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摘要：實踐教學是培養學生工程能力的重要途徑。在“新工科”和工程教育專業認證等背景下，面向工程能力培養的實踐教學體系優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通過了專業認證并入選首批國家一流專業。結合工程教育專業認證和“雙一流”建設，以現代工程教育理念為指導，對電子信息類專業實踐教學體系中包括課內實驗、綜合實踐、創新訓練、畢業設計等實踐教學環節，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中的作用。

關鍵詞：工程教育專業認證；新工科；電子信息；實踐教學改革；工程能力培養

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《華盛頓協議》，表明我國的高等工程教育實現了國際實質等效[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[2−3]。2019年，教育部了《關于實施一流本科專業建設“雙萬計劃”的通知》，明確指出要全面振興本科教育，提高高校人才培養能力，實現高等教育內涵式發展[4]。現代工程教育強調教育目標要圍繞學生工程能力培養。2015年開始，工程教育專業認證標準中重點強調了復雜工程背景下培養目標和畢業要求的達成、可量化的評價機制、持續改進的措施等。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需求和技術發展、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，作為培養體系中的重要環節，實踐教學體系的不斷優化與完善以及如何更好地支撐學生工程能力的培養，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認證工作的高校。通信工程等5個電子信息類專業通過了工程教育專業認證（部分專業通過兩輪認證）。本文結合學校電子信息類專業工程認證和“雙一流”建設工作的具體實踐，介紹以工程能力培養為目標的電子信息類專業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狀及改革目標

1.1實踐教學體系建設現狀。現代工程應用是涉及多個領域的知識集成系統，對從業者的理論知識、動手能力和工程素養有較高的要求。為培養滿足社會和行業需要的工程技術人才，學生工程能力的培養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、專業基礎教育及專業教育三個階段；在實踐能力培養上分基礎技能訓練、綜合能力訓練和創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節）教學目標與所支撐的畢業要求指標關聯度不夠緊密，缺乏相關專業的針對性內容設置及教學方法的改革。2）個別實踐環節考核不夠細致，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）個性化的實訓環節偏少，學生綜合實踐的機會不足，不利于創新能力培養。4）復雜工程背景需求體現尚待加強，非技術因素畢業要求支撐偏弱，這對于培養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。針對現有實踐教學體系中存在的問題以及學校“新工科”和“雙一流”建設的新要求，近年來圍繞強化工程素養培養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）改革綜合實踐環節教學模式，加強學生專業應用能力訓練；3）完善創新訓練課程體系，加強學生創新意識和創新能力培養；4）強化畢業設計教學改革，加強學生解決復雜工程問題能力的培養。

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的主流應用技術，相關的技術基礎類課程在培養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]。我們根據專業培養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。以嵌入式系統系列課程為例，課程內容選取力圖精煉，圍繞硬件系統設計、驅動程序開發、應用軟件開發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設計概念、培養基本工程素養等方面起到了重要作用。2.2改革綜合實踐環節教學模式。根據培養方案，學生在完成部分專業基礎和專業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理論知識和具體的實現技術結合起來，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，建立立體式培養路線兩個實踐環節中，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或針對專業領域的應用仿真能力培養。教學內容既涵蓋當前電子信息領域的主流技術，又充分體現技術及知識應用的完整性。為此，我們設置了包括通信系統設計仿真、數字信號處理、網絡程序設計、移動應用設計、數據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性，使學生通過兩個實踐環節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）優化師資、管理和評價機制綜合實踐教學不僅涉及專業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（具有企業工作經歷或在企業完成完整工程培訓、企業掛職1年以上等）。學生以小組為單位完成規定課題的設計。設計課題既要體現知識綜合，也要反映技術發展趨勢。具體任務要求則需考慮學生的水平差異，設置基本要求、提高要求和發揮要求，以提高成績的區分度。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，教師現場驗收設計結果，并根據方案的合理性、課題的完成度及設計的創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完善創新訓練課程體系。為了解決個性化實訓環節偏少的問題，設計開發了創新實訓課程體系，陸續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、綜合通信系統設計與實訓等10余門創新類實訓課程。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字電路，由基本應用單元設計到綜合系統應用，由簡單功能實現到復雜電路聯調。從一年級的基礎認知和實操訓練，到創新冬令營集訓、電子信息類小制作為代表的創新綜合設計、創新夏令營、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年不間斷的創新實訓體系，營造了濃厚的創新氛圍，開拓了學生的視野，達到了提高能力、樹立自信、鼓勵創新的目的。如表3所示，競賽結果從側面反映出創新實訓課對強化學生動手能力、培養團隊合作精神及創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改革畢業設計管理模式。畢業設計是本科階段實踐性教學的最后一個環節，旨在培養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]。為了充分發揮人才培養最后一個實踐環節在工程能力培養中的作用，結合多個專業第二輪認證工作，一方面拓寬思路引入團隊畢業設計、校企聯合指導畢業設計等創新模式，另一方面以工程教育專業認證標準對畢業設計環節的要求為基本導向，對畢業設計管理與質量監控進行持續改進。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，保證畢業設計課題具有電子信息類專業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實，或者為將科研成果轉化為生產力創造基礎為設計目標；技術（學術）研究類課題要求涉及專業領域的熱點問題，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。為了保證畢業設計更符合工程能力培養的要求，規定工程實踐和產品開發類課題不少于50%，鼓勵教師結合科研、工程和實驗室建設確定畢業設計課題。近3年電子信息類專業畢業設計課題類型占比統計如圖2所示。2）調動學生潛能，培養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，從而充分發揮學生的主動性，培養獨立思考能力。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個重點環節，采用自查、互查、抽查、督查等多種形式督導畢業設計進程；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生總數10%~15%的比例隨機抽檢論文質量，近3年共抽檢252份畢業論文。來自學校、學院和指導教師的嚴格要求使得畢業設計教學質量穩步提升。在江蘇省普通高校本科畢業設計評選中，通信工程和電子信息工程專業近3年共有13人及3個畢業設計團隊評為優秀（學院按4%比例推優至學校，再由學校評選，推優至江蘇省）。

3結束語

結合工程教育專業認證和“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，對電子信息類專業技術基礎類課程教學、綜合實踐教學、創新能力實訓以及畢業設計等與工程能力培養密切相關的教學環節，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目標的達成。近年來的就業統計表明，南京郵電大學電子信息類專業畢業生的就業率保持在97.69%~100%的高水平，用人單位對學校電子信息類畢業生反映良好，尤其是畢業生與工程素養相關的如敬業精神、實踐能力、創新能力和創新意識、團隊協作能力、組織管理能力、文字及口頭表達能力、工作業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均以優異成績通過了第二輪專業認證，2020年通信工程等4個電子信息類專業入選首批國家一流專業，在國內多個排行榜中居于領先地位。現代工程教育理念強調的以產出為導向、以學生為中心，持續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，結合“新工科”建設要求，著眼于學生工程能力培養，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改進，以適應國家對高素質工程專業人才的需求。

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