新工科背景下電子信息工程專業(yè)人才培養(yǎng)研究

歐先鋒 張國云 何偉 趙林 涂兵 陸有麗

摘要：通過分析電子信息工程專業(yè)的培養(yǎng)目標以及該專業(yè)的人才需求，從理論體系、實踐體系構(gòu)建等方面對電子信息工程專業(yè)人才培養(yǎng)進行探索和思考，并結(jié)合該校辦學定位、特色和過去多年的教學模式改革以及取得的一些成果，探討在新工科背景下未來電子信息工程專業(yè)人才培養(yǎng)的新途徑。

關(guān)鍵詞：新工科；電子信息工程；人才培養(yǎng)體系建設(shè)

中圖分類號：G6420文獻標志碼：A

文章編號：2095-5383（2019）01-0094-04

Research on the Cultivation of Electronic Information Engineering

Major Talents under the Background of New Engineering

OU Xianfenga，b， ZHANG Guoyuna，b， HE Weia，b， ZHAO Lina，b， TU Bina，b， LU Youlia

（a. School of Science Information and Engineering； bMachine Yision & Arcificial Intelligence Research Center， Hunan Institute of Science and Technology， Yueyang 414006， China）

Abstract：By analyzing the training objectives and the talent demands of electronic information engineering major， the cultivation of electronic information engineering professional talents from the perspective of theoretical system and practical system construction were explored. Combing with their schoolrunning orientation， characteristics， the teaching mode reform and achievements achieved over the past few years， a new way to cultivate future electronic information engineering talents under the background of new engineering was explored.

Keywords： the new engineering； electronic information engineering； talent cultivation system construction

2017年教育部啟動了“新工科”建設(shè)的研究工作[1]，“復旦共識”[2]“天大行動”[3]“北京指南”[4]等在我國高等教育界掀起了新工科建設(shè)的改革熱潮[5-8]。在此背景下，為了培養(yǎng)更能適應新一輪科技革命與產(chǎn)業(yè)變革，培養(yǎng)服務于“中國制造2025”等一系列國家戰(zhàn)略的新型電子信息人才，很多高校積極響應，紛紛對電子信息工程專業(yè)教學模式進行探索和改革，努力提升電子信息工程專業(yè)的教學質(zhì)量和人才培養(yǎng)質(zhì)量。我校致力于建設(shè)成為具有較高社會影響力的特色鮮明的地方性應用大學，在培養(yǎng)促進地方社會、經(jīng)濟和文化發(fā)展的人才方面取得了顯著成績。我校的電子信息工程專業(yè)作為國家級專業(yè)綜合改革試點項目，明確以人才培養(yǎng)為目標，秉承以社會需求培養(yǎng)人才為宗旨。以此為契機，我校多年來在該專業(yè)的理論體系和實踐體系等方面進行了積極而有意義的探索，且經(jīng)過多年的嘗試與改進，在同層次院校中電子信息工程專業(yè)人才培養(yǎng)方面取得了突出的成績。

1電子信息工程專業(yè)人才培養(yǎng)目標和人才需求分析

11人才培養(yǎng)目標

電子信息工程專業(yè)貫徹落實黨的教育方針，堅持立德樹人，培養(yǎng)愛國進取、創(chuàng)新思辨，厚基礎(chǔ)、寬口徑、精術(shù)業(yè)、通工程，具有良好的思想道德素質(zhì)、扎實的數(shù)理基礎(chǔ)知識、國際化視野和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力的電子、電氣、信息與通信等電子信息工程相關(guān)領(lǐng)域的專業(yè)技術(shù)人才及行業(yè)骨干。具體來講，本專業(yè)面向電子信息產(chǎn)業(yè)工程領(lǐng)域，培養(yǎng)德、智、體、美全面發(fā)展，能夠系統(tǒng)掌握電子技術(shù)與信息系統(tǒng)領(lǐng)域的基本理論與方法，具備較強的實踐能力、具有社會責任感和良好的職業(yè)素養(yǎng)，具有一定的創(chuàng)新意識和國際視野，能夠積極主動適應不斷變化的國內(nèi)外形勢和環(huán)境，養(yǎng)成自主學習，終身學習的習慣，不斷增加知識儲備和提升能力[9]，具有較完備的知識結(jié)構(gòu)、能力結(jié)構(gòu)和綜合素質(zhì)，掌握電子信息工程領(lǐng)域的有關(guān)標準、規(guī)范、規(guī)程，能夠跟蹤該領(lǐng)域的前沿技術(shù)，具有工程創(chuàng)新能力，能夠從事電子設(shè)備和信息系統(tǒng)設(shè)計研發(fā)、生產(chǎn)制造、運行維護以及技術(shù)管理等工作的應用型高素質(zhì)工程技術(shù)人才。

