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摘要：《工程导论》是目前大多数工科院校面向本科生工程教育开设的一门必修课程。本文以产出为导向，以学生为中心，分析了“工程教育专业认证”背景下工程教育的内涵及高等工程教育目标，提出创新的教学改革理论并予以实践。本论文研究内容包括：（1）围绕工程教育专业认证要求，构建体现“电子科学与技术”专业特色的课程体系；（2）设置知识与能力交融的教学内容，培养有解决“复杂工程问题”能力的学生；（3）借鉴CDIO工程教育理念，探索有效提高学生学习积极性和学习兴趣的方法，全面提高工程教育教学质量。
关键词：工程导论；工程教育专业认证；电子科学与技术专业
本文引用格式：樊敏,杨定宇,孙萍,等.基于工程教育专业认证的《工程导论》课程教学改革与实践[J].教育现代化,2020,7(37):67-69.
Teaching Reform and Practice of“Introduction to Engineering”Course Based on Engineering Education Professional Certification
FAN min,YANG Ding-yu,SUN Ping,DONG Qi,WEI Zhao-rong
(College of Optoelectronic Engineering,Chengdu University of Information Technology,Chengdu,Sichuan)
ABSTRACT：“Introduction to Engineering”course is a compulsory subject for undergraduate engineering education in most engineering colleges.This paper takes output as guide and students as the center,analyzes connotation of engineering education and goal of higher engineering education under background of"engineering education professional certification",and puts forward innovative teaching reform theory and practice.The research contents of the paper include:(1)to build curriculum system reflecting characteristics of"electronic science and technology"based on requirements of engineering education professional certification;(2)to set up teaching content of knowledge and ability integration,and cultivate ability of students to solve"complex engineering problems";(3)based on concept of CDIO engineering education,this paper explores effective ways to improve enthusiasm and interest in learning of students,and comprehensively improves quality of engineering education and teaching.
KEY WORDS：Introduction of engineering;Engineering education professional certification;Electronic science and technology
我国目前是工程教育大国，高等工程教育改革以前所未有的广度和深度令全世界关注。在“工程教育专业认证”、“新工科”、“卓越工程师计划”、“CDIO教育教学”等正在全国各高校开展得如火如荼，特别是“工程教育专业认证”成为我国工程教育与世界接轨的桥梁。为此，很多高校工科专业都开设了《工程导论》或相关课程。工程导论课程是低年级工科本科生进入工程领域的入门课程，为培养工科学生学习工程知识，培养工程素养，培养合格的工程技术人才实施的必要的工程教育。因此，对工程导论课程实施教学改革研究与实践具有重要的现实意义。
但是，目前高校工科毕业生缺乏在现代工程环境下所要求的解决复杂工程问题能力，如何培养具备一定专业知识技能和较好综合素质的创新型毕业生，这是目前理工类高校都在研究的问题。需要构建体现专业特色的《工程导论》课程体系才能以产出为导向，以学生为中心，切实提高课程质量与教学水平，以实现持续改进。调研发现，由于该课程的特殊性，《工程导论》的教学内容不易把握。教师上课具体内容有一定随意性，或只是紧密结合专业知识，缺乏相应工程知识与能力交融的教学内容，无法培养学生有解决“复杂工程问题”的能力；教学方法主要是教师课堂理论授课，学生学习过程中，无法将所学知识与实际应用相联系。
而“工程教育专业认证”提出，“工程基础与基本理论应通过相应的课程设置涵盖必须的内容，其广度与深度，包括考试要[1]均应能达到本专业培养目标的要求。”故本论文研究的是如何以工程专业认证为契机，将《工程导论》课程建设成为有利于培养满足电子科学与技术行业和社会需要的高素质应用型工程技术人才的基础课，为学生将来具备全局视野奠定基础。
一教学改革
工程导论课程体系的改革必须以工程教育专业认证为基础，在整个过程中以学生为中心，以人才产出为驱动。如图1，课程体系构建思路所示：首先在工程教育专业认证的背景下，基于OBE理念（OBE即Outcome-Based Education，是基于产出的教育，已广泛应用于本科教育评估和工程教育专业认证标准中[1]。）根据新形势新需求分析专业层面的“产出”，即学生毕业后应获取的知识、能力和素质，确定培养目标。然后根据培养目标制定电子科学与技术人才培养方案。接着根据方案，对课程体系进行重新构建，对《工程导论》教学大纲做调整，设置知识与能力交融的教学内容，考虑如何培养有解决“复杂工程问题”能力的学生。而在教学活动中，对大纲的实施即能实现该专业工程教育专业认证的毕业要求。
