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【摘 要】 本文围绕以工程能力为核心，分析了从基础能力、综合应用能力及创新能力这三大能力层上来如何培养大学生的工程能力，并从多平台的电类大学生实践教学模式方面，来全面拓展实践教学空间，研究与探索了多层次培养大学生的实践能力和创新力的方式与方法。通过实践，对这工程能力人才的培养与管理进行了有益的探索和研究。
【关键词】 工程能力；基础能力；综合应用能力；创新能力
【中图分类号】G642.02 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2013）20-00-02
在当今工业化和信息化相融合的环境下，我国要推进新型工业化进程，培养大批面向行业的集专业知识、专业技能及信息技术于一体的骨干和领军人才具有深远的历史意义。怎样才能培养出大批敢于创新、善于创新具有一定潜力的高级工程人才是高校值得深入探索和研究的课题。但如今，注重学生能力培养已成为高校的共识。但是，国内高校的教学长期以来过于注重知识的传承、积累和记忆以及学科知识的系统性和完整性，对于学生能力的培养、潜力的挖掘缺乏足够的重视[1]；现有关于能力培养的文献多停留在理念或理论探讨层面，或陷于具体教学经验阐述，能真正指导改革实践、具有方法论意义的研究并不多见。虽然CDIO工程教育模式是近年来国际工程教育改革的最新成果[2][3][4]，但此模式缺乏系统的能力评估和改进体系，难以为学生开发潜力、不断改进、提高工程能力提供指导。
本文以文献[1-4]所提方法为基础，结合我校电类专业的案例，把工程能力的培养作为目标，来分析研究如何提高大学生的能力素质，挖掘一种可供借鉴的方法。
一、突出工程能力培养
工程人才的能力基础在于工程实践能力、工程设计能力与工程创新能力，为了解决工程教育中技术基础知识和能力、以及研究和技术发展之间的紧张关系，工程教育模式应依据工程链相关环节面向学生知识、能力和素质的要求，以工程设计为导向，以项目训练为载体，通过“做中学”的方式，培养拥有良好团队协作精神、系统分析及实际动手能力，适应现代工程团队研究开发需求，有社会意识和企业家敏锐性的高级工程技术人才。
我院培养工程电类工程人才的总体目标为“重基础、强实践、坚持大专业培养”的教育理念，并参照CDIO-CMM能力成熟度模型（Capability Maturity Model，CMM）[5]及区域创新体系——将工程能力划分为初始级、基础级、专业级和应用研究级四个能力成熟度等级，以反映学生在工程教育中不同发展阶段的不同特征和学习内容需求。在此基础上不断实践，形成了一套循序渐进地培养学生工程能力的人才培养方案制定和评估优化体系。
二、建立多元个性化培养
本科生经大类工程课后学就可以参加教师的研究课题，也可以自行设计课题并请教师给予指导。指导教师根据学生的特点和发展方向，重点对其进行科学素养、研究型学习能力和创新实践能力的培养。并设立了各类兴趣研究小组，学生可根据专业或某门课的爱好选择参与，各兴趣研究小组采用严格的工程能力培养方法，如此可大大激发学生的研究自主性，更新优化学生个人的知识体系，提高其工程实践能力。此类学生的研究、创新能力都较强，深受用人企业的欢迎。
三、构建工程人才培养体系以能力为导向的专业课程实践体系设计框架
实践教学与理论教学既有密切联系，又有相对独立性。它对提高学生的综合素质、开发学生的潜力、培养学生创新精神与实践能力有着理论教学不可替代的特殊作用。注重对学生的探索精神、科学思维、实践能力和创新能力的培养是我校本科教育改革的核心。为此我电气与信息工程学院，构建了图1所示的3个能力模块层，即基础能力层、综合应用能力层和创新能力层，每个能力模块包含几个基本教学模块。每个教学模块中都以应用项目为主体，针对该模块中的要素进行动手能力与应用、创新能力的训练。以形成理论与实验相辅相成、结构合理、相互促进的实验课程模式。
