美國(guó)斯坦福大學(xué)電子工程專(zhuān)業(yè)本科培養(yǎng)方案研究

白鵬飛

華南師范大學(xué)華南先進(jìn)光電子研究院 廣東廣州 510006

我國(guó)高校當(dāng)前正處于課程改革與培養(yǎng)創(chuàng)新人才的重要時(shí)期，“為什么我們的學(xué)校總是培養(yǎng)不出杰出人才”，錢(qián)學(xué)森之問(wèn)引發(fā)了國(guó)人對(duì)高校人才培養(yǎng)模式的冷靜思考與關(guān)注。他山之石，可以攻玉，美國(guó)高校課程設(shè)置因其鮮明的特色與有效的培養(yǎng)，歷年來(lái)得到世界各國(guó)的借鑒與關(guān)注，但需要指出的是，我們不能只是泛泛地了解其總體的課程方案，真正的研究與借鑒需要深入探索具體學(xué)校相應(yīng)的具體專(zhuān)業(yè)，才能挖掘更具操作性的啟示。美國(guó)斯坦福大學(xué)電子工程本科專(zhuān)業(yè)，在全美電子工程專(zhuān)業(yè)中排名第二，僅次于麻省理工大學(xué)，在全球享有美譽(yù)，筆者針對(duì)該校電子工程專(zhuān)業(yè)本科培養(yǎng)方案，進(jìn)行全面、細(xì)致的分析與探討。

1 斯坦福大學(xué)電子工程專(zhuān)業(yè)本科培養(yǎng)目標(biāo)探討

美國(guó)斯坦福大學(xué)電子工程專(zhuān)業(yè)，在其學(xué)院網(wǎng)頁(yè)上明確地公布了培養(yǎng)目標(biāo)[1]：

(1)工程知識(shí)：提供電子工程基礎(chǔ)知識(shí)以及輔助的數(shù)學(xué)、科學(xué)、計(jì)算機(jī)知識(shí)。

(2)實(shí)驗(yàn)室技能與設(shè)計(jì)技能：培養(yǎng)展示和設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目所需的基本技能，培養(yǎng)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題與設(shè)計(jì)項(xiàng)目并利用技術(shù)設(shè)備、知識(shí)與技能解決問(wèn)題的能力。

(3)交流技能：培養(yǎng)組織與呈現(xiàn)信息的技能，培養(yǎng)有效利用英語(yǔ)進(jìn)行寫(xiě)作與演講的技能。

(4)為未來(lái)的學(xué)習(xí)做準(zhǔn)備：為本科學(xué)習(xí)、研究生以及終身學(xué)習(xí)提供足夠?qū)捙c深的學(xué)習(xí)項(xiàng)目。

(5)為專(zhuān)業(yè)化做準(zhǔn)備：為專(zhuān)業(yè)化實(shí)踐提供廣泛的機(jī)會(huì)，包括團(tuán)隊(duì)合作、領(lǐng)導(dǎo)力、安全性、信仰、服務(wù)、經(jīng)濟(jì)和專(zhuān)業(yè)化的組織。

從上述培養(yǎng)目標(biāo)可以看到，一方面，斯坦福大學(xué)電子工程專(zhuān)業(yè)不僅十分重視專(zhuān)業(yè)技能的培養(yǎng)，如工程知識(shí)、實(shí)驗(yàn)室技能與設(shè)計(jì)技能，并且同樣注重對(duì)未來(lái)工作、學(xué)習(xí)能力與意識(shí)的培養(yǎng)，例如將交流技能和終身學(xué)習(xí)的理念作為專(zhuān)業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)，與基礎(chǔ)知識(shí)、技能并列成為培養(yǎng)目標(biāo)；另一方面，該專(zhuān)業(yè)在培養(yǎng)目標(biāo)中專(zhuān)門(mén)指出，不僅局限于學(xué)校理論學(xué)習(xí)，還會(huì)為專(zhuān)業(yè)化實(shí)踐提供廣泛機(jī)會(huì)，從目標(biāo)指引上便將學(xué)校學(xué)習(xí)與專(zhuān)業(yè)實(shí)踐緊密聯(lián)合為一體化的目標(biāo)體系，值得我國(guó)借鑒。

