美国斯坦福大学电子工程专业本科培养方案

摘 要:介绍并剖析了美国斯坦福大学电子工程专业本科培养目标、推荐课程方案与课表以及暑假实践培养项目,总结了对我国高校电子工程专业人才培养的若干启示.

关 键 词 :美国斯坦福大学 电子工程专业 课程设置 培养目标

我国高校当前正处于课程改革与培养创新人才的重要时期,“为什么我们的学校总是培养不出杰出人才”,钱学森之问引发了国人对高校人才培养模式的冷静思考与关注.他山之石,可以攻玉,美国高校课程设置因其鲜明的特色与有效的培养,历年来得到世界各国的借鉴与关注,但需要指出的是,我们不能只是泛泛地了解其总体的课程方案,真正的研究与借鉴需要深入探索具体学校相应的具体专业,才能挖掘更具操作性的启示.美国斯坦福大学电子工程本科专业,在全美电子工程专业中排名第二,仅次于麻省理工大学,在全球享有美誉,笔者针对该校电子工程专业本科培养方案,进行全面、细致的分析与探讨.

1.斯坦福大学电子工程专业本科培养目标探讨

美国斯坦福大学电子工程专业,在其学院网页上明确地公布了培养目标[1]:

(1)工程知识:提供电子工程基础知识以及辅助的数学、科学、计算机知识.

(2)实验室技能与设计技能:培养展示和设计实验项目所需的基本技能,培养发现问题与设计项目并利用技术设备、知识与技能解决问题的能力.

(3)交流技能:培养组织与呈现信息的技能,培养有效利用英语进行写作与演讲的技能.

(4)为未来的学习做准备:为本科学习、研究生以及终身学习提供足够宽与深的学习项目.

(5)为专业化做准备:为专业化实践提供广泛的机会,包括团队合作、领导力、安全性、信仰、服务、经济和专业化的组织.

从上述培养目标可以看到,一方面,斯坦福大学电子工程专业不仅十分重视专业技能的培养,如工程知识、实验室技能与设计技能,并且同样注重对未来工作、学习能力与意识的培养,例如将交流技能和终身学习的理念作为专业培养目标,与基础知识、技能并列成为培养目标;另一方面,该专业在培养目标中专门指出,不仅局限于学校理论学习,还会为专业化实践提供广泛机会,从目标指引上便将学校学习与专业实践紧密联合为一体化的目标体系,值得我国借鉴.

在上述培养目标的基础上,斯坦福大学电子工程专业培养方案将上述五方面目标进一步分解,明确指出培养学生的各方面能力,以学习结果的形式予以呈现:

(1)应用数学、科学和工程学知识的能力;

(2)设计与操纵实验、分析与理解数据的能力;

(3)根据需要设计一个系统、部件或流程的能力;

(4)运作多学科小组的能力;

(5)识别、假设与解决工程学问题的能力;

(6)认识专业与道德责任;

(7)有效沟通的能力;

(8)广泛的教育需要,以认识我们能够在全球与全社会背景下对工程解决方案产生影响;

(9)重视终生学习的需要与能力;

(10)利用技术、技能和现代化工程器具进行工程实践的能力;

(l1)打好进入工程学或其他专业研究生课程学习所需的相关基础.

仔细剖析上述细致的学习结果目标,从宏观的培养目标落实到具体培养指向上,落实到可观测、可评价的学习结果之上,为检验电子工程专业人才素养高低和课程培养的效果,提供了重要的评价指标.而在注重各方面专业能力,如应用数学、工程学知识的能力、设计与开展实验能力的同时,也提出了认识专业与道德责任的重要性,提出应认识到自身对全球、全社会都会产生影响,从而将个体与社会联系起来,建立为人类为社会服务的公民意识,这是科学素养中不可或缺的组成部分.

2.斯坦福大学电子工程专业本科四年课表研究

研读斯坦福大学电子工程专业培养方案[2],可以看到,该课程方案要求本科生四年取得至少180学分,其中数学和科学课程合起来不少于45学分(数学课程不少于30学分),科学课程不少于12学分,社会中的技术课程不少于3学分;工程学专业课程合计不少于68学分,包括专业基础课、专业核心课程、专业写作课程、特殊领域课程、设计类课程和较高难度的选修课程;其他课程合计不少于60学分,包括人文科学、通识教育、语言课程等.

为了帮助本科生更好地选择课程,斯坦福大学电子工程专业公布了各个二级培养方向的四年学习推荐课表,笔者以信号处理和通信专业方向推荐课表为例予以探讨(见表1).

从上述信号处理和通信培养方向推荐课表可以看到以下特色:

(1)各学期学分数适中,保证学生有足够的思考与实践时间.从表1可以看到,斯坦福大学每学年分为三个学期,每个学期四个年级所推荐的学分总数控制在12~18学分,即近似于每星期只上12~18节课,而其余的空余时间,则统一组织或各自参与研讨、自学、实践等活动.应当看到,培养方案和相应学习结果目标中涉及的各方面能力,不是仅仅通过课堂授课能够培养与达成的,更多的需要学生在思考与实践中予以消化、升华与应用,并在过程中得以锤炼相应的能力,适中的学分设置不过多地占用学生时间,为此提供了重要的保证.

