创新型工程人才本科课程体系的构建研究
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摘要
本文以创新型工程人才本科课程体系的构建为研究对象，从课程体系的目标、课程选择与组织、评价与优化三方面入手，综合运用教育理论与系统工程理论，采用定性分析与定量分析相结合的研究方法，对创新型工程人才本科课程体系的构建问题进行了系统研究。
首先，结合对国内外高等工程教育改革和发展情况的分析，提出了构建新型高等工程教育课程体系的初步设想。随后，介绍了培养目标确立的基本原则和方法。结合工程教育的利益相关者分析，和对国外工程教育专业认证标准的研究，提出了“工程创新人才基本要求大纲”（Engineering Innovation-QualityAbility andKnowledge Compendium，EI-QAKC）。采用基于多维尺度分析（MDS）的目标筛选法和专家咨询法，确定了大纲要素，并采取调查问卷的方式，对大纲要素进行了重要性分析，对比了企业和学校在大纲要素重要性认识上的差异度。
其次，介绍了课程选择的原则和步骤以及课程组织的向度和原则。引入系统工程理论，提出了创新型工程人才本科课程体系的“霍尔三维结构”模型和基于该模型二维截面图的形象化课程设计与管理方法。运用“并行工程(CE)”理论对创新型工程人才本科课程体系的构建进行了分析，介绍了高等工程教育综合化课程组织方法。然后，应用此方法构建了基于“并行工程”理论的高等工程教育综合化课程框架（CE Based Integrative Curriculum Frame of Engineering Education,CE-ICFEE）。
最后，介绍了课程体系评价的内涵和主要步骤。引入控制论思想，提出了“工程教育课程体系优化控制模型(The Optimization Control Model of EngineeringEducation Curriculum, OCM-EEC)”，建立了具有三级反馈路径和两个控制节点的工程教育课程体系优化控制机制。结合实例，运用课程体系与培养目标的交互影响分析方法对课程体系进行优化，提出了课程选择的优先级指数CSPI、要素实现性指数P以及课程时序指数R，根据对这些指数的分析，结合基于“并行工程”理论的高等工程教育综合化课程框架（CE-ICFEE），对实例进行了优化，提出了具体的优化方案和建议。
The subject investigated in this paper is the construction of undergraduatecurriculum system for innovative engineering education. In the systemic study on thesubject, this paper, from three aspects–the objects of undergraduate curriculumsystem for innovative engineering education, curriculum selection, as well asorganization, evaluation, and optimization, adopts the theories of Education andSystems Engineering, and employs both qualitative and quantitative approaches.
First of all, based on the analysis of the situation of both domestic andinternational reform and development in higher engineering education, this paperpresents the preliminary scheme for constructing a new curriculum system for higherengineering education. This paper, subsequently, introduces the fundamentalprinciples and methods determined by the cultivation objects. Integrating stakeholderanalysis in engineering education and the study on accreditation standards of foreignengineering education, this paper proposes the Engineering Innovation–QualityAbility and Knowledge Compendium (EI-QAKC). This paper employsMulti-dimensional Scaling (MDS) and expert-consulting method to determine theelements of the compendium, and it also conducts importance analysis throughquestionnaire, contrasting the different views in the companies’ and universities’compendium concerning the importance of the elements.
Secondly, this paper introduces curriculum selection principles and process, aswell as the dimension and principles of curriculum organization. Based on systemsengineering theories, this paper puts forward the Hall three-dimension structure modelfor undergraduate curriculum system as well as visualization design andadministrative methods based on the2D sectional drawing of the model. This paperalso applies Concurrent Engineering (CE) theory in the analysis of undergraduatecurriculum system for innovative engineering education, and puts forward theintegrative organizing method of higher engineering education curriculum. Thismethod is used in CE based integrative curriculum frame of engineering education(CE-ICFEE).
Finally, this paper talks about the connotation and the primary process ofcurriculum system evaluation. Based on cybernetics, this paper proposes theOptimization Control Model of Engineering Education Curriculum (OCM-EEC), andestablishes the control mechanism, with three-level feedback and two control points,for engineering education curriculum optimization. Based on examples, this paperoptimizes the curriculum system through the analysis of interaction of curriculumsystem and education objects, and proposes curriculum selection priority index(CSPI), index P which denotes carrying the elements into effect, index R whichdesignates the time sequence of curriculum. Based on the analysis of these indices,and combined with CE-ICFEE, this paper optimizes the examples, and makes thedetailed optimization plan and proposal.
