工程教育专业下通信工程课程体系建设

工程教育专业下通信工程课程体系建设

摘要:文章基于工程教育专业认证视角介绍通信工程专业的课程体系建设。阐述开展工程教育专业认证的意义和目的。从产出导向的军校通信工程课程体系构建、以学生为中心的课程体系建设和课程体系持续改进三个方面,总结国防科技大学通信工程专业课程体系的改革探索。实践表明,这些改革措施能进一步完善课程体系,有效提高通信工程专业人才培养质量。

关键词:工程教育专业认证;通信工程;课程体系

工程教育专业认证是国际通行的工程教育质量保障制度,是实现工程教育国际互认和工程师资格国际互认的重要基础。目前针对本科工程学历资格互认的国际协议中,权威度最高、体系相对最完整的是《华盛顿协议》,我国于2016年6月正式成为第18个成员[1]。对通信工程专业开展工程教育专业认证有利于在国际标准的规范下提升通信工程教育质量,有效地扩大我国通信专业工程教育的国际影响力,全面提升通信工程人才培养质量。国防科技大学(以下简称“我校”)通信工程专业具有悠久的历史,早在1961年成立军事工程学院电子工程系时就设置了相关专业。随着现代通信技术的迅猛发展和通信应用的不断更新,通信工程专业的内涵迅速发展,专业内容涉及信号的产生,信息的传输、交换和处理等,涵盖了计算机通信、数字通信等多方面相关的理论和工程应用问题[2]。目前,我校通信工程专业已经以5A评分成功完成了湖南省卓越工程师教育计划试点专业建设,并被评为教育部“双一流”,军队院校“双重”建设专业。通信工程专业鲜明的通用性和广泛的应用性使其非常适合用工程教育专业认证的理念和标准进行规范性建设。课程体系是专业内不同课程的有序排列,是教学内容及进程的总和,决定了学生通过学习建立的专业知识结构。工程教育认证标准的通用标准和专业补充标准中都将课程体系作为一项重要内容进行了规范描述和明确要求。从2019年开始,笔者全程参加了国防科技大学通信工程专业工程教育专业认证的申报工作,同时对照工程教育认证标准在课程体系建设方面开展了一系列的改革和探索,下面分别从产出导向的军校通信工程课程体系构建、以学生为中心开展课程体系建设和课程体系持续改进三个方面出发,阐述我校通信工程专业课程体系的构建和探索。

一、产出导向的军校通信工程课程体系构建

OBE即Outcome-BasedEducation,是指基于产出的教育,该理念于1981年由Spady(斯派帝)率先提出[3],是工程教育专业认证标准的核心理念之一。在产出导向下,专业课程体系的制定需紧扣培养目标,围绕毕业要求开展建设。与培养高级专业技术人才的地方高校不同,国防科技大学是一所直属中央军委领导的军队综合性大学,是军队唯一进入国家985工程建设行列的院校,也是军队唯一纳入国家“双一流”建设支持院校。习主席训词指出:国防科技大学是高素质新型军事人才培养和国防科技自主创新高地,必须在提升国防科技创新能力和水平、加快实现科技自立自强上发挥更大作用,要紧跟世界科技前沿,在基础研究和原始创新方面持续发力,加强重大核心技术研究攻关,做好创新性、突破性成果转化运用,为推进新时代强军事业提供强大科技支撑将训词落实到通信工程专业的专业定位,就是要为我军努力培养通用通信工程专业人才和联合作战通信保障人才,紧跟世界军事通信发展潮流,将通信工程专业建设成为世界一流专业。专业定位明确了我校通信工程专业人才培养任务,在此基础上拟定人才培养目标,再在培养目标的指导下设计课程体系整体思路。我校通信工程专业共制定了14条毕业要求[4],除了包含工程认证标准中普遍要求的工程知识、问题分析、设计/开发解决方案、研究、使用现代工具、工程与社会、环境和可持续发展、职业规范、个人和团队、沟通、项目管理和终身学习以外,增加了第13条具备过硬的军事素质和第14条具备初步岗位任职能力。这体现了我校培养高素质新型通信专业人才的历史使命,也是我们和地方综合性高校相同专业在人才培养目标上的根本性区别。课程体系通过建立完备的课程支撑矩阵,实现对毕业要求的紧密支撑。以我校专业课程军事通信系统为例,该课程学分3分,分别支撑毕业要求第1条工程知识中专业知识(分值0.4),问题分析中的识别(分值0.2),使用现代工具中的检索(分值0.1);以及第14条具备初步的岗位任职能力(分值0.3)。该课程以军事应用需求为牵引,立足军事通信系统讲原理和关键技术,要求学员掌握军事无线通信系统的基本原理、分析设计方法和关键技术,掌握几种常用军事通信系统的组成和工作原理。类比北京邮电大学通信工程专业课程体系中具有类似地位的移动通信课程[5],该课程同样支撑毕业要求中的工程知识、问题分析和使用现代工具。在课程的主要内容上讲授民用蜂窝移动通信的进化、架构、系统组成和关键技术。要求学生系统学习现代移动通信系统及网络中的关键技术以及支撑这些技术的基本理论,强调工程方法论的学习,将专业知识用于解决复杂工程问题。类比两所学校的这两门专业课即可发现,国防科技大学作为军校,其课程体系在支撑人才培养目标、传授知识体系架构上与地方高校有显著不同。国防科技大学的课程体系服务于“绝对忠诚、绝对纯洁、绝对可靠”的生长军官培养,因此把思想过硬和军政素质过硬视为人才培养的基本要求。这种要求鲜明地体现在通信工程专业的课程体系设计中。首先,整个课程体系中,人文社会科学类通识教育课程中设置了多门重要的思政教育课和军事理论与实践课,使得该类课程比重超过24%,而工程教育专业认证通用标准中对于人文社会科学类通识教育课程占比的基本要求只有15%。思政教育课中包含军人思想道德修养与法律基础、马克思主义基本原理概论、中国近代史纲要、人民军队历史与优良传统、毛泽东思想和中国特设社会主义理论体系概论(新时代中国特色社会主义思想)等;军事理论与实践课有军队基层政治工作等。此外,为保证学员具备过硬的身体素质,课程体系中包含了众多的军事素质训练和军事体育课,例如野战生存、轻武器操作、军事体育等。军事素质和思政教育课程贯穿了我校通信工程专业本科教育的整个阶段,体现了学校培养高素质新型军事人才的办学定位。

