基于新工科和工程教育认证的一流专业建设

1、    基于新工科和工程教育认证的一流专业建设    常海青 张宏怡【摘 要】本文阐述工程教育认证与新工科和一流专业建设给电子信息工程专业发展带来了难得的机遇。基于新工科和工程教育认证背景，结合一流专业实践，对专业的人才培养体系、课程体系和知识体系重构提出相关建议，旨在为类似教学改革提供借鉴。【关键词】专业建设 新工科 专业认证 课程体系近年来，通过全面落实“以本为本、四个回归”，“建设一流本科，做强一流专业，推出一流课程，打造一流师资，培养一流人才”的振兴本科教育正如火如荼开展，使坚持“学生中心、产出导向、持续改进”的工程教育认证和新工科教育成为首选。

2、为深化高等工程教育改革，教育部先后发布新工科复旦共识天大行动北京指南，提出新工科建设目标和行动路线，在新工科实践与项目研究指南中明确规划24个选题方向，以工程教育认证和“双一流”建设为抓手促进中国高等教育创新发展。新工科、工程教育认证和一流专业建设为电子信息工程专业带来了难得的机遇，也对其人才培养体系、课程体系和知识体系重构提出了挑战。因此，基于新工科和工程教育认证建设背景开展一流专业教改探索，研究重构其培养目标、毕业要求、课程体系和持续改进等重点要素，通过课程群建设、教学内容整合优化等，实现专业建设向“内涵和外延协同发展”不仅十分必要，而且也有重要的现实意义。一、专业现状分析厦门理工学院电子

3、信息工程专业（以下简称工程专业）是学校首批开办的7个本科专业之一，以培养“厚基础、宽口径、高素质、实用性、创新型”人才为宗旨，2012级开始实施卓越工程师培养计划，2013年获批国家级卓越工程师培养计划建设项目，2016年参加福建省电子信息工程专业评估排名第四，2019年认定为福建省一流专业。围绕学校应用型人才定位，依托福建省尤其是厦门市的电子、光电和微电子产业优势，培养能在电子信息及相关产业从事制造、设计、开发、维护和管理的应用型高级工程技术人才，在专业课程体系设置上也具有很强的地方应用特色。经过40多年的发展，工程专业基本形成健全的培养体系和课程体系，形成一定的办学特色，地处特区的优势也使

4、其拥有丰富的教学实践资源和稳定的师资队伍。但同时也存在专业方向和学科发展相对单一和固化，教师知识结构、教学资源和教学内容不能适应工程教育认证下的一流专业和新工科建设要求，特别是专业优势无法全部转化为跨越式发展的有利条件。面对福建和厦门电子产业发展需求，工程专业提出立足新工科，通过积极开展工程教育认证建设国家一流专业，而要解决的问题就是亟须通过顶层设计与时俱进对专业的培养体系、毕业要求、课程体系进行重构改革和更新，满足专业的新需求。二、工程教育认证与新工科和一流专业建设的关系学科建设、专业建设和课程建设是教育部“双万计划”即双一流专业计划的核心，也是高等教育改革的重要政策“抓手”。国家一流专业申

5、报应具备的基本条件强调“以本为本”，能坚持“学生中心、产出导向、持续改进”的基本理念、积极推进新工科等“四新建设”，不断完善协同育人和实践教学机制，把对质量内化为师生的共同价值追求和行为自觉。就目标来说，“一流专业建设”需全方位提升，不能抱有项目思维。专业培养方案的核心是培养目标、毕业要求、课程体系建设。制订培养目标和毕业要求需遵循专业认证三大理念，并根据学校发展定位、所处行业人才需求和本专业特色进行设计，同时从专业实际出发加强工程实践教育，通过工程实习和卓越工程师计划辅以相应的课程体系与学习活动密切工程教育与业界的联系，同时训练学生具备必要的工程师职业素养、知识与能力。工程教育专业认证obe

6、核心理念强调“学生为中心”“成果导向”“持续改进”3个要素的合成，2018年1月教育部发布的普通高等学校本科专业类教学质量国家标准进一步强调了类似的“三大原则”，因此专业必须从产出导向即社会经济需求、学校定位和专业特色出发制订自己的培养目标以及支撑该培养目标的毕业要求，从传统的以教师为中心的“传道、授业、解惑”转变到以学生为中心的“学什么”“怎么学”“学得怎样”，并相应开展产出设计和教学活动。进而实现从传统工程技术知识传授到职业所需能力的培养。2017版认证通用标准和2020版认证专业类补充标准对专业的核心课程体系、师资队伍等应达到的基本条件均有明确要求。纵观世界，云计算、大数据、物联网、移动