1、基础能力层的构建
基础能力层我们是以实验教学为平台的体系，而实验教学是在理论指导下的动手能力培养，是学生基本素质培养的重要方面。围绕如何提高学生实践动手能力、达到教育部高等学校本科教学工作水平评估对实验课教学的要求。基础能力层的构建由基础层的基础教学实验到综合层的专业或综合实验再到提高层的自主或开放弄型实验三个模块组成。其步骤由認知到提高的逐步提高方式来培养学生的实践与应用能力。
基础型实验。通过专业基础课程的实验，培养学生基本实验技能，使学生掌握本专业基本技能，主要以验证型、演示型实验为主。
专业或综合实验。通过专业课实验结合基础部分开设综合性等实验项目，培养学生的综合实验技能。学生通过所学专业课程内容的综合运用，对其综合技能实验应用训练。
自主或开放弄实验。由老师指导学生自行设计的实验项目，以对学生进行设计能力实验训练。
比如：在《PLC》这门课的实验中，我们安排了循环彩灯及电梯的控制设计实验、并结合《工控组态》实验，让学生在过程控制实验平台上观察自己设计实现的全部过程，通过提高实验的趣味性，调动学生的学习热情，激发学生的创新意识。
2、综合应用能力层的构建
应用能力层是以实训及课程设计为平台的体系。在这个实践教学平台上，对学生的训练应从基础层的模拟实训，到综合层的仿真实训，再到提高层的真实训练，是一个逐步逼真、学生实践能力逐步提高的过程。
此层的实践能力主要是在实训教学基地实现。为了能更好地培养学生的专业工程能力，可在校内实验室按照模拟工厂的思路进行建设[6]，将整个实验平台看作是一个工厂，各实验室是不同的车间，由小型控制系统组成的实验装置就是生产装置，整个系统采用网络控制方式，建立各个现场的典型工业生产自动化模拟系统，实现工业过程的虚拟到现实过程控制。给学生在校内提供一个模拟工程的综合环境。例如我校实验、实训基地的柔性生产实训系统，可对工件依次进行加工、检测、分拣、入库等系列过程操作。此系统控制为可编程控制器与工控组态及网络控制组成，在此系统上可根据自行设计需要实现模拟生产线过程控制、动画仿真控制、真实生产线控制。依托这种综合实训项目，来逐步的营造现场工程环境，有助于学生工程综合能力素质的形成，为他们顺利走上工作岗位和可持续发展奠定基础。 3、创新能力层的构建
创新能力层是以项目为平台的体系，对学生的训练可从基础层的科技活动或社会活动项目，到综合层的大学生竞赛项目，再到提高层的大学生创新项目，是一个逐步强化和不断提升大学生能力潜质的过程。
1）科研培养
科学研究是设置研究创新实践最大的平台。也是学生作研究创新型实验最好的平台。基于这种认识，我们把实验与科研成果融入实践教学，设置了以科研项目为主要内容的研究创新设计实验，吸纳优秀学生进入教师的研究团队，承担起了教师课题的一部分工作。此外我们还鼓励学生积极申报各种学生科技基金，这样一方面他们获得了经费支持，有了更好的科研条件，另一方面项目导师也可把更多的时间和精力投入到了科研中去。对此我们还采用自愿报名的形式，成立学生科研兴趣小组，查阅最新文献，采用更先进的技术和研究方法，对这些科研成果进行更深入的研究。此举不仅激发学生的科学研究兴趣、提高了学生的创新能力，还涌现出一些有发展潜力的优秀学生。
2）竞赛运行模式
我院除组织培训学生参加省级、国家级各类科技竞赛活动赛以外，还与许多企业以不同形式赞助学校开展专业竞赛。如由天煌集团赞助的全省“天煌杯”电工、电子、单片机、工业自动控制竞赛，每两年在我校举行都会涌现出一些具有发展潜力的学生人才，该公司还优先录用获奖学生到企业工作，探索了校企双赢的办学方式。我院在实践中探索并形成了富有特色的专业竞赛运行模式，使专业竞赛实现了系列化、全程化和品牌化。
