面向电子信息类的新工科专业教育体系研究

李永华 林家儒

北京邮电大学信息与通信工程学院 北京 100876

新工科是经过共识[1]、行动[2]和指南[3]取得的成果，新工科建设是应对未来社会科技发展、服务国家战略、满足产业升级、培养高素质人才而进行的重大教育改革[4]。新技术、新产业和新经济迫切需要高素质复合型人才，新工科专业建设迫在眉睫，并且已经形成行动路线[5]。

在新工科专业建设的过程中，对有专业基础进行升级改造可以快速形成教学体系、完成人才培养，适应新经济的发展，实现从工程教育大国走向工程教育强国。针对北京邮电大学信息工程专业新工科课程体系的具体方案进行了深入研究，以供借鉴。

1 教育体系

北京邮电大学信息工程专业的教育体系可以分为通识教育体系、基础教育体系、专业教育体系、实践创新教育体系、激励促进教育体系(如图1所示)。下面对每个教育体系分别进行详细阐述。

图1 信息工程专业教育体系

1.1 通识教育体系

通识教育重点培养学生的综合素质，使学生在道德、情感、理智等方面全面发展。具体包括：思想政治教育、外语教育、军事理论教育、心理健康教育、综合素质教育、国际合作交流以及各类讲座等。鼓励学生积极参加社会实践、课外活动，设定相应学分。

1.2 基础教育体系和专业教育体系

基础教育体系和专业教育体系重点培养学生的基础知识和基本能力，使学生具有扎实的数理基础，引导学生具有批判精神、独立思考问题、发现问题、解决问题的能力，激发学生的创造激情。

基础教育体系和专业教育体系主要包括数理基础教育、学科基础教育、专业基础教育。数理基础教育旨在培养学生良好的数理基础和科学素养，主要包括数学分析、大学物理、线性代数、复变函数、概率论与随机过程等课程。学科基础教育着重建立深厚的学科知识基础，拓宽知识面，奠定学生今后学业发展的基石，主要包括计算机、电路、信号与系统、数字信号处理、随机信号分析、信息处理、信息论等课程。

专业课程分为两部分，一部分是专业基础课程，包括网络理论基础、通信原理、信息网络建模与仿真、人工智能导论、数据科学基础和信息系统设计；另一部分是专业课，分为多个模块，学生通过一组相对集中的专业知识学习，能够较为深入地了解某一专业的知识。同时，在专业课程中设置若干门双语课程。

1.3 实践创新教育体系

实践创新教育体系是信息工程专业教育教学的重要组成部分，是深化课堂教学的重要环节，也是学生获取、掌握知识的重要途径，更是新工科专业建设的重中之重。通过实践创新教育，提高学生的创新意识和实际操作能力。

专业实践创新教育体系包括独立设置学分的实验课、思想政治理论课程的实践环节、大学英语实践课、军训、计算机实习、认知实习、金工实习、电子工艺实习、社会调查、综合实验、课程设计、专业实习、毕业设计(论文)等。

在教育部课题CDIO试点的基础上，对于综合实验、课程设计、专业实习，也包括一些专业课程，采取CDIO(构思、设计、实现和运作)工程教育模式。以实际案例或项目为基础，以“构想→设计→实现→运行”为主线，以培养学生具备在现代工程环境下生存的工程技术基础知识、个人能力、团队合作能力和工程系统能力为目的，引导学生掌握正确的思想方法，指导学生增强克服困难的勇气，使得学生收获属于自己的创新成果。为了促进学生全面发展，将创新实践与社会实践纳入课程体系，设立学分制，具体是指学生参加各类科技创新实践活动、社会实践、课外活动等，按规定获得相应分值。

1.4 激励促进教育体系

激励促进教育体系主要包括两个方面：一是，因材施教、培养优秀人才；二是，激励教师、积极参与本科教育教学。

1.4.1 因材施教 培养优秀人才

(1)分级教学机制。从学生入学开始，对于理论课程实行分级教学。数学、物理学科基础类的理论课程教学分为加快和常规两级班。两级班的教学内容、教材和考试都一样。加快班的区别在于使用较短的时间完成所学内容，学生剩余时间参加实践创新、国际和国内各类竞赛、自主实验实践、国家本科创新项目以及(本科)导师的科研项目等。

(2)学分替代机制。对于实践创新环节，设立不同级别、不同层次的多个实验实践课程，学生根据自身情况和自己爱好从中选择。建立实验实践学分替代机制，可用竞赛获奖学分、创新项目学分、发表论文学分、获得专利学分替代培养方案所要求的实验实践学分。

1.4.2 激励教师积极参与本科教育教学

(1)设立教学岗位教授、副教授。拟定教师职称晋升制度，对于积极参与各种本科教育教学活动的教师，满足教学工作量总和达到一定数量、受到学生评价高的教师，聘任为(教学岗位)教授或副教授。

(2)完善本科导师机制。新工科建设很重要的方面就是因材施教、培养优秀人才，其中本科导师制将起着决定性作用。在新工科培养方案的修订中，减少总学分，实践创新环节的学分有所增加。优秀学生将有较多的时间参与实践创新、各类竞赛、自主实验实践、国家本科创新项目以及(本科)导师的科研项目。在这些教育教学活动中，(本科)导师的指导是必不可少的。因此，应在新工科建设中，进一步完善本科导师机制，建立完善的考核制度。

(3)建立科研促进教学机制。鼓励教师接收本科生参与其科研项目。设立奖励制度，奖励教师指导学生在科研中获得专利、发表各类检索论文；鼓励教师将科研成果应用到教学；鼓励教师根据科学技术发展现状与趋势及时更新教学内容和实践创新教学。

