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摘要：實踐教學是培養(yǎng)學生工程能力的重要途徑。在“新工科”和工程教育專業(yè)認證等背景下，面向工程能力培養(yǎng)的實踐教學體系優(yōu)化與完善是當前教學改革的重點和難點。南京郵電大學是以電子信息為鮮明特色的高校，已有多個電子信息類專業(yè)通過了專業(yè)認證并入選首批國家一流專業(yè)。結合工程教育專業(yè)認證和“雙一流”建設，以現(xiàn)代工程教育理念為指導，對電子信息類專業(yè)實踐教學體系中包括課內實驗、綜合實踐、創(chuàng)新訓練、畢業(yè)設計等實踐教學環(huán)節(jié)，從教學內容、教學方法、管理模式等方面開展了教學改革與實踐。結果表明，實踐教學改革取得了良好的效果，有效提高了實踐教學在學生工程能力培養(yǎng)中的作用。

關鍵詞：工程教育專業(yè)認證；新工科；電子信息；實踐教學改革；工程能力培養(yǎng)

近年來，我國推動了一系列工程教育改革重大舉措。2016年6月，中國正式加入《華盛頓協(xié)議》，表明我國的高等工程教育實現(xiàn)了國際實質等效[1]。2017年，教育部啟動“新工科”建設，并先后形成了“復旦共識”“天大行動”和“北京指南”，主動布局未來科技領域人才培養(yǎng)[2−3]。2019年，教育部了《關于實施一流本科專業(yè)建設“雙萬計劃”的通知》，明確指出要全面振興本科教育，提高高校人才培養(yǎng)能力，實現(xiàn)高等教育內涵式發(fā)展[4]?，F(xiàn)代工程教育強調教育目標要圍繞學生工程能力培養(yǎng)。2015年開始，工程教育專業(yè)認證標準中重點強調了復雜工程背景下培養(yǎng)目標和畢業(yè)要求的達成、可量化的評價機制、持續(xù)改進的措施等。2017年6月教育部主導審議通過的《新工科研究與實踐項目指南》進一步明確工程教育要結合產業(yè)需求和技術發(fā)展、瞄準國際前沿，并在此前提下推動教育教學改革[2]。在工程教育改革的大背景下，作為培養(yǎng)體系中的重要環(huán)節(jié)，實踐教學體系的不斷優(yōu)化與完善以及如何更好地支撐學生工程能力的培養(yǎng)，成為當前高校教學改革中關注的熱點[5−7]。南京郵電大學是國家“雙一流”建設高校，也是國內較早開展工程教育專業(yè)認證工作的高校。通信工程等5個電子信息類專業(yè)通過了工程教育專業(yè)認證（部分專業(yè)通過兩輪認證）。本文結合學校電子信息類專業(yè)工程認證和“雙一流”建設工作的具體實踐，介紹以工程能力培養(yǎng)為目標的電子信息類專業(yè)實踐教學體系內涵建設的改革和探索。

