研究型大学电气工程人才培养模式探讨2011-11-15[1].doc

研究型大学电气工程人才培养模式探讨8研究型大学电气工程人才培养模式探讨胡敏强，黄学良，吴在军（东南大学 电气工程学院，南京210096）摘要：本文首先分析了研究型大学与电气工程专业人才培养的特点和一般培养思路；而后在分析当前高校培养创新人才过程中面临的普遍问题的基础上，结合东南大学电气工程人才培养的实例，从课程体系、教学模式、教学资源、实践环节和多种培养模式等几个方面，探讨了研究型大学应当如何培养创新型电气工程人才这一课题。关键字：研究型大学、电气工程、人才培养、创新型人才中图分类号：Exploration of the Personnel-Cultivating Mode of Electrical Engineering Professional Talents in Research UniversitiesHU Minqiang, HUANG Xueliang, WU Zaijun(Electrical Engineering School, Southeast University, Nanjing 210096)Abstract: The characteristics and the common cultivating methods of Electrical Engineering professional talents in research universities are proposed firstly. And then, based on an analysis of the problems faced in the current cultivating of the innovation talents, the issue on how to cultivate the innovation talents of Electrical Engineering in research universities are discussed deeply with the examples of Southeast University, including the curriculums, teaching modes, teaching resources, practice modes and some new cultivating modes.Keywords: Research Universities, Electrical Engineering, Personnel-Cultivating, Innovation Talents0 前言研究型大学是以创新性的知识传播、生产和应用为中心，以产出高水平的科研成果和培养高层次人才为目标，在社会发展、经济建设、科技进步、文化繁荣、国家安全等领域中发挥重要作用的大学1。研究型大学不仅是国家创新体系主力军的培养基地、也是建立创新型国家的基石和支柱，创新是研究型大学人才培养的核心理念。作为信息产业最重要的基础学科电气工程，学生不仅需要掌握扎实的基础知识和宽广的专业知识，还应有较强的工程实践能力。根据研究型大学人才培养理念2和电气工程学科的特点，研究型大学电气工程人才的培养应突出学生的创造性、实践性和综合性。通过夯实理论基础、丰富专业知识、拓展前沿领域与培养一技之长相结合；通过优化课程体系、创新教学模式，建立科研与教学相结合、学习与研究一体化创新人才培养模式。1 当前创新人才培养面临的普遍问题创新人才是指具备创新意识、创造性思维能力，掌握创新方法，具备创新人格、创新能力，能够顺利完成创造性活动，并富有创造性成果的人才，创新人才是高素质的综合性人才3。