在上述培養(yǎng)目標(biāo)的基礎(chǔ)上，斯坦福大學(xué)電子工程專(zhuān)業(yè)培養(yǎng)方案將上述五方面目標(biāo)進(jìn)一步分解，明確指出培養(yǎng)學(xué)生的各方面能力，以學(xué)習(xí)結(jié)果的形式予以呈現(xiàn)：

(1)應(yīng)用數(shù)學(xué)、科學(xué)和工程學(xué)知識(shí)的能力；

(2)設(shè)計(jì)與操縱實(shí)驗(yàn)、分析與理解數(shù)據(jù)的能力；

(3)根據(jù)需要設(shè)計(jì)一個(gè)系統(tǒng)、部件或流程的能力；

(4)運(yùn)作多學(xué)科小組的能力；

(5)識(shí)別、假設(shè)與解決工程學(xué)問(wèn)題的能力；

(6)認(rèn)識(shí)專(zhuān)業(yè)與道德責(zé)任；

(7)有效溝通的能力；

(8)廣泛的教育需要，以認(rèn)識(shí)我們能夠在全球與全社會(huì)背景下對(duì)工程解決方案產(chǎn)生影響；

(9)重視終生學(xué)習(xí)的需要與能力；

(10)利用技術(shù)、技能和現(xiàn)代化工程器具進(jìn)行工程實(shí)踐的能力；

(l1)打好進(jìn)入工程學(xué)或其他專(zhuān)業(yè)研究生課程學(xué)習(xí)所需的相關(guān)基礎(chǔ)。

仔細(xì)剖析上述細(xì)致的學(xué)習(xí)結(jié)果目標(biāo)，從宏觀的培養(yǎng)目標(biāo)落實(shí)到具體培養(yǎng)指向上，落實(shí)到可觀測(cè)、可評(píng)價(jià)的學(xué)習(xí)結(jié)果之上，為檢驗(yàn)電子工程專(zhuān)業(yè)人才素養(yǎng)高低和課程培養(yǎng)的效果，提供了重要的評(píng)價(jià)指標(biāo)。而在注重各方面專(zhuān)業(yè)能力，如應(yīng)用數(shù)學(xué)、工程學(xué)知識(shí)的能力、設(shè)計(jì)與開(kāi)展實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ耐瑫r(shí)，也提出了認(rèn)識(shí)專(zhuān)業(yè)與道德責(zé)任的重要性，提出應(yīng)認(rèn)識(shí)到自身對(duì)全球、全社會(huì)都會(huì)產(chǎn)生影響，從而將個(gè)體與社會(huì)聯(lián)系起來(lái)，建立為人類(lèi)為社會(huì)服務(wù)的公民意識(shí)，這是科學(xué)素養(yǎng)中不可或缺的組成部分。

2 斯坦福大學(xué)電子工程專(zhuān)業(yè)本科四年課表研究

研讀斯坦福大學(xué)電子工程專(zhuān)業(yè)培養(yǎng)方案[2]，可以看到，該課程方案要求本科生四年取得至少180學(xué)分，其中數(shù)學(xué)和科學(xué)課程合起來(lái)不少于45學(xué)分(數(shù)學(xué)課程不少于30學(xué)分)，科學(xué)課程不少于12學(xué)分，社會(huì)中的技術(shù)課程不少于3學(xué)分；工程學(xué)專(zhuān)業(yè)課程合計(jì)不少于68學(xué)分，包括專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課、專(zhuān)業(yè)核心課程、專(zhuān)業(yè)寫(xiě)作課程、特殊領(lǐng)域課程、設(shè)計(jì)類(lèi)課程和較高難度的選修課程；其他課程合計(jì)不少于60學(xué)分，包括人文科學(xué)、通識(shí)教育、語(yǔ)言課程等。

