工程教育视角下地方高校人才实践能力自我成长培养模式创新

2021-04-06周振雄麻丹丹王洪希

实验技术与管理 2021年2期

周振雄，麻丹丹，辛平，王洪希

（北华大学电气与信息工程学院，吉林省吉林市 132021）

随着第四次工业革命的来临，工程实践的多样性、复杂性、综合性及时变性特征日益明显，导致地方院校电气信息类专业人才实践能力培养越来越不适应社会的需要，也不能满足应用型工程教育认证的相关标准要求。未来新兴产业和新经济的发展需要大批具备工程实践能力、创新创业能力、国际竞争力的高素质应用型工程技术人才。因此，地方院校须建立新工科专业人才培养体系，以满足国家、社会对工程人才的需求[1-3]。

1 工程教育认证视角下地方高校工程教育中存在的问题

国际工程教育认证是具有国际标准和规范的工程技术人才培养体系。该体系的基本原则是要求人才培养坚持“以学生为中心、以成果产出为导向，持续改进”的原则，切实提高工程技术人才的培养质量，其核心是以产业和社会发展需求为导向，以专业工程认证为载体推动工科专业改革，培养高质量高素质的工程技术人才，以满足国家“中国制造2025”“互联网+”“人工智能2.0”“一带一路”等重大战略需求。

地方高校人才培养目标大多是服务于经济社会发展的应用型技术人才。笔者曾先后到辽宁工程技术大学、长春工程学院、东北电力大学、长春理工大学、中北大学等8 所地方院校进行工程教育开展情况的实地教学调研。结合以工程教育认证为引领的有效融合专业认证规范和新产业需求下的新工科专业人才培养要求，调研分析发现地方高校在工程教育方面主要存在以下问题。

1.1 教育供给与社会需求的供需系统性失调

地方高等院校工程教育在社会、学校、学生构成的大系统中，学校供给与社会需求的融合度不高。一是学校与学生不能及时准确把握社会的深层需求，培养人才的规格与社会用人的标准不一致；二是学校与学生不能有效适应企业快速变化对人才的需要，造成毕业生能力与社会需求脱节问题[4-7]，导致培养的学生不能很快适应工作岗位的要求，需要较长的过渡期。

1.2 高等工程教育人才培养模式的结构性缺失

在地方高校工程教育人才培养理念体系、方法体系与支撑保障条件建设上普遍存在要素缺失与协同性不高的结构性缺失问题。首先，在学校教育理念以及层次体系上，缺乏先进性、科学性和系统性，导致学生培养方向不够明确，加之社会不良思潮的侵蚀，导致了理念、方向、目标、动力以及主观能动缺失；其次，缺少培养学生自我学习、自我管理、自我实践、自我改善等个性化的方法，因而影响了工程教育以及学生成长的效率和效果；最后，学校的保障条件缺少有效的支撑，导致学生工程实践能力培养的效率以及质量不能满足企业的需要，难以快速融入企业价值系统，形成了毕业生“就业难”与企业“用人难”的两难窘境[8-9]。

2 基于工程教育认证视角的地方高校应用型工程人才培养模式改革

根据工程教育认证的要求，高校人才培养体系可遵循图1 所示的工程教育认证基本架构，突出以学生发展为中心、以学生学习为中心、以学习效果为中心的人才培养理念，还应遵循“成果导向”（OBE,outcome-based education）的教学设计流程，贯彻持续改进的机制，其中包括人才培养目标的确立、毕业要求的制定、课程体系的建设、支撑体系的完善和基于质量评估评价体系的持续改进机制的完善等研究内容[10-11]。

我校电气工程及其自动化专业以工程教育认证为背景，首次系统性提出了基于工程教育的应用型人才自我成长教育理念体系。该体系在战略、战术两个方面做出了系统、科学、有效、明晰的定位，并与CDIO（conceive，design，implement and operate）工程教育相结合，构建了“5S+CDIO”应用型工程人才自我成长培养模式。建立了独具特色、富有鲜明时代特征和较强融合性、适应性的校园文化“聚力场””。