当前，不少高校都树立了培养创新人才的观念，也纷纷采取了一些行之有效的措施，但由于高校人才培养模式的转变并非一朝一夕，仍然或多或少存在与建设创新人才培养体系不相适应的环节，主要集中在：1）创新意识与创新能力的提升受到传统教学方式与手段的制约：仍然沿用单一传授知识的教学模式，即接受型的传统课堂教学，教师教学思想观念转变不足、现代教育技术培训不够、方法手段更新不快，始于问题、基于发现、体现研究性和主体性的教学尚未形成氛围；学生与教师之间缺乏交流、互动，研讨交流合作学习不足。2）创新知识结构的构建受到课程知识体系优化进程的制约：通识教育中人文、社会、法律、经济、管理等知识仍显不足，数学、物理、外语、计算机等知识更新不快；专业基础课与专业主干课教材适用性、行业背景不强；专业课的课程资源不丰富且跟不上学科的最新进展。3）创新人才的甄别遴选受到传统考试制度的制约：分数是硬指标，素质和能力是软指标；理论知识考试多、实践考察少；笔试多，口试、论文、专题讨论等形式少；总结性考试多，过程性考试少；标准化考试多，综合性考核少。4）创新人才综合素质养成受到学生非智力因素方面的制约：学生对大学学习生活严重不适应；学习的应试性、功利性强，适应环境能力、表达交流能力、毅力、情操、素养有待加强，尤其是诚信、责任心、团结协作精神有所欠缺；国际视野与竞争意识不强、领袖意识与贡献意识不强；创新创业动机水平有待进一步提高。5）创新人才培养工作受到优质教学资源支撑不足的制约：课程设置与学科发展联系不紧密，本科生教育与研究生教育联系不紧密；教师的教学活动与自身的研究活动联系不紧密，学生的学习活动和本专业的学科建设联系不紧密；学生课内学习活动和课外活动的内容和目标联系不紧密。上述种种问题的存在客观上要求各高校、特别是担负精英人才培养任务的研究型大学就如何培养创新人才这一重要课题做持续、深入的探索和研究。为此，我校建立了大电类公共基础平台，强化了学科基础与实践环节，解决了点与面、宽与专的关系，实现了培养电气工程类创新人才培养目标。2 优化课程体系、转变教学模式，提升教学资源42.1 优化课程体系课程体系是人才培养的首要环节，直接决定了人才的知识面及水平。为了达到创新、开拓和实践的人才培养要求，结合人才培养方案的修订，优化和整合课程体系，突出主干，删除重复，构建自然、人文与专业三条主线，加强知识综合和学科交叉，引入学科发展新成果，使课程体系结构更为科学和优化。更新和完善课程教学内容，注重知识的科学性、先进性和适用性，实现经典理论与学科研究新成果的融合，注重强化对学生学习能力和思维能力的培养，理论与实践的结合与统一，体现创新与活力。相关课程设置简述如下：1）通识教育课通识教育课依托学校公共基础课程平台，主要包括数学、物理、外语、计算机、思政、环生、经管等类别。这些课程主要是加强学生的基础知识和人文素质，丰富学生的知识结构、拓宽专业口径、实现多学科渗透；塑造学生健康和完整的人格和个性，促进各种能力的协调全面发展，启迪创新思维；为将学生培养成“通专结合的复合型人才”和“具有开拓性的创新性人才”打下基础。2）专业基础课专业基础课划分为大电类（电气信息类）和电气类（强电类），主要作用是让学生掌握电气工程及相关领域中必需的理论知识。大电类基础课包括：电路基础、电磁场、信号与系统、计算机结构与逻辑设计、电子电路基础、微机与系统、软件基础、自动控制原理、数字信号处理、信息通信网络基础等。这些课程主要向学生传授电气信息领域中最基本的电工理论、电子理论、控制理论和计算机理论等，为学生学习后续课程打下坚实基础。课程设置上强调了电气、信息两个学科的交叉融合，保证学生根据需要和兴趣在大电类平台上具备广博的基础知识，以满足社会对复合性人才的需求；同时也有利于与国外普遍采用的“EECS”的宽口径培养方式接轨。电气类基础课又称为专业主干课，包括电机学、电力电子基础、电力系统基础、电力系统暂态分析、电力传动技术、电气检测技术等，主要向学生传授电机理论、电力系统理论、电力电子和电力传动理论等。这些课程对于学生理解专业体系、形成专业思想以及选择今后的研究方向都十分重要。学生学习完这些课程之后，可以基本把握电气工程的核心知识和技术脉络，为进一步更加系统、深入地开展相关专业课程的学习，形成可持续发展的知识体系打下扎实基础。