工程教育认证背景下的自动化卓越工程师培养方案优化<br/>——以贵州大学自动化专业为例

工程教育认证背景下的自动化卓越工程师培养方案优化
——以贵州大学自动化专业为例

2020-12-14庞爱平

科教导刊 2020年32期

杨靖王霄* 覃涛庞爱平杨萍

（[1]贵州大学电气工程学院贵州·贵阳 550025;[2]贵州大学体育学院贵州·贵阳 550025）

0 引言

当前，工程教育认证已成为国家级一流专业申报的基本条件，因此得到了越来越多高校的重视。“工程教育专业认证”是一种针对学生工程能力、创新能力培养的保证制度，加入“华盛顿协议”的会员国将会互认通过认证专业学生的工程能力，“工程教育专业认证”因此也成为了工程师资格国际互认的重要基础之一。[1]在2006 年，在国家教育部指导下，组织成立了工程教育认证的工作组，相应启动了工程教育专业认证的试点工作，将东南大学的电气工程及其自动化、北京航空航天大学的机械工程及自动等专业作为工程教育专业认证的试点专业。[2]经过不懈努力，在2013 年，我国获得了15 个正式会员国的认可，全票当选为“华盛顿协议”的预备会员国。在2016 年，我国正式成为工程领域学位互认协议，即“华盛顿协议”的会员国。在2015 年10 月，中国工程教育专业认证协会在我国教育部的指导下建立，协会的主要工作是负责我国工程教育认证工作的组织实施。[3]“卓越工程师教育培养计划”于2010 年启动，依据国家教育部的重要文件进行建设，[4]是教育部面向高等学校工程教育所提出的重大改革项目，[5]目标是促进我国由工程教育大国向工程教育强国的转变，能培养出具备较强的工程能力和创新能力、能够与我国经济社会高速发展相匹配的高素质工程技术人才。在2018 年，为了主动应对新一轮科技革命和产业变革挑战，服务制造强国等国家战略，卓越工程师教育培养计划升级为2.0 版。[6]

从功能上来看，“工程教育专业认证”和“卓越工程师教育培养计划”两者各有侧重点，“工程教育专业认证”更注重工程教育的普遍性问题，而“卓越工程师教育培养计划”更关注卓越工程人才的培养，[7]其允许挑选部分学生试点。两者的主要目标都是提升大学本科教育中培养的工科学生的工程素质。因此，探索两者的结合方法，按照工程教育的目标，结合学校定位、专业特色，持续优化本专业的培养方案，对于推进“卓越工程师教育培养计划”的升级有重要意义。当前，有很多高校基于工程教育专业认证，对卓越工程师培养过程进行优化，[8-10]取得了好的效果。

贵州大学自动化专业在对本科学生的培养过程中，坚持以学生为中心、以学生获得工程能力等为导向，并根据学生能力获得的情况对课程培养目标等进行持续改进。因此，根据工作教育专业认证的相关要求，本专业按照反向设计的原则对现有培养方案进行优化：首先，根据学校定位、本专业毕业学生所面向的领域，确定专业培养目标；然后，根据培养目标，确定本专业的毕业要求，即学生在毕业时应具备哪些能力；再后，根据毕业学生需获得的能力，设计本专业的课程体系，该体系以国家标准和认证标准为基础进行制定，包含本专业与解决复杂工程问题相关的数学和自然科学类课程、工程基础类课程、专业基础类课程和工程实践类课程等，其中根据课程所对应的能力（即毕业要求）制定该门课程的课程目标和考核方式，并据此形成课程教学大纲；最后，根据学生在课程学习、即毕业时获得的能力情况进行培养方案的优化调整。贵州大学自动化专业培养方案中的培养目标、毕业要求和课程体系的关系如图1所示。