為了幫助本科生更好地選擇課程，斯坦福大學(xué)電子工程專(zhuān)業(yè)公布了各個(gè)二級(jí)培養(yǎng)方向的四年學(xué)習(xí)推薦課表，筆者以信號(hào)處理和通信專(zhuān)業(yè)方向推薦課表為例予以探討(見(jiàn)表1)。

表1 斯坦福大學(xué)電子工程專(zhuān)業(yè)信號(hào)處理和通信培養(yǎng)方向推薦課表

從上述信號(hào)處理和通信培養(yǎng)方向推薦課表可以看到以下特色：

(1)各學(xué)期學(xué)分?jǐn)?shù)適中，保證學(xué)生有足夠的思考與實(shí)踐時(shí)間。從表1可以看到，斯坦福大學(xué)每學(xué)年分為三個(gè)學(xué)期，每個(gè)學(xué)期四個(gè)年級(jí)所推薦的學(xué)分總數(shù)控制在12～18學(xué)分，即近似于每星期只上12～18節(jié)課，而其余的空余時(shí)間，則統(tǒng)一組織或各自參與研討、自學(xué)、實(shí)踐等活動(dòng)。應(yīng)當(dāng)看到，培養(yǎng)方案和相應(yīng)學(xué)習(xí)結(jié)果目標(biāo)中涉及的各方面能力，不是僅僅通過(guò)課堂授課能夠培養(yǎng)與達(dá)成的，更多的需要學(xué)生在思考與實(shí)踐中予以消化、升華與應(yīng)用，并在過(guò)程中得以錘煉相應(yīng)的能力，適中的學(xué)分設(shè)置不過(guò)多地占用學(xué)生時(shí)間，為此提供了重要的保證。

(2)數(shù)學(xué)、科學(xué)課程與工程學(xué)專(zhuān)業(yè)課相配套，且專(zhuān)業(yè)課涉及面較廣。仔細(xì)比對(duì)上述推薦課表可以看到，各門(mén)工程學(xué)專(zhuān)業(yè)課程開(kāi)設(shè)之前，都有相應(yīng)的數(shù)學(xué)課程提供數(shù)學(xué)工具，都有相應(yīng)的科學(xué)課程提供知識(shí)基礎(chǔ)，三類(lèi)課程相互呼應(yīng)。另者，工程學(xué)專(zhuān)業(yè)課程覆蓋面較廣，不僅包括常規(guī)的基礎(chǔ)課程(如信號(hào)處理)，還將生物醫(yī)學(xué)成像導(dǎo)論、無(wú)線個(gè)人通信導(dǎo)論等課程內(nèi)容予以開(kāi)設(shè)，有利于學(xué)生建構(gòu)綜合的專(zhuān)業(yè)素養(yǎng)，發(fā)展更為全面的專(zhuān)業(yè)眼光。

(3)通識(shí)教育類(lèi)課程在整個(gè)課程方案中占據(jù)不可忽視的比例。從統(tǒng)計(jì)表1中的相關(guān)課程學(xué)分?jǐn)?shù)可以看到，通識(shí)教育類(lèi)課程共計(jì)32學(xué)分，占總學(xué)分近1/5的比重。斯坦福大學(xué)為學(xué)生開(kāi)設(shè)了700多門(mén)通識(shí)教育課程，學(xué)生需要從人文科學(xué)、自然科學(xué)、應(yīng)用科學(xué)與技術(shù)、人類(lèi)和社會(huì)學(xué)四大領(lǐng)域，至少選擇10門(mén)通識(shí)教育課程修讀。該類(lèi)課程的設(shè)置，為學(xué)生拓展視野、提升綜合思維素養(yǎng)，奠定了必要的基礎(chǔ)。

(4)寫(xiě)作課程的開(kāi)設(shè)，在一定程度上彌補(bǔ)了理工科學(xué)生語(yǔ)言表達(dá)能力欠缺的不足。推薦課表顯示，在大一、大二和大三學(xué)年，都在其中一個(gè)學(xué)期開(kāi)設(shè)了寫(xiě)作課程，并且這些課程是針對(duì)專(zhuān)業(yè)寫(xiě)作，有利于提高理工科學(xué)生相對(duì)薄弱的語(yǔ)言表達(dá)能力，并且所培養(yǎng)的寫(xiě)作技能，將會(huì)為今后工作中的工程方案設(shè)計(jì)、專(zhuān)業(yè)論文撰寫(xiě)提供重要的支持。