3）专业课专业课的主要作用是让学生掌握电气工程领域内两到三个方向的专业知识，同时了解本学科的前沿技术和发展趋势，主要包括：电能生产技术概论、电力系统继电保护、电力市场概论、配电自动化及其发展、电力系统自动装置原理、微特电机及系统、电机设计与CAD、电力电子装置及系统、智能仪表、电气设备故障诊断概论、电气工程新技术专题、新能源发电技术、智能配用电技术等。专业课的设置，不仅要把握学科发展动向，加速新知识、新技术、新观念进入课堂，不断丰富和更新学生的专业知识；而且要充分考虑学校在专业方向上的优势和特色，使之培养出的学生相比其他学校的学生更具“特色”和一技之长。2.2 转变教学模式根据课程的性质和特点，实行多样化教学模式，倡导研究型教学，大力推进探究式、案例式、启发式、讨论式、专题讲座式等多种教学方式，提倡师生之间的教学互动，倡导学生大胆质疑、主动学习、深入研究。根据课程特点和教学需要，合理采用科学、先进的教育技术手段，开发高质量的多媒体课件；提高网络教学平台的利用率，发展和实现课程的网上辅助教学。2.2.1 拓展课堂教学方法课堂教学方法是教学模式最重要的内容，在研究型大学中，课堂教学首先应当能够做到：遵循激发学生学习兴趣的思路，按照课程特点，组织不同课程的不同教学方法，如课堂教学与实践教学相结合、课堂教学与课外指导相结合、课堂讨论与教师讲授相结合、多媒体教学、网络教学、现场教学、双语教学以及外籍专家讲学等。在此基础上，研究型大学还应进一步拓展新型课程，大力倡导以问题为中心的探究式、案例式、合作式、讨论式教学，加快进行研讨课、案例课和以工程项目或热点课题为中心的专题研究、讲座课等新型课程的改革实践。以我校为例：由工程设计与应用能力强、水平高的教授和副教授负责开设“电气工程新技术专题”、“新技术在电力系统中的应用”、“新能源汽车”等10门左右的研讨课，采用了国外流行的Seminar的教学方法。学生在教师给定的选题范围内，就自己最感兴趣的一个方面，自由选题、独立研究，写出论文后在课堂上讲演，教师和其他同学就论文提出质疑并共同探讨。整个教学过程以问题的提出和解决为始终，诱发了学生强烈的求知欲和高涨的学习热情。通过课程学习，学生不仅接触到了学科的前沿技术，而且自身的逻辑思维能力、创新能力、自学能力、开拓能力、科研能力以及表达交流能力等都得到了长足发展。2.2.2 多元化和多维化的课程考核课程考核是教学活动的最后一环，用于评测教学活动的效果。由于以往以卷面成绩作为主要指标的考核办法很难客观反映学生的创新和科研能力，因此，研究型教学模式要求建立一套能够科学、客观反映学生各项能力的考核办法。该办法应当遵循多元化和多维化的原则；即考核面应能涵盖本门课程培养的各种知识技能，结果应能充分体现学生在教学过程中的多维状态，而不是一个简单对某几个特定阶段的总评。其中多元化的考核可参考如下：知识水平的考察可以综合卷面成绩、作业等进行评定；创新和科研能力的考察可以综合实验、专题报告和课外竞赛等进行评定；拓展能力和综合素质等可以综合课堂表现、课外活动等进行评定。多元化和多维化的考核方法难免会给任课教师和教学管理体系带来不小的难度和工作量，但他却能够将学生的知识、能力和人格水平完整的反映出来，符合建设培养创新人才体系的要求。因此，值得我们去努力实现。2.3 提升教学资源在电气工程类人才培养过程中，我们形成了学术带头人和科研骨干承担本科生主干课教学的优良传统。学术带头人在领导各自团队开展高水平科研的同时，也在教学改革和本科创新人才培养方面发挥着核心作用。这些团队积极将科研成果运用到课程建设、教材建设、实验室建设、实践教学改革、教学模式改革等方面，建立了高水平科研成果转化到本科创新人才培养过程的多重渠道，形成了一批优质的教学资源。2.3.1坚持教学与科研紧密结合创新人才的培养需要创新的教学资源，而创新的教学资源需要充分吸收学科建设和创新科研的成果。因此，研究型大学的人才培养必须坚持教学与科研紧密结合，实现教学、科研相长并进：1）坚持做好以创新为主导的高水平科研。