卓越工程师专业的工程设计实践课程

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摘要:上海交通大学是首批加入教育部“卓越工程师培养计划”的高校之一。学校电子工程系信息工程专业经过多年实践，探索了一套行之有效的卓越计划创新培养模式。最近，针对实践教学中存在与业界工程设计技术发展相脱节的问题，遵照教育部《关于深化高等学校创新创业教育改革的实施意见》精神，该校进一步深化工程设计实践课程的改革，深度利用科技型企业的优势资源，以项目引导、自主探究方式开展工程实践课程的校企共建，弥补学校教学资源的不足。

关键词:卓越工程师;培养计划;校企合作;项目引导;自主探究

0引言

教育部于2010年提出“卓越工程师教育培养计划”［1-3］，旨在全面提高工程技术人才教育培养质量，在高等工程教育中强化对学生工程实践能力、设计能力和创新能力的培养。2015年由国务院的《关于深化高等学校创新创业教育改革的实施意见》［4］，从建设课程体系，改革教学方法和考核方式，加强创新实践3方面提出了针对性要求。以电子信息类工程专业为例，全国各高校积极开展教改实践，形成了各具特色的成果和做法［5-10］。比如，西安电子科技大学由学校牵头通过校内与校外相结合，资源优化整合、利用率最大化，以生为本等举措提升“协同育人、服务育人，实践育人”的理念;以社会和企业需求为导向，构建“六要素三结合一循环”的创新创业教育模式［11-13］。再比如，胡仁杰等［14-15］以“在课内外相结合的教学实践活动中，培养学生自主学习、知识运用、科学研究、工程实践、团队合作、探索创新的基本能力与素养”为目标，通过课外研学与自主创新项目让学生在实践中学会自主学习、学会研究探索、学会设计创新。自2010年加入首批教育部“卓越工程师培养计划”以来，我校信息工程专业始终围绕教育部卓工培养目标进行实践探索，先后承担教育部电子信息类专业教指委“重大、热点、难点问题”研究课题、学校新一轮学科建设课题等教改项目，科学规范地探索出一套信息工程专业卓越工程师创新培养模式，形成了具有特色的层层递进和系统化的工程实践教育体系［16-17］。近期，又特别针对工程实践教学中遇到的新问题，通过深度开展校企合作，深化改革了工程设计实践课程，在教学实践中获得良好成效。

1校企深度合作课程建设的必要性和可行性

首批加入教育部“卓越工程师培养计划”后，信息工程专业在较短时间内就构建了层层递进和系统化的工程实践教育体系。该体系既包含作为先导的在校内开设的专业实践系列4门课程，也包括全程在校外企业完成的专业实习和毕业设计。然而，经过2轮运行后，通过走访调研卓越工程师计划合作企业，教学中一些较深层次问题得以暴露。最首要的问题是校内开设的专业实践教学与业界实际工程设计理念和技术状况存在脱节，使得先导课程实际效果打了折扣。企业反映，学生进入企业实习后不得不经历比较长的补充学习培训，在6～8周的企业实习中前期学习往往要占去3～4周。要解决好该问题，需要从两方面着力。①须设法使校内课程的实践课题更加贴近工程实际，反映当前较新的设计理念和研发动向;②须设法让学生在校内学习时就能用上业界主流的工程应用技术、仪器设备和设计工具。科技型企业处于工程设计实践前沿，参与高度激烈商业竞争，在上述两方面拥有优势资源。通过校企深度合作，能争取有效利用企业资源弥补学校教学资源的不足。另一方面，校企深度合作也能让科技型企业受益。基本素质优秀的在校生提前以实习生身份加入企业研发团队，承担力所能及的技术任务，既减轻了企业正式佣工的压力，也为企业精准招募得力的员工提供了选择和考察机会。正是由于存在这种双赢，所以令合作的持久性有了基础。

2校企深度合作课程建设的原则和方法

校企深度合作课程依据以下基本原则和具体方法路径进行建设，并首先在信息工程专业“卓越工程师班”开展教学试点。

2．1课程建设原则

(1)课程应具有显著的工程设计实践属性。课程要求学生选择并完成一个工程设计课题，在设计实践中学做工程师。课程结题时，学生要展示工程设计原型样机或系统，并提交工程设计文件和图纸。(2)设计课题应来源于科技型企业。从科技型企业寻求的课题能反映当前技术新理念，紧跟研发新动向，能有效修补“学院式教育”短板，快速打通理论教育与工程实践相结合的路径。不过，课题技术难度上也要注意与学生的能力程度相匹配。(3)企业科研人员应实质性担任课程教师(课题导师)。处于工程研发最前线的企业科研人员有条件接触最新技术理念，有条件接受充分训练来掌握新仪器装备和设计工具的用法。其中有的专业化培训成本还十分昂贵。这些条件往往是学校专业教师或实验室技术人员所不具备的。因此须聘请企业科研人员担任课程内容的主讲教师，并以课题导师身份参与技术指导和课程考核，确保设计项目能高效合理地完成。同时，为课程设置校内教师配合工作。(4)教学质量和管理须全面达到规范标准。教育主管部门和学校自身都已有较为完善的教学质量和管理规范，校企共建课程必须全面遵循，不能变成“法外之地”。合作共建课程不能简单“托管”给企业，因为企业是商业机构，承受市场竞争压力，当出现经营风险时很难苛求其把学校和学生的利益摆在第一位。因此，校企共建课程的主导权和主动权必须由学校掌握，学校是办学活动主体，有责任保证教学活动的稳定和可持续运行。在这方面，课程校内教师有责任积极作为。