(2)数学、科学课程与工程学专业课相配套,且专业课涉及面较广.仔细比对上述推荐课表可以看到,各门工程学专业课程开设之前,都有相应的数学课程提供数学工具,都有相应的科学课程提供知识基础,三类课程相互呼应.另者,工程学专业课程覆盖面较广,不仅包括常规的基础课程(如信号处理),还将生物医学成像导论、无线个人通信导论等课程内容予以开设,有利于学生建构综合的专业素养,发展更为全面的专业眼光.

(3)通识教育类课程在整个课程方案中占据不可忽视的比例.从统计表1中的相关课程学分数可以看到,通识教育类课程共计32学分,占总学分近1/5的比重.斯坦福大学为学生开设了700多门通识教育课程,学生需要从人文科学、自然科学、应用科学与技术、人类和社会学四大领域,至少选择10门通识教育课程修读.该类课程的设置,为学生拓展视野、提升综合思维素养,奠定了必要的基础. (4)写作课程的开设,在一定程度上弥补了理工科学生语言表达能力欠缺的不足.推荐课表显示,在大一、大二和大三学年,都在其中一个学期开设了写作课程,并且这些课程是针对专业写作,有利于提高理工科学生相对薄弱的语言表达能力,并且所培养的写作技能,将会为今后工作中的工程方案设计、专业论文撰写提供重要的支持.

3.斯坦福大学电子工程专业暑期实践培养项目简介

斯坦福大学电子工程专业除了常规课程外,还设置了学生暑期电子工程实践培养项目(REU Summer Program),时间是6月至8月,旨在为本科生提供平台和机会与电子工程人员和研究团队在前沿专题中一起工作,既深入探究某个特定主题,同时又广泛地亲历电子工程实践的各领域.

暑期实践项目除了跟随电子工程人员实习外,还专门为本科生设置了研讨会和实践结束前的汇报活动.其中研讨会每两周召开一次,研讨主题既涵盖较广泛的电子工程领域专题内容,也涉及如研究生教育、职业规划、就职机遇等话题,并邀请电子工程职工和专家开设相应的讲座.而汇报活动则是在暑期项目的最后一个星期,要求参与项目的学生撰写一份报告,设计一份相关研究主题的海报,并向电子工程人员展示海报中的研究成果.

从上述暑期实践项目可以看到,斯坦福大学电子工程专业暑期实践培养项目体现出三大特色,一是重视学生参与真实电子工程领域的实践,亲身参与电子工程研究团队的工作过程,更有效地将理论与实践结合起来.二是兼顾学生的职业规划与教育培养,在暑期实践项目中特设的职业规划研讨、研究成果报告等内容,为学生未来的发展,提供了不可忽视的作用.三是合理地利用暑假时间,在保证实践机会的同时,也避免因实习占用常规课程的课时而出现课程拥挤现象,值得借鉴.

4.若干启示

纵观斯坦福大学电子工程本科专业的课程方案,可以得到以下启示.

启示一:为电子工程专业学生设置明确、全面的培养目标.

斯坦福大学电子工程本科专业为学生明确列出了五大方面的培养目标,并将目标进一步细化为11个方面的能力目标,不仅涵盖专业技能,也包括关系未来发展的沟通表达能力和职业道德等目标.合理清晰的目标规划,不仅为评估教学效果提供了评价立足点,并且全面的目标体系也指引着课程的设置,例如,写作、语言等课程,便是对应沟通表达能力培养目标的,这些对我国电子工程专业培养目标的设置具有借鉴价值.

启示二:适中的课程数量,给予学生足够的独立与合作学习的时间.

从斯坦福大学电子工程本科专业推荐课表可以看到,每个学期四个年级所推荐的学分总数都控制在12~18学分,反思我国电子工程专业,较密集的课时数在一定程度上导致学生疲于上课而缺少独立思考、合作研讨、参与实践的时间,而显然,单纯依赖课堂听课对于能力的培养是远远不够的,这一点需要引起我们的深思.


启示三:注重对未来发展关系密切的基础性课程设置.

应当看到,关系学生未来发展的课程并不仅仅局限于专业课程,斯坦福大学电子工程本科专业十分重视的通识教育课程、专业写作课程、语言课程等,都为学生未来职业发展开阔视野、锤炼必备的写作与语言表达能力奠定了重要的基础.而数学和科学课程的合理搭配,也保证了学生未来发展所必需的理论基础知识.即便是具体到电子工程专业领域的课程,从推荐课表中可以看到,也不仅仅是设置了信号处理、电路等经典的专业课程,同时也注重拓展学生在电子领域的视野,将相关的生物医学成像导论等课程予以开设,为学生未来职业选择拓展了本专业的视野与发展空间,值得我们学习与借鉴.

启示四:企校联合设置实践培养项目,并合理利用暑期时段.

笔者介绍了斯坦福大学电子工程专业的暑期实践培养项目,通过与电子工程领域的相关企业联合,为学生提供了较好接触一线实践与前沿研究的平台与机会,也为学生未来职业规划提供了重要的指导.而将实践培养项目置于暑假时段,既充分利用了暑期时间,也避免了占用常规课程进行实习带来的各种问题,对我国高校电子工程专业的实习具有较好的启示.

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