高等工程人才培养的系统化集成研究

　　摘要： 分析了高等工程人才培养集成化的必要性，从投入、转换、输出、企业参与等四个方面界定了工程人才培养系统及其要素，从培养主体集成、信息集成、课程与知识集成、能力集成等四个方面阐述了工程人才培养的系统化集成的内容，从培养主体集成的实现、知识与能力集成的实现两个角度探讨了工程人才培养系统化集成的实现途径。 

　　关键词： 工程人才；培养要素；系统集成；信息集成；知识集成 

　　现代工程呈现规模化，集成化，系统化，人文化，多元化，智力化的发展趋势和特点，要求工程人才的培养目标应定位在素质综合化，知识全面化，能力多样化[1]。而培养高素质的工程类应用型人才是一项系统工程，需要以集成式的创新理念作为引导，从理论储备、基本原理、基础工程认知、实践，再到具体的实验、训练直至最后的项目实践，因此是一个需要长期努力，综合培养的复杂过程。 

　　研究表明，现阶段尽管中国社会对工程人才有很大的需求，但大量工程专业毕业生仍然面临着失业，这也暴露出我国工科毕业生竞争力不足[2]。而工科毕业生和工程教育存在的问题在一定程度是工程人才培养缺乏集成或缺乏集成引起的。因此，工程教育模式、工科毕业生和工程教育存在的问题都需要进行集成式工程人才培养，本文系统分析了工程人才培养系统的基本理论与必要性，深入探讨工程人才培养系统化集成的内容及其实现途径，以期为现代应用型工程人才培养的改革与实践提供可行对策。 

　　1 工程人才培养的系统化集成的必要性分析 

　　美国的工程教育模式大工程观强调以下理念和原则：注重学生基础知识的学习；注重学科的交叉和融合；注重学生实践能力的培养；充分发挥学生的个性；注重工程与自然、社会的关系[3]。美国工程教育模式 CDIO是构思、设计、实施和运行的英文单词缩写，其注重大工程观的理念、综合素质的培养、产业的密切联系、教育改革的系统化。CDIO有12条执行标准，其中的基于需求分析的教学目标设置、集成课程设置和集成式教学过程反映了系统集成的思想[4]。 

　　我国的卓越工程师培养教育计划是中国教育部为提高工科学生的工程意识、工程素质、工程实践能力和工程创新能力而提出的工程教育改革计划。在培养途径方面，注重加大实践性教学的比例、注重高校与企业联合培养、注重教师工程能力、注重生源和学校教学以及企业实践的链条化培养、注重人文社科素质培养[5]。在卓越工程师培养计划注重的面向实际的教学过程中，尤其要遵循工程的实践、集成与创新的特征，注重结合实际项目的综合性案例。 

　　高等工程教育是工程科技人员培养的主渠道，在这一过程中，大学也直接参与工程科技的研发，推动科技进步[6]。有关文献通过调查研究发现，在当前国内的一些知名企业中，特别是一些外企或者是跨国公司里，所雇用的应届毕业生仅仅来自十几所优秀的工科院校，这一方面证明了我国教育教学以及人才资源分布不均的窘境，同时表明了现阶段工程类毕业生教育整体质量低下的现状[7]。对于合格的功课专业毕业生来说，他们毕业后亟需将课堂中所学原理、算法、方案、模型等科学因素转移到实际的工程实践当中，这既需要掌握毕业设计学习到解决实际工程问题的基本流程和方法，又要培养团队意识和学术交流能力。然而，现阶段的理工院校培养模式很难做到这一点。因此即使理工科学生的就业市场庞大，仍有相当部分学生无法迅速融入这种现实的的专业需求当中，进而造成我国工程类人才整体竞争力的匮乏。 

　　2 工程人才培养系统及其要素 

　　2.1 工程人才培养系统 

　　工程人才培养系统是以完成工程人才培养为目标的所有要素构成的有机集合体。与产品生产系统类似，工程人才培养系统也是一个输入—转换—输出系统，其构成如图1所示。 

　　在输入阶段，大量的培养资源和信息投入当中，形成系统运行的初试环节。核心部分为转换环节，在这一阶段注重的培养过程与效率，它与输出的反馈信息相对应，具有自我完善、更新功能。工程人才培养是以课程教学的形式进行的，系统的培养过程由课程教学构成。培养系统的输出是转换的必然结果，即输出具有某工程学科基础知识和基本工程实践与创新能力的工程人才。反馈机制保证了人才培养的质量和系统的正常运行[8]。其功能在于与阶段产生的信息进行比对，一旦发现不同则并立即对错误产生原因进行分析，然后采用相应方法加以改正，直至问题解决以保障系统的稳定运行，起到至关重要的作用。由于工科学科的实践性强，工程教育模式的理论研究与实践表明，企业参与工程人才培养是工程教育质量的必要保障。生产系统在输入、转换和输出等环节的运行中，存在物流、信息流等，工程人才培养系统也存在知识流、能力流和信息流。 

