FH课程体系对卓越“现场电气工程师”培养的启发

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  摘要:德国应用科学大学(FH)在培养应用型人才方面,具有显著特色与成效。以德国汉诺威应用科学大学(FHH)电气工程专业为例,对其教学计划与课程教学目标进行了全面深入的剖析,归纳总结了其课程体系的结构与特点。结合我国国情与浙江科技学院校情,以培养卓越“现场电气工程师”为目标,提出切实可行的教学改革设想。研究成果可为电气工程及其自动化专业借鉴德国FH办学经验,实施教育部“卓越工程师教育培养计划”试点工作创造条件。
  关键词:德国FH模式;现场电气工程师;卓越工程师;教育培养计划;教学改革
  作者简介:何致远(1961-),男,浙江杭州人,浙江科技学院自动化与电气工程学院副院长,教授;郑玉珍(1970-),女,浙江杭州人,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。(浙江 杭州 310023)
  基金项目:本文系浙江省新世纪高等教育教学改革项目(项目编号:yb2010042)以及校级教学研究项目(项目编号:2008-A01,2008-A02)的研究成果。
  中国分类号:G642.3     文献标识码:A     文章编号:1007-0079(2011)22-0058-03
  
  一、德国FH电气工程专业概述
  作为德国高等教育的重要组成部分,应用科学大学(Fachhochshule,FH)定位于“为职业实践而进行的科学教育”,[1]其内涵和本质是一种面向实际、面向应用的高等工程技术教育,与我国的应用型本科教育具有较大的相似性。[2]FH培養具有各种专门技术的高级应用型、工程师类职业的实践工作者,毕业生职业定位为大中型企业技术骨干或小型企业管理者。起源至今50多年来,FH为德国培养了占总数近2/3的工程师。[3]在德国,电气工程专业(Energietechnik)是倍受社会关注的重点发展专业之一,几乎每所FH都无一例外地开设电气工程专业,而且,办学历史大都较长,在培养社会大量需要的电气工程应用型人才方面,FH积累了大量值得我们借鉴的人才培养与课程体系建设经验。
  我国目前正处于建设创新型国家、走新型工业化道路的关键发展阶段,需要大批能解决工业生产实际问题的高素质“现场电气工程师”。以培养应用型人才为宗旨,透过长期的中德合作办学积淀,在不断关注与学习德国FH电气工程专业最新发展动态过程中,结合浙江科技学院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”试点实施工作,我们形成了对构建卓越“现场电气工程师”课程体系的新认识。
  二、德国FH电气工程专业课程体系剖析
  自1999年6月欧洲29国《波洛尼亚宣言》发表以来,德国逐渐改革原有“学位工程师-博士”的两级学位体系,转而开始重构“学士—硕士—博士”三级学位体系,FH则重点实施“本硕分离”改革。[4]改革后,课程体系中相关若干门课程形成课程模块,以加强课程间的有机联系;学业考试评价机制也应运而生,原来一次终结性考试改变为课程学业评价考试,即课程成绩按权重系数纳入最后的课程模块评价总分;课程考试的严肃性得以加强,学生每门课程最多允许参加3次考试,若均未通过,将失去在全德国境内所有高校继续学习该门课程的机会和权利,如果学习期间未能达到最低学分要求,学生也将失去注册学习该专业的资格;50%的优秀本科毕业生可以选择继续攻读硕士学位。研究动态表明,“本硕分离”改革,加强了FH与综合性大学的融合性,对于促进其学科发展及毕业生多通道分流起到积极作用。[5]
  以汉诺威应用科学大学(FH Hannover)电气工程本科专业(Bachelor-Studiengang Energietechnik)为例[6,7]进行分析,其正常学制为7个学期,由第一阶段(3学期)、第二阶段(3学期)及实践学期(1学期)三部分组成,毕业最低总学分为210,平均每学期30学分。第一学习阶段结束后,学校对学生取得学分及学业成绩进行审核,只有通过审核才能进入第二阶段学习。通过第二阶段所有课程及实习环节或获得至少170学分,才可以进入学士学位论文(毕业设计)阶段。实践学期包含学士学位论文(毕业设计)及企业实习,共计30学分,其中企业实习一般为8~12周,计18学分,学士学位论文(毕业设计)一般为8周,计12学分。学生通过第一学年的学习,可自行判断本专业是否与自身兴趣爱好相吻合,同时,在专业学生名额许可下,允许学生在系内转相近专业学习;若第一学年所取得学分低于25学分,则一般建议转专业学习。
