来源：《中国大学教学》2011年第3期
摘要：通过分析我国目前电气工程高等教育的困惑，剖析比较德国应用科学大学教育模式与美国麻省理工学院“构思、设计、实施、运行”的工程教育理念，提出了卓越“现场电气工程师”培养目标与要求，确立了现场电气工程师的知识、能力与素质大纲，构建了现场电气工程师人才培养的具体实施方案，为电气工程及其自动化专业教育部“卓越工程师教育培养计划”首批试点工作创造实施基础。
关键词：现场电气工程师，卓越工程师教育培养计划，电气工程及其自动化专业，教学改革
电气工程及其自动化专业是国民经济和社会发展的支柱专业之一，我国目前正处于新型工业化道路的关键发展阶段，需要大批高素质的“现场电气工程师”。作为培养应用型人才的本科院校，我校电气工程及其自动化专业获批教育部“卓越工程师教育培养计划”首批试点。在对以美国麻省理工学院为代表的“构思、设计、实施、运行”教育理念（以下简称“美国麻省理念”）的学习，结合在长期中德合作办学中对德国应用科学大学电气工程类专业的人才培养模式（以下简称“德国模式”）的研究与实践，形成了卓越“现场电气工程师”知识、能力、素质培养的基本构思以及相应的培养改革举措。
一、我国目前电气工程高等教育的困惑
在长期的教学实践中，按照企业对现场电气工程师的培养要求，通过对知识、能力、素质三要素实际运行轨迹的观察，可以发现，我国电气工程高等教育目前主要存在下述亟待解决的问题。
1.知识传授的学术化壁垒顽固。我国现行的电气工程高等教育模式脱胎于前苏联的学科教育，其学科教育与工业实际脱节明显。知识传授过程中，过于强调知识的深度，过分注重课程理论的系统性和知识体系的完备性，教学内容只是知识的简单叠加，往往忽略知识间的有机联系，特别是忽视了理论知识的现场实际应用。课程体系中，培养电气实际综合能力与电气技术直观判断力的课程较少，训练现场电气工程经验的教学内容欠缺，涉及学科知识交叉及综合运用的教学环节匮乏，学生接受企业项目团队锻炼的机会不多。教学计划中虽包含相关工程实践和工程能力培养的教学环节，但大都以“知识点”形式串接在各相关理论课程单元之间，学生难以将所学理论知识与企业生产中的实际电气问题相结合，最终导致培养的学生无法满足企业对现场电气工程师的要求。
2.教学过程中的学生主体地位缺失。电气工程课程体系的关键知识点涵盖大量复杂电气理论与应用问题，对学生而言，课程内容往往表现为枯燥、繁杂，缺乏自主学习的诱惑力。为达到理想的教学效果，需要教师具有对所授知识点的驾驭能力，并具备课堂教学的互动设计能力。但目前的课堂教学中，教师的主导地位巩固，学生的主体地位却逐步弱化。“教”的一面，采用“灌输式”教学方法的居多，缺乏启发式、探究式、开放式、讨论式、案例式等教学设计，项目教学机制的运用少之又少，实验教学的方法、环境与手段均较传统，开设的专业实验大多为验证性，学生应用知识的能力逐步淡化。“学”的一面，学生对“带着实际问题学习”的理念较为陌生，呈被动式学习状态，学习兴趣及学习热情未受激发，在学习方法和学习主观能动性方面明显带有应试教育痕迹，限制了其学习能力、自主性和创造性的发挥，培养出来的学生缺乏适应性与竞争力。
3.知识、能力、素质的发展失衡。为使知识、能力、素质形成稳固的平衡势态，就必然要求其协调、均衡发展，随着我国教育水平的日益提高，学生的知识水平与获取知识的能力显著提高，各级教学指导委员会对电气工程及其自动化本科专业主干课程的知识体系要求明确，但对于专业能力与职业素质培养标准的描述却较为粗放。从教学现状来看，往往过多依赖教师对学科知识的传授，忽视对学生能力、素质的训练与培养。观察现场电气工程师的能力与素质要求，可以发现，工程实践能力与创新能力、人际沟通与团队协作素质恰恰是电气工程及其自动化专业学生目前最为薄弱的环节。
二、德国模式与美国麻省理念的剖析