创新人才的培养必须有高水平的科研作为基础和保障。换言之，开展高水平的科研工作，不仅是研究型大学引领科学发展的历史使命，也是其培养创新人才的内在需要。2）建立一支教学与科研都追求卓越的教学创新团队，将科研成果纳入课程建设；坚持知名教授承担本科教学任务，他们从事高水平科研的经历将有助于培养出高水平的人才。3）正确处理考核与晋升中教学与科研的关系，完善研究型大学教师聘任、考核、晋升办法，确保教师教学精力投入到位。4）推进科研成果及时转化为教学资源；加大基础和专业实验室的建设力度，建设设备完备，突出行业背景、工程案例和典型应用的教学科研联合实验室；逐步实现所有专业实验室向本科生开放。5）推进本科生进入项目组、课题组，倡导毕业设计选题源自科研项目。只有亲身经历过高水平的科研活动，才有可能培养出高水平的创新思维和科研意识。2.3.2 提升教学资源现代化水平为了满足学生自我发展的需要，还需要整合一批优质的教学资源。以我校为例：校级层面上，建成了集学习、研究、生活等全方位支持信息的网络助学平台；集资源建设、使用、管理、成果展示为一体的课程中心。专业层面上，电工电子实验中心实现了教学全过程网络化管理；电路、电机、电力系统等精品课程搭建了网上助学平台，实现了网上大纲解读、布置作业、讨论答疑和在线测试，有力支撑了学生的自主学习；学院建成了实验仪器网络管理平台，将各专业实验室拥有的大量试验仪器进行资源整合、共享利用，为从事课外研学活动的本科生提供方便。3 强化实验和实践环节实验和实践是电气工程人才培养中不可或缺的重要环节，他不仅是培养学生知识延伸和应用能力的关键环节，也是提升学生综合素质的关键环节，此外研究型大学还强调实验和实践环节对培养和考查学生创新意识和能力的作用。东南大学不仅坚持实施三学期制（短学期集中进行实践能力训练），而且将实验和实践环节分为两大类：专业技能培训和课外研学。前者旨在培养专业实践能力的基础上，着力打造多种能力协调发展的实践体系；后者则是针对研究型大学培养创新科研人才的要求，量身定制的新型实践体系。3.1 专业技能培养专业技能培养可以归纳为电气类和信息类两条主线，我们认为这两条主线的学时按照2：1的比重较为合适。以我校为例：针对电气类专业技能的培养，开设了电路实验、电机实验、电工电子实验、电力系统基础课程设计、电机实习、电力系统认识实习、现代制造技术工程实习、工业系统认识和生产实习等课程；针对信息类专业技能的培养，开设了电子电路实验、数字逻辑电路实验、微机实验，计算机综合课程设计、可编程控制器综合课程设计等课程。考虑到学生需要掌握的各项专业技能不是孤立和分散的，我们遵循技能培养的一般规律，按照系统性、层次性和循序渐进的原则，构建了普适技能（实验）、专业技能（实习）、综合能力（设计）与生产实践分阶段培养，与理论教学有机结合又相对独立的实验和实践体系。值得指出，研究型大学的专业技能培养不能局限在对学生知识应用能力的培养，还需要考虑如何使学生的各项能力均得到协调发展。我们的思路是：适度控制验证性实验，加强设计性、创新性和综合性实验；更多采取系统设计、仿真或制作与理论分析并举的实践思路，着重提高学生的逻辑思维能力、创新能力和自学能力；与用人单位加强联系、建立校外实习基地，以提高学生的工程实践能力、工作能力、发展能力和职业素质为重点，实现科研实践、生产实践与社会实践相结合，为学生将来能够成为一名优秀的设计型工程师打下基础。3.2 课外研学课外研学，即学生课外通过科学研究而学习，是我校针对本科创新人才培养的一个新举措。学校规定每位学生在四年中必须单独或组队通过科研训练计划（SRTP）、学科竞赛、创新实践活动、提交研学作品（制品、设计、报告、规划、软件等）、参加一定数量的科技讲座和发表论文等途径取得学分，作为毕业的必要条件。实践证明，这一举措极大促进了学生各项能力，特别是创新思维和自主科研能力的发展，开拓了学生的科学眼界，培养了学生严谨的科研素养和作风，为将来进一步深造并最终成为一名创新型科研人员打下基础。