1實踐教學體系建設現(xiàn)狀及改革目標

1.1實踐教學體系建設現(xiàn)狀?，F(xiàn)代工程應用是涉及多個領域的知識集成系統(tǒng)，對從業(yè)者的理論知識、動手能力和工程素養(yǎng)有較高的要求。為培養(yǎng)滿足社會和行業(yè)需要的工程技術人才，學生工程能力的培養(yǎng)應貫穿整個本科階段，其中實踐教學起到至關重要的作用。作為以電子信息為鮮明特色的工科高校，南京郵電大學在多年的教學實踐中，構建了較為完整的多層次、立體化實踐教學體系[8]，如圖1所示。該體系在知識結構上分為通識基礎教育、專業(yè)基礎教育及專業(yè)教育三個階段；在實踐能力培養(yǎng)上分基礎技能訓練、綜合能力訓練和創(chuàng)新能力訓練三個層次；在實驗實踐空間上從校內實驗實踐平臺延伸到校外實踐基地，基本覆蓋了電子信息類專業(yè)學生所需的實踐教學全過程。經過多年實踐，該實踐教學體系取得了豐碩的成果，先后獲批了包括國家級教學成果獎、國家級教學平臺、國家級精品課程等成果，學生在各級各類學科競賽中也取得了優(yōu)異成績。1.2實踐教學中存在的問題。對照工程教育認證標準，現(xiàn)有實踐教學體系實施中仍存在不足之處，歸納為以下4點。1）部分工程基礎類課程（包括與之相關的實驗實踐環(huán)節(jié)）教學目標與所支撐的畢業(yè)要求指標關聯(lián)度不夠緊密，缺乏相關專業(yè)的針對性內容設置及教學方法的改革。2）個別實踐環(huán)節(jié)考核不夠細致，缺乏形成性評價，難以對學生學習的全過程及其效果進行有效評估，也影響了相關畢業(yè)要求指標點是否達成的準確及定量判斷。3）個性化的實訓環(huán)節(jié)偏少，學生綜合實踐的機會不足，不利于創(chuàng)新能力培養(yǎng)。4）復雜工程背景需求體現(xiàn)尚待加強，非技術因素畢業(yè)要求支撐偏弱，這對于培養(yǎng)學生解決復雜工程問題所需的綜合能力形成了限制。1.3實踐教學體系內涵建設目標。針對現(xiàn)有實踐教學體系中存在的問題以及學?！靶鹿た啤焙汀半p一流”建設的新要求，近年來圍繞強化工程素養(yǎng)培養(yǎng)和復雜工程背景下實踐能力訓練開展了一系列改革嘗試。主要建設內容包括：1）深化基礎技術類課程群教學改革，加強學生基礎技術應用能力訓練；2）改革綜合實踐環(huán)節(jié)教學模式，加強學生專業(yè)應用能力訓練；3）完善創(chuàng)新訓練課程體系，加強學生創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力培養(yǎng)；4）強化畢業(yè)設計教學改革，加強學生解決復雜工程問題能力的培養(yǎng)。