图1 培养目标、毕业要求和课程体系关系图

1 专业培养目标

专业培养目标是培养方案的核心，指明了贵州大学自动化专业学生培养的总目标和总要求，在培养目标设定过程中基于工程教育认证标准规定了自动化专业毕业生在毕业5 年左右的时间里，能够达到所从事的工程领域职业岗位和专业成就。培养目标的制定结合贵州大学学校定位，以及自动化专业的历史沿革、专业特色等，在内容上包含了自动化专业培养的学生服务面向的领域、专业的技术内容、学生毕业后的就业方向和人才定位。

“卓越工程师教育培养计划”强调面向工业生产需求，需要学生在学习过程中培养科学素质、工程素养、创新思维、人文素养和国际视野。[11]因此，贵州大学自动化专业依据学校定位、地方经济社会发展需求、自动化类专业教学质量国家标准、“卓越工程师教育培养计划”通用标准、[12]工程教育认证通用标准和补充标准，兼顾行业专家、用人单位、已毕业学生的反馈意见，对本专业的培养目标进行修订。本专业的培养目标可表述为：坚持“厚基础、强能力、重素质、求创新”[13]的人才培养理念（贵州大学人才培养总目标），培养服务地方经济和社会发展，能够在工业控制、电气控制等领域从事自动控制系统设计开发、运行维护、技术支持和生产管理等方面工作，能解决复杂工程问题的高素质工程技术人才。

2 专业毕业要求

根据贵州大学自动化专业的培养目标，制定了相应的毕业要求。毕业要求优化的原则：（1）能支撑培养目标；（2）能体现学生获得的能力特征；（3）毕业要求分解需要可衡量和可评价；（4）能体现自动化专业的特色。因此，优化后的毕业要求如下：

（1）在培养工程知识能力方面：学生通过学习高等数学、大学物理等课程的知识后，能将相关知识用于解决工业控制等领域中的复杂工程问题。（2）在培养学生的问题分析能力方面：学生通过学习工程数学等课程的知识后，能够将相关知识用于分析工业控制等领域中的复杂工程问题，并可通过技术方案等表达相关问题，及根据工程问题中的控制目标等提出初步设计方案。（3）在培养学生的设计/开发解决方案能力方面：学生通过学习控制理论等课程的知识后，能够基于相关知识针对工业控制等领域中的复杂工程问题提出解决思路和设计相应的技术方案，方案中包含必要的模块和技术路线，在方案的主要模块中应具有一定的创新，在方案中也应该考虑实施过程与社会经济发展、人员健康、安全、法律、文化以及环境等因素的相互作用。[14]（4）在培养学生的研究能力方面：学生通过学习过程控制与仪表等课程的知识后，能够基于相关知识针对复杂工程问题中科学原理开展研究，并采用正确的科学方法进行实验方案和实验步骤设计，通过开展具体实验获取实验数据，并能对实验数据进行分析和得出合理有效的结论。（5）在培养学生使用现代工具能力方面：学生通过学习计算机仿真等课程的知识后，能够基于相关知识针对工业控制等领域中的复杂工程问题，合理选择和使用实物仿真、半实物仿真等方式，借助于通用或专用设计软件，实现对复杂工程问题的模拟，并能根据仿真模型得到合理的预测结果，通过仿真过程的实施，学生能够理解所采用的仿真、设计软件等的局限性。（6）在培养学生理解工程与社会的关系方面：学生通过工程伦理等课程的学习，能将相关知识用于正确评价针对复杂工程问题提出的解决方案与社会、健康、安全、法律以及文化等可能产生的有益或不利影响，并能够对技术方案实施的后果承担相应责任。（7）在培养学生理解环境和可持续发展关系方面：学生通过学习人类社会发展史等课程的知识后，能够将相关知识用于理解和评价技术方案实施后对环境和社会可持续发展带来的不利和有利影响。（8）在培养学生职业规范方面：学生通过法律等课程的学习后，能够基于相关知识在工程实践过程中自觉遵守工程职业道德和规范，并能根据自身在工程实践中的角色履行对应的社会责任。（9）在培养学生个人和团队合作方面：学生通过工程实践等课程的训练后，能够在跨学科背景下的团队中承担负责人的角色，并能正确分配任务和履行个体的责任。（10）在培养学生沟通能力方面：学生通过学习专业实习、专业英语等课程的知识后，能够基于相关知识与所在领域的同行和社会公众通过语言、技术方案、设计文件等进行有效沟通和交流，并能够在公开场合就技术方案等进行正确的陈述发言，通过参加国际学术会议、或学术交流等活动，能够与国内外相关领域的工作者就技术方案等进行正确的沟通和交流。（11）在培养学生项目管理能力方面：学生通过学习毕业设计等课程的知识后，能够基于所学知识正确理解并掌握工业控制等领域中的工程管理方法，并能做出决策，能在多学科环境中应用相应的项目管理知识，根据项目执行的需要合理调配资源。（12）在培养学生终身学习能力方面：学生通过学习大学生创新训练等课程的知识后，可具有自主学习和终身学习的意识，能针对不断变化的工程对象和新问题进行应变。[15]