12人才需求分析

21世紀 IT行業(yè)成為新興產(chǎn)業(yè)的中流砥柱，在新工科背景下，電子信息工程專業(yè)就業(yè)前景廣闊，人才所需供不應求，國內(nèi)迫切需要大批具有自主設(shè)計能力的專業(yè)型應用型人才來推動我國IT產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。軟件行業(yè)，一方面是嵌入式編程工程師的需求，很多大型企業(yè)自動化生產(chǎn)器械以及常用電器都離不開嵌入式編程，要求掌握單片機編程以及CPLD硬件編程等。另一方面由于互聯(lián)網(wǎng)+的飛速發(fā)展，軟件編程人才在行業(yè)的需求愈發(fā)旺盛，一般體現(xiàn)在C++、JAVA、數(shù)據(jù)庫等技術(shù)的應用。硬件方面主要的需求體現(xiàn)在掌握較高端的硬件設(shè)計和開發(fā)技術(shù)的人才，例如電子系統(tǒng)設(shè)計、嵌入式系統(tǒng)設(shè)計等。此外，電子信息工程專業(yè)與智能裝備、智能工廠等智能制造行業(yè)緊密相關(guān)，正在引領(lǐng)生活方式和生產(chǎn)方式的變革，產(chǎn)業(yè)的轉(zhuǎn)型升級與新業(yè)態(tài)的產(chǎn)生，產(chǎn)業(yè)發(fā)展模式的改變，對人才的知識提出新的挑戰(zhàn)，需要兼顧扎實的專業(yè)技術(shù)和復合型知識背景，產(chǎn)業(yè)分工進一步科學細化，形成新的生產(chǎn)方式、產(chǎn)業(yè)形態(tài)、商業(yè)模式，這些大大增加了行業(yè)對具有多學科交叉性、多樣性、專業(yè)性、創(chuàng)造力人才的需求。

2推進課程內(nèi)容更新，構(gòu)建與時俱進的專業(yè)理論體系

理論體系的主要組成部分為公共基礎(chǔ)課、專業(yè)基礎(chǔ)課以及專業(yè)課程。公共基礎(chǔ)課能為學生帶來良好的綜合素養(yǎng)，專業(yè)基礎(chǔ)課主要是專業(yè)大類共有的課程，利于后期更深層次的專業(yè)課學習，而專業(yè)課程為今后的就業(yè)奠定良好基礎(chǔ)。同時要及時調(diào)整人才培養(yǎng)方案，積極構(gòu)建“三全育人”機制，努力營造全員育人、全過程育人、全方位育人的良好氛圍，打造思想政治教育與專業(yè)教育有機融合的課程體系，將學科研究新進展、實踐發(fā)展新經(jīng)驗、社會發(fā)展新變化及時納入教材，融入課堂。

21公共基礎(chǔ)課

公共基礎(chǔ)課程是我校電子信息工程專業(yè)大學生必學的課程，目的是讓每個學生具有良好的綜合素養(yǎng)，正確的價值觀和世界觀，能掌握基本的數(shù)理知識和計算機基礎(chǔ)。這類課程主要有“大學英語”“高等數(shù)學”“線性代數(shù)”“概率論與數(shù)理統(tǒng)計”“大學計算機”“軍事理論”“中國近代史綱要”“馬克思主義哲學”“毛澤東思想概論”等。

22專業(yè)基礎(chǔ)課

專業(yè)基礎(chǔ)課程作為專業(yè)入門的第一步，每門課程都為后期的專業(yè)學習奠定扎實的專業(yè)基礎(chǔ)。軟件方面有“C語言程序設(shè)計”“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”“C++面向?qū)ο缶幊獭薄扒度胧絾纹瑱C編程”以及“PLD器件硬件編程”等。硬件方面課程包含“電路分析”“數(shù)字電路”“低頻電子線路”“高頻電子線路”“信號與系統(tǒng)”等系列課程。

23專業(yè)課

專業(yè)課是為就業(yè)以及學生技能專攻而開設(shè)的課程。前面的專業(yè)基礎(chǔ)課，學生具備了良好的專業(yè)素養(yǎng)，掌握了基本的專業(yè)技能。我校就電子信息工程專業(yè)的理論課程進行了如下課程安排：“數(shù)字信號處理”“數(shù)字圖像處理”“微電子器件與IC設(shè)計”“嵌入式應用系統(tǒng)設(shè)計”“DSP原理與應用”等課程為必修專業(yè)課。此外“信息論與編碼”“電磁場與微波技術(shù)”“Linux系統(tǒng)設(shè)計初步”“語音信號處理”“數(shù)字視頻技術(shù)”等20多門選修專業(yè)課。