首先，结合对国内外高等工程教育改革和发展情况的分析，提出了构建新型高等工程教育课程体系的初步设想。随后，介绍了培养目标确立的基本原则和方法。结合工程教育的利益相关者分析，和对国外工程教育专业认证标准的研究，提出了“工程创新人才基本要求大纲”（Engineering Innovation-QualityAbility andKnowledge Compendium，EI-QAKC）。采用基于多维尺度分析（MDS）的目标筛选法和专家咨询法，确定了大纲要素，并采取调查问卷的方式，对大纲要素进行了重要性分析，对比了企业和学校在大纲要素重要性认识上的差异度。
其次，介绍了课程选择的原则和步骤以及课程组织的向度和原则。引入系统工程理论，提出了创新型工程人才本科课程体系的“霍尔三维结构”模型和基于该模型二维截面图的形象化课程设计与管理方法。运用“并行工程(CE)”理论对创新型工程人才本科课程体系的构建进行了分析，介绍了高等工程教育综合化课程组织方法。然后，应用此方法构建了基于“并行工程”理论的高等工程教育综合化课程框架（CE Based Integrative Curriculum Frame of Engineering Education,CE-ICFEE）。
最后，介绍了课程体系评价的内涵和主要步骤。引入控制论思想，提出了“工程教育课程体系优化控制模型(The Optimization Control Model of EngineeringEducation Curriculum, OCM-EEC)”，建立了具有三级反馈路径和两个控制节点的工程教育课程体系优化控制机制。结合实例，运用课程体系与培养目标的交互影响分析方法对课程体系进行优化，提出了课程选择的优先级指数CSPI、要素实现性指数P以及课程时序指数R，根据对这些指数的分析，结合基于“并行工程”理论的高等工程教育综合化课程框架（CE-ICFEE），对实例进行了优化，提出了具体的优化方案和建议。
The subject investigated in this paper is the construction of undergraduatecurriculum system for innovative engineering education. In the systemic study on thesubject, this paper, from three aspects–the objects of undergraduate curriculumsystem for innovative engineering education, curriculum selection, as well asorganization, evaluation, and optimization, adopts the theories of Education andSystems Engineering, and employs both qualitative and quantitative approaches.
First of all, based on the analysis of the situation of both domestic andinternational reform and development in higher engineering education, this paperpresents the preliminary scheme for constructing a new curriculum system for higherengineering education. This paper, subsequently, introduces the fundamentalprinciples and methods determined by the cultivation objects. Integrating stakeholderanalysis in engineering education and the study on accreditation standards of foreignengineering education, this paper proposes the Engineering Innovation–QualityAbility and Knowledge Compendium (EI-QAKC). This paper employsMulti-dimensional Scaling (MDS) and expert-consulting method to determine theelements of the compendium, and it also conducts importance analysis throughquestionnaire, contrasting the different views in the companies’ and universities’compendium concerning the importance of the elements.
Secondly, this paper introduces curriculum selection principles and process, aswell as the dimension and principles of curriculum organization. Based on systemsengineering theories, this paper puts forward the Hall three-dimension structure modelfor undergraduate curriculum system as well as visualization design andadministrative methods based on the2D sectional drawing of the model. This paperalso applies Concurrent Engineering (CE) theory in the analysis of undergraduatecurriculum system for innovative engineering education, and puts forward theintegrative organizing method of higher engineering education curriculum. Thismethod is used in CE based integrative curriculum frame of engineering education(CE-ICFEE).
Finally, this paper talks about the connotation and the primary process ofcurriculum system evaluation. Based on cybernetics, this paper proposes theOptimization Control Model of Engineering Education Curriculum (OCM-EEC), andestablishes the control mechanism, with three-level feedback and two control points,for engineering education curriculum optimization. Based on examples, this paperoptimizes the curriculum system through the analysis of interaction of curriculumsystem and education objects, and proposes curriculum selection priority index(CSPI), index P which denotes carrying the elements into effect, index R whichdesignates the time sequence of curriculum. Based on the analysis of these indices,and combined with CE-ICFEE, this paper optimizes the examples, and makes thedetailed optimization plan and proposal.