二、以学生为中心开展课程体系建设

课程体系需要以学生为中心,就是指课程体系设计的目标应该围绕学生培养,课程设计内容需要根据对学生的期望而设计,应该按照是否有利于学生达成预期目标这一标准进行课程体系的评判,将学生和用人单位的满意度作为评价的重要参考依据,同时由于工程论证是一种合格性评价方式,因此必须考虑全体学生。以学生为中心的课程体系建设需要充分考虑学生作为教育服务对象的特征,关注他们的知识基础、接收能力和预期目标,按照循序渐进、重基础、强应用的思路,构建贴合学生的课程体系。国防科技大学通信工程专业所有课程按照培养阶段分为公共基础课、专业背景课(包含工程基础课、专业基础课和专业课)以及首次任职课程。这些课程按照修读要求分为必修课程、选修课、自修课和讲座课4种类别,方便学生采用不同的方式修读。在入学的第1-2学年,主要夯实通识教育,打牢学生工程基础,因此安排了大学英语、高等数学等人文社会科学与自然科学课程和工程基础课。通信工程专业较为重要的工程基础课:大学计算机基础、电路分析基础在第一学年完成,模拟电子技术在大二上学期完成,数字电路与逻辑设计、信号与系统以及电磁场与电波传播在大二下学期完成。第三学年开设了较多的专业基础课,完成通信原理、通信网络基础、信息论与编码基础等课程的学习;大四上学期主要面向应用开展专业课修读,完成军事通信系统、通信对抗原理与应用等不同方向的专业课程,大四下学期则充分考虑提升学生的专业任职能力和动手实践能力,安排了面向实际装备应用的卫星通信系统与装备应用、移动通信系统与装备应用等首次任职课程和本科毕业设计,同时辅以多样化的工程实习和专业实习实践。上述的课程体系设计体现了对学生每一阶段知识接受度的关注和考虑,在第一学年的课程安排中既考虑与高中基础教育的紧密衔接又帮助学生实现了从高中到大学在知识能力和素质方面的跨越,第二至第三学年课程则搭建起至下而上的工程与专业基础知识架构,帮助学生夯实专业基础;第四学年重在提升学生面向就业的任职能力和专业应用能力,体现了从通用基础到专业应用、再到实践创新的有序进阶。围绕着高素质新型军事通信工程专业人才培养,我们在课程体系的构建和改进过程中了一系列针对全体毕业生和用人单位的调查问卷,收集学生对于课程体系的意见和问题,切实解决课程体系构建中以学生为中心开展跟踪评价的问题。在针对毕业生的问卷调查中设计的问题包括:(1)毕业后从事的工作与大学所学学科专业是否匹配?哪些课程知识能帮助您快速解决工作中遇到的问题?(2)哪些实践课程对于胜任部队岗位最有用,哪些感觉没有用或不太有用?(3)为胜任部队岗位,母校教学安排和训练中哪些方面的知识和能力需加强?哪些教学环节需改进?等。这些不记名问卷面向同一课程体系培养的所有毕业生发放,最后通过统计找到了课程体系优化建设的几个痛点问题:有同学反映理论课程虽然学的比较扎实,但是到单位以后缺乏面向通信装备实际操作能力训练;有毕业生反映在本科教学过程中部分课程存在内容重复问题。这些问题都在新版课程体系修正中得到了针对性解决。针对在校学习的学生,我们通过随机抽选大一至大四教学班召开座谈会的方式,倾听学生的意见建议,做到了每一条意见有记录、有回答、有反馈,起到了很好的互动效果,也充分体现了以学生为中心的教育理念。