3）创新培养
创新源于实践，创新能力的培养需要实践活动的有力支撑。我们根据学生表现特长、发展潜质及对在学术研究方面有较大兴趣、志愿、素养和潜力的学生进行重点培养，使其成长为具有宽厚的科学知识基础、较强创新能力、优秀的人文素养的优秀学生，并努力成长为拔尖创新人才。创新项目可来自学生申报的项目、各类竞赛的课題、从教师科研和工程实际中提取的课题等。目前，我们按照教育部对各国家级实验教学示范中心的要求，结合国家大学生创新计划，正在进行的创新性实验项目研究，要求每个创新性实验项目具有明确的知识点、技术点和创新点，强调实验项目的综合性、扩展性、趣味性。在此基础上，对于进一步的创新实验项目要求有专业的工程实际背景，强调系统性。
四、结语
围绕以上三类工程能力的培养，形成了新的实践课程体系。通过在实践教学中实施，收到了良好的效果，我院学生的工程实践能力普遍提高。就业率稳步提升，大学生各类竞赛也取得了好的成绩。实践证明，新的实践教学模式对提高教学质量有较大推动作用。
总之，需要长期探索与实践，更要随着现代技术的发展不断更新与完善。我们将以工程科技创新实验班为突破口，以点带面，进一步探索工程科技创新人才的培养方式，努力为地方经济建设培养具有创新意识和创新能力、发挥引领作用的工程科技创新人才。
参考文献
[1]胡弼成.高等学校课程体系现代化研究[J].厦门大学博士论文，2011：9：145～146
[2]顾学雍.联结理论与实践的CDIO——清华大学创新性工程教育的探索[J].高等工程教育研究，2009.1：1-23
[3]查建中.论“做中学”战略下的CDIO模式[J].高等工程教育研究，2008.3：1-6+9
[4]Crawley E，Malmqvist J，Ostlund S，etal.顾佩华、沈民奋、陆小华译.重新认识工程教育[M].高等教育出版社，2009
[5]陈启元等.工科大学生CDIO能力成熟度评估与改进体系研究[J].中国高等教育，2009.8：31-33
[6]戴波等.以工程能力培养为主线建构专业人才培养模式[J].高等工程教育研究，2011.6：136-140+168
【关键词】 工程能力；基础能力；综合应用能力；创新能力
【中图分类号】G642.02 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2013）20-00-02
在当今工业化和信息化相融合的环境下，我国要推进新型工业化进程，培养大批面向行业的集专业知识、专业技能及信息技术于一体的骨干和领军人才具有深远的历史意义。怎样才能培养出大批敢于创新、善于创新具有一定潜力的高级工程人才是高校值得深入探索和研究的课题。但如今，注重学生能力培养已成为高校的共识。但是，国内高校的教学长期以来过于注重知识的传承、积累和记忆以及学科知识的系统性和完整性，对于学生能力的培养、潜力的挖掘缺乏足够的重视[1]；现有关于能力培养的文献多停留在理念或理论探讨层面，或陷于具体教学经验阐述，能真正指导改革实践、具有方法论意义的研究并不多见。虽然CDIO工程教育模式是近年来国际工程教育改革的最新成果[2][3][4]，但此模式缺乏系统的能力评估和改进体系，难以为学生开发潜力、不断改进、提高工程能力提供指导。
本文以文献[1-4]所提方法为基础，结合我校电类专业的案例，把工程能力的培养作为目标，来分析研究如何提高大学生的能力素质，挖掘一种可供借鉴的方法。
一、突出工程能力培养
工程人才的能力基础在于工程实践能力、工程设计能力与工程创新能力，为了解决工程教育中技术基础知识和能力、以及研究和技术发展之间的紧张关系，工程教育模式应依据工程链相关环节面向学生知识、能力和素质的要求，以工程设计为导向，以项目训练为载体，通过“做中学”的方式，培养拥有良好团队协作精神、系统分析及实际动手能力，适应现代工程团队研究开发需求，有社会意识和企业家敏锐性的高级工程技术人才。