引文
[1]龚克，解放思想，锐意改革,创造新时期高等工程教育的中国模式高等工程教育研究，2009，（6）：1～8
[2]朱高峰，创新与工程教育－初议建立创新型国家对高等工程教育的要求，高等工程教育研究，2007，（1）：1～5
[3]王建华，关于现代工程教育的若干思考，中国高等教育，2009，（11）：7～10
[4]查建中何永汕，中国工程教育改革三大战略，北京：北京理工大学出版社，2009
[5]胡弼成，高等学校课程体系现代化研究，[博士学位论文]，福建，厦门大学，2004
[6]李晓强，工程教育再造的机理与路径研究，[博士学位论文]，浙江，浙江大学，2008
[7]李秀民刘利，国际高等工程教育的比较分析及启示，天津大学学报（(社会科学版），2010，12（4）：352～354
[8]张樱，我国高等工程教育课程改革问题研究综述，清华大学教育研究，2000（2）：120～124
[9]龚克，转变观念、大胆试验，建立卓越工程师教育培养的中国模式
[10]陈侠，课程论，北京，人民教育出版社，1989，
[11]孙莱祥，研究型大学的课程改革与教育创新，北京：高等教育出版社，2005，16～41
[12]唐德海，大学课程管理的理论与方法研究，[博士学位论文]，福建，厦门大学，2001
[13]罗尧成，我国研究生教育课程体系研究，[博士学位论文]，上海，华东师范大学，2005
[14]周海涛，走向创新时代的大学课程发展，[博士学位论文]，上海，华东师范大学，2002
[15]李正，中国研究型大学本科教育质量研究，[博士学位论文]，上海，华东师范大学，2005
[16]“Engineer of2020-Visions of Engineering in the New Century”.Washington DC：The National Academies Press,2004．
[17]“Educating the Engineer of2020：Adapting Engineering Education tothe New Century”. Washington DC：The National Academies Press,2005．
[18]林凤李正，美国高等工程教育的历史沿革与发展趋势，理工高教研究，2007，26（5）：38～39
[19] Martha W. Ostheimer, Edward M. White. Portfolio assessment in anAmerican Engineering College[J]. Assessing Writing,2005(10):61-73
[20]李正林凤，欧洲高等工程教育发展现状及改革趋势，高等工程教育研究，2009，（4）：37～39
[21] Melvyn Dodridge, Iain Paterson-Stephens, Educating Engineers forEurope10thMediterranean Electro technical Conference, MEleCon,2000,Vol.Ⅱ.
[22]叶飞帆，中英高等工程教育的对比与思考，高等工程教育研究，2003，（6）：41～46
[23]25（6）：94～101
[24] Dietmar von Hoyningen-huene. Perspectives of the EngineeringEducation in Germany and Europe Beijing:2006International MechanicalEngineering Education conference
[25] Christelle D. Engineering ethics in France: a historicalperspective[J].Technology in Society,1999(21):471-486
[26]朱高峰，关于中国工程教育的改革与发展问题，高等工程教育研究，2005，（2）：1～9
[27]朱高峰，中国的工程教育—成绩、问题和对策，高等工程教育研究，2007（4）：1～7
[28]赵婷婷雷庆，课程综合化：中国高等工程教育改革亟待解决的问题，高等工程教育研究，2005，（2）：32～36
[29]李茂国，中国工程教育全球战略研究，高等工程教育研究，2008，（6）
[30]赵婷婷买楠楠，基于大工程观的美国高等工程教育课程设置特点，高等教育研究，2004，
[31]朱红李雨竹，论我国高等工程教育课程改革的发展趋势，安徽理工大学学报(社会科学版)，2006，8（2）：72～75
[32]查建中，工程教育宏观控制模型与培养目标和教育评估，高等工程教育研究，2009，（3）
[33]张文雪王孙禺李蔚，高等工程教育专业认证标准的研究与建议，高等工程教育研究，2006，（5）：22～26
[34]林健，高校工程人才培养的定位研究，高等工程教育研究，2009，（5）
[35]汪辉，美欧日高等工程教育质量评估机制的比较，高等工程教育研究，2006，（2）：98～101
[36]孔寒冰，基于本体的工程学科框架研究，[博士学位论文]，浙江，浙江大学，2008
[37]向采发，多维尺度分析的一种应用方法，市场研究，2003，（6）
[38]杜强贾丽艳，SPSS统计分析从入门到精通，北京：人民邮电出版社，2009，371～374
[39]张文彤董伟等，SPSS统计分析高级教程，北京：高等教育出版社，2004，313～337
[40] R.W. Mayne, A.K. Patra, R.C. Wetherhold, K.E. Lewis and W.J. Rae,Surveying Students and Alumni for Evaluation of a B.S. Program inMechanical Engineering, International Conference on EngineeringEducation, Taipei,2000