德国的高等工程教育主要由工业大学及应用科学大学两类组成[1]。与洪堡教育思想重视“纯科学，无目的的研究和教学”不同，德国的应用科学大学被定位为“与综合大学具有同等价值，但属于另一种类型的高等教育”[2]。德国应用科学大学的教育目标是培养具有各种专门职业技能的高级应用型、工程师类职业的实践工作者，其办学理念可概括为“为职业实践而进行的科学教育”，在内涵和本质上是一种面向实际、面向应用的高等工程技术教育，与我国倡导的应用型本科教育具有较大的相似性。德国应用科学大学强调与企业共同生长、相互依存。教授大多来自企业，实践经验较为丰富，具有为企业解决问题的思路和能力。学校按企业需求设置专业。就应用科学大学的地理位置分布来看，其邻近一般总有一些著名的大企业，如：奔驰、大众、博世等，以便学校向企业输送毕业生。德国高等教育总法明确规定，应用科学大学的学习年限一般为4年，其中包括2个学期即1年的企业实习期，形成“3+1”学制结构。在应用科学大学的教育培养中，1年的企业实践教学是其整个教育体系的重要组成部分，也是影响教学质量的关键所在，学校要求学生达到以下3方面的学习目标：解决来自企业生产实际中的具体技术问题，参与完成企业技术开发项目，关注企业现场技术新方法、新工艺的运用。
美国麻省理念围绕“构思、设计、实施、运行”展开教学活动，是美国工程教育改革的产物，由美国麻省理工学院联合瑞典皇家技术学院等高校多年来跨国研究得出。它以产品研发到运行的生命周期为载体，让学生以主动实践、课程间有机联系的方式学习，其核心体现在“做中学”原则和“基于项目的教育和学习”方法[3，4]，其教育宗旨在于使学生的专业能力、人际沟通能力、动手能力得到综合提升。美国麻省理念强调工程教育应当关注实践，以科技为基础，较好地解决了工程教育是培养掌握专业知识的某学科“专才”还是培养专业能力优秀、人际沟通能力卓越、动手能力强的“通才”之间的矛盾，对于在工程教育领域中一直存在的核心问题给出了指导性意见。
比较德国模式与美国麻省理念，可以发现，其间有共性也有差异。共性表现为：突出对学生解决实际问题能力的培养与启发，强调工程教育的实践性，如德国模式的“3/1”培养框架，美国麻省理念提出的“没有比真实的工厂、工地、公司更好的实验室”等[5]。差异性则表现为：
1.人才培养目标上的差异。德国模式着重强调培养面向企业一线的应用型工程师，培养过程彰显对动手能力的提升；美国麻省理念则以培养高水平应用型工程师为目标，强调知识、能力、素质的全面发展，关注职业素养、人际沟通交往能力、团队合作精神等方面的培养。
2.课程体系上的差异。以德国汉诺威应用科学大学与美国麻省理工学院的电气工程专业课程体系为例进行对比研究[6-8]，不难发现，德国模式更强调课程内容的实践性，除两个实践学期外，独立开设较多的实验课程；美国麻省理念则更注重在传授工程科学和专业知识的同时，夯实数学和自然科学基础，设置交叉学科课程，要求学生选修科技写作、项目交流、历史、文化、艺术等方面的课程，以全面提升学生的职业情操与工程素养。
3.教学方式上的差异。德国模式注重对实际应用知识的传授，结合实地参观、现场讲解、自主开发实验等教学手段，凸显第二课堂对学生动手能力培养的重要性；美国麻省理念则以其能力培养大纲为集中体现，能力培养大纲将学生能力划分为技术知识和推理能力，个人职业技能和职业道德能力，人际交往与团队协作能力，面向项目的构思、设计、实施和运行能力4个层面，较系统地提出了具有可操作性的能力培养与检验测评的12条标准[9]。美国麻省理念还特别强调教师对课堂教学的精心设计，关注讨论式、启发式、项目教学等教学手段的应用，教学中特别注重工程科学基础和专业知识的融合。
三、卓越“现场电气工程师”培养举措
基于美国麻省理念，借鉴德国模式经验，以面向工程、面向现场、面向实践、强化能力展开教学改革实践，改革思路及举措主要包括：
1.确立卓越“现场电气工程师”培养目标与要求。以实际工程应用为背景，培养具有扎实电气基础理论与电气专业知识，具有较强电气工程实践能力、创新意识与良好综合素质，具备团队合作精神，知识、能力、素质协调发展，能胜任现代企业电气工程相关领域的设计制造、技术开发、应用研究、运行管理等工作的现场电气工程师。通过学习电气工程的基本理论、计算机技术、自动控制技术和电气自动化技术的基本知识，掌握一门外语，使学生受到现代企业训练，具有进行电气装置与电气系统设计制造、应用研究、生产组织等方面的能力。
