工程教育专业认证背景下电子信息工程专业课程体系构建

蒋敏兰　张长江　黄志亮　方小生　潘日敏

摘  要：专业培养方案是学生培养的规范和标准，课程体系是专业培养方案的主体之一，构建基于OBE理念，足以支撑毕业要求和培养目标的专业课程体系是为社会输送合格的工程教育人才，实现新工科建设，建成工程教育强国，形成中国特色世界一流工程教育体系的前提。文章基于浙江师范大学电子信息工程专业工程教育专业认证经验和实践，介绍了电子信息工程专业课程体系，各课程与认证标准的关系，各模块对学生能力的培养及与解决复杂工程问题能力培养的支撑关系。为同类专业修订符合工程教育专业认证要求的课程体系提供参考。

关键词：工程教育认证;电子信息工程;课程体系;复杂工程问题

中图分类号：G642      文献标志码：A         文章编号：2096-000X（2020）31-0083-04

Abstract： The professional training program is the norm and standard for student training， and the curriculum system is one of the main bodies of the professional training program. To build a professional curriculum system based on the OBE， which is sufficient to support the graduation requirements and training objectives， is the premise of delivering qualified engineer for the society， realizing the construction of new engineering， building a strong engineering education country， and forming a world-class engineering education system with Chinese characteristics. Based on the certification experience and practice of the electronic information engineering major of Zhejiang Normal University， this paper introduces the curriculum system of the electronic information engineering major， the relationship between each curriculum and the certification standard， the support relationship between each module and the cultivation of the students' ability and the ability to solve complex engineering problems. It provides a reference for the similar majors to revise the curriculum system which meets the professional certification requirements of Engineering Education.

Keywords： engineering education certification; electronic information engineering; curriculum system; complex engineering problems

2017年2月以來教育部积极推动新工科建设，提出到2030年要形成中国特色的世界一流工程教育体系，到2050年要形成领跑全球工程教育的中国模式，建成工程教育强国，成为世界工程创新中心和人才培养高地[1-2]。从2006年我国工程教育专业认证工作全面启动以来，全国相关高校和专业积极申请认证。在专业认证工作正有条不紊的快速推进过程中，构建符合学校定位和专业培养特色，基于OBE理念的专业人才培养方案，课程体系是前提。2019年6月浙江师范大学电子信息工程专业收到了中国工程教育认证协会通过认证的6年有效期的结论。本文详细介绍了我校电子信息工程专业课程体系，课程体系各模块与认证标准的吻合度，各模块如何体现学生能力的培养，课程体系如何支撑解决复杂工程问题能力培养，为相关专业课程体系修订提供参考。

一、现行课程体系

浙江师范大学电子信息工程专业十分重视课程体系的设计和修订，根据校院关于修订本科人才培养方案指导性意见和管理办法，每年都要根据教学情况、学生反馈、学科发展动态以及行业走向等多个因素评价课程体系，并对课程体系做出必要修改。原则上每4年对本科生课程体系做一次较大的修订、每年进行小的调整。最近一次培养方案的大修于2015年6月底完成，依据2013版“教育部教指委专业目录”对电子信息工程专业课程体系进行修订，并每年对课程体系进行动态调整。

（一）毕业学分要求

根据《浙江师范大学物理与电子信息工程学院电子信息工程专业人才培养方案（2017版）》本专业学分最低毕业学分应达到165学分，其中通识课程53学分、学科平台课程16学分、专业核心课程32.5学分、专业拓展课程26.5学分、实践教学课程37学分。具体学分修读要求见表1所示。

（二）课程体系模块设置

课程体系总体按纵向分为通识课程、学科平台课程、专业核心课程、专业拓展课程、实践教学课程五大类。

1. 通识课程

主要包括思政类课程（如思想道德修养与法律基础、形势与政策、马克思主义基本原理、毛泽东思想和中国特色社会主义理论体系概论等）、大学英语、大学体育、高等数学、大学物理、军事理论、创业教育，以及大学生职业规划与就业指导等课程。

2. 学科平台课程

包括计算机科学导论、线性代数、C语言程序设计、复变函数与积分变换和概率论与数理统计5门课程，均为必修课程，为培养学生解决复杂工程问题能力打下软件编程基础。

3. 专业核心课程

包括数字电路、电路分析、专业前沿讲座、工程图学基础、单片机原理及应用、模拟电子技术A、可编程器件与VHDL、信号与系统、通信电路与系统和感测技术等课程，均为必修课程。