4 探索多种培养模式创新人才的培养要满足社会对多样化人才的需求，特别是以工程见长的电气行业，既需要面向理论的创新人才，也需要面向工程的创新人才；既需要高峰的创新领军人物和科技精英，也需要善于创新实践的工程师和设计师。同时，国家中长期教育改革和发展规划纲要（2010-2020年）中也明确提出“加强学校之间、校企之间、学校与科研机构之间合作以及中外合作等多种联合培养方式，形成体系开放、机制灵活、渠道互通、选择多样的人才培养体制”和“创立高校与科研院所、行业企业联合培养人才的新机制”的创新举措。因此，即便是研究型大学，也应当积极探索多种渠道、多种模式培养多层次的电气工程人才。4.1 本、硕、博一体化培养高层次创新人才培养直通车针对各方面能力出众、综合素质过硬、具备领军人物潜质的优秀学生，可引入本、硕、博一体化培养的高层次人才培养模式：本科阶段立足强化宽厚基础，硕士阶段强化学科基础和研究开发训练，博士阶段强化创新和发明研究。这种培养模式要求学校从修订培养方案入手，通过整合课程、实验和教师资源，将被培养学生的本科课程与研究生的课程、研究专题结合起来建设，提高资源综合效益，为高层次创新人才的成长提供高质、高效的直通车。在本、硕、博一体化培养过程中，我们要着重考察学生的创新能力、科研意识和发展空间，充分尊重学生自身的发展意愿，实行滚动考核机制，避免“一考订终身”。4.2 跨学科联合培养教育部人才培养模式创新实验区项目教育部人才培养模式创新实验区项目旨在鼓励和支持高校进行人才培养模式的综合改革，在教学理念、管理机制等方面进行创新，努力形成有利于多样化创新人才成长的培养体系，满足国家对社会紧缺的复合型拔尖创新人才和应用人才的需要。自2007年起，东南大学实施了“研究型大学控制类工程师培养创新实验区”项目，该项目以培养优秀的电气工程师和复合型拔尖创新人才为目标，通过电气、自动化、仪器科学三个学院的联合，由电气工程、自动化、测控技术与仪器专业的部分优秀学生为对象组建实验班，在大电类平台上进行宽口径的控制类工程师培养模式的探索与创新。实验区的基本建设思路是：三个学院共同建设实验班控制类相关的课程资源、实践资源和学科资源：1）共同构建以多学科交叉为特点的控制类课程平台，强化理论基础和工程基础。例如，重点建设电路、自动控制、工程设计等7门基础平台课，单独开设工科数学分析课程，增加数学选修课（包括计算方法、离散数学、数学物理方法、数学建模与数学实验）等。为研究型控制类工程师的未来发展奠定基石。2）共同构建以多学科交叉为特点的工程训练平台，探索以突出工程设计、工程研讨和工程实践为特征的人才培养模式，加强学生工程设计能力、创新能力和全面素质的培养。3）共同构建稳定有效的校外实践基地，学生集中在企业进行生产实习和毕业设计，生产实践时间由2周增加到9周，等等。该项目经过近三年的实施，与普通班学生相比，实验班学生表现出了与生产和工程实际更好的亲合力及由此带来的更强的工程设计能力和创新能力，培养效果已初步显现。4.3 产学研联合培养教育部卓越工程师计划“卓工计划”是教育部贯彻落实国家中长期教育改革和发展规划纲要（2010-2020年）和国家中长期人才发展规划纲要（2010-2020年）的重大改革计划。该计划的目标是培养一大批创新能力强、适应经济社会发展需要的高质量工程技术人才，为国家走新型工业化发展道路、建设创新型国家和人才强国战略服务。“卓工计划”的三个特点是：行业企业深度参与培养过程，学校按照通用标准和行业标准培养工程人才，强化培养学生的工程能力和创新能力5。本节将就东南大学电气工程学院“卓工计划”的实施方法做简要说明。4.3.1 培养目标在国家通用标准的指导下，按照电气行业专业标准的基本要求，借鉴国外先进高等工程教育，并结合东南大学电气工程学科专业特色和工程教育改革经验，我们将“卓工计划”的人才培养目标定位在：具有国际竞争力的设计型电气工程师。