2實踐教學體系內涵建設實踐

2.1技術基礎類課程群教學改革。以嵌入式處理器及FPGA為代表的應用技術是電子信息行業(yè)的主流應用技術，相關的技術基礎類課程在培養(yǎng)學生解決工程問題的基本技能方面占有十分重要的地位[9−10]。我們根據(jù)專業(yè)培養(yǎng)要求建立技術基礎類課程群，并對課程的教學內容、教學方法進行改革。以嵌入式系統(tǒng)系列課程為例，課程內容選取力圖精煉，圍繞硬件系統(tǒng)設計、驅動程序開發(fā)、應用軟件開發(fā)3個應用方向的必備知識組織教學內容；教學設計力圖脈絡清晰，每個知識點的介紹講清楚“是什么”“為什么”“怎么用”。以上過程教會學生“應該怎么做”，而通過問題導向則可幫助學生學會“我怎么做”[11]。結合嵌入式系統(tǒng)的典型應用設計一些小型課題，讓學生帶著任務學習，隨著課程學習的深入逐步形成課題的解決方案。教師通過組織討論、主動質詢等方式，引導學生注重相關領域的知識貫通，了解不同技術或方法的應用場合及局限性。表1給出了部分典型課題示例。技術基礎類課程群的教學改革提高了課程的教學效果，在幫助學生建立系統(tǒng)設計概念、培養(yǎng)基本工程素養(yǎng)等方面起到了重要作用。2.2改革綜合實踐環(huán)節(jié)教學模式。根據(jù)培養(yǎng)方案，學生在完成部分專業(yè)基礎和專業(yè)課程學習后會安排兩門綜合實踐課程的學習，一門是軟件設計，另一門是課程設計。綜合實踐課程要求學生將專業(yè)理論知識和具體的實現(xiàn)技術結合起來，使學生得到較全面的工程實踐訓練[12−13]。為了提高教學效果，我們在教學內容、師資隊伍建設和教學管理等方面開展教學改革。1）豐富教學內容，建立立體式培養(yǎng)路線兩個實踐環(huán)節(jié)中，軟件設計注重編程能力和軟件仿真能力訓練，課程設計側重軟硬件結合的工程能力培養(yǎng)或針對專業(yè)領域的應用仿真能力培養(yǎng)。教學內容既涵蓋當前電子信息領域的主流技術，又充分體現(xiàn)技術及知識應用的完整性。為此，我們設置了包括通信系統(tǒng)設計仿真、數(shù)字信號處理、網絡程序設計、移動應用設計、數(shù)據(jù)庫技術應用等多個教學模塊供學生選擇學習。此外，盡可能使軟、硬兩條主線的模塊設置在內容上具有延續(xù)性，使學生通過兩個實踐環(huán)節(jié)的訓練全面掌握相關技術的運用。表2給出了綜合實踐課程教學內容及層次關系。2）優(yōu)化師資、管理和評價機制綜合實踐教學不僅涉及專業(yè)理論還涉及應用技術，其中最重要的是指導教師及團隊建設[14]。為了提供有效的指導，每個模塊的教學由3~5名專業(yè)理論教師和實驗技術教師共同組成的教學團隊承擔，其中至少有1名教師具有工程實踐背景（具有企業(yè)工作經歷或在企業(yè)完成完整工程培訓、企業(yè)掛職1年以上等）。學生以小組為單位完成規(guī)定課題的設計。設計課題既要體現(xiàn)知識綜合，也要反映技術發(fā)展趨勢。具體任務要求則需考慮學生的水平差異，設置基本要求、提高要求和發(fā)揮要求，以提高成績的區(qū)分度。在教學過程管理上，通過細化評價機制調動學生的主觀能動性。學生完成設計后，教師現(xiàn)場驗收設計結果，并根據(jù)方案的合理性、課題的完成度及設計的創(chuàng)新點等對學生的工作進行評價。經過幾年的改革實踐，每學年課題的更新率保持在10%。學生在現(xiàn)代信息技術工具使用、解決工程問題的方法、團隊合作、溝通交流及報告撰寫等方面的能力得到了較好的訓練。2.3完善創(chuàng)新訓練課程體系。為了解決個性化實訓環(huán)節(jié)偏少的問題，設計開發(fā)了創(chuàng)新實訓課程體系，陸續(xù)開設了包括電子設計基礎能力訓練、通信電路模塊設計與實訓、微處理器應用設計與實訓、傳感器應用設計與實訓、綜合通信系統(tǒng)設計與實訓等10余門創(chuàng)新類實訓課程。這類課程按任選課設置，授課對象不受年級限制，授課形式以動手實踐為主。課程訓練內容由模擬電路到數(shù)字電路，由基本應用單元設計到綜合系統(tǒng)應用，由簡單功能實現(xiàn)到復雜電路聯(lián)調。從一年級的基礎認知和實操訓練，到創(chuàng)新冬令營集訓、電子信息類小制作為代表的創(chuàng)新綜合設計、創(chuàng)新夏令營、學院電子設計競賽、各級學科競賽訓練營等多種形式，構建了4年不間斷的創(chuàng)新實訓體系，營造了濃厚的創(chuàng)新氛圍，開拓了學生的視野，達到了提高能力、樹立自信、鼓勵創(chuàng)新的目的。如表3所示，競賽結果從側面反映出創(chuàng)新實訓課對強化學生動手能力、培養(yǎng)團隊合作精神及創(chuàng)新意識起到了很大作用。近年來學生在各類電子設計競賽中也取得了較好成績。2018和2019兩年通信工程與電子信息工程專業(yè)參賽學生獲國家一等獎2人、國家二等獎3人、省一等獎19人、省二等獎50人。2.4改革畢業(yè)設計管理模式。畢業(yè)設計是本科階段實踐性教學的最后一個環(huán)節(jié)，旨在培養(yǎng)學生綜合運用所學理論知識和技能解決實際工程問題的能力[15−18]。為了充分發(fā)揮人才培養(yǎng)最后一個實踐環(huán)節(jié)在工程能力培養(yǎng)中的作用，結合多個專業(yè)第二輪認證工作，一方面拓寬思路引入團隊畢業(yè)設計、校企聯(lián)合指導畢業(yè)設計等創(chuàng)新模式，另一方面以工程教育專業(yè)認證標準對畢業(yè)設計環(huán)節(jié)的要求為基本導向，對畢業(yè)設計管理與質量監(jiān)控進行持續(xù)改進。1）把關課題質量，強調復雜工程問題要素采取系、院、校三級審核方式共同把關課題質量，保證畢業(yè)設計課題具有電子信息類專業(yè)領域復雜工程問題的基本要素。課題以工程設計、技術（學術）研究和軟件設計三大類為主。工程設計類課題要求與經濟建設和生產實際中的問題緊密結合，以將技術原理轉化為技術現(xiàn)實，或者為將科研成果轉化為生產力創(chuàng)造基礎為設計目標；技術（學術）研究類課題要求涉及專業(yè)領域的熱點問題，重在探索新方法、新技術、新理論以及新設備的研制方向等；軟件設計類課題主要包括編制應用工程軟件，根據(jù)已有硬件功能編寫硬件控制、信息交換、管理或顯示程序等。為了保證畢業(yè)設計更符合工程能力培養(yǎng)的要求，規(guī)定工程實踐和產品開發(fā)類課題不少于50%，鼓勵教師結合科研、工程和實驗室建設確定畢業(yè)設計課題。近3年電子信息類專業(yè)畢業(yè)設計課題類型占比統(tǒng)計如圖2所示。2）調動學生潛能，培養(yǎng)獨立思考能力學生選題后，給學生充裕的時間進行調研和開題準備。學生對課題有充分的理解、能提出較詳細的設計方案才是完成設計的基本保障，所以允許學生根據(jù)自身的能力對課題要求提出修改意見，確定合適的設計目標。在畢業(yè)設計進行過程中也允許對設計目標作適當調整，從而充分發(fā)揮學生的主動性，培養(yǎng)獨立思考能力。3）加強過程管理，保證教學質量采取有效措施加強過程管理：一是抓住開題、中期和答辯3個重點環(huán)節(jié)，采用自查、互查、抽查、督查等多種形式督導畢業(yè)設計進程；二是注重論文評閱和答辯工作的質量檢查。學院和學校每年按畢業(yè)生總數(shù)10%~15%的比例隨機抽檢論文質量，近3年共抽檢252份畢業(yè)論文。來自學校、學院和指導教師的嚴格要求使得畢業(yè)設計教學質量穩(wěn)步提升。在江蘇省普通高校本科畢業(yè)設計評選中，通信工程和電子信息工程專業(yè)近3年共有13人及3個畢業(yè)設計團隊評為優(yōu)秀（學院按4%比例推優(yōu)至學校，再由學校評選，推優(yōu)至江蘇省）。