这样的思路，通过一体化课程设计，建立课程与专业毕业要求的关联，确定课程层面的预期“学习产出”，做好课程的实际“学习产出”评估，持续推进电子科学与技术专业人才培养质量改进。而且为了使毕业生达到基本的职业素养，必须让思政教育贯穿《工程导论》课程中，从而贯穿整个大学学习过程中。从专业顶层设计出发，在梳理职业素养的基础上，寻找思政教育与专业课程的结合点；积累思政素材，设计开展思政教育的教学环节；丰富授课手段，施多样化、嵌入式的思想政教育。我们通过深度理解工程教育专业认证内涵，根据这样的思路，将原有课程教学内容重组和教学过程重构，将原来单一的模块分成两个：第一个模块重点教学基础工程知识，并辅以相应的实践内容。这样能有效支撑工程教育专业认证中毕业要求1中工程知识的要求；毕业要求3中在设计、开发解决方案要考虑社会、健康、安全、法律、文化以及环境等因素；毕业要求6中工程与社会的关系的要求；第二个模块重点教学如何解决复杂工程问题，并辅以相应的实践内容。这样能有效支撑工程教育专业认证中毕业要求2中对工程、产品项目的分析能力的要求；毕业要求4中对工程、产品的研究能力的要求；毕业要求11中在多学科环境下（包括模拟环境），在设计开发解决方案的过程中，正确运用工程管理与经济决策方法的要求。两个模块在知识结构上呈递进关系，即第一个模块是基础，第二个模块是应用。
而无论是工程教育专业认证中毕业要求的技术知识与非技术知识要求，还是毕业要求中的素质要求，最终要达到的目标就是毕业生能够设计、开发一个“复杂工程问题”的解决方案。《工程导论》正是这一先驱课程，其课程体系的构架成为实现这一目标的基石。
《工程导论》在内容上的将以大规模工业生产及社会经济系统为研究对象，体现“企业和社会环境下的构思，设计，实施和运行培养理念，系统、综合地介绍工程知识体系，提供产品、过程和系统建造中工程实践所需的框架[2]。研究工程进行的一般规律，并进行改良，从而提高生产率和社会经济效益。通过本课程的学习，使学生掌握工程学的基本知识，培养解决复杂工程问题的能力，有利于后续课程的学习，为学生将来具备全局视野奠定基础[3]。
因此，在知识点的安排上，（1）首先明确工程、技术与科学间的关系；（2）其次，明确高等工程教育培养目标，即高等工程教育是顺应社会、经济和科学技术发展的需要，以技术科学为主要学科基础，面向工程的实际应用，以培养善于将科学技术转变为生产力的工程师为目标；（3）然后，学生应该知道现代工程师的基本要求，明确一个工程师的任务与责任，以及如何利用学科知识去执行这些任务。新时代的工程师应加强思想教育，培养和践行社会主义核心价值观，成为担当民族复兴大任的时代新人；（4）接着学生应该学会工程问题分析与决策，运用工程方法研究与解决系统工程问题时应遵循工作程序、逻辑步骤、基本方法及方法体系；（5）还要掌握工程的规划与设计的基本方略；（6）最后，上升到能够拥有解决复杂工程问题的能力，就电子科学与技术专业而言，在光电器件与集成技术、光通信器件与系统、光电传感领域考虑全周期、全流程的产品（复杂工程）开发法，以这样的流程行：概阶段→计阶段开发阶段→验证阶段→发布阶段→生命周期阶段[4]。
这样的内容安排和课程重构，将能够实现工程教育专业认证中该们课程所支撑的毕业要求。
二教学实践
《工程导论》这样导论性课程是一个学生在低年级接触的早期的工科课程，其目的是建立工程师在社会中的工作和贡献的框架，由此激发学生对工程领域的兴趣并加强其主动性，对学生后期专业课的学习是引导和奠基。在教学的过程中，引导学生进行创造和构建，尽早开始培养学生个人、人际交往能力以及产品、过程和系统的建造能力。因此，在教学方法和手段上，《工程导论》在课程上实施的教学实践将借鉴国外CDIO工程教育的理念和教学方法（Conceiving-Designing-Implementing-Operation，简称CDIO），探索有效提高学生学习积极性和学习兴趣的方法，在课堂中引入多种新的课堂教学模式，以面向问题的学习（PBL）为核心，采用主动学习、项目学习、团队学习、问题导向学习等多种教学手段来设计和实施课程教学。以工程实例传授复杂工程问题的全周期流程、方法，使学生进行企业认知，学到与工程知识、方法论相融合的内容。促使学生积极主动参与教学活动，提高学生思考问题、分析问题和解决问题的能力，培养学生的创新意识和团队协作精神。鼓励学生自主思考，自行探寻工程问题的解决方案，特别注重学生创新意识的培养[5]。
同时课程采用了多样化过程考核，设置的考核各环节均能体现对应的教学目标，如图2，教学目标对应的考核环节所示，教学有明确的目标，并与具体的教学环节中的教学方活动以及考核环节相对应，学生通过参与不同的自主型教学活动，收获知识和能力，同时老对学生的系列活动进行准确评估。
所有的考核环节都有相应的评价细则，课程考核的实施根据评价细则落实到位，做到所有教学环节量化考核和过程记录，如图3，过程考核细则和记录示例所示，实现对每个人学习过程的精确考核。课程实施效果较好，学生在在各项任务的完成中体会到学习和成功的乐趣，学生反馈及同行都较，全面提高了工程教育教学质量。
三 结论
《工程导论》结合工程基础知识，成为解决复杂工程问题方法论的课程，有针对性的重塑课程，使学生能够在学校内就可将专业技术知识与工程基础知识、方法论知识相通融，以成为构成毕业生解决复杂工程问题能力的知识结构的第一块基石。我们开展的教学实践表明，这种改革能切实提高课程质量与教学水平，能有效使学生掌握工程学的相关知识，有利于后续课程的学习，有利于培养满足行业和社会需要的高素质应用型工程技术人才，能够实现工程教育专业认证中该们课程所支撑的毕业要求，为其他工科专业该课程的教学提供参考。
参考文献
[1]李锐,谌静,王伟.基于工程教育认证的毕业要求达成度评价实践要点[J].江苏科技信息,2017(26):31-32.
[2]顾佩华,沈民奋,陆小华译.重新认识工程教育——国际CDIO培养模式与方法.[M].北京:高等教育出版社,2009.
[3]苏春.工程导论类课程建设目标与思路辨析[J].东南大学学报,2015(17):151-154.
[4]杨毅刚.企业技术创新的系统方略[M].北京:人民邮电出版社,2017.
[5]夏晨阳,伍小杰,周娟,等.基于工程教育认证的电力电子技术课程教学改革探索[J].教育现代化,2019,6(61):52-55.
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