我院培养工程电类工程人才的总体目标为“重基础、强实践、坚持大专业培养”的教育理念，并参照CDIO-CMM能力成熟度模型（Capability Maturity Model，CMM）[5]及区域创新体系——将工程能力划分为初始级、基础级、专业级和应用研究级四个能力成熟度等级，以反映学生在工程教育中不同发展阶段的不同特征和学习内容需求。在此基础上不断实践，形成了一套循序渐进地培养学生工程能力的人才培养方案制定和评估优化体系。
二、建立多元个性化培养
本科生经大类工程课后学就可以参加教师的研究课题，也可以自行设计课题并请教师给予指导。指导教师根据学生的特点和发展方向，重点对其进行科学素养、研究型学习能力和创新实践能力的培养。并设立了各类兴趣研究小组，学生可根据专业或某门课的爱好选择参与，各兴趣研究小组采用严格的工程能力培养方法，如此可大大激发学生的研究自主性，更新优化学生个人的知识体系，提高其工程实践能力。此类学生的研究、创新能力都较强，深受用人企业的欢迎。
三、构建工程人才培养体系以能力为导向的专业课程实践体系设计框架
实践教学与理论教学既有密切联系，又有相对独立性。它对提高学生的综合素质、开发学生的潜力、培养学生创新精神与实践能力有着理论教学不可替代的特殊作用。注重对学生的探索精神、科学思维、实践能力和创新能力的培养是我校本科教育改革的核心。为此我电气与信息工程学院，构建了图1所示的3个能力模块层，即基础能力层、综合应用能力层和创新能力层，每个能力模块包含几个基本教学模块。每个教学模块中都以应用项目为主体，针对该模块中的要素进行动手能力与应用、创新能力的训练。以形成理论与实验相辅相成、结构合理、相互促进的实验课程模式。
1、基础能力层的构建
基础能力层我们是以实验教学为平台的体系，而实验教学是在理论指导下的动手能力培养，是学生基本素质培养的重要方面。围绕如何提高学生实践动手能力、达到教育部高等学校本科教学工作水平评估对实验课教学的要求。基础能力层的构建由基础层的基础教学实验到综合层的专业或综合实验再到提高层的自主或开放弄型实验三个模块组成。其步骤由認知到提高的逐步提高方式来培养学生的实践与应用能力。
基础型实验。通过专业基础课程的实验，培养学生基本实验技能，使学生掌握本专业基本技能，主要以验证型、演示型实验为主。
专业或综合实验。通过专业课实验结合基础部分开设综合性等实验项目，培养学生的综合实验技能。学生通过所学专业课程内容的综合运用，对其综合技能实验应用训练。
自主或开放弄实验。由老师指导学生自行设计的实验项目，以对学生进行设计能力实验训练。
比如：在《PLC》这门课的实验中，我们安排了循环彩灯及电梯的控制设计实验、并结合《工控组态》实验，让学生在过程控制实验平台上观察自己设计实现的全部过程，通过提高实验的趣味性，调动学生的学习热情，激发学生的创新意识。
2、综合应用能力层的构建
应用能力层是以实训及课程设计为平台的体系。在这个实践教学平台上，对学生的训练应从基础层的模拟实训，到综合层的仿真实训，再到提高层的真实训练，是一个逐步逼真、学生实践能力逐步提高的过程。
此层的实践能力主要是在实训教学基地实现。为了能更好地培养学生的专业工程能力，可在校内实验室按照模拟工厂的思路进行建设[6]，将整个实验平台看作是一个工厂，各实验室是不同的车间，由小型控制系统组成的实验装置就是生产装置，整个系统采用网络控制方式，建立各个现场的典型工业生产自动化模拟系统，实现工业过程的虚拟到现实过程控制。给学生在校内提供一个模拟工程的综合环境。例如我校实验、实训基地的柔性生产实训系统，可对工件依次进行加工、检测、分拣、入库等系列过程操作。此系统控制为可编程控制器与工控组态及网络控制组成，在此系统上可根据自行设计需要实现模拟生产线过程控制、动画仿真控制、真实生产线控制。依托这种综合实训项目，来逐步的营造现场工程环境，有助于学生工程综合能力素质的形成，为他们顺利走上工作岗位和可持续发展奠定基础。 3、创新能力层的构建