[41]汪应洛，系统工程，北京，机械工业出版社，2003，50～52
[42]王彬斐，我国高等学校课程结构优化改革研究，[硕士学位论文]，甘肃：兰州大学，2007
[43] Edward F.Crawley, Johan Malmqvist等，重新认识工程教育－国际CDIO培养模式与方法（顾佩华等译），北京：高等教育出版社，2009，80～86
[44]陈建孝潘洪军，教学计划构建的理论框架和评价体系，现代教育科学，2006，（5），44～47
[45]刘吉臻，工程教育课程改革的思维转向:工程化的视角，高等工程教育研究，2006，（4）：42～45
[46] ByungManKwak，工程教育的新方向，中国机械工程1997，8（4）：1～3
[47]王凤岐郭伟欧阳效辉等，略论并行式工程教育，高等工程教育研究，2000，（2）：21～24
[48]常晓玲，高等工程教育的系统科学研究，机械工业高教研究，1996，（4）：14～16
[49]陈玉琨，教育评价学，北京：人民教育出版社，1999，157～178
[50]辛涛李雪燕，教育评价理论与实践的新进展，清华大学教育研究，2005，26（6），38～43
[2]朱高峰，创新与工程教育－初议建立创新型国家对高等工程教育的要求，高等工程教育研究，2007，（1）：1～5
[3]王建华，关于现代工程教育的若干思考，中国高等教育，2009，（11）：7～10
[4]查建中何永汕，中国工程教育改革三大战略，北京：北京理工大学出版社，2009
[5]胡弼成，高等学校课程体系现代化研究，[博士学位论文]，福建，厦门大学，2004
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[10]陈侠，课程论，北京，人民教育出版社，1989，
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[15]李正，中国研究型大学本科教育质量研究，[博士学位论文]，上海，华东师范大学，2005
[16]“Engineer of2020-Visions of Engineering in the New Century”.Washington DC：The National Academies Press,2004．
[17]“Educating the Engineer of2020：Adapting Engineering Education tothe New Century”. Washington DC：The National Academies Press,2005．
[18]林凤李正，美国高等工程教育的历史沿革与发展趋势，理工高教研究，2007，26（5）：38～39
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[27]朱高峰，中国的工程教育—成绩、问题和对策，高等工程教育研究，2007（4）：1～7
[28]赵婷婷雷庆，课程综合化：中国高等工程教育改革亟待解决的问题，高等工程教育研究，2005，（2）：32～36
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[35]汪辉，美欧日高等工程教育质量评估机制的比较，高等工程教育研究，2006，（2）：98～101
[36]孔寒冰，基于本体的工程学科框架研究，[博士学位论文]，浙江，浙江大学，2008
[37]向采发，多维尺度分析的一种应用方法，市场研究，2003，（6）
[38]杜强贾丽艳，SPSS统计分析从入门到精通，北京：人民邮电出版社，2009，371～374
[39]张文彤董伟等，SPSS统计分析高级教程，北京：高等教育出版社，2004，313～337
[40] R.W. Mayne, A.K. Patra, R.C. Wetherhold, K.E. Lewis and W.J. Rae,Surveying Students and Alumni for Evaluation of a B.S. Program inMechanical Engineering, International Conference on EngineeringEducation, Taipei,2000
[41]汪应洛，系统工程，北京，机械工业出版社，2003，50～52
[42]王彬斐，我国高等学校课程结构优化改革研究，[硕士学位论文]，甘肃：兰州大学，2007
[43] Edward F.Crawley, Johan Malmqvist等，重新认识工程教育－国际CDIO培养模式与方法（顾佩华等译），北京：高等教育出版社，2009，80～86
[44]陈建孝潘洪军，教学计划构建的理论框架和评价体系，现代教育科学，2006，（5），44～47
[45]刘吉臻，工程教育课程改革的思维转向:工程化的视角，高等工程教育研究，2006，（4）：42～45
[46] ByungManKwak，工程教育的新方向，中国机械工程1997，8（4）：1～3
[47]王凤岐郭伟欧阳效辉等，略论并行式工程教育，高等工程教育研究，2000，（2）：21～24
[48]常晓玲，高等工程教育的系统科学研究，机械工业高教研究，1996，（4）：14～16
[49]陈玉琨，教育评价学，北京：人民教育出版社，1999，157～178
[50]辛涛李雪燕，教育评价理论与实践的新进展，清华大学教育研究，2005，26（6），38～43