3 斯坦福大學(xué)電子工程專(zhuān)業(yè)暑期實(shí)踐培養(yǎng)項(xiàng)目簡(jiǎn)介

斯坦福大學(xué)電子工程專(zhuān)業(yè)除了常規(guī)課程外，還設(shè)置了學(xué)生暑期電子工程實(shí)踐培養(yǎng)項(xiàng)目(REU Summer Program)，時(shí)間是6月至8月，旨在為本科生提供平臺(tái)和機(jī)會(huì)與電子工程人員和研究團(tuán)隊(duì)在前沿專(zhuān)題中一起工作，既深入探究某個(gè)特定主題，同時(shí)又廣泛地親歷電子工程實(shí)踐的各領(lǐng)域。

暑期實(shí)踐項(xiàng)目除了跟隨電子工程人員實(shí)習(xí)外，還專(zhuān)門(mén)為本科生設(shè)置了研討會(huì)和實(shí)踐結(jié)束前的匯報(bào)活動(dòng)。其中研討會(huì)每?jī)芍苷匍_(kāi)一次，研討主題既涵蓋較廣泛的電子工程領(lǐng)域?qū)ｎ}內(nèi)容，也涉及如研究生教育、職業(yè)規(guī)劃、就職機(jī)遇等話題，并邀請(qǐng)電子工程職工和專(zhuān)家開(kāi)設(shè)相應(yīng)的講座。而匯報(bào)活動(dòng)則是在暑期項(xiàng)目的最后一個(gè)星期，要求參與項(xiàng)目的學(xué)生撰寫(xiě)一份報(bào)告，設(shè)計(jì)一份相關(guān)研究主題的海報(bào)，并向電子工程人員展示海報(bào)中的研究成果。

從上述暑期實(shí)踐項(xiàng)目可以看到，斯坦福大學(xué)電子工程專(zhuān)業(yè)暑期實(shí)踐培養(yǎng)項(xiàng)目體現(xiàn)出三大特色，一是重視學(xué)生參與真實(shí)電子工程領(lǐng)域的實(shí)踐，親身參與電子工程研究團(tuán)隊(duì)的工作過(guò)程，更有效地將理論與實(shí)踐結(jié)合起來(lái)。二是兼顧學(xué)生的職業(yè)規(guī)劃與教育培養(yǎng)，在暑期實(shí)踐項(xiàng)目中特設(shè)的職業(yè)規(guī)劃研討、研究成果報(bào)告等內(nèi)容，為學(xué)生未來(lái)的發(fā)展，提供了不可忽視的作用。三是合理地利用暑假時(shí)間，在保證實(shí)踐機(jī)會(huì)的同時(shí)，也避免因?qū)嵙?xí)占用常規(guī)課程的課時(shí)而出現(xiàn)課程擁擠現(xiàn)象，值得借鑒。

4 若干啟示

縱觀斯坦福大學(xué)電子工程本科專(zhuān)業(yè)的課程方案，可以得到以下啟示。

啟示一：為電子工程專(zhuān)業(yè)學(xué)生設(shè)置明確、全面的培養(yǎng)目標(biāo)。

斯坦福大學(xué)電子工程本科專(zhuān)業(yè)為學(xué)生明確列出了五大方面的培養(yǎng)目標(biāo)，并將目標(biāo)進(jìn)一步細(xì)化為11個(gè)方面的能力目標(biāo)，不僅涵蓋專(zhuān)業(yè)技能，也包括關(guān)系未來(lái)發(fā)展的溝通表達(dá)能力和職業(yè)道德等目標(biāo)。合理清晰的目標(biāo)規(guī)劃，不僅為評(píng)估教學(xué)效果提供了評(píng)價(jià)立足點(diǎn)，并且全面的目標(biāo)體系也指引著課程的設(shè)置，例如，寫(xiě)作、語(yǔ)言等課程，便是對(duì)應(yīng)溝通表達(dá)能力培養(yǎng)目標(biāo)的，這些對(duì)我國(guó)電子工程專(zhuān)業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)的設(shè)置具有借鑒價(jià)值。