　　2.2 工程人才培养系统的要素 

　　工程人才培养系统的要素可以分为结构化要素与非结构化要素[9]。培养系统的结构化要素是是硬件及其组合关系，是形成培养系统框架的物质基础。结构化要素主要包括：培养技术，即培养过程特征、（高校和联合培养企业用于工程人才培养的）实施与设备构成、教学水平、科研水平、培养力（培养规模的大小和弹性）等。培养系统的非结构化要素是指在培养系统中支持和控制系统运行的软件性要素。主要包括：培养者及其组织结构，即培养者的教学与科研素质、培养单位的管理政策和组织结构等；培养计划，即培养方案、教学大纲等；教学质量管理体系等。 

　　3 工程人才培养系统化集成的内容 

　　集成的概念是一些孤立的事物或元素通过某种方式改变原有的分散状态集中在一起，产生联系，从而构成一个有机整体的过程[10]。集成包含了人的因素，集成集是人造系统，如企业是人造系统，所以它是集成体。集成体则要求各个组成元素按照一定的模型和方法进行统一的排列组合，而并不是简单的相互叠加。这种方式可以最大限度地发挥每个组成元素的个体功能，更好地适应系统环境，满足多方面的实际需求。所以说，集成更加重视主观行为，集成体形成后所具有的功能与进化特性才是培养的重点。 

　　培养者是工程人才的实施者，培养过程是各种课程教授的过程，信息表征了各类培养要素和培养状态的内容，知识与能力复合型人才是工程人才培养的目标，因此，系统化集成工程人才培养要素就是集成培养者、信息、课程、知识与能力。 

　　3.1 培养者集成 

　　工程专业教研室教师与联合培养企业的工程技术人员和工程管理人员共同探讨和制定专业培养目标、方案和专业课程教学大纲，工程专业教研室教师与基础课教师、专业基础课教师共同探讨和制定课程教学大纲。各类培养者交流教学实施情况，并共同推进专业培养目标和方案、课程教学大纲的改善，并对所使用的培养资源进行集成。专业教研室教师是核心培养者，起着组织协调作用，处于主导地位。 

　　3.2 培养信息集成 

　　培养信息包括有人工程人才培养的设备（高校、企业的设备、软件）信息，专业培养目标、专业培养方案、课程教学大纲、培养质量管理体系，课程教学效果与专业培养效果等信息。培养信息的集成应该包括两个方面：一是培养者通过沟通交流共同制定专业培养目标、培养方案、各课程教学大纲、教学方法和培养质量管理体系并将这些信息在培养者间共享，二是在各课程教学和各培养过程中，将培养前信息（培养方案、课程教学大纲、教学方法和培养质量管理体系）、培养中信息（学生在教学中的反应情况）和培养后信息（教学考核结果和毕业生信息反馈）进行集成对比，以形成工程人才培养的反馈机制。 

　　3.3 知识与课程集成 

　　课程具有如下性质：课程之间存在供需衔接关系，一门课程是若干门课程的先修课程，一门课程以若干门先修课程为基础。不同学科对同一课程的知识需求与能力需求不同。基于课程间的关系，培养者应该如产品生产中的生产工序集成与精益生产一样，以团队的形式共同制定课程教学大纲，实现知识与课程间的无缝衔接、无冗余的集成。在基础课与专业基础课的教学中，某课程的案例、例子尽量是后续课程的知识，在专业基础课和专业课教学中，某课程应该综合应用其先修课的知识解决本课程需要解决的问题。 

　　3.4 能力集成 

　　工程能力包括动手、观察、工程测试、工程制图、工程计算、计算机应用、语言表达、协调合作、推理、分析判断、学习、创新能力等能力。工程实践与创新能力是综合性和复合性能力，从学生认知的过程和规律性来看，不同能力之间存在一定的关系，即一种能力的培养需要以若干种能力为基础，一种能力的获得可为若干种能力的获得奠定基础，如同产品加工和装配的工艺流程，这需要在工程人才培养中实施能力集成。 

　　3.5 几类集成的关系 

　　培养者是工程人才培养系统最活跃的因素，因此，培养者集成在信息、能力、知识与课程的集成中起决定性作用[11]。信息集成是能力、知识与课程集成的关键。知识传授与能力培养是通过课程教学进行的，因此，课程集成对能力集成具有很多的影响作用。四个集成之间的关系如图2 所示。 