理論體系的構(gòu)建是非常重要的，作為一名優(yōu)秀的工程人才，我們必須具有良好的綜合素養(yǎng)、扎實的專業(yè)理論、嫻熟的專業(yè)技能。然而這些理論課程又不是單一存在的，它們共同來構(gòu)成完整的電子信息工程專業(yè)的理論體系，為學生將來成為一名優(yōu)秀的工程師打下堅實的基礎(chǔ)。

3加強創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育，構(gòu)建提升綜合能力的實驗實踐體系

在對人才的培養(yǎng)中，實驗教學是必不可少的一部分，實驗教學能迅速提高和加深學生對課本中理論知識的理解和認知，同時讓學生具備常規(guī)的動手操作能力，使學生朝應用型、技能型發(fā)展。為此，我校開設(shè)了模數(shù)電實驗室、電路實驗室、EDA綜合開發(fā)實驗室等數(shù)10個各類實驗室。實驗課程設(shè)置10多門，幾乎每門專業(yè)理論課都有配套的實驗課程。學生實驗課使用的實驗儀器以及實驗箱絕大部分采用的是我校教師自行設(shè)計和研發(fā)的模塊化產(chǎn)品，學生在完成實驗的同時，也可以參與實驗設(shè)備的開發(fā)。而實踐教學環(huán)節(jié)是為了進一步提升學生工程實踐能力和創(chuàng)新能力，也是今后工作和再深造的需要。推動創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育與專業(yè)教育的緊密融合，并將其融入到深層次人才培養(yǎng)的全過程，將造就會創(chuàng)敢闖的人才。

31實驗課程設(shè)置

實驗課程設(shè)置上，軟件方面有“算法與程序設(shè)計實驗”、“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法實驗”“MATLAB及應用實驗”“單片機原理與接口技術(shù)實驗”等。硬件方面包含“電子技術(shù)基礎(chǔ)實驗”“電路分析實驗”“低頻電子線路實驗”“高頻電子線路實驗”“通信原理實驗”等。這些實驗課有助于學生對該門理論課程的學習，使學生面對的不僅僅是枯燥的書本，更可以通過實驗效果來驗證書本的理論，理論實驗相結(jié)合達到事半功倍的效果。實驗課程的要求通常是學生在下發(fā)的課題中選題，然后需要由學生做出方案設(shè)計，電路設(shè)計和程序設(shè)計，實驗報告需要和實物一并提交，實驗報告需包含實驗目的、實驗原理以及實驗反思。

32課程設(shè)計與工程實訓

實驗課有配套的實驗指導書，大部分學生能夠完成相應的實驗課，但是查找資料能力、理解知識和綜合設(shè)計能力還有待提高。為此，我校增開了“課程設(shè)計與工程實訓”課程，以便進一步提升學生的綜合設(shè)計能力以及團隊意識。

1）課程設(shè)計主要包含“單片機綜合系統(tǒng)設(shè)計”“CAD綜合設(shè)計”?！皢纹瑱C綜合設(shè)計”可以很大程度提高學生的編程能力，提升嵌入式編程的理解和熟練嵌入式編程，鞏固單片機課程所學的知識，增加工程經(jīng)驗?！癈AD綜合設(shè)計”是一門偏軟件的課程，它涉及低頻電子線路中的原理，同樣包含對AltiumDesigner畫圖軟件的使用，要求學生掌握手工焊接和手工調(diào)試能力。課程設(shè)計的開設(shè)模式為2～3人一組，要求學生之間有合理的分工和時間調(diào)度。

2）工程實訓的定位是解決高難度、大型綜合性實物設(shè)計的命題。部分命題難度接近國家級電子設(shè)計競賽，工程實訓的時間安排為一個月，每組人數(shù)分配為10～12人。工程實訓的內(nèi)容包含軟件編程和硬件設(shè)計，軟件嵌入式編程不限MCU類型，根據(jù)需要自行選擇。硬件電路PCB自己動手繪制，要求是雙層板。這種軟硬結(jié)合的模式大大提高了學生的綜合能力，要求學生調(diào)用所學過的專業(yè)知識和能力，讓學生在實訓中學習成長。