  课程体系由必修课与选修课组成,一般以课程模块为单位实行总体评价。下表1给出了第一、第二阶段所开设的必修课程。
  实践学期中,学士学位论文(毕业设计)题目来自企业生产实际,通过完成学士学位论文,培养学生具备在给定的时间内以科学方法解决技术问题的能力,而企业实习则注重提升学生将专业知识转化为服务实际社会的竞争力。
  选修课程共计12学分,安排在第二阶段开设,包含项目团队工作(4学分)、技术类理论选修课(任选4学分)、技术类选修实验课(任选2学分)、非技术类选修课(任选2学分)。
  项目团队工作要求学生在确定的时间段内以团队形式完成教师给定的具体项目自主设计与实施,形成技术成果文档并作口头陈述,注重使每一位学生在团队中的独立作用得到尽情发挥,通过该教学环节,培养学生从事企业技术工作的能力,使其获得项目管理知识、锻炼人际交流能力。
  技术类理论选修课每门2学分,包括:“数字信号分析”、“天线技术”、“自动测量数据挖掘”、“数字图像处理”、“数字滤波器”、“数字传输技术”、“电声技术”、“电磁兼容技术”、“集成模拟开关”、“无线导航技术”、“装置技术”、“工业装置电子技术”、“电线电缆技术”、“小型电机驱动技术”、“电气用塑料及其加工技术”、“光技术”、“微电子学”、“微处理器系统”、“微波技术”、“面向对象的软件开发”、“移相控制技术”、“可编程逻辑”、“可再生能量源发掘”、“传感器技术”、“伺服驱动系统”、“新型通讯技术”、“超导技术”、“基于知识的控制系统”、“无线移动通讯技术”、“高频技术”、“纳米技术导论”、“量子物理学”、“数字图像编码技术”。技术类选修实验课应先修相关理论课程,每门实验课2学分,包括:“数字图像处理实验”、“无线数据传输技术实验”、“小型电机驱动器技术实验”、“功率电子学实验”、“光技术实验”、“微处理器技术实验”、“电气材料与加工工艺技术实验”等。
  非技术类选修课每门为2学分,主要包括:“项目管理”、“企业运作基础”、“大众经济学”、“工程师必备企业营销战略”、“法律基础”、“专利法”、“电力经济学”、“工程师工作方法学”、“商务英语”、“人际交流与决策辅助”、“辩论与表述技巧”、“技术文档撰写方法”、“质量管理学”。
  以培养“现场电气工程师”为出发点,观察与剖析表1及选修课、实践学期所构成的课程体系,可以发现如下优点。
  1.课程体系突出了分阶段递进式知识传授
  知识体系庞大与复杂的学科课程,采取了分阶段教学模式,例如:数学I围绕代数、几何的概念和方法,包括向量计算、微积分知识,数学II讲授复数、多变量函数,复杂微积分问题计算的知识,数学III涉及多元积分、无穷级数、幂级数、微分方程、电气领域数学问题的计算方法等;电技术基础I讲授电路分析、电流场等重要概念及其应用,电技术基础II研究电磁场的重要概念和方法,培养应用能力,电技术基础III则涉及交流电路、相量图、变压器和多相系统的计算知识与能力。
  2.课程体系体现了学科的交叉与融合
  课程设置以电气工程学科为背景,融合了计算机科学与技术、仪器科学与技术、控制科学与技术、材料科学、半导体技术、信息技术、通讯技术、电子技术、管理学、经济学等学科。充分体现了“强弱电结合、电工技术与电子技术结合、软件与硬件结合、元件与系统结合”的专业培养要求,知识面大为拓宽,使毕业生更能适应解决现场综合电气问题的实际要求。
  3.知识系统围绕以解决现场实际电气问题为导向
  分析现场电气问题所涉技术领域,课程体系中引入电气领域数学问题的计算方法,工业电气传动系统的旋转运动学问题,电气材料与加工工艺知识,电气元器件知识、实际电气参数的测量方法等;企业经济与质量管理知识、技术文档的撰写与口头表达知识、企业经济与管理、法律与专利等解决企业现场电气问题所需知识。
  4.能力与素质培养贯穿“构思、设计、执行、实施”理念
  课程体系中,面向企业现场实际,以项目与团队为载体,通过设置文档撰写与陈述导论、项目工作导论、项目团队工作、工作方法学、人际交流与决策辅助、辩论与表述技巧、技术文档撰写方法等教学环节,以提升学生解决实际问题、团队协作与人际沟通的能力。
  三、借鉴FH课程体系经验的尝试
  通过对德国FH电气工程专业课程体系的剖析,结合我校电气工程及其自动化专业教育部“卓越教育培养计划”首批试点,我们构建了卓越“现场电气工程师”的课程体系,其結构见下图1所示。