7、互联和人工智能等新技术、新业态和新商业模式正深度改变人民的生活和工作，第四次工业革命加速进行。工程教育只有加快变革才能适应第四次工业革命，新工科建设应运而生。为此，教育部推出一系列措施，从关于开展新工科研究与实践的通知到一流本科专业建设点申报条件都强调积极推进新工科等“四新”建设，要求高校专业办学定位不仅要清晰明确，而且应形成自己的办学特色，特别是地方高校应发挥专业优势助力区域经济发展，支持地方产业转型升级并通过开展具中国特色且与国际标准实质等效的专业认证制度，努力培育“产出导向”的质量文化。显然，工程教育专业认证、新工科和一流专业建设不但不冲突，而且是互补兼容和取长补短。这就要求高校特别是地

8、方应用型高校要在人才培养中除了主动开展新工科教育积极引导学生尽早了解、掌握与本专业有关的“云大物移智”新技术及其发展趋势，同时还要用工程教育专业认证和一流专业的理念统领教学改革。三、培养目标、毕业要求、相关指标的关系、制订与评价（一）培养目标、毕业要求和指标三者的关系培养目标（education objectives）是专业预期学生在毕业5年后所能达到的成就，这也是对专业目标的另一种叙述。毕业要求（program/studentoutcomes）即核心能力（或毕业生素质），强调的是学生毕业时所应具备的和明确且特定的知识、技术和态度。而相关“能力指标”即上述核心能力的达成指标，其体现的是专业用以

9、评估学生达到核心能力的标准。三者的关系是专业须先制订符合学校定位且适应社会经济发展需要的培养目标，特别强调目标制订前专业要对内外需求进行充分调研、分析并掌握充分依据。然后再依据培养目标制订毕业要求，明确学生具备核心能力应达到的标准;运用拟订的评估方法核查学生是否达到了核心能力达成指标所确定的标准，以确知学生是否具备核心能力。根据厦门理工学院“建设应用型本科高校的定位和地方属性”，培养目标首要考虑能支撑福建和厦门区域经济发展和电子信息产业转型升级，适应产业进步。因此，专业提出“培养具备宽厚电子基础知识和基本技能，掌握电子工程的基本原理和现代电子前沿技术，具有在电子信息工程及相关领域从事系统、设备

10、和器件的设计、开发、制造、应用、運管等能力的应用型高素质人才;具备电子工程领域的专业能力、工程能力、发展能力和良好的职业素养，能够成为德、智、体、美、劳全面发展且身心健康的社会主义事业合格建设者和可靠接班人”。（二）培养目标、毕业要求和指标的制订制订过程一般采用反向设计即先依据内外需求确定培养目标，然后根据培养目标设计相应的毕业要求，要特别注意设定的毕业要求指标点应能充分体现专业的特色和内涵，其后再依据毕业要求建立对应的课程体系，重点是设计的课程体系要支持毕业要求的达成。课程安排还应考虑尽早开设“云计算、物联网、人工智能、边缘计算”等现代信息技术课，使学生能运用数学、自然科学和工程基础理论，跟

11、随产业技术发展应用新知识和现代工具解决电子工程实践中的复杂技术问题，并学会选择、使用新技术的方法改造传统的行业和领域。如本专业根据培养目标有关“学校定位、办学层次、专业特色、适应经济社会发展”的要求，将培养具有解决电子信息及相关领域中实际复杂工程问题能力、主要服务于中小型相关行业的应用型人才作为办学特色方向，对应的加强工程基础、专业和实践课程、学科竞赛，拓展培养学生未来能够在社会大背景下独立工作和团结协作的能力，使其能在相关领域取得项目成就，在职场能独挡一面，为服务的单位取得技术进步与经济效益。（三）培养目标、毕业要求和指标的评价与持续改进2017版工程教育认证标准对培养目标的合理性评价以及对