啟示二：適中的課程數(shù)量，給予學(xué)生足夠的獨(dú)立與合作學(xué)習(xí)的時(shí)間。

從斯坦福大學(xué)電子工程本科專(zhuān)業(yè)推薦課表可以看到，每個(gè)學(xué)期四個(gè)年級(jí)所推薦的學(xué)分總數(shù)都控制在12～18學(xué)分，反思我國(guó)電子工程專(zhuān)業(yè)，較密集的課時(shí)數(shù)在一定程度上導(dǎo)致學(xué)生疲于上課而缺少獨(dú)立思考、合作研討、參與實(shí)踐的時(shí)間，而顯然，單純依賴課堂聽(tīng)課對(duì)于能力的培養(yǎng)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，這一點(diǎn)需要引起我們的深思。

啟示三：注重對(duì)未來(lái)發(fā)展關(guān)系密切的基礎(chǔ)性課程設(shè)置。

應(yīng)當(dāng)看到，關(guān)系學(xué)生未來(lái)發(fā)展的課程并不僅僅局限于專(zhuān)業(yè)課程，斯坦福大學(xué)電子工程本科專(zhuān)業(yè)十分重視的通識(shí)教育課程、專(zhuān)業(yè)寫(xiě)作課程、語(yǔ)言課程等，都為學(xué)生未來(lái)職業(yè)發(fā)展開(kāi)闊視野、錘煉必備的寫(xiě)作與語(yǔ)言表達(dá)能力奠定了重要的基礎(chǔ)。而數(shù)學(xué)和科學(xué)課程的合理搭配，也保證了學(xué)生未來(lái)發(fā)展所必需的理論基礎(chǔ)知識(shí)。即便是具體到電子工程專(zhuān)業(yè)領(lǐng)域的課程，從推薦課表中可以看到，也不僅僅是設(shè)置了信號(hào)處理、電路等經(jīng)典的專(zhuān)業(yè)課程，同時(shí)也注重拓展學(xué)生在電子領(lǐng)域的視野，將相關(guān)的生物醫(yī)學(xué)成像導(dǎo)論等課程予以開(kāi)設(shè)，為學(xué)生未來(lái)職業(yè)選擇拓展了本專(zhuān)業(yè)的視野與發(fā)展空間，值得我們學(xué)習(xí)與借鑒。

啟示四：企校聯(lián)合設(shè)置實(shí)踐培養(yǎng)項(xiàng)目，并合理利用暑期時(shí)段。

筆者介紹了斯坦福大學(xué)電子工程專(zhuān)業(yè)的暑期實(shí)踐培養(yǎng)項(xiàng)目，通過(guò)與電子工程領(lǐng)域的相關(guān)企業(yè)聯(lián)合，為學(xué)生提供了較好接觸一線實(shí)踐與前沿研究的平臺(tái)與機(jī)會(huì)，也為學(xué)生未來(lái)職業(yè)規(guī)劃提供了重要的指導(dǎo)。而將實(shí)踐培養(yǎng)項(xiàng)目置于暑假時(shí)段，既充分利用了暑期時(shí)間，也避免了占用常規(guī)課程進(jìn)行實(shí)習(xí)帶來(lái)的各種問(wèn)題，對(duì)我國(guó)高校電子工程專(zhuān)業(yè)的實(shí)習(xí)具有較好的啟示。

[1] 2012-13 UG Electrical Engineering Major Program[EB/OL].http∶//www.stanford.edu.2013,4.

[2] School of Engineering Stanford University. Electrical Engineering - Signal Processing & Communications 2011-2012 Program Sheet[EB/OL].http∶//www.stanford.edu.2013,4.