面向解决复杂工程问题能力培养的专业综合实训课程群建设

摘要：复杂工程问题是工程教育专业认证毕业要求中的核心内涵，培养学生解决复杂工程问题能力成了当前新一轮教学改革的关键。结合我校测控技术专业建设改革实践，开设了面向解决复杂工程问题能力培养的专业综合实训课程群，课程实施过程中课程间既有相应的递进关系，又相对独立、各有侧重。课程实训内容涉及了测控领域典型复杂的工程问题，实训的项目全部涵盖复杂工程问题的7个特征，通过实践训练，全面提升学生解决复杂工程问题的能力。

关键词：综合实训课程；复杂工程问题；教学改革

ConstructionofProfessionalComprehensivePracticalTrainingCourseGroup

forCultivatingtheAbilitytoSolveComplexEngineeringProblems

WuCaizhangZhaoZhikeWangLiLiuJianjuan

CollegeofElectricalEngineering，HenanUniversityofTechnologyHenanZhengzhou450001

Abstract：Theabilitytosolvecomplexengineeringproblemsisacrucialaspectofengineeringeducationcertification.However，trainingstudentsinthisareahasbecomeachallengingtaskinthenewwaveofteachingreform.Toaddressthis，ouruniversityhasimplementedaprofessionalcomprehensivepracticaltrainingcoursegroupspecificallydesignedtoenhancestudents'abilitytosolvecomplexengineeringproblems.Thecourseswithinthisgroupareinterconnectedbutalsohavetheirowndistinctfocuses.Thepracticaltrainingcontentofthecoursecoverstypicalcomplexengineeringproblemsinthefieldofmeasurementandcontrol，witheachprojectencompassingallsevencharacteristicsofsuchproblems.Throughthispracticaltraining，studentsareabletosignificantlyenhancetheiroverallabilitytosolvecomplexengineeringproblems.

Keywords：comprehensivepracticaltrainingcourse；Complexengineeringproblems；Teachingreform

1概述

随着我国加入《华盛顿协议》，标志着我国高等教育对外开放与工程教育均迈上了新的台阶［12］。OBE理念也已深入高校人才培养的各个环节。对于毕业要求的评价，不再仅仅是完成课程考核和修完所修学分，而对于毕业生能力的评价显得越来越重要。毕业要求是本科生毕业生完成学业要求应该达到的能力标准，而解决复杂工程问题能力的培养是高等教育的重中之重［35］。在工程实践过程中，工程问题的解决遵循一定的技术规律，但是每个工程问题都具有自身的特殊性，无法通过简单“套用”或“搬移”来解决。新技术的出现，在不断颠覆已有技术框架，为复杂工程问题的解决提供了更多的可能方案。但是新技术的不成熟，也会给工程问题的解决带来新的风险［68］。因此，人才培养的关键是能力的培养，是终身学习习惯的养成。人才的培养是让学生在学校内掌握基本的理论规律与技术路线，并能在今后学习与工作中继续学习不断提高。为了使高校人才培养更加契合第四次工业革命对人才的要求，更加契合地方经济转型升级的需要，保证国家一流专业建设的需要，对测控专业人才培养方案的课程体系进行相应的调整、优化势在必行［910］。

2测控专业人才培养面临的复杂工程问题分析

测控专业具有多学科融合的典型特点，人才培养涵盖的知识内容包括了自动化、控制理论、误差分析、计量等内容，能力培养需要在多学科融合的环境下开展。开展综合实训是被广泛推崇的教学改革方向。如何在综合实训课程中体现出专业特色，并有层次地开展实训实践来锻炼学生，层层深入地提高学生的工程实践能力。根据学校对本科生研究型人才培养的定位，结合测控专业的学科特色，在经过校内外专家论证的基础上，确定出“典型测控电路设计”“嵌入式仪器设计开发”和“测控系统设计开发”三类具有专业特质的典型复杂工程问题，并在此基础上提炼出典型“复杂工程问题”的主要环节和技术特征以及非技术因素。

3我校测控专业在实践教学中存在的问题分析

我校测控专业在工程教育认证自评、专家入校检查、持续改进阶段，针对学生解决复杂工程能力培养，对整个专业的教学培养体系进行全面审核和反思，具体实践中存在如下问题：

（1）解决复杂工程问题能力培养的实践锻炼不足。复杂工程问题能力的培养更侧重于知识的运用，贯穿在课堂教学、课程设计、综合实验、毕业设计等各个教学环节中。受传统教育理念的影响，对复杂工程能力的培养过多主要依靠理论教学，实践教学处于一种辅助教学的地位。实践教学在培养学生的创新意识和解决复杂工程问题能力中的作用是无法替代的，只有通过大量训练、实践，才能使得学生在实践中得到锻炼，才能使得学生解决复杂工程问题的能力得到真正培养。

（2）解决复杂工程问题能力培养的教学体系缺乏体系设计。在日常的教学过程中，任课教师普遍感觉到复杂工程问题能力的培养有些细碎，都是分散在各年级各学期的某个教学环节中，系统型不强、不集中，很容易被忽略。在综合实训课程设置和具体实施上，存在复杂工程问题能力培养环节的冗余或缺失，缺乏总体规划，无法实现对学生解决复杂工程问题能力培养和毕业要求达成情况的全覆盖。学生解决复杂工程问题能力的培养不连贯、不够系统，如何系统培养学生解决复杂工程问题能力，特别是通过专门设置系列的实践环节，是我们在教学过程中需要迫切解决的问题。