12、其评价与修订过程和评价结果的运用均有明确要求，强调定期有企业和行业专家的参与。因此，专业首先应对所处社会经济发展和科技进步进行调研，同时开展对利益相关者如行业、企业、毕业生等的调查，然后结合调研结果修订出培养目标，并据此修订相应毕业要求、课程体系、评价内容与方式，以期持续改进。四、毕业要求及其指标点分解（一）毕业要求1.对毕业要求“基本含义”的再认识中国2017版工程教育专业认证标准完全采用华盛顿协议最新版本中毕业要求与执行能力（2013版）的12条框架性要求，即毕业要求必须覆盖这12条。其中毕业要求第1至第5条、第11条涵盖知识、问题、设计、研究、使用现代工具、项目管理，它们围绕的都是 “复

13、杂工程问题”，反映的是学生的专业知识、技能和学以致用能力，即“学生能做什么”。第6条、第7条、第8条体现的是“学生该做什么”，包含道德价值取向、社会责任和人文情怀。第9第、第10条、第12条体现的是綜合素质和职业发展能力，即“学生会做什么”。总之，毕业要求传递的重要信息：其一，本科工程教育应聚焦解决复杂工程问题的能力培养;其二，它关注的不是教师“传授了什么”，而是学生“学会了什么”。这是毕业要求指标点分解必须注意的。2.复杂工程问题对于复杂工程问题，李志义认为解决复杂工程问题的能力需要在职业实践中不断提高与完善，而非教学内容。因此，不同办学层次的高校，定义工程专业的复杂工程问题需把握自身办学定

14、位和专业特色对应的复杂性问题及其解决的难易程度。针对复杂工程问题，地方高校可从调研本区域、领域企业特别是小型科技创新型企业在其生产发展与转型中遇到的工程技术难题及其解决方案入手以获得对专业复杂问题的实证资料。此外，随着产业及技术不断进步，专业可定期跟踪工程专业领域新技术的发展，结合新工科和一流专业的建设思想，关注、认识新工业革命中涌现的“云计算、大数据、物联网、移动互联和人工智能”等新技术，并在毕业要求中体现，作为对专业的培养目标与毕业要求定期持续改进的方向。3.毕业要求中非专业技术能力内涵毕业要求第6条至第8条、第11条主要体现工程素养即道德价值取向、社会责任以及人文关怀和经济管理能力，而第

15、9条至第10条、第12条则为发展能力即沟通、合作和终身学习能力，它们关注的都是非专业技术能力。刘少雪研究认为“工业界更重视学生的非专业能力，而且其重要性要高于毕业生的专业能力”。习惯上高校和专业对非技术能力培养关注度较低，而认证标准并未明确怎么制定及评价毕业要求，因此需群策群力尽量鼓励专业教师挖掘经过实践且有依据的学生能力将其确定为非专业能力的点，对应构建相应课程和教学、评价机制。产出导向的人才培养如同企业生存发展需开发满足市场需求的项目产品。毕业要求拟定也可考虑以项目为载体，将专业能力与非专业能力的培养结合，如通过学科竞赛等实践，学生能体验解决“复杂工程问题”，同时达成毕业要求第6条至第12

16、条内涵。（二）毕业要求指标点的合理分解认证通用标准涵盖知识、能力和素质的培养，其中第1条至第5条、第11条主要针对“学生能做什么”即专业知识、技能和学以致用能力，第6条至第8条主要明确“学生该做什么”即价值取向和社会责任，而第9条至第10条、第12条则是“学生会做什么”即职业发展能力和综合素质。因此，毕业要求应逐条合理分解到可衡量的指标点，使其对课程体系安排具导向作用，各指标点均要明确指出每一项要求及指标点通过哪个教学活动来实施，即有明确的课程目标、教学要求、教学内容以及教学活动和教学设计做支撑，以能合理有效评价其达成度。五、课程体系重构（一）课程体系设计原则毕业要求经过合理分解为若干指标点后

17、，即可按反向设计开发具有新工科内涵的课程体系，“挤掉”水课，达到一流专业建设的要求。而课程体系对毕业要求的支撑是通过合理设计其关联度矩阵实现的，一个指标点通常可选多门课程支撑，但需要强调的是单门课程不能支撑太多指标点，一般支撑12点为宜。构建课程体系，除了反向设计确定要开设的课程，重点是按专业认证“产出导向”重构传统的教学大纲、重新设计课程考核内容与评价方案，使课程教学、考核对毕业要求的支撑真正落到实处。作为地方高校可选取一些先进的工程教育模式培养学生工程综合能力，如汕头大学的cdio通过项目将关联课程有机联系。（二）重构形成“电子+”课程体系，通过顶层设计实现知识融合进行课程体系的顶层设计和

