新工科背景下电子信息专业人才培养体系的研究

张爱华， 刘洲峰， 杨 艳

(中原工学院 电子信息学院， 河南 郑州 450007)

当今国际形势日益复杂 ，大国之间综合国力的竞争日益激烈，科技发展和产业变革的速度日益加快，高等教育的质量和水平已成为体现国家科技发展能力和综合国力的重要标志[1]。关于“新工科”建设，2017年2月发布的“复旦共识”指出，在世界高等工程教育快速发展的背景下，我国要紧跟时代的步伐，抓住机遇，加快建设并发展新工科教育，为国家的经济繁荣、区域的经济发展以及产业转型提供技术储备并发挥支撑作用[2-3]。2015年5月，我国政府发布的《中国制造2025》确定了包括新一代信息技术、高端装备、新材料、生物医药等的十大重点发展领域，以引导社会各类资源集聚，推动优势和战略产业快速发展[4]。其中，新一代信息技术是国家科技和经济发展的重要驱动力，在促进信息化和产业化融合方面将发挥极为重要的作用。电子信息产业在我国国民经济发展中处于战略性地位，同时也是国家基础性和先导性的支柱产业，对促进国民经济增长、提升综合国力以及维护国家安全等具有十分重要的作用。2018年的中美贸易摩擦，不仅是对我国电子信息制造行业的警示，而且表明了我国加快发展信息技术的紧迫性。

作为培养电子信息专业人才的地方高等院校，科学地设计创新人才的培养体系，使毕业生达到预期的“学习产出”并获得实质性经验，是其应有要义，也将对区域经济发展和产业转型升级发挥支撑作用。工程教育是以技术科学为主的基础学科，着眼于理论与实践的结合，以培养将科学技术转化为生产力的工程师为目标。提高教学水平，基础在本科，基础不牢，地动山摇。因此，从“传统工科”向“新工科”转变的过程中，构建本科专业协同创新人才培养体系具有重要的意义。

1 创新人才的培养思路

研究并实践创新人才的培养体系，旨在培养掌握面向工程项目的扎实专业知识，具有多种能力(包括工业应用的认知和理解能力，多学科融合背景下的知识储备能力，设计、分析并实现复杂系统的能力，创新能力，前沿技术学习能力和理解能力)的“新工科”人才。

创新人才的培养思路如下：以“学生”为中心，以能力培养(成果)为主线，以“培养目标”和“个性化学习要求”为产出导向，通过“人才培养体系”，发挥“师资队伍”与“支持条件”的作用，实施科学有效、可持续的“新工科”创新人才培养体系，实现培养目标(见图1)。

图1 创新人才的培养思路

在构建创新人才培养体系的过程中，需要明确电子信息专业教育过程中的阶段性学习成果，结合个性化学习需求，使学生在整个培养过程中实现自身价值。此外，需要任课教师通过评价结果及时修正和完善课程教学环节等。

该培养体系主要包括：制定电子信息专业层面的预期“学习产出”，构建一体化的创新人才培养体系；设计课程群层面的预期“学习产出”，建立协作式课程体系；设计教学策略，建立阶梯式实践教学体系；强化师资队伍建设，不断提高教师素养，建立适用于教学各环节以及满足学生毕业要求的“学习产出”评估体系。

2 以能力为主线、以成果为导向的创新人才培养体系

当前我国大部分高校的工程教育仍以学科为导向，专业设置仍按学科领域进行划分，专业培养计划中的知识结构遵循学科知识体系的系统化要求，仍延续传统上解决确定性问题的教学模式，缺乏创新教学设计和训练项目的科学性设置，忽略了对学生综合能力提升的培养要求以及市场对创新人才的需求。为此，本文对以能力为主线、成果为导向的人才培养体系进行研究，并在中原工学院电子信息专业教学过程中进行了具体探索。

建立以能力为主线、成果为导向的创新人才培养体系(见图2)，需要首先确立合理的人才培养目标和定位，在此基础上建立人才培养的能力要求指标体系；然后根据指标体系重组课程体系，并建立基于课程的产出指标体系；最后为规范人才培养目标的实施，建立完善的质量监控体系。

图2 以能力为主线、成果为导向的创新人才培养体系

在创新人才培养体系建立过程中，要充分考虑“产出”的重要性，也就是遵循反向设计原则，根据期望的学习效果设计明确的观测点，注重对“产出”过程的监督；充分考虑“学习产出”指标对培养目标的贡献和引领作用，使整个专业的课程体系结构以专业层面的“学习产出”为目标，课程教学内容的设计以阶段性“学习产出”为目标。阶段性的产出使毕业要求与培养目标达成一致。毕业要求的合理设置有助于培养目标的实现，课程教学要求必须支撑阶段性“学习产出”的观测点，所有“学习产出”的有机融合是学生毕业要求的支撑点。这就要求所有授课内容的设计必须有助于阶段性“学习产出”的实现。学生的阶段性“学习产出”情况可反过来检验教师的教学效果。所有阶段性“学习产出”的有机融合将达成专业的毕业要求和培养目标，同时对学生的考核确定了系统化的检测点，合格的毕业生需要满足毕业综合“学习产出”的要求[5]。因此，阶段性“学习产出”、最终的“学习产出”等观测点的设置以及培养目标的定位，在整个创新人才培养体系中占有非常重要的地位。