2 课程体系

以北京邮电大学信息工程专业为例，该专业是北京市特色专业和国家第一、二类特色专业建设点，是教育部CDIO工程教育模式研究与实践课题的试点专业。根据新工科专业建设的要求，对课程与教学资源进行升级改造，以满足培养人才的需求。

北京邮电大学信息工程专业的课程体系如图2所示。具体包括两个平面：培养平面以兴趣培养、知识培养、能力培养和创新培养为主线；教育平面以通识教育、基础教育、专业教育和个性教育为主线。4个层次包括：以历史文化、哲学艺术、科学探索和自然环境为主的通识教育层；以人文、数学和技术为主的基础教育层；以通信类、网络类和智能类为主的专业教育层；以实践创新为主的个性教育层。以通识教育为基础，让学生成为学习的主人，培养学生学习的主观能动性，充分展示学生的个性化发展，提高学生的综合素质。

图2 课程体系建设示意图

以兴趣培养为主的通识教育是加强学生综合素质的最佳方案。新工科专业要求培养人的综合素质，而并非是某一领域的专业技能。强调整合不同领域的专业知识，重视培养学生的思维方法及敏锐的洞察力；强调对不同文化的了解，重视学生的情志培养；拓展学生的知识面，建立完整的人生哲学体系。加强课程内容与生活中需求的联系，培养学生的信息理解能力。避免只熟悉狭窄的专业知识、获得残缺的知识碎片等片面教育。总之，通识教育旨在培养完整的“人”，为学生未来的人生做铺垫。

在通识教育的基础上，加强学科的教育是保持学习创新的理论基础。按照未来的需求进行课程建设，规划总体思路，统筹兼顾，优化和完善学校基础教育公共平台，培养学生的知识体系。以学科大类系列课程作支撑，通信类、网络类和智能类为特色，完整覆盖信息、网络技术的相关理论和行业最新发展的课程体系。以求全面提高学生综合素质，使学生知识基础深厚、社会适应面宽，在就业和生存竞争中处于优势地位。

跟踪技术前沿，推进产学研的结合力度是保持课程体系先进性的直接动力。开设由知名教授、学者主讲前沿技术讲座的优良传统；加强前沿课程的设置，例如数据科学基础、人工智能导论、机器学习、信息系统设计、信息与通信工程前沿讲座等具有广泛应用前景及强烈时代感的课程。加强科研项目与教学相结合，从科学研究和产业需求的角度，引导学生运用所学的知识，以产业需求为目的，充分理解产业发展的方向，提出对产品开发的见解。真正做到学为所用，学以致用，学而后思的教学效果。

加强双语教学和教材建设、培养学生国际化视野是新工科发展的必然趋势。提升双语教学的质量，跟踪目前国外的学科发展，保持先进技术的不断追踪。通过阅读高水平的科研论文，不断加强双语的认知能力，以更好实现和国际接轨的目标。提高双语出版教材的深度和影响力，加强与最新技术和科技前沿有关教材的撰写与出版，注重与国际知名高校教材的同步。

3 课程建设

教材建设和精品课程建设项目是我国高等教育质量工程的重要组成部分，也是以实现本科生名师名课教学资源网络共享提高大学教学质量和水平的创新之举。信息工程专业计划从一个核心：即以现有的国家级和北京市精品课程为核心；三个体系：包括通信类、网络类和智能类进行建设。具体在以下几方面展开。

首先，巩固发展优化已有的国家级精品课程和精品教材是课程建设的核心基础。不断完善通信原理、信息论、电子电路基础、移动通信以及数字逻辑电路与系统设计等课程建设，确保精品课程建设与时俱进，紧跟时代的步伐；不断改进教学方法、调整教学内容和更新教学理念；并在课程建设团队人员构成上，充分考虑延续性、继承性的问题，培育、扩大精品教师队伍，进一步发挥精品课程在新工科建设中的作用。

其次，基于精品课程平台，带动三大体系教材建设是丰富教学内容的快速通道。在已建成资源平台的基础上，加强精品课程在实践教学改革方面的辐射作用，完善实验环节，构建实验教学扎实的理论基础和背景。教学内容要实现与科研的有效结合，通过教学内容的基础性、前沿性和时代性，体现以有效知识为主体，构建支持学生终身学习知识的基础，反映本学科领域的最新科技成果，加强人才培养的针对性、应用性、实践性，提高学生的知识能力以及调整学生的素质结构，正确处理单门课程建设与系列课程改革的关系。

最后，加快教材建设是适应新工科专业建设与发展的重要部分，起到发挥精品课程和精品教材的龙头作用，选用国家级优秀教材和国外高水平原版教材，鼓励教师自行编写、制作具有特色的相关教材和课件，鼓励建设一体化设计、多种媒体有机结合的立体化模式。以国家级精品课程和精品教材为基础，完善专业课程及基础课程的教学建设，形成一批辐射性强、影响力大的课程和教材，适应新工科发展的需要。

4 结语

针对新工科时代的发展，对电子信息类的新工科建设的必要性进行了分析，根据北京邮电大学信息工程专业特点，提出了新工科建设的教育体系、课程体系、课程建设的方案。从不同层面对新工科专业的教育体系建设方案进行了设计，并形成了新工科专业的教学体系，从而指导新工科课程建设。依据课题建设方案已出版系列教材，促进了新工科专业教学体系的进一步发展。通过将不同学科知识的交叉融合，结合CDIO工程教育方法，为培养拔尖创新人才奠定了坚实的基础，取得了良好的效果。