图1 工程教育认证基本架构

2.1 “5S+CDIO”应用型工程人才自我成长培养模式的构建

“5S+CDIO”应用型工程人才自我成长培养模式（见图2）由3M（M 指mission 使命，即做人、做事、创造价值）人才理念、3T（T 指target 目标，即快速适应力、自我成长力、价值创造力）策略目标、5S（S指self-growth 自我成长，即设计、学习、实践、管理、改善）自我成长路径三部分构成，两侧指学生个人需求和企业需求两个需求侧。5S 自我成长规划要求明确的长期、中期、短期发展目标，通过日常实施，不断朝着规划方向和阶段性目标努力，最终实现战略性方向与目标的达成。

（1）3M 是回答培养什么人的问题，位于培养模式的最高层，其核心内涵是：做人是基础、做事是手段、创造社会价值是人生的根本意义所在，而每一个学生关于究竟创造什么价值的选择，必须来自社会、企业以及工程的需要与自身需求的融合与思考。3M既是教育的目标，也是途径，是教育、学校、企业以及社会的需要，是实现个性化人才培养、提高教育效率及效果的选择。该理念的确立，明确了学校整体工作方针和指导原则，对教师与学生内在潜能与主观能动的挖掘与发挥产生显著而无形的“聚力效果”，为工程教育及人才的培养提供了坚实而有效的思想基础。

（2）3T 是实现3M 的策略性理念，位于中间层（策略层），其核心内涵是：以价值创造为决策与行为的基本准则；准确定位社会、企业及学生的长期需求，从战略的视角出发，设计、规划并构建学生的自我成长力。在瞄准长期方向及目标需求的同时，关注短期、眼前的需求，做好每一天、每一件事，创造每一天应有的价值，以此构建学生的快速适应力。快速适应力是形成自我成长力的基础，而知识、品质、能力、绩效的提升是实现3M 理念和3T 目标的基本要素，由此实现确定的人才培养目标。

（3）5S 与当前工程教育中的成功范例CDIO 教育模式有异曲同工之处。CDIO 教育模式是由MIT 和瑞典几所大学在Wallenburg 基金会的资助下完成的，于2004 年推出后很快被世界各国采纳并展开试点，并获得工程教育界的广泛认同。对比CDIO 教育模式，5S体系涵盖了CDIO 的构思与设计，其实践涵盖实施和运行。考虑到学生及工程师在学习过程、管理过程以及创新实践过程的具体情况，在5S 系统中比CDIO 系统增加了学习、管理、改善三个独立的子系统，更完整地反映了工程的各个方面，更有利于培养和提高学生的学习、管理、创新三个方面的素养和能力。因此，具有良好的5S 训练和素养的学生将能够更好地适应未来社会以及工程实践对于学习、管理、实践以及创新等各方面的需要。

图2 “5S+CDIO”应用型工程人才自我成长培养模式

图3 面向生产一线自动适应社会系统结构图

2.2 基于“5S+CDIO”自我成长型工程教育理念的人才培养体系改革实践

2.2.1 “5S+CDIO”人才培养体系结构

构建了面向生产一线的“5S+CDIO”个性化人才培养体系。该体系由内环和外环双闭环组成，以“5S+CDIO”自我成长工程教育为理念，核心以“自我成长力+快速适应力+价值创造力”三力为内驱力，其原理源于自动控制原理。外环由控制器、检测器、给定目标组成，通过外环控制将应用型人才按社会的能力需求来培养，具体以企业生产一线所要求的工程实践能力作为给定目标, 即人才培养目标。通过外环社会和用人单位的检测器调整培养方案，其输出作为内环的输入。内环由控制器、检测器、执行器、被控对象组成，内环控制是多层个性化的，通过内环自动控制，其输出即为社会所需的创新创业能力强的人才。内环控制过程是通过由校内的督导组、实践考核和学生信息员组成的检测器检测，调整教学系统的各个环节。通过教师、培养方案、教材和实验设备作用到被控对象学生，所培养的学生成为适合生产一线需要的、具有创新创业能力和素质的、能与企业良好对接的高级工程应用型人才。通过双闭环自动适应社会教学系统，使校企双方深度融合，解决应用型工科与社会人才多样性需求脱节的问题。面向生产一线自动适应社会系统结构如图3 所示。