  所构建的课程体系由理论和实践教学体系两部分融合而成,学分总计180。课程教学体系由数理基础模块、专业课程模块、交叉学科模块、工程应用模块、人文素质模块、企业实践模块等组成。专业课程模块又分为专业基础课程、专业核心课程和专业方向拓展课程三个层次;交叉课程模块含电类交叉、非电类技术交叉及非技术类交叉;工程应用模块涉及面向解决企业实际现场电气问题的课程知识;人文素质模块包括社会科学类、语言类、艺术类,体育类课程。实践教学体系包含单独开设的专业课实验、专业拓展课程设计、科研实践、企业工程实践、人文素质实践环节等。
  课程体系的主要特色表现在以下几方面。
  1.注重“知识、能力、素质”的协调发展
  数理基础模块培养学生具备基础科学知识;专业基础模块传授电气核心工程基础知识;专业核心模块和专业拓展模块侧重于电气高级工程基础知识;工程应用模块与实践环节重在培养解决实际电气工程问题的能力、提升专业素质;人文素质模块则重点关注人文修养与敬业精神。
  2.强化知识的现场应用能力
  学习德国FH经验,将实验及实践环节的学分比例提升至总学分的44%。专业基础课单独开设实验课,专业核心和专业拓展实验课程学分达13学分;专业综合实验、专业课程设计学分合计为23.5。课程体系中还增设“电气制图”、“电工材料及电工工艺学”、“工业标准与安全规范”、“工程经济学”等课程,部分课程由企业工程师讲授,以提升学生的职业技能,满足企业对“现场电气工程师”的要求。此外,还设置了累计一年的企业实践,以提升学生的实际应用能力。
  3.突出团队工作与协作能力的培养
  课程体系中的交叉课程模块融合多学科知识,涉及计算机技术、控制技术、信息技术、经济学、管理学等学科,以及创新与法律、国际交流等主题,并要求学生在该模块中至少选修15学分课程,以具备在多学科团队工作所需的知识结构。同时,在工程应用模块中开设“电气工程项目管理与规划”、“科技文献检索与技术交流”、“工程师职业道德与科学伦理”、“德语二外”等课程,在主干课程、专业实验及课程设计教学中,实施项目教学,要求学生以团队形式,以解决实际电气问题为目的,开展讨论、交流与汇报,以培养其协作、交流与沟通能力。
  4.重点安排好企业一年的实践教学
  按教育部“卓越工程师教育培养计划”的总体要求,我们将累计一年的企业实践教学环节分成四个阶段进行,即:认识实习I(2周)、认识实习II(4周)、工程技术实习(12周)、毕业设计(16周)。学生循序渐进地认知企业,理解社会环境中电气工程的任务和要义,掌握在社会环境下对电气产品、电气装置或电气系统的构思、设计、执行和实施,并以企业现场实际电气应用问题作为毕业设计课题,在教师与企业工程师的共同指导下,通过实践、认识、再实践、再认识的“螺旋上升”形式获得知识、能力和素质的全面提升。
  
  参考文献:
  [1]刘智英.面向职业实践的德国FH办学特色——兼谈对我国技术应用型本科教育的思考[J].职业技术教育(理论版),2007,28(1):26-28.
  [2]汝骅,俞建伟.德国FH及其科技发展战略综述[J].苏州教育学院学报,2007,24(2):72-74.
  [3]刘建强.德国应用科学大学模式对实施“卓越工程师培养计划”的启示[J].中国高教研究,2010,(6):50-52.
  [4]孙进.德国的博洛尼亚改革与高等教育学制与学位结构变迁[J].复旦教育论坛,2010,8(5):68-73.
  [5]张怿琛.博洛尼亚改革遭遇危机——小议德国高校学制改革的得与失[J].教育发展研究,2009,(23):66-70.
  [6]FH Hannover.Allgemeiner Teil der Pruefungsordnung fuer die Bachelor-Studiengaenge[EB/OL].http://www.fakultaet1.fh-hannover.de/fileadmin/media/doc/f1/master/sensor_autom/Bachelor-und-Master-_Pruefungsordnung_AllgTeil_neu.pdf,2010-09.
  [7]FH Hannover.Besonder Teil der Pruefungsordnung fuer den Bachelor-Studiengang Energietechnik [EB/OL].http://www.fakultaet1.fh-hannover.de/fileadmin/media/doc/f1/bachelor/Bes.TeilderPruefungsordnungfuerBachelor_E.pdf,2010-09.
  (责任编辑:刘辉)
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