3 系统化协作式课程体系

设计合理的预期“学习产出”指标是教学改革的核心内容，它具体包括3个层面：专业层面“学习产出”指标的设计、各课程群层面“学习产出”指标的设计、各核心课程“学习产出”观测点的设计。各层面的观测点代表专业培养的能力结构，可通过各教学环节加以实践和融合。因此，课程体系的构建与优化是实现“学习产出”并达成能力结构的关键[6]。能力结构中各能力元素应以相应的课程或者教学环节作为支撑，也就是说，人才培养体系应包含实现能力元素的课程。课程体系与能力元素的集合应具有清晰可行的映射关系。这种映射关系必须明确，学生完成课程体系的学习后具备“学习产出”要求的能力结构。结合电子信息专业的特点，考虑学生应具备的能力结构，可设置表1所示的课程体系。针对该课程体系，通过图3所示的工程能力实现过程，可实现以工程能力为主线的电子信息专业创新人才培养目标。

表1 电子信息专业的课程体系

图3 工程能力实现过程

专业层面的预期“学习产出”最终要落实到课程教学环节，而产出的实现策略是课程教学的关键。为了使各课程的“学习产出”更好地融合并支撑专业层面的“学习产出”，本文结合电子信息专业创新人才培养的目标导向，交叉实施理论课与实践课的联合授课方式，以模块化工程设计项目促进理论和实践的结合，实现教学过程由知识传授向能力培养的转变。以该专业现有的10门核心课程为中心，以信息处理课程群和电子系统设计课程群为主线，从信息的表述入手，以数字系统为核心，优化设计课程体系，形成从点、线到面的扩展，打破孤立授课形式，探索协作式课程体系，设计系统化协作式课程体系，以获得理想的“学习产出”成果。

4 基于成果导向的阶梯式实践教学体系

以满足创新人才的能力结构需求为目标，基于“学习产出”成果导向，可建立图4所示的阶梯式实践教学体系。

图4 阶梯式实践教学体系

该实践教学体系融合了电子信息专业人才要求的基本技能、综合设计应用能力和创新实践的工程能力。以科教融合为纽带，依托团队科研项目，把最新的科研成果、电子技术和信息处理理论融入实践教学环节，使“学习产出”指标与课程设计知识贯穿于整个教学过程；将成果导向的教育理念纳入实践教学环节，用成果观测点考核代替传统的考试形式，以有效激发学生的学习兴趣和学习动力。同时，电子信息专业院系依托所在高校，联手企业合作伙伴,共建教学资源生态系统，形成持续改进的教学质量保障机制。

5 “学习产出”监督体系与人才培养体系的关键问题

5.1 “学习产出”的监督体系

电子信息专业人才培养体系的评价对象是高校所属电子信息专业的全体师生。该体系有利于对学生进行评价，对老师进行监督。该体系必须具备实施的普遍性，而不能过难或偏容易。其实施使“学习产出”的观测更有价值，培养目标的实现更有可能。评估“学习产出”效果是成果导向教育模式中十分重要的环节。为了改变传统上具有标准答案的考核方式，真正让考核方式多样化，应当合理设计“学习产出”指标和相应的评价体系。美国高校已基于产出的学习成果评价形成了较完善的体系。本文在参考美国高校基于产出的学习成果评价体系和我国工程教育认证体系的基础上，结合中原工学院实际情况和电子信息专业的特点，将“学习产出”评估分为如下3个层面：课堂层面、课程群层面、专业层面[7]。“学习产出”监督体系的主体是电子信息专业的教师、学生以及所在高校的教务管理者。

5.2 人才培养体系的关键问题

(1)“学习产出”观测点设计。组织电子信息专业教师反复讨论课程内容的重点和难点，集体研究设计课程的“学习产出”指标。重点考虑电子信息行业国内外发展趋势及高校定位，结合市场需求、毕业生反馈信息等，合理设置专业层面的“学习产出”指标。

(2) 以学生为中心的教学体系设计。传统上以教师为中心的教学过程忽视了学生的主体地位，学生只能被动地接受知识，无法充分调动学生学习的积极性和主动性。

(3) 与产出导向模式相适应的教学策略设计。传统的“接受性”教学模式，注重知识传授，但不重视对学生创新能力的培养。在“新工科”创新人才培养体系中，通过制定强调个性化教学的教学策略，能够逐步达到“学习产出”的目标。

(4) 针对性较强的评价体系设计。为有效开展“新工科”创新人才的培养，应当建立针对性较强、能反映学生能力结构的个性化课程评价体系以及专业评价体系。

6 结语

本文通过分析电子信息专业的人才培养现状，结合中原工学院的专业人才培养情况，在“新工科”教育建设的大背景下，参考美国“学习产出”的教育理念，提出了一种创新人才的培养体系。该体系以能力培养为主，以“学习产出”效果为导向，能够有效提高高校电子信息专业的学生培养质量。