建立了“飞行器综合控制实践教育中心”。与中航工业金城南京机电液压研究中心、中航工业宝鸡宝成仪表、中航工业南昌洪都集团、上海航天控制技术研究所等8家航空航天类科研院所建立了长期稳定的校企合作关系，校企双方以各自的发展和需要为导向，借助对方的条件和资源优势，在平等互惠的基础上与企业在人才培养、技术创新、工程开发、产品研制等方面全面合作。

2.建设校内优质实践资源。利用电气工程与自动化、航空工程、电工电子国家级实验教学示范中心，以及飞行器自主控制技术教育部工程研究中心、先进飞行器导航控制与健康管理技术江苏省重点实验室等省部级重点实验室资源，通过科研成果转化、学生参与开发，建立航空电子与控制虚拟实验室。针对航空航天器数字化综合设计过程，虚实并进，开发14个虚拟设计平台，开设50余项虚拟设计实验。开设飞行控制系统设计、航电与传感器系统综合等实验，突出先进控制技术与信息技术的融合。面向控制工程，实施PLD、GPS等技术的专项训练。学生可运用训练平台和设计方法，解决工程技术问题。

3.实施校企联合培养。与航空航天相关院所、上海Emerson过程控制公司、NI、中兴通讯等国内外知名企业签订了合作协议，在卓越工程师培养、企业课程实施等方面开展合作，做到“优势互补、互惠共赢”。将协同育人教育理念融入人才培养中，产学研共建联合实验室、创新基地和创新工场，联合开展实践教学，为创新实践和创业孵化搭建平台。

4.加强教师队伍建设，聘用行业教师，提高青年教师工程实践能力。依托本专业“自动控制系列课程国家级教学团队”建设，推进工程實习实践教育建设。建立跨校企的工程教育教学团队，选派青年教师进行工程专项培训或企业挂职锻炼。聘请行业教师指导专业建设、课程建设，主讲企业课程，指导学生进行工程实践。

5.加强针对卓越计划的教育教学方法改革。结合卓越计划探索和建设，我们先后申报获批了自动化类教指委教改项目和江苏省教育厅教改项目各1项；校内设立卓越计划教改专项，先后批准教改项目22项，从教育理念、专业建设、课程建设、教学方法改革等方面开展教改研究。推进工程教育国际化，积极学习借鉴国际先进工程教育理念，引进国外先进工程教育资源和高水平教师。推进双语教学和全英文教学，自动控制原理课程实施全英文教学，飞行控制系统、模式识别与图像处理等课程选用外文教材，实施双语课程。

（二）校企联合实行有针对性的教学方法

1.针对校内工程训练环节，可根据学生学习阶段制定对应的课程计划和实施方案。基础训练在卓越班学生选拔结束后的实践周由国家级电工电子实验教学中心开设；专项训练主要通过PLD竞赛、艾默生技术竞赛等形式进行，利用专业基础知识、结合物理对象设计解决方案；综合训练主要结合固定翼飞机、直升机等对象，综合利用各门专业课程知识，进行飞行控制律设计、导航算法设计。学生在教师指导下以项目为导向，进行讨论式、参与式、合作式学习，自主完成实践性和创新性项目课程。我们与NI和Quanser联合建立了自动控制实验室，专门承担卓越计划学生工程训练课程教学。与Emerson公司联合主办南京高校Emerson技术竞赛，高年级卓越班的学生全部都参加竞赛，取得了良好的实践锻炼效果。

2.针对企业实习环节，可穿插在不同学期，带领学生深入合作企业进行实习。企业认知实习安排在学生选拔进入卓越计划的暑期和大二学年，灵活安排，分别到中航工业南京机电液压工程研究中心、南京中兴通讯、苏州汇川技术公司、南京硕航科技公司等进行，每次实习结束提交实习报告，累计实际进企业实习1周，1学分。生产实习安排在大二暑期进行，主要到中航工业南昌洪都集团、南京机电液压工程研究中心等知名航空院所进行，在企业现场实习3周，2学分。岗位实习安排在上海Emerson过程控制公司、南京机电液压工程研究中心以及校企合作建立的科创中心进行，以顶岗实习、现场操作和科创项目为主，为期6周，3学分。毕业设计由校企双方导师共同指导在企业完成，毕业设计开题报告、中期检查和答辩等环节在校内进行，企业指导教师参加，为期24周，12学分。

3.对于讲授类企业课程，我们邀请了如中航工业特种飞行器研究所、上海航天控制研究所、上海航空器适航审定中心、上海西门子工业自动化公司、中兴通讯等航空航天科研院所和知名企业的行业教师为学生开课。

“工程技术讲座”课程，穿插在学生进入卓越班的第3-8学期开展，每学期至少安排一次。邀请行业教师为学生开设了“中国民用航空产品研发过程中的机遇、挑战和问题”“水上飞机的产生及发展”“现代工程设计的思想、工具与工程教学”“智能制造—让制造更聪明”等讲座，开拓了学生的视野，提高了学生的学习兴趣。