2．2课程建设的主要方法

(1)做好合作企业的挑选和联络工作。挑选研发团队实力较强的科技型企业作为合作对象。此外，企业所处行业与学校专业的关系，企业接纳学生的能力，甚至包括企业与学校间的路程距离，都要纳入统一考虑。大部分合作先由院系级与企业对口部门达成合作意向，再转交各自基层直接联系落实。(2)商讨明确校企双方的责任划分。企业参与课程建设的活动应该是非营利性的。对因学习需要进入企业场所的学生，企业可对其提出纪律要求，并提供必要培训，防止发生危及学生人身安全的生产事故。学校为课程开展提供必要的物质和经济条件，为学生购买人身安全类保险。企业导师主要负责课题技术指导，为学生保质保量完成课题任务提供必要支持;同时，对评定学习成绩有实质性话语权。校内教师主要负责教学活动规划、运营、管理监督，督促教学按进度有序开展，并负责按学校内部要求准备和提交各种课程管理文档材料。(3)抓好课程项目选题分配工作。为保证质量，一名企业导师限参与一项课题的指导，每项课题最多接纳两组学生，每组以2或3人为宜。首先师生互选。课题任务要求向学生，有条件的可安排课题导师来校宣讲交流;然后学生向导师提出选题报名申请;再由导师面试确认。互选环节未落实课题的学生接受指定分配。过程中由校内教师负责登记备案，并督促在限期内完成师生互选和项目小组定编定人。整个过程一般在1～2周内完成。(4)开展过程考核，创新评价机制。项目式设计实践类课程通常不设期末卷面考试，其考核由多方面评价组成，在学期的不同时间点设立数个考核环节。过程考核可以比较全面地反映学生的学习效果，也能在过程中适时督促学生抓紧工作进度，按期完成任务。

3课程运行举例

以“系统设计方法、工具与实践”为例。依据课程大纲，该课程34学时2学分，开课期17周，是“一门设计实践课程，帮助学生获得一定的工程研发设计经验”“引导学生在解决工程实际问题中提高设计能力、实验技巧和团队协作素养”，且课程“与合作企业共建”。前期，卓越计划工作组会同课程的校内教师，接洽了三家科技型企业，最后选定爱立信(上海)研发中心作为正式合作单位。提前一个学期，校内教师与企业对口合作的研发部门工程师充分接触。双方综合考虑课题先进性、技术难度、实施条件等因素，讨论确定了4项课程任务选题，相应确定了企业导师。4项选题分别是软件定义网络协议栈数据处理加速、室内定位系统、家庭影院系统和移动气象站设计。由企业导师按统一格式编写“课程项目任务要求”。课程开始后，历经师生互选和分组、项目计划、总体设计、中期汇报、结题答辩、报告评阅及综合评分等过程(见表2)，顺利完成教学任务，获得相当好的教学效果。本轮运行面向本科三年级“卓越工程师班”共23名学生。在过程中，除了通信联系，学生还需定期前往企业接受导师当面指导。有些实验环节也必须前往使用企业的技术开发环境。不过，大部分学习时间仍依靠学校提供工作环境。电子工程系建有主要服务于教学的开放性实验室，共约300m2有将近100个实验工位。还附属有实验器材室、耗材室，为学生提供柜台式服务。

4尚存的问题及改进思考

课程建设和运行收到了很好的效果，但也存在一些问题或隐忧。(1)贴近工程开发前沿的项目课题，往往也伴随着开发难度。技术难度过高的课题不适合本科学习阶段的学生，故需从更大范围遴选课题，调整技术难度;另一方面对比较合适的课题也可以在后一轮重复开展，只要其本身仍具有一定的先进性。(2)合作企业内部若发生经营性变故，可能影响课程教学任务。由于企业是商业经营实体，在市场竞争压力下，企业的人员流动，部门调整，乃至整体被收购兼并，都时有发生。虽然这个问题目前还未遭遇，但是必须未雨绸缪，探讨制定应对预案。比如，如果企业人员离职而中途退出，校内教师能否起一定的补位作用;再如，能否为一门课程安排两家或以上有实力企业长期共建，又互为替补。

5结语

专业实践课程群与企业深度共建后，项目课题由企业提供，可以尽量贴近工程实际，大大提升了课题的实用性、先进性，跟上业内主流应用技术的最新发展水平。而且，通过企业参与提供教学内容、教学条件和教学人员，全面介入课程建设，可以深度利用企业资源，弥补学校教学的短板。项目式教学，强调以学生为主体，培养学生自主式、合作式、研究式的学习方法。课题项目的完成采用自主探究方式，既有明确的指标要求，也有一定的开放性，学生可以有发挥的空间进行创意创新设计。最终以学生的学习效果及在学习过程中所掌握的知识与能力来考核、评价学生。而贯穿课程的实践过程考核机制，使得学生不断得到激励和督促，并通过综合成绩评价方法最终获得较为合理公正的评分。从教学效果和后期到企业实习的反馈来看，这种教学方式能较好地发挥学生的主动性、积极性和创造性，从中掌握一定的思考问题和解决问题的方法，大大提高了工程实践能力。因此，在以后的实习中也能快速跟上企业要求。根据我校2016版信息工程专业卓工培养计划的部署，本科一～三年级共有6门课程组成校企深度合作共建课程群，形成了层层递进的贯通式专业实践特色课程体系。

作者：袁焱 杨宇红 单位：上海交通大学 电子信息与电气工程学院