创新能力层是以项目为平台的体系，对学生的训练可从基础层的科技活动或社会活动项目，到综合层的大学生竞赛项目，再到提高层的大学生创新项目，是一个逐步强化和不断提升大学生能力潜质的过程。
1）科研培养
科学研究是设置研究创新实践最大的平台。也是学生作研究创新型实验最好的平台。基于这种认识，我们把实验与科研成果融入实践教学，设置了以科研项目为主要内容的研究创新设计实验，吸纳优秀学生进入教师的研究团队，承担起了教师课题的一部分工作。此外我们还鼓励学生积极申报各种学生科技基金，这样一方面他们获得了经费支持，有了更好的科研条件，另一方面项目导师也可把更多的时间和精力投入到了科研中去。对此我们还采用自愿报名的形式，成立学生科研兴趣小组，查阅最新文献，采用更先进的技术和研究方法，对这些科研成果进行更深入的研究。此举不仅激发学生的科学研究兴趣、提高了学生的创新能力，还涌现出一些有发展潜力的优秀学生。
2）竞赛运行模式
我院除组织培训学生参加省级、国家级各类科技竞赛活动赛以外，还与许多企业以不同形式赞助学校开展专业竞赛。如由天煌集团赞助的全省“天煌杯”电工、电子、单片机、工业自动控制竞赛，每两年在我校举行都会涌现出一些具有发展潜力的学生人才，该公司还优先录用获奖学生到企业工作，探索了校企双赢的办学方式。我院在实践中探索并形成了富有特色的专业竞赛运行模式，使专业竞赛实现了系列化、全程化和品牌化。
3）创新培养
创新源于实践，创新能力的培养需要实践活动的有力支撑。我们根据学生表现特长、发展潜质及对在学术研究方面有较大兴趣、志愿、素养和潜力的学生进行重点培养，使其成长为具有宽厚的科学知识基础、较强创新能力、优秀的人文素养的优秀学生，并努力成长为拔尖创新人才。创新项目可来自学生申报的项目、各类竞赛的课題、从教师科研和工程实际中提取的课题等。目前，我们按照教育部对各国家级实验教学示范中心的要求，结合国家大学生创新计划，正在进行的创新性实验项目研究，要求每个创新性实验项目具有明确的知识点、技术点和创新点，强调实验项目的综合性、扩展性、趣味性。在此基础上，对于进一步的创新实验项目要求有专业的工程实际背景，强调系统性。
四、结语
围绕以上三类工程能力的培养，形成了新的实践课程体系。通过在实践教学中实施，收到了良好的效果，我院学生的工程实践能力普遍提高。就业率稳步提升，大学生各类竞赛也取得了好的成绩。实践证明，新的实践教学模式对提高教学质量有较大推动作用。
总之，需要长期探索与实践，更要随着现代技术的发展不断更新与完善。我们将以工程科技创新实验班为突破口，以点带面，进一步探索工程科技创新人才的培养方式，努力为地方经济建设培养具有创新意识和创新能力、发挥引领作用的工程科技创新人才。
参考文献
[1]胡弼成.高等学校课程体系现代化研究[J].厦门大学博士论文，2011：9：145～146
[2]顾学雍.联结理论与实践的CDIO——清华大学创新性工程教育的探索[J].高等工程教育研究，2009.1：1-23
[3]查建中.论“做中学”战略下的CDIO模式[J].高等工程教育研究，2008.3：1-6+9
[4]Crawley E，Malmqvist J，Ostlund S，etal.顾佩华、沈民奋、陆小华译.重新认识工程教育[M].高等教育出版社，2009
[5]陈启元等.工科大学生CDIO能力成熟度评估与改进体系研究[J].中国高等教育，2009.8：31-33
[6]戴波等.以工程能力培养为主线建构专业人才培养模式[J].高等工程教育研究，2011.6：136-140+168