3結束語

結合工程教育專業(yè)認證和“雙一流”建設工作實踐，南京郵電大學主動適應工程教育面臨的新形勢和新需求，對電子信息類專業(yè)技術基礎類課程教學、綜合實踐教學、創(chuàng)新能力實訓以及畢業(yè)設計等與工程能力培養(yǎng)密切相關的教學環(huán)節(jié)，從教學內容、教學方法、管理模式、教師隊伍建設等方面開展改革探索與實踐。具體方法行之有效，具有較強的實用性和可操作性。實踐教學改革提升了實踐教學水平，保證了全體學生獲得有效的工程實踐能力鍛煉，有力地支撐了人才培養(yǎng)目標的達成。近年來的就業(yè)統(tǒng)計表明，南京郵電大學電子信息類專業(yè)畢業(yè)生的就業(yè)率保持在97.69%~100%的高水平，用人單位對學校電子信息類畢業(yè)生反映良好，尤其是畢業(yè)生與工程素養(yǎng)相關的如敬業(yè)精神、實踐能力、創(chuàng)新能力和創(chuàng)新意識、團隊協(xié)作能力、組織管理能力、文字及口頭表達能力、工作業(yè)績等均獲得了較高評價[17]。通信工程、電子信息工程、電子科學與技術等電子信息類專業(yè)均以優(yōu)異成績通過了第二輪專業(yè)認證，2020年通信工程等4個電子信息類專業(yè)入選首批國家一流專業(yè)，在國內多個排行榜中居于領先地位?，F(xiàn)代工程教育理念強調的以產出為導向、以學生為中心，持續(xù)改進的思想要真正落實到教育實踐中還需要一個較長的過程，特別是課堂教學和實踐教學具體實施的微觀層面。因此，圍繞實踐教學體系內涵建設的教學改革將是一項長期的工作。后續(xù)，結合“新工科”建設要求，著眼于學生工程能力培養(yǎng)，針對教學目標、教學方法、評價機制、師資建設等仍將進行持續(xù)改進，以適應國家對高素質工程專業(yè)人才的需求。

作者:王奇1 范山崗 戴海鴻 趙海濤 沈建華1,2單位:1.南京郵電大學通信與信息工程學院 2.南京郵電大學信息與通信工程國家級實驗教學示范中心