自動化專業“立體化”卓越人才培養的探索與實踐

張羽，李鴻儒，張偉宏，鮑艷

摘要：隨著“卓越計劃”的提出，卓越人才培養成為各高校教育教學改革的目標之一。本文通過對比國內外工程人才培養現狀，結合本校實驗教學模式，提出了“立體化”卓越人才培養的新思路。通過“鏈條式”傳統實驗教學模式的改革與建設，“交叉式”創新實踐教學模式的開展與深入，建立并完善一個立體化的實踐教學體系。實踐證明，“立體化”卓越人才培養的方式能夠培養一批具有較強創新能力的、高水平的、適應社會工程需求的卓越人才。

關鍵詞：卓越人才；實踐教學；立體化；自動化專業

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2012）12-0194-03

“卓越工程師教育培養計劃”（簡稱“卓越計劃”）由教育部提出，促進了高等教育要面向社會需求培養卓越人才的步伐，也為我校本科實踐教學改革、創新教育開展和卓越人才培養帶來了難得的機遇。卓越人才的培養離不開工程實踐，實踐教學是卓越人才培養的重要載體。開展卓越工程師的人才培養，就要以實際工程為背景，以工程技術為主線，著力提高學生的工程意識、工程素質和工程實踐能力，培養造就一大批創新能力強，適應社會和企業發展需要的多種類型優秀工程技術人員。

一、國內外現狀分析

目前，我國現行的工程類專業人才培養模式“科學化”趨勢比較明顯，重理論、輕實踐，重課堂、輕課外，導致高校培養的人才與社會各行業的需求不適應[1]。另外，從教育與外部的關系來看，經濟與產業依靠教育不夠，院校面向企業也不夠，缺乏產學合作。這嚴重影響了工程教育的發展。如何以社會需求為導向，以工程實際為背景，以工程技術為主線來深化工程類專業人才培養模式的改革，已經引起高教界的高度關注。于是，繼《國家中長期教育改革和發展規劃綱要（2010-2020年）》提出之后，教育部于2010年又提出了《教育部關于實施卓越工程師教育培養計劃的若干意見》。“卓越工程師教育培養計劃”的培養標準分為通用基礎標準、行業專業標準和學校培養標準這三個層次。目前，已經有“985工程大學”、“211工程大學”、省屬重點本科院校、省屬一般院校在內的兩批共計194所高等院校被列為“卓越工程師教育培養計劃”高校，各試點院校已經制定初步工作方案。而國外發達國家工程師的培養分為兩大模式：以美國為代表的《華盛頓協議》成員國模式和以德法為代表的歐洲大陸模式[2]。從培養目標來看，美國模式注重知識的全面性和實踐創新性；而德法模式則注重工程實踐能力的培養。從課程設置來看，美國模式采用“核心課程+主修課程+選修課程”的形式，設置內容體現寬口徑、跨領域、重實踐的特點。而歐洲模式則體現企業需求等特點，以若干模塊組成為教學系統。從實踐教學方面來看，歐美兩大模式的學生都較早地開始工程綜合訓練。一是通過實踐課程或者項目開發，將工程實際問題帶入課堂，并由企業工程師和高校教師共同帶領學生進行分組設計方案、成品估算、生產、檢驗等一系列環節；二是學生在企業進行為期一年的實踐操作技能培訓，學習加工方法、加工技術等，進行工程師崗位能力必須的訓練等。實施“卓越工程師教育培養計劃”是一項系統工程，必須首先考慮實驗教學改革和創新教育的普及。既要學習和借鑒西方發達國家高等工程教育經驗，又要根據自身條件、制度環境和傳統教育的特點，探索一條符合高校自身定位和發展的卓越工程師培養之路。

二、“立體化”卓越人才培養的思路

東北大學以創建國際知名、國內一流的研究型大學為發展方向，自動化專業是東北大學的特色專業和優勢專業，在國內外有較大影響。利用該專業現有優勢地位和不斷完善的實驗教學條件，研究實踐教學的合理改革措施，完善開放式實驗的管理制度，著力培養適應自動控制領域企業和社會需求的卓越工程師，將使自動化專業實踐教學直接與工業界結合，與世界接軌。由此，本文提出了鏈條式和交叉式兩個層面的實踐教學改革思路，“鏈條式”即我校原有的四層次實驗教學體系的改革與建設，“交叉式”即多元化創新實踐教學的開展與深入，從而“立體化”地進行卓越人才的培養。本文將以自動化專業學生的“立體化”卓越人才培養為例，建立一個完善的、由淺入深的、注重鍛煉學生工程實踐能力、發掘學生創新能力的綜合能力培養體系。該體系貫穿于學生由入學到就業的整個過程，改變填鴨式的學生被動完成實驗任務的模式，形成學生主動、教師引導和協助學生進行動手操作的實踐教學理念。