工程文档编制与管理课程，定位为工程设计实施的技术依据，是工程竣工后的历史资料归档，还是整个系统未来维护、扩展、故障处理工作的客观依据。我们邀请了中航工业特种飞行器研究所主管飞行控制律设计的研究员开设，结合飞行控制系的设计讲授。《行业标准和规范》是一个合格工程师须遵守的行为准则。通过本课程的教学，使学生了解控制类的常用行业标准与规范有哪些，以及遵守这些标准与规范的意义，掌握在工程项目的开发过程中，如何查阅相关的标准与规范等知识。

由于工程文档编制与管理和行业标准和规范课程定位合理、特色明显、成效显著，在2015年自动化专业工程教育认证现场考察过程中，得到了专家的一致好评，专家组建议将之推广实施。

控制工程软件课程通过对几种典型的工程自动化软件的学习和使用，让学生了解控制系统人机系统的设计与制作的工程方法。主要内容有IFIX组态软件、Protel电子设计软件等。培养学生对自动化软件的认识、工程过程人机系统组态的方法以及有关的技术内容。

4.在专业基础和专业课程教学过程中，除了基本的课程知识，我们在课程的绪论、例题等环节穿插了工程内容。我们邀请中兴通讯资深设计人员为学生开设了网络与通信课程，在工业过程集散控制系统课程教学过程中请行业专家穿插讲授相关工程背景和应用环节。以自动控制原理国家级精品资源共享课、江苏省在线开放课程建设为契机，在自动控制理论课程绪论中介绍自动控制技术时，强调了自动控制技术在无人机、空天飞行器、航天器、导弹以及大型客機中的应用，并在控制系统数学模型的建立、时域分析法、根轨迹法、频域分析法等各章内容中，有针对性地介绍了飞机系统建模以及飞行控制系统分析设计的方法。

四、建设与实施成效

南京航空航天大学自动化专业国家级卓越计划立项建设4年来，我们通过逐步改革探索与建设，取得了显著的成效。

通过卓越计划建设，促进教师教育理念的转变。通过参与卓越计划培养方案制定、培养模式、课程教学实施、实验室等环节；通过带领学生进行累计1年的校外学习，在专业课程教学环节引入企业课程和行业教师，在毕业设计指导和答辩环节引入企业指导教师等教学形式，教师强化和深化了工科专业“回归工程”的理念，师资队伍尤其是青年教师的工程能力有了明显提升。

通过卓越计划实施，促进了学科专业协同发展和校企合作的深化。以卓越计划建设为契机，我们与中航工业相关科研院所、Emerson、NI、中兴通讯等国内外知名企业有了广泛的接触和合作。学生有机会进入省部级重点实验室、教育部工程研究中心和协同创新中心等校内学科科研机构，开展工程实践和创新创业项目训练。

学生培养质量得到显著提升。学生的创新能力、工程实践能力提升明显，近4年来卓越计划学生参加科技创新竞赛，获国家、省级和行业竞赛奖26项，国家和省级科技创新项目23项，两届毕业生均有超过60%的学生通过保送研究生、赴国外攻读学位、考研等形式深造。研究生指导教师和用人单位反馈信息表明，卓越计划学生在工程设计、科学研究的基本素质等方面有较大提升。

[ 参 考 文 献 ]

[1] 林健.校企全程合作培养卓越工程师[J].高等工程教育研究，2012（3）：7-23.

[2] 工程教育专业认证通用标准[EB/OL].http：//www.ceeaa.org.cn/main！ newsView4Simple.action？menuID=01010702&ID;=100000607.[2018-04-09].

[3] 工程教育专业认证电子信息与电气工程类专补充标准[EB/OL].// http：//www.ceeaa.org.cn/main！ newsView4Simple.action？menuID=01010702&ID;=100000612.[2018-04-09].

[4] 教育部工程院印发卓越工程师教育培养计划通用标准[EB/OL].http：//www.gov.cn/gzdt/2013-12/20/content_2551949.htm.[2018-04-09].

[5] 张绍杰，刘春生，刘建业，姜斌.基于成果导向的两化融合及航空航天特色自动化专业“卓越工程师”培养模式研究与实践初探[J].工业和信息化教育，2016（4）：40-45.

[6] 李志义，朱泓，刘志军，夏远景.用成果导向教育理念引导高等工程教育教学改革[J].高等工程教育研究，2014（2）：29-34+70.

[7] 林健.“卓越工程师教育培养计划”专门要求考查评价分析[J].清华大学教育研究，2015（4）：43-55.

[8] 王永生.高水平特色大学卓越工程人才培养模式的研究与实践[J].中国高等教育，2011（6）：15-18.

[9] 陈岩，张斌，李中华，严琴.构建“适用性”工程教育学科体系是行业特色型大学培养拔尖创新人才的关键[J].高等工程教育研究，2014（3）：95-100.

[10] 林健.注重卓越工程教育本质 创新工程人才培养模式[J].中国高等教育，2011（6）：19-21.

[责任编辑：刘凤华]