33開放創(chuàng)新實驗室

實驗教學是提高學生工程應用能力最有效的環(huán)節(jié)，課程體系相對全面，但它的弊端是極大的限制了學生的創(chuàng)新性思維，這也很大程度上阻礙了電子信息工程專業(yè)學生的發(fā)展?jié)摿?，限制了學生的發(fā)展空間，所以開設(shè)開放性的創(chuàng)新實驗室是不可或缺的。我校先后成立了電子信息與通信技術(shù)實驗教學中心（創(chuàng)新基地）、IIP實驗室等10多個開放式創(chuàng)新實驗室。其中，電子信息與通信技術(shù)實驗教學中心是國家級實驗教學示范中心，以電子信息工程專業(yè)的學生為主體，旨在培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力、軟硬件結(jié)合開發(fā)能力、團隊協(xié)作能力，立足國際前沿，采用國際上最先進的CDIO培養(yǎng)模式，培養(yǎng)具有一定國際視野的工程人才。CDIO培養(yǎng)大綱將工程畢業(yè)生的能力分為工程基礎(chǔ)知識、個人能力、人際團隊能力和工程系統(tǒng)能力四個層面。為配合該教學模式，我校大膽改革，開設(shè)了卓越工程師實驗班并單獨制定人才培養(yǎng)方案，該實驗班的學生以高標準畢業(yè)、高質(zhì)量就業(yè)為目標，課程設(shè)置不同于普通班，考核方式大多以綜合設(shè)計的方式進行，要求極其嚴格，大三時結(jié)束大學所有課程，較其他班提前一年進入企業(yè)實習。而IIP實驗室注重學生創(chuàng)新能力培養(yǎng)，讓學生早進課題組、早進團隊，通過向本科生開放各級科研基地，提升學生科研實踐能力和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力，為學生今后讀研提前奠定良好的創(chuàng)新意識。

34角逐各類學科競賽

從以往的教學經(jīng)驗總結(jié)，電子信息各類學科競賽是最有效的提升學生學習效果的方式。我校積極對學生進行培訓并且每年都會舉辦電子設(shè)計競賽、校級數(shù)學建模競賽以及校級程序設(shè)計競賽來檢驗學生的學習能力和學習效果，這也為省級、國家級、國際級等各級各類競賽選拔和儲備人才。全國大學生電子設(shè)計競賽是本專業(yè)最有影響力的學科競賽，它是由教育部高等教育司、信息產(chǎn)業(yè)部人事司共同主辦，索尼公司協(xié)辦的面向全國高等學校大學生的群眾性科技活動，目的在于推動高等學校促進信息與電子類學科課程體系和課程內(nèi)容的改革，有助于高等學校實施素質(zhì)教育，培養(yǎng)大學生的實踐創(chuàng)新意識與基本能力、團隊協(xié)作的人文精神和理論聯(lián)系實際的學風，有助于學生工程實踐素質(zhì)的培養(yǎng)、提高學生針對實際問題進行電子設(shè)計制作的能力。近年來，我校電子信息工程專業(yè)學生獲得省級以上學科競賽獎勵40余項，其中2017年獲得全國大學生電子設(shè)計競賽一等獎4項，該成績名列同類同級院校前列。2018年美國（國際）大學生數(shù)學建模競賽，我校獲得國際一等獎1項，二等獎3項，這些成績的取得進一步印證了我校電子信息工程專業(yè)人才培養(yǎng)的探索以及相關(guān)培養(yǎng)體系的建設(shè)是有成效的。

35增強校企合作

實習基地不僅是學生實習的場所，也是校企合作的伙伴。企業(yè)技術(shù)人員參與人才培養(yǎng)方案制訂和部分實踐教學工作，并且逐步將合作單位建設(shè)成為學生的主要就業(yè)基地。結(jié)合產(chǎn)學研基地和依托企業(yè)進行的校外實習基地建設(shè)，教師以企業(yè)技術(shù)人員的身份參加企業(yè)生產(chǎn)第一線的技術(shù)研發(fā)、設(shè)備改造和生產(chǎn)管理，借此獲取和積累教師的工程意識和經(jīng)驗，以增強他們的工程實踐能力，也更有利于學生的培養(yǎng)，同時也為學生提供了就業(yè)機會。

4結(jié)語

電子信息工程專業(yè)人才的培養(yǎng)是一個復雜而又艱辛的過程，它涉及到教師團隊、課程設(shè)置、教學方式、考核方式等多種因素。目前，我校在人才培養(yǎng)體系建設(shè)上進行了積極而有意義的探索，并不斷完善和創(chuàng)新，已經(jīng)取得了初步的成果，電子設(shè)計競賽、大學生數(shù)學建模競賽等方面在全國范圍內(nèi)都取得了顯著的成績。這些探索為新工科背景下該專業(yè)人才培養(yǎng)的需要、適應新一輪的科技革命和產(chǎn)業(yè)變革的發(fā)展提供了較好的經(jīng)驗，同時及時調(diào)整和完善人才培養(yǎng)體系，必然可以將電子信息工程專業(yè)人才培養(yǎng)的模式推廣到全國同等院校中去。參考文獻：

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