3 课程体系构建及优化

课程体系优化原则：（1）课程选择应符合自动化专业国家标准；（2）课程选择应符合工程教育专业认证的普通标准和补充标准；（3）制定的过程需要以学生为中心，根据毕业要求中学生需获得的能力选择课程；（4）根据对应的毕业要求制定课程目标，实现对毕业要求达成的支撑；（5）注意课程先后学习的衔接，并根据课程承担的能力培养目标形成课程群；（6）在课程体系设计（含课程选择、课程目标等）过程中有行业专家的参与。

因此，自动化专业最新版的课程体系的主要优化内容如下：（1）注重通识教育课程的作用，可培养学生的人文素质，可提升学生的创新能力可帮助学生发展远大理想和抱负；因此，本专业在课程体系中设置有通识教育课程，允许学生在文史经典与文化传承、哲学智慧与批判性思维、文明对话与世界视野、科技进步与科学精神、生态环境与生命关怀、艺术创作与审美体验6 个模块中进行课程选修，提升学生的人文素质修养和精神品格。（2）注重课程群建设，建设了控制工程、计算机控制系统、过程控制、运动控制和工程实训课程群；将相通的不同课程融入课程群，例如，建设的计算机控制系统课程群包含了以下课程：“程序设计”“单片机原理及接口技术”“电子设计自动化”“嵌入式系统”和“计算机控制技术”，上述课程按照知识基础和知识结构进行了构建。（3）注重创新能力及实践能力培养。新增了选修课程“常用电路仿真软件应用基础”“电路元件及其应用”“实验设计基础”等课程，强化学生工程能力培养。新增了“工程实训”“数字工厂设计与仿真”等课程，进一步培养学生的实践能力和创新能力。（4）注重学生解决复杂工程问题能力的培养，例如：依托于课程群，构建了学校企业学生三位一体的培养模式，即在企业实训阶段，由企业工程师提出实际工程问题，与学校带队教师联合研讨后提出供学生选择的课题，学生组成团队综合利用课程群中的相关知识，在企业导师和学校导师的指导下提出问题的解决方案。

4 评价体系

根据学生培养流程，贵州大学自动化专业构建了学校、企业、毕业时、毕业后的人才培养评价体系，并成立了专业教学小组（系主任、骨干教师构成）来对评价结果进行分析并提出改进方案。在学校阶段：校内，由学生、教师、督导组对课程进行评价，专业教学小组和授课老师将根据评价结果形成课程是否需要进行改进的结论和方案；企业，由企业工程师、专任教师、学生对课程进行评价，并形成学生实践能力和创新能力达成的评价，专业教学小组、企业导师和学校导师将根据评价结果提出是否需要改进的结论和方案；毕业时，由教师、应届毕业生对毕业要求进行评价，形成课程体系是否要改进的评价，专业教学小组将根据评价结构提出是否需要改进的结论和方案；毕业后，由毕业学生、用人单位、校外专家对培养目标进行评价，形成培养目标达成评价，专业教学小组将根据评价结果，在报学院和学校教务处后，适时进行培养目标优化。