18、规划重构。课程体系拟定应做好顶层设计，首先整体考虑课程体系与毕业要求关联度矩阵，矩阵应覆盖全部必修环节。然后重构每门课程的教学大纲使课程教学对毕业要求形成支撑，最后通过对“考核内容与评价”的设计证明课程考核对毕业要求能支撑。课程选择除了满足工程教育认证，还要结合一流专业建设“打造金课，淘汰水课”要求，适当安排新技术课程以适应学生未来自身职业发展的需求，通过开发“电子+”课程体系和教学内容形成完备知识链。工程专业传承学校早期较多的职业属性，课程体系设置带有浓厚的“自动化”色彩，核心课程中专业基础课占比大，这是学校“厚基础”的体现，但从给学生提供专业必需的新技术课程及知识结构完整性考虑，对专业课进

19、行了扩展。一是服务地方需求类，如现代电源技术、嵌入式系统、dsp 系统、eda技术和数字图像处理等;二是计算机与网络知识的强化类，如物联网导论、面向对象程序设计、云计算与人工智能等;三是应用系列类，如电子产品测评、pcb设计进阶、电子测量等。此外，除常规课内实验外，还通过增开如“工程项目实践”和“电子技术综合课程设计”等多门“设计实践”课程强化实践教学。（三）课程群建设及优化整合进行课程群建设。课程群建设及教学内容优化整合是课程体系重构的核心。课程群建设被定义为“系统工程”，它建立在教师团队协作基础上，以培养学生解决复杂问题的能力为目的，强调根据课程的内在逻辑设置，关注的是培养对象是否同质、课

20、程内容是否关联、功能内涵是否相近等，而非简单捆绑，建设的核心紧扣“学生中心、产出导向、持续改进”。为主动适应福建“互联网+”、智能制造2025、创新创业等重大战略，紧跟地方产业转型升级。本专业依托电子信息类专业群重构课程体系。首先，建设特色人才培养师资团队，构建新型创新创业教学实践平台和人才培养校企合作平台，以课程群优化整合课程教学内容。通过对群内课程重组和聚焦，打破原有的课程知识结构界限，建立新的跨课程的知识体系，同时在教学实施过程中激励教师按探究问题的思路“技术需求的引出+原理定性阐明+辅助工具仿真+合理解决方案”开展“研讨式”“层次式”“案例式”“情景式”教学，培养学生创新性和系统性思维

21、，使学生自主学习和创新学习能力得到提升。通过本科阶段按课程群设置形成的知识层级循序渐进培养，工程专业学生的创新实践能力明显提高。其次，重组、改造、升级、优化，整合课程内容，内涵外延协同发展。课程教学内容优化紧扣毕业要求，一是健全“思政课程+课程思政”大学生思想政治教育体系，回归立德树人教育初心，过程中依据支撑矩阵修订每门课程的教学大纲，重构课程目标、重组教学内容，将培养目标和毕业要求指标点细化到具体课程及实践环节，使其在工程专业的课程教学计划中落地。二是確立学院和专业在建设上的主体责任，开展教育思想大讨论，把一流专业建设作为本科教学改革的基石。积极推动教学研究和教学模式改革，借助“慕课”资源和

22、“雨课堂”工具。2015年开始的“模电、数电”课程翻转课堂、混合式教学正不断在其他课程实施。三是改革传统的考核评价方式，采用“全方位、多样化+过程评价”的考核，将口试（答辩）、小论文（设计）、调查报告、课程论文和操作等纳入考核体系。近几年工程专业已将期末考试所占的比重从80%逐步减少到40%，真正使学生“忙起来”。最后，通过推进校企深度融合，深入开展多元化实验实习实训平台构建，探索与实践应用型产业人才培养，完善“卓越应用人才教育培养计划”“闽台校企合作培养模式”，创新与产业发展为导向的工程教育模式。六、“双闭环”机制实现持续改进基于新工科和工程教育认证的一流专业建设是长期系统工程，通过形成性评价持续改进十分必要。工程专业主要通过构建 “双闭环（内环和外环）”持续改进机制来确保有效持续改进，确保实现专业的培养目标。“内环”反馈包括建立教学环节和过程的内部质量监控及其持续改进机制，实现定期评价，及时反馈，及时调整。建立“外环”反馈，主要通过专业建立的外部跟踪反馈改进机