1.“鏈條式”傳統實踐教學模式的改革與建設。我校自2006年起，開始實施入門層、基礎層、拓展層和提高層的四層次實驗教學體系[3]。入門層是該實驗教學體系的基礎，主要內容是電工電子工程實訓；基礎層以獨立設課的教學形式學習，完成系列電工實驗和電子技術實驗；拓展層則通過專業實驗、課程設計等手段，使學生掌握扎實的專業實驗技能，強調學生進行自主學習和自主實驗設計；提高層是學生綜合運用所學知識進行科技開發、新技術應用研究的高層次實驗教學環節。經過幾年的實踐證明，教學效果良好，學生受益匪淺。

然而實踐教學仍然是理論教學的補充。為了改變實驗教學從屬、依附于理論教學的常規觀念，形成自上而下的重視實踐教學的工程教育理念，就必須淡化實驗教師在實驗教學中的主導作用，由以往的教師“輔導解答”轉變為“引導啟發”，由學生“被動接受”轉變為“主動思考”，在四層次實驗教學體系的基礎上建立一個縱向實踐能力培養體系。尤其在新的發展形勢下，通過建立開放式、立體化的實踐教學體系，加強創新創業教育，努力培養適應社會和企業發展需要的卓越人才。

2.“交叉式”創新實踐教學模式的開展與深入。我校于2005年被評為國家工科基礎課程電子教學中心，2006年被評為國家級實驗教學示范中心，一直非常重視創新實踐教學的開展。充分發揮國家級電子實驗教學示范中心的作用，不斷吸收優秀的專職實驗教師與專業教師合作開發開放性實驗項目，讓更多的同學有機會深入了解專業知識的實際應用；定期舉辦豐富多彩的創新實驗活動，激發學生創新實驗的熱情，充分發掘其創新潛力，調動廣大學生與教師的科研積極性，也將教學引領到創新型道路上來。學生在逐步接受四層次的縱向實踐能力培養過程中接觸各類創新實踐活動，無疑能對綜合實踐能力的培養起到積極的作用。

3.“立體化”卓越人才的培養。通過“鏈條式”四層次實驗教學體系的改革與建設，以及“交叉式”創新實踐教學模式的開展與深入，打造立體化的開放式實踐教學體系，培養創新創業能力卓越的工程人才。將繼續加強校企聯合共建實驗室的建設，通過引進高水平教師、投入更多資金設備、積極尋找新的企業合作對象等手段，為學生打造完備的創新實踐基地，讓學生有更豐富的工程資源可以利用，為將學生培養成為卓越工程人才后備力量提供有力的保障。

三、“立體化”卓越人才培養的實施方案

本文以建立立體化實踐教學體系，加強創新創業教育為目標，以“卓越工程師教育培養計劃”的提出為主要契機，全方位著眼于學生的實踐培養過程，這一思路有助于對學生整個實踐教學培養過程的每一個細節進行完善，以遞進的方式培養學生的工程實踐能力。充分利用實驗教學示范中心、創新中心、校企共建實驗室、校企合作基地的資源，讓實踐教學突破專業實驗室的界限，有助于學生綜合創新實踐能力的培養。

1.探索先進教學理念，引進多元化教學思想。通過探索國內外實驗教學新理念，加強與國內外著名大學的合作交流，走出去，請進來，借鑒他們在實驗課程體系和實驗教學方面的經驗，建立與國際接軌的適合學校發展和學生綜合能力培養的實驗課程體系和實踐教學體系，使實驗教學中心的教學、管理、設施等各方面達到更高的層次，有利于卓越人才的培養。尋找實驗教學與理論教學的最佳結合點，探索獨立設置實驗課的教學新路子。修整《培養計劃》和《教學大綱》中不利于學生實踐能力培養的因素，進一步完善實驗教學評價體系，不斷探索實驗教學成績考核辦法，使之適應研究性、創新性、開放性實驗教學模式。

2.完善四層次實踐教學體制，加強學生主動學習意識培養。以四層次實驗教學體系中各個層次為節點，有意識地在不同階段培訓學生不同方面的素質。增加入門層貼近生活的實驗內容，使學生在未接觸專業課之前，對專業內容有感性的認識；在基礎層中大量地增加綜合性、設計性和研究性實驗內容的比例，從專業基礎方面加強學生的創新意識和創新能力的培養；拓展層包括專業課實驗、課程設計、生產實習，從系統設計方面培養學生的創新精神和創新能力；在提高層中加入開放性實驗，主要培養學生的工程設計能力和技術開發能力，完成大型綜合設計性和研究性實驗項目。