2.确立“现场电气工程师”的知识、能力与素质大纲。基于美国麻省理念及德国模式特色，结合电气工程学科架构、电气工程及其自动化专业特点，对“现场电气工程师”的知识、能力与素质要求进行如下归纳。
（1）知识。“现场电气工程师”的专业知识体系由基础科学知识、电气工程核心工程基础知识、高级工程基础知识等组成。其中，基础科学知识包括数学、物理与计算机应用知识等：电气工程核心工程基础知识包含电路元器件知识、电路的识图及电气制图知识、电子电工电路原理知识等；高级工程基础知识可描述为电气工程领域各子学科的方向性知识、电气工程交叉学科的基础知识、电气装置与电气系统的设计知识等。
（2）能力。“现场电气工程师”的能力要求涵盖对现场电气工程问题的构思、设计、实施和运行。构思能力包括电路模型的建立与分析评估能力、现场电气技术问题不确定性因素的分析能力、对电气技术问题建立科学假设的能力、科技文献检索与查询能力、复杂电气问题的系统思维与实验探索能力、确定电气技术问题解决方案与形成技术总结的能力等；设计能力表现为学习国家与行业电气标准的能力、掌握电气产品及现场电气装备与电气系统的设计能力、具备现场电气问题的光机电一体化等交叉学科领域的设计能力等；实施能力涵盖电气系统的安装与调试能力、电气故障的排除能力、项目实施的组织与管理能力等；运行能力则体现在电气设备与电气系统的操作、运行与维护能力等。
（3）素质。“现场电气工程师”的素质包括具备工作的主动性和创新性、事业的执著精神与责任感，具有较强的人际交往、团队合作精神、协作意识、变通能力、表达能力，以及创造性与批判性思维能力等。
3.构建“现场电气工程师”的人才培养实施方案。人才培养方案的设计，应注重知识、能力、素质的协调发展，以德国模式及美国麻省理念为导向，结合我国国情，重点实施项目引导教学，强化实验实践环节，突出人才培养的社会和工程环境，改革考核方法与标准。从而培养科学应用基础扎实、工程实践能力强、具备团队合作精神的卓越“现场电气工程师”。
课程教学贯穿“课程实验注重过程、结论与报告，实践环节则强调过程记录与结果分析”的核心策略，以全面提升学生的工程应用与创新能力。按电气工程学科体系结构，优化整合现有课程群，并强化课程教学的质量监控，重点加强对电气设备技术、电气运行维护技术等领域课程教学体系与教学内容的改革。加大实验教学与理论教学的课时比例，保证学生有充分的动手实践机会，同时，力求主干课程实验教学单独设课，注重安排开放性、研究性、设计性实验项目，突出适应“现场电气工程师”培养的实验教学“小规模、长开放、求自主、强考核”特色。课程体系中引入“工程应用”模块，增设电工材料及电工工艺学、工业标准与安全规范、电气制图、电气工程项目规划与管理、工程经济学、文献检索与技术交流、工程师职业道德与科学伦理等直接面向企业工程实际的课程，并灵活安排其教学形式，部分课程可安排在企业现场实施教学，以彰显工程教育的应用本质要义。项目教学理念应始终贯穿课堂和实践环节。专业课考虑安排大型作业，并适时组织汇报交流，以培养学生的知识应用、人际表达、交流沟通及技术创新等能力和素质。加强项目引导式、启发式、探究式、讨论式、案例式等教学方法设计，并充分运用多媒体教学、网络课程与自主学习平台等有效教学手段。引入“交叉学科”课程模块，要求学生除修读本专业必修课外，至少选修1门非电类技术课程、1门非技术课程和1门艺术类课程，以提升学生的个人职业技能，帮助学生理解社会、环境与工程之间的相互依存关系，强化其在企业多学科项目团队中的实践工作能力。
以“3+1”培养框架为突破口，重点设计企业1年的现场教学环节。明确与规范企业实践阶段的目标要求，并以项目引导、现场教学、实际动手为立足点，围绕现场电气工程师实践能力要求开展教学活动，同时确保毕业设计课题来自于企业的工程现场实际。考虑将企业实践学习阶段分成认识实践、基本技能实习、技术实习、毕业设计4个子阶段，学生在企业现场的教学活动，由企业和学校分别指派现场工程师及“双师型”教师承担专职指导工作。
作者：何致远 浙江科技学院自动化与电气工程学院副院长、教授
郑玉珍 浙江科技学院自动化与电气工程学院电气工程系副主任、副教授