由于“卓工计划”采用学校、企业分阶段培养的模式，培养目标也可相应细分为两个阶段：在校学习阶段，要求学生具备各类基础科学和人文知识，掌握一般性和电气专业的工程技术知识，能使用学习到的技术指导工程实践，了解各类科技发展；具备完备的专业技能和良好的职业道德；积极参与团队协作，能在多学科合作团队里工作并进行有效的交流；在特定环境下，应用适当的理论和实践方法，分析解决电气工程的实际问题。企业学习阶段，要求学生立足于江苏特别是南京地区的行业优势，通过广泛参与认识实习、生产实习、课程设计、岗前培训、企业工程项目设计与研发，培养学生在设计研发、团队合作、交流沟通、工程服务、组织管理等方面的能力。4.3.2 培养模式1）学制安排设计型电气工程师的培养采取（3+1）+（1+1）的模式，分本科、全日制工程硕士两个阶段进行。其中“3+1”对应本科培养阶段，学制四年，前三年为理论课程学习阶段，第四学年安排学生到合作企业进行实习、训练和毕业设计。经考核合格后，进入全日制工程硕士阶段学习。后两年“1+1”对应全日制工程硕士培养阶段，学制两年。第一年进行专业知识学习（须获得28个学分），第二年进入企业从事产品生产、设计、研发等工作（0.5年），经单位和学校考评合格后，在企业或学校准备毕业答辩、提交相关成果（0.5年），最终取得全日制工程硕士学位。整个培养过程企业学习阶段工程实践时间为两年，分本科、全日制工程硕士两个阶段进行，每阶段累计均不少于一年。2）相关举措“卓工计划”要求体现理论学习与工程实践并重的观念，为此我们将毕业设计、课程设计的内容与工程设计相结合，通过边教学、边实践、边科研、边应用，使培养过程更贴近社会、贴近生产。建立产学研相结合的专业建设与发展指导委员会。邀请合作企业和研究机构的专家对专业规划、培养目标和方案、课程设置和教学内容等进行宏观指导，参与制订企业学习阶段的具体培养方案，以及推进校外工程训练基地建设等工作。在企业学习阶段，学校与企业、行业建立全方位的合作，包括培养目标、计划的制订、学生实践能力的培养、双师型教师的培养、科研协作和毕业生分配等，力争校企合作达到三方共赢，即：学校通过合作实现其人才培养目的、企业通过合作满足其对人才的需求、学生通过实践实现了自我发展。在企业学习阶段，无论是本科生还是硕士生均实行校内外双导师联合指导。校外导师由企业中责任心强、业务水平高的技术人员和专家担任，负责学生工程实践和岗前培训的教育与考核，并全程参与课程设计、毕业设计等的指导工作；校内导师由具有一定工程背景和实践经验的教师担任，负责指导学生制订学习计划，撰写学术论文和学位论文，组织论文答辩等工作。学生毕业论文（设计）尝试让学生结合实践岗位或根据校企合作项目选题。这既可以满足企业技术开发的需求，又深化和拓展了学生的知识面并锻炼了实践能力，为其今后发展打下良好基础。4.4 国内外联合培养走国际化办学的道路在高等教育国际化的背景下，走国际化办学的道路已经成为研究型大学实现自我发展的必然诉求。东南大学电气工程学院发展国际化办学的指导思想是：坚持研究型大学的办学理念，瞄准国际一流水准，从师资的国际化、学科的国际化、学术的国际化和学生的国际化四个层次推动国际化办学的进程，并努力形成长效机制。针对人才培养，我们将国际化办学的目标定位在：通过营造国内外合作的创新人才培养氛围，培养具有国际视野的行业领军人才、具有国际竞争能力的卓越电气工程师和国际认可的高级工程技术人才。具体举措包括：1）“外派”：利用海归学者、海外校友和海外进修教师的资源优势，广泛建立国际合作渠道，巩固和加强与国际知名高校（如亚琛、巴士、俄亥俄州立、香港大学等）、研究机构的合作办学。办学形式包括：联合培养（如31、22、1+3等）、境外课程设计和毕业设计、校际师生交流互访、暑期游学、实习以及鼓励学生参加国际会议等。让学生到国外学习、实践，不仅有机会接触到最先进的科学技术，同时开阔了视野、接受了不同文化、观念的熏陶，是提高创新人才培养质量的有效途径。因此，我校力争近两年内本科生境外学习的比例达到10%。2）“引智”：每年派出2-3名教师出国研