　　4 工程人才培养系统化集成的实现途径 

　　由几类集成内容及其关系可知，工程人才集成是培养实现的关键是培养者的集成、知识与能力的集成。 

　　4.1 培养者集成的实现途径 

　　4.1.1 产学研合作教育 

　　在目前市场经济和国家政策下，企业缺乏参与高校培养工程人才的积极性，校企联合培养也缺乏法律法规的制度保障。企业在产学研合作中获得了高校实验研究设备和智力资源，将提高与高校联合培养人才的积极性（提供工程实践场所、设备甚至工作岗位）；产学研也有利于邀请企业工程人员参与工程实践教学和专业理论课教学。 

　　4.1.2 校企共建工程技术研发平台和大学生实践基地 

　　高校与企业的工程项目研发合作达到合作伙伴关系阶段时，将建立工程技术研发平台，高校可以将工程研发方面的伙伴关系延伸到企业生产与人才需求招聘，建立大学生实践基地，从而实现校企深度联合培养工程人才。 

　　4.1.3 实施面向企业的订单式人才培养 

　　面向特定企业的人才需求培养，这必然促使人才需求企业与高校深度合作联合培养工程人才，从而实现培养者和培养资源的集成化。 

　　4.1.4 培养者联合制定各种教学文件与方案 

　　高校建立由学校主管教学的领导、学校教务管理部门、二级院系领导管理的基于培养者的联合培养机制，要求各工程专业的培养方案由企业工程技术人员参与制定，基础课和专业基础课的教学大纲由专业教师参与制定，各专业课程的教学大纲由任课教师外的其他专业教师和企业工程技术人员参与制定。 

　　4.2 知识和能力集成的实现途径 

　　4.2.1 产学训练，理论与实践集成 

　　高校为企业提供工程学生解决企业劳动力短缺问题，企业为学生提供生产实践，高校教师与企业工程人员共同指导学生生产实践。高校教师在生产实践前后结合学生生产实践进行课程讲授和布置工程设计作业。规模小的成长型企业（特别是进驻大学科技园的企业和高新技术产业园的创业型企业）生产季节性产品又实施调节人力水平的生产计划的企业，均有利于这种合作模式实施。 

　　4.2.2 高校教师与企业工程技术人员联合培养 

　　企业工程技术人员与高校教师联合开发教材、联合讲授专业理论课、联合指导实习与工程训练、联合指导课程设计与毕业设计，从而实现理论与实践的有机集成。 

　　4.2.3 培养科学研究与工程实践复合型、知识与能力复合型教师 

　　知识与能力都是复合型的教师方能培养出复合型的工程人才。从专业技术能力看，专业教师不但具有工程科学研究能力还要有工程实际项目的设计与实施等实践能力；从生命周期角度看，教师应该懂得产品设计材料选择、设计、制造和质量检测等知识，在这些方面既专又博；从学科的知识结构看，教师应具有复合知识背景，具有从事学科交叉研究的能力；从能力结构看，教师具有多种工程能力。 

　　4.2.4 基于课程集成教学的教师考核评价 

　　后续课程教师参与先修课程教师的考核评价、工程专业教师参与基础课教师、专业基础课教师的考核评价，合作培养企业的工程人员协助高校考核评价专业教师，这些都有利于实施面向特定专业的先修课程与后续课程集成式教学。 

　　4.2.5 设置综合性工程设计作业 

　　为实现集成式培养，应该将认识实习、生产实习、毕业实习等实践课程教学和专业课程设计、毕业设计和课外科技活动等工程设计作业实施集成的一体化教学。综合性课程设计就是实施两门或以上课程并综合应用多种工程能力的课程设计与毕业设计与课外科技活动，打破传统的单一课程和单一能力的工程设计。 

　　4.2.6 建立校级的跨学科综合性工程训练中心 

　　高校按照学科群建立由学校（而非二级院系）直接管理的跨学科综合性工程训练中心，实现统一管理调度不同学科的教学资源，打破由各院系单独管理单一学科教学资源而难以实施综合性工程训练的障碍。比如，按有关联性的机械、电子电气、计算机、控制和工程管理类等学科建成一个综合性工程训练中心。 

　　5 结束语 

　　集成式工程人才培养是实践先进工程教育模式、解决高等工程教育问题的途径之一，本文探析了工程人才培养系统的概念，对工程人才培养的系统化集成的内容及其实现途径进行了探析，以期对高校改善工程人才培养模式和提高培养质量有所借鉴。 

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