三、课程体系的持续改进

课程体系作为学校教学育人活动的组织和指导框架,在支撑毕业要求和培养目标的同时应该具有动态进化的特点。工程教育专业认证要求通过建立常态化的评估评价体系、实施专门的教学管理制度、构建切实可行的反馈机制,促进课程体系不断更新,保证专业人才培养质量的不断提升[6]。为了在制度上落实通信工程专业课程体系的常态化评估和持续改进,我校制定并颁布了《本科专业课程评价工作规范》,该规范以“工程教育专业认证标准”和“国防科技大学本科人才培养方案管理规定”为依据,指导和约束本科专业课程体系合理性评价、课程目标达成评价及基于评价结果开展持续改进的闭环过程。通信工程专业课程体系的持续改进机制如图1所示。从图1中可以看出,当培养目标和毕业要求发生变化时、或当学生任职发展调查或定期开展的课程评估发现问题时都会促成课程体系的修订。课程体系的持续改进会牵引专业所有具体课程开展优化和调整。课程体系的持续改进需要广泛征求用人单位、毕业学员、行业专家等多方意见和建议,同时也要结合军队相关人才培养政策和要求的变化,形成新培养方案下的专业课程体系。为了完成通信工程2020新版课程体系修订,学校多次邀请部队指挥员、兄弟院校和各军兵种专家开展专题座谈,针对专业课程体系调整优化进行审定,确保院校教学与部队需求精准对接。其中有专家建议进一步促进本科毕业设计与专业任职岗位素质培训接轨,在毕业设计中加大行业专家指导力度。该意见符合工程教育专业认证中对于毕业设计要求有行业企业专家参与的指导思想。因此,我们在新版的课程体系修订中,着力加强了企业行业相关单位和专家对本科毕业设计立题方向、开题及进度检查、毕业答辩等过程的参与程度。通过联系景嘉微电子股份有限公司、基石信息技术有限公司等知名校友企业建立了50多名校外专家组成毕业设计指导专家库;联合中国电科集团第7研究所、第54研究所、湖南省软件无线电工程技术研究中心、导航中心等军工企业和研究所,联合开展毕业设计的实践指导工作,取得了显著的效果。毕业学员普遍反映引入企业和用人单位专家参与毕业设计,使得自己可以更好地把基础理论、专业知识和工程应用相结合,大大提升了工程素养和实践能力。课程体系的“持续改进”需要落实到每一门课程的“评价-反馈-改进”环节中去。长期以来,我校坚持了常态化的督导评教和学生评教制度,以1学年作为反馈和改进周期,促进教师对课程教学中的不足及时进行改进。近年来,针对督导和学生反映较多的传统黑板加PPT课堂教学模式单一,学员听课效果不佳的问题,开展了以引入信息化网络化教学手段为主的课程教学模式改革。在通信工程专业56门必修课程中,有近1/3的课程在爱课程中国大学MOOC、学堂在线以及军网课程平台建设了在线MOOC课程,其中核心课程通信原理[7]、模拟电子技术基础等课程被评为教育部一流在线本科课程。不少老师在开展传统课堂授课的同时结合反转课堂教学、小班SPOC教学等多种教学模式,灵活采用慕课堂、雨课堂等信息化教学工具辅助教学活动开展,进一步提高了课堂教学效率,提升了学生听课参与感和沉浸感,激发了他们的学习热情。教学质量的提高通过考试成绩的稳步提升进行验证。针对课程的持续改进另一个重要的方面是考核方式的改革。我校2017版培养方案中大部分课程的终结性考试成绩都在考核中占了较大比重。然而,常规闭卷考试并不能完全公平地反映学生掌握课程知识的情况。为此,在2020版培养方案中[8],我们要求所有通信工程专业核心课程对考核方式进行改革。在考核内容方面,提倡注重知识、能力、素质和应用的全方面评价,除了通过考题考察学生对基本知识点的掌握,还需要设置适当比重的无标准答案型考题、研讨型考核问题以及应用型项目考核问题等;在考核方式设计中必须将过程性考核与终结性考核相结合,综合考虑线上线下学习情况、课堂表现、研讨课题完成情况等,避免出现期末考试“一锤定音”和“高分低能”的情况。

四、结束语

当前,我军军队院校高等教育正处在大发展大变革之中,人才培养需要紧贴军队建设需求和时展趋势。通信工程专业的课程体系建设对本科生的专业发展和人格塑造具有深远的影响,以“工程教育认证标准”为依据对通信工程专业的课程体系进行修订和建设具有重要意义。目前,我们已经从“产出导向、以学生为中心、持续改进”三方面对我校课程体系进行了系统的梳理和优化,从用人单位和毕业学生的反馈情况来看,已经取得了初步的建设成果。我们将在以后的教学实践和人才培养中不断探索,不断改进,以工程教育专业认证工作为契机,进一步提升本专业人才培养质量。

作者:张晓瀛 马东堂 赵海涛 曹阔 龚广伟 单位:国防科技大学 电子科学学院