4. 专业拓展课程

包括MATLAB程序设计、现代虚拟仪器技术、电磁场与电磁波、PLC技术及应用、数字信号处理、嵌入式系统及应用、通信原理、数字图像处理、物联网技术、面向对象程序设计、光电技术、电子系统设计A、信息论与编码A、DSP原理及应用、微机原理与接口技术、专业外语（电子），控制理论基础等17门课程，其中电磁场与电磁波、数字信号处理、通信原理、电子系统设计A、数字图像处理5门课程为必修课程，其他均为选修课程。

5. 实践教学课程

包括基础性实践、提高性实践和创新性实践三类。基础性实践由军事训练、思想政治理论课社会实践、电子产品生产工艺规范与训练、科技文献检索及专利申请、专业见习和金工实习6门课程组成;提高性实践由数字电路课程设计、模拟电路课程设计、单片机课程设计、工程综合实践、工程项目管理、电子系统综合设计与仿真、专业技能考核、毕业设计撰写指导、专业实习9门课程组成，旨在培养学生基于技术要求的实践综合能力;创新性实践主要包含电子类学科竞赛和技能竞赛、大学生创新性项目、专业认证证书、公开发表电子信息工程类相关论文校电子协会、校智能车协会社团课程5个大类等，主要开拓学生的视野、培养学生主动获取知识的能力、培养学生的创新意识以及自主解决复杂工程问题的能力。其中基础性实践、提高性实践均为必修课，而创新性实践课程为选修课程，至少修读3学分。

二、课程体系与认证标准

通过与工程教育认证通用标准和补充标准[3-4]要求进行对比，课程体系学分比例达标要求统计情况见表2所示。

由表2可见：

1.与本专业毕业要求相适应的数学与自然科学类课程学分占15.2%，满足标准要求（至少占总学分的15%）。

2. 符號本专业毕业要求的工程基础类课程、专业基础类课程与专业类课程学分占33.9%，满足标准要求（至少占总学分的30%）。其中工程基础类课程和专业基础类课程能体现出数学和自然科学在本专业的应用能力培养，专业类课程能体现系统设计和实现能力的培养。

3. 工程实践类课程总学分占22.4%，满足达标要求（至少占总学分的20%）。本专业设置了完善的实践教学体系，并与企业合作，开展实习、实训，培养学生的动手能力和创新能力。毕业设计（论文）选题相当一部分源自导师和企业合作项目，结合本专业的工程实际问题，培养学生的工程意识、协作精神以及综合应用所学知识解决实际问题的能力。

4. 人文社会科学类通识教育课程学分占20%，满足标准要求（至少占总学分的15%）。使学生在从事工程设计时，能够考虑经济、环境、法律、伦理等非技术因素的影响。

三、课程体系支撑解决复杂工程问题能力培养

针对本专业的培养目标和毕业要求，通过通识教育课程、学科基础课程、专业课程、综合实践四个平台的课程体系，以培养解决复杂工程问题能力。

本专业经过多年的建设实践，在解决复杂工程方面经过持续改进，已形成了一定特色。近年来选取了“电子系统设计及其工程应用”作为处理复杂工程能力培养的载体，本专业的每位学生都经过这一复杂工程问题处理的训练和学习。

通过基础理论和技术课程学习，理解和掌握解决复杂工程问题的基础理论;通过单片机等专业基础课程学习，掌握电子系统的基本原理、功能及性能到电子系统设计基本设计方法;通过专业课程及专业文献的学习，进入了工程实践与应用。除了开设与培养解决复杂工程问题中技术能力直接相关的工程基础类课程、专业基础类课程、专业类课程等理论与实验教学课程外，针对工程应用的特点，还开设了人文社科方面的非技术因素的相关课程，较全面地支撑了学生应对复杂工程问题的能力。

课程设置对解决复杂工程问题能力培养的支撑如图1所示，其中，特征1至特征7为复杂工程问题所反映的7个特征。

特征1：必须运用深入的工程原理，经过分析才可能得到解决;

特征2：涉及多方面的技术、工程和其它因素，并可能相互有一定冲突;

特征3：需要通过建立合适的抽象模型才能解决，在建模过程中需要体现出创造性;

特征4：不是仅靠常用方法就可以完全解决的;

特征5：问题中涉及的因素可能没有完全包含在专业工程实践的标准和规范中;

特征6：问题相关各方利益不完全一致;