2.2.2 构建以工程实践能力为主线多层次个性化立体式实践体系

该体系以培养“5S+CDIO”自我成长工程实践能力（内环控制部分）为目标，实现价值创造力的内在驱动。以工程实践能力培养为主线，以基础层、单项综合层、群综合层、工程实践层、创业层等为阶梯，从认知能力、基本技能、单项综合实践、专业能力、工程实践能力、自主创新创业能力等方面，以课程实验、集中实习、课程群综合实践、自主工程实践、团队自主创业等方式对学生进行工程应用创新创业能力培养，使学生具有较强的内驱动力，与社会工程能力需求无缝对接。一条主线多层次个性化立体式的实践体系如图4 所示。

图4 一条主线多层次个性化立体式的实践体系

（1）基础层。侧重基础技能训练，主要由单门课程知识点为载体，加强基础知识的深入理解，培养学生观察问题、分析问题的能力。在实验中，通过有趣的工程项目激发学生的工程意识，提高学生对工程项目的兴趣。

（2）单项综合层。主要以单门课程综合集中实习为载体，侧重单门课程专业技能训练，将单门课程知识点综合形成知识线，着力培养学生的综合实践能力。以CDIO 为手段，由导师或项目组高年级学生带入小工程项目。

（3）群综合层。主要以课程群的专业综合实习为载体，侧重专业工程能力培养，将不同专业方向的多门课程综合化，形成课程群的专业方向知识面，着力培养学生的专业方向CDIO 综合实践能力，主要在工程环境的实践基地进行，并带入工程项目。

（4）工程实践层。主要以毕业设计、创新竞赛、工程项目为载体，依托在学院创新基地和企业实习基地开展工程项目实践，由导师指导，以产品的周期性为基础完成单个工程项目的整个过程，侧重学生工程实践能力的培养。

（5）创业层。主要以创新与素质拓展为载体，通过竞赛、项目等，面向工程实际，培养学生自主创新创业能力。以该理念为基础，构建“3M—3T—5S”三维立体式个性化人才培养模式，创建学生网络创业平台。企业层的创新实践活动是在创新基地、创业平台或企业，以团队做工程项目的方式完成。

3 自我成长型工程教育理念下应用型工程人才培养模式改革的实施成效

经过长达10 年的改革探索与实践，以高校与企业深度融合“5S+CDIO+创造价值”为指导思想，以快速适应力、自我成长力、价值创造力为目标，以自我成长方法为特色，通过教育理念、方法、体系及评价的研究与实践，特别是借助于CDIO 工程教育体系的先进性、适用性，并结合中国的实际情况与特殊需要，构建了“5S+CDIO”工程教育应用型自我成长人才培养模式。经多年的研究与实践证明，在该模式下学生在做人、做事与创造价值三个维度上的培养效果是明显的。

（1）理论成果丰富，层次较高。“5S+CDIO”工程教育应用型自我成长人才培养模式的理论成果获国家教学研究项目8 项、省精品课43 门，开发MOOC、微课等17 门，入选国家规划教材等19 部，发表教研论文48 篇，较好地展示了成果的理论水平。

（2）实践成果鲜明，育人效果好。成果应用于电气工程及其自动化专业后，该专业获得国家特色专业及第一批吉林省高等学校本科品牌专业（2014 年）、教育部专业综合改革试点项目（2012 年）、吉林省地方本科高校转型专业群（2015 年）、省高等学校卓越工程师培养计划试点专业（2015 年）、教育部第二批产学合作协同育人项目2 项（2017 年）等，2013 年入选省教育厅人才培养模式创新实验区、2019 年获得国家首批一流本科专业建设点（首批“双一流”专业）等。学生获得各类竞赛奖位居省内同类院校之首，打造出“物联网”“电子竞赛”等特色学科竞赛品牌，获吉林省首届省长奖1 项，全国物联网大赛一等奖1 项，全国大学生“恩智浦”杯智能车大赛国家一等奖1 项、二等奖4 项，全国大学生电子竞赛二等奖10 项，共获省级以上奖500 余项。

（3）社会声誉高，社会影响显著。研发的5S 自我成长实践平台，被江苏大学等12 所院校应用。近年来，国内外50 多所高校，2 000 多人次来我校进行实地考察。