（3）解决复杂工程问题能力培养与工程实际结合性不强。目前，开设的综合实训课程侧重于对学生基础训练能力的培养，而实训课程与工程应用严重脱节，实训内容创新性不足，缺乏工程背景与行业需求，造成了实训目的性不强，无法有效调动学生的积极性，实训效果不佳。

（4）教学设计与评价难以适应培养解决复杂工程问题能力的培养。习惯了知识传授方式，进行复杂工程问题解决能力培养的教学设计不容易。无论是综合型、设计型实验项目，还是课程设计实习实训，教学设计习惯于在试验台上进行操作，教学评价习惯用书面报告来评定学生的成绩等次。缺乏实训过程的考核，对于学生实操能力、团队协作能力、课题总结与汇报能力的细化考核不足。

4面向复杂工程问题的专业综合课程设计群建设

4.1专业综合实训教学目标设定

综合设计与实训是在取消了之前多个课程设计的基础上，增加了综合性实训内容，目的是改革中高年级学生工程实践能力的培养模式，将课内与课外相结合，结合实验室开放、第二课堂创新训练，探索依托课程和学分要求，学生常态化进行实践创新训练的新的教学组织模式。改变以往传统的“重设计，轻实践”“重课内，轻课外”“重材料，轻结果”的人才培养模式，更加符合实际的人才培养的要求。

以测控综合课程设计的教学目标为基准，尽量将课程设计所需的基础知识与技能的相关课程安排为综合课程设计的先修课程或同步课程。相关课程的实践教学内容应尽量向综合课程设计的实验对象倾斜。难度较大及关键技术应尽量分布在多个综合课程设计中，通过系列训练实现从入门到熟悉再到掌握的渐进能力培养，如机器人控制、电力拖动等。考核以个人课程报告为主，小组课程报告为辅的课程考核方式，促进个人基本能力要求的达成与团队合作能力发展的平衡。据此，设置的测控专业综合课程实训教学目标，如下表所示。

4.2专业综合课程设计群设计

为了更好地通过系统性实践学习提升学生解决复杂工程问题能力，而且在工程实践应用中体现这些能力的培养，学校在新一轮培养方案的修订中专门设计了一系列的专业综合实训课程群，主要包括《专业综合实训（一）》《专业综合实训（二）》《专业综合实训（三）》。其中《专业综合实训（一）》主要针对专业“仪器设计、精密测试系统人才”的培养目标，在专业层面上实现综合实训；《专业综合实训（二）》主要针对实际工程问题，在多学科交叉层面上实现综合实训；《专业综合实训（三）》主要针对测控领域的技术难题，实现学生科研探索和创新能力的培养。

按照上述解决复杂工程问题能力的渐进培养思路，可分三种类型项目实施。《专业综合实训（一）》侧重于无CPU控制的前端电路放大、信号调理、误差处理、计算机仿真训练，通过电子设计竞赛提升知识应用能力；《专业综合实训（二）》侧重于以有CPU（单片机）为核心的嵌入式系统设计，通过小型仪器设计、精密测量、PID算法应用，提升学生嵌入式开发能力；《专业综合实训（三）》侧重于测控系统，通过粮情测控、电能计量系统项目等开展系统设计实践。

4.3建设具有研究型教学特色的专业综合实训教学团队

积极开展研究型教学研究，探索产科教融合、有特色、有实效的人才培养新机制，推动教学范式变革，实施以发现和探索为中心的教学模式，培养学生批判性思维、科研创新和工程实践能力。建设一支具有研究型教学特色的高水平教学团队，要求所有高级职称教师都要为本科生授课，发挥了高级职称教师在本科教学中的主导地位，同时聘任企业高水平工程技术人员作为本专业兼职教师，在教学全过程体现工程背景与研究型教学特色。

4.4建立合理的研究型综合实训课程评价体系

凸显以学为中心的教学理念，深入推进信息技术与课堂教学深度融合，以学生学习成果为导向，将科研成果与学术前沿引入课堂，推进教学内容及过程性考试评价方法改革。为了提高专业综合实训课程群学习效果评价的信度和效度，综合采用过程评价、团队评价和项目评价等多种评价模式，引入多元评价主体、从多个角度做出兼具诊断、激励和改进功能的积极型评价，并建立实时的反馈机制，从而达到专业综合实训课程研究型教学的独特效果。

结语

河南工业大学测控专业以认证为契机，重构了测控专业的课程体系，以测控综合课程设计为主线，从分立到联合，从单元到系统，与相应的专业基础课程、专业课程相结合，以课程设计的考核结果为相关毕业要求的重要支撑，实现了解决复杂工程问题能力的渐进培养。将最新互联网技术植入课程体系，符合教育部测控类专业教学指导委员会主持的“测控专业课程体系改革与建设试点”工作的指导精神，是测控专业课程体系改革的有益尝试。

参考文献：

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［10］杨洪涛，王小兵.工程教育专业认证标准下的测控专业实践教学的改革与实践［J］.实验技术与管理，2017，34（06）：183186.

基金项目：河南省高等教育教学改革研究与实践项目（2021SJGLX145）；河南工业大学研究生教育改革与质量提升工程项目（HAUTYJS2022AL16）

作者简介：吴才章（1968—），男，汉族，河南郑州人，博士研究生，教授，研究方向：智能传感与光电检测。