3.提高實驗教師教學水平，組建高層次實驗教學隊伍。不管是課程建設、教學改革，還是卓越人才的培養，都不能靠個別教師的努力來完成，必須建設一支由核心成員組成的教學與科研水平兼備的教學團隊。進一步擴大兼職教師數量，鼓勵高水平教師投入實驗教學；調整引入高水平、高學歷的人才機制，壯大實驗教學隊伍。在培養學生的同時提升專業教師隊伍的整體工程實踐水平，形成培養高素質人才的良性循環。

4.建立更多的創新實驗機構，豐富學生科研創新渠道。利用國家級電子實驗教學示范中心豐富的軟硬件資源，為學生創造創新實驗條件，鼓勵學生參與教師承擔的科研項目，為日后成為卓越工程師積累實戰經驗。聯合專業教師與實驗教師，以現有實驗設備和實驗內容為基礎，組織有興趣、有能力的學生開展開放性實驗。我學院已經針對試點專業學生（2009級、2010級自動化專業學生）開設過程控制系統開放性實驗。這是繼我校羅克韋爾實驗室多次進行開放實驗取得良好成果的基礎上，在本科專業實驗室進行的一次嘗試。另外，為發揮我校學科水平高、科研能力強、學術氛圍好的優勢，有效整合優秀教育資源，2011年，我校學生創新中心將具有較強示范性和較大科學覆蓋面的實驗室命名為“東北大學大學生創新實驗室”。其中我院相關專業有三個創新基地，分別是：電子設計工程大學生創新基地、智能汽車大學生創新基地、機器人大學生創新基地。學生在創新基地的實驗過程中能夠積極思維，提高獨立解決實際問題的能力。

5.優化學生競賽管理模式，擴大學生實踐受益范圍。在學生中廣泛宣傳各類競賽信息，規范指導教師帶隊機制，鼓勵教師積極組織學生參與各類競賽。將學生參與競賽意識普及化，為更多學生提供競賽機會，從學院的高度開展自動化專業乃至全院學生競賽，推廣基于學生競賽的創新實踐教學管理模式，逐步完善高等學校實踐教學體系。

6.加強校企合作基地建設，滿足開放實踐教學需求。我校一直采取“筑巢引鳳”的政策，積極吸引外資，與國內外大中型企業聯合共建實驗室，引進先進的產品與技術，建立先進的實驗教學環境，獲得高水平實驗教學成果。截至目前，自動化專業已和美國羅克韋爾公司、TI公司、飛思卡爾公司、阿爾特拉公司、日本三菱電機公司、法國施耐德公司、澳大利亞奧騰公司、臺灣華邦等國內外大公司共建了十余個實驗室。這些公司捐贈的先進儀器、設備和實驗軟件，幾年來已經培養自動化等相關專業學生近千名，產生很好的社會效益。繼續加強校企聯合共建實驗室的建設，通過與著名企業聯合，建設具備世界一流實驗設備、一流實驗環境的高素質人才培養基地，進而承擔自動化專業學生的課程設計、畢業設計等實踐環節。與寶鋼、首鋼、鞍鋼、本鋼等大型企業建立長期的合作關系，為自動化專業本科生提供實習基地，以提高學生的理論聯系實際能力、獨立動手能力以及科研創新能力。

“卓越工程師教育培養計劃”對高等教育面向社會需求培養人才，調整人才培養結構，提高人才培養質量，推動教育教學改革，增強畢業生就業能力，均具有十分重要的示范和引導作用。傳統的人才培養過程往往過于注重學生對于專業理論的掌握，而對于學生能否將各類知識點靈活地綜合運用于工程實際的關注度比較欠缺，學生在學習的過程中無法形成完整的專業應用體系概念，在擇業、就業甚至創業的過程中也會受到限制，造成學生無法快速適應工作角色、企業無法順利找到理想人才的普遍現象。本文正是針對這一現狀，改變“實驗配合專業理論、服務于理論教學”的傳統教育理念，通過改革與建設鏈條式縱向實踐能力培養體系，開展和構建交叉式橫向創新實踐教學體系，建立全新的開放式、立體化的實踐教學體系，培養卓越工程人才。讓學生通過高等學校的培養，擁有更強的工程實踐能力、創新能力，能夠滿足當今社會對于各類人才的需求，進而推動學生的創業能力，為國家培養更多的具有國際競爭力的工程人才。

參考文獻：

[1]張安富，劉興鳳.實施“卓越工程師教育培養計劃”的思考[J].高等工程教育研究，2010，（4）.

[2]顧建民.培養有競爭力的工程師：德國工程教育改革透視[J].現代教育科學，2006，（2）.

[3]籍亞玲，等.四層次實驗教學體系的探索與實踐[J].實驗技術與管理，2009，4（26）.

作者簡介：張羽（1983-），女，遼寧沈陽人，碩士，助理工程師，東北大學國家級電子實驗教學中心副主任，長期從事自動化相關專業的實驗教學和研究工作。