特征7：具有较高的综合性，包含多个相互关联的子问题。

（一）以专业基础、专业课程组实现解决复杂工程问题的专业技术应用能力养成

遵循电子信息类工程师培养的基本原则和知识学习的认知特点，由相互独立到科学融合，由相对简单的工程问题到复杂工程问题的教学规律设置课程，使学生对工程问题的解决能力培养分层递进、由简入繁、从局部到全部，循序渐进，形成了“理论到实践-再理论到再实践”渐近式推进的教学模式，最终达成毕业要求中与解决复杂工程问题有关的要求。

在实践教学环节中，选取“水温智能控制系统”作为典型电子系统及其工程应用案例阐述专业技术应用能力养成的过程。该教学环节中涉及的课程组包括《C语言程序设计》《电路分析》《模拟电子技术》《数字电路》《感测技术》《单片机原理及应用》《数字信号处理》《现代控制理论》《电子系统设计》《物联网技术》等。这些课程支撑毕业要求1、2、3、4、5中的某些分解点，从图1可以看出，这与復杂工程问题的7个特征均有联系。教学中，按照教学大纲通过案例法教学、研究式教学、项目设计式教学等不同课堂教学、课内实验、课外实践、利用图文检索工具准备预习内容等手段，在不同的教学过程中逐步培养不同的专业技术应用能力，实现对毕业要求的支撑。

（二）以各种独立实践环节促成学生解决“复杂工程问题”能力的具备

课程设置中安排了一批独立实践课程环节，完成相应课程知识点的工程训练。使学生能够运用所学相关课程理论解决具有一定综合程度的电子信息工程问题，形成一定的创新意识，培养分析系统关键参数的能力，逐步建立解决复杂工程问题能力。

在《单片机课程设计》、《电子系统综合设计与仿真》等代表性实践课程教学环节中，能够体现出全体学生解决复杂工程问题能力培养上的综合训练过程。

（三）以综合实践、专业实习、毕业设计环节促成学生解决“复杂工程问题”能力巩固和提升

在综合实践中，以“电子系统设计”为平台设计一个水温智能控制系统，完成从水温检测、信号处理、输入、运算输出控制电炉加热、人机交互、上位机开发、多机控制到手机APP开发，以实现水温智能控制的全过程。

在整个设计过程中，除了要求学生掌握相关工程设计能力，还应了解该系统解决方案可能对社会、健康、安全等的影响。由于该设计、仿真、研究、开发、实现过程环节多，容量大，通常由整班学生合作完成，要求每位学生在理解工程架构的基础上，独立完成其中的一个子课题。同时要求学生能够相互协作、共同完成整个水温智能控制工程项目。

四、结束语

新工科的提出是现代工程教育发展的必然结果。在新工科理念下，建立符合OBE理念，体现电子信息行业标准与企业需求，与其他相关学科交叉融合，按照解决复杂工程问题能力的培养要求，构建创新型、综合化、全周期的工程教育课程体系，通过校-政-企协作，培养具有高度社会责任感，理论基础实、专业技能精、综合能力强、发展后劲足的创新型应用人才，服务产业转型升级的需要[5-6]。

参考文献：

[1]关于开展新工科研究与实践的通知[EB/OL].http：//www.moe.gov.cn/s78/A08/A08_gggs/A08_sjhj/201702/t20170223_297158.html.

[2]关于推进新工科研究与实践项目的通知[EB/OL].http：//www.moe.edu.cn/srcsite/A08/s7056/201707/t20170703_308464.html.

[3]工程教育论证通用标准[EB/OL].http：//www.ceeaa.org.cn/main！

newsList4Top.w？menuID=01010702.

[4]工程教育认证电子信息与电气工程类专业补充标准[EB/OL].http：//www.ceeaa.org.cn/main！newsView4Simple.action？menuID=01010702&ID=100000612.

[5]蒋敏兰，张长江，沈建国，等.工程教育认证背景下电子信息工程专业培养方案修订研究[J].教育现代化，2019，6（94）：6-10.

[6]梁桥康，陈洁平，等.自动化专业课程体系建设研究[J].当代教育理论与实践，2019，1（11）：85-90.

基金项目：浙江省高等教育“十三五”第一批教学改革研究项目“基于工程教育认证标准的电子信息工程专业人才培养体系及运行机制研究”（编号：jg20180063）

作者简介：蒋敏兰（1976-），女，汉族，浙江兰溪人，博士，副教授，研究方向：智能信号处理，电子信息工程。