基于卓越工程師培養的自動化專業立體式實踐教學體系研究

王軍茹　劉麗華　王巧玲　付興建

【摘 要】我校自動化專業卓越工程師培養已有四年多的時間，在卓越工程師培養方面已經積累了一定的經驗。根據自動化專業卓越工程師計劃培養目標，要求注重學生基礎應用和工程創新能力的培養，希望卓越班培養出的學生具備需求分析、系統設計、系統集成與測試、實施等工程應用實踐能力。大學生創新意識和創新能力的培養需要從實踐中來，并用到實踐中去，卓越工程師培養已有的實踐教學體系上，探討從國家到學院各個層面可以采取哪些措施和方法，建立符合我校自動化專業卓越工程師計劃培養目標的立體實踐教學體系至關重要。

【關鍵詞】自動化專業；卓越工程師；立體式實踐教學

我校自動化專業在國家級特色專業和北京市特色專業建設中已經取得了顯著成就，2010年開始建立自動化專業試點班。2011年12月我校獲批為教育部第二批卓越工程師教育培養計劃高校，其中機械設計制造及自動化、自動化、通信工程、網絡工程和軟件工程等5個專業申請加入第二批卓越計劃，2012年正式開設自動化專業卓越班。

在特色專業建設和試點人才培養實踐中，我校自動化專業已經成功培養了一批動手能力強、具有創新意識的應用型人才。在全國智能汽車、機器人、電子設計競賽中，500余名同學獲獎，在就業、讀研和出國率等方面不斷提高。校企合作也從之前的研華一家，擴展為研華、泛華和博創三家。有了這些基礎，自動化專業卓越工程師培養計劃逐步走向正規和系統化，但在很多方面尤其是立體式實踐教學體系的建立還需要進一步的摸索和探討。

1 立體式實踐教學體系的構成

自動化專業卓越工程師班培養計劃修訂上，在原有專業核心課程的基礎上，增設了智能物聯與感知技術、工業以太網聯網設計與項目實戰、物聯網技術應用與開發、現場總線技術、自動測試設備系統集成與項目實戰、基于PC架構的可編程序控制器項目實戰等實戰類課程；并且自動化專業卓越工程師班培養計劃相對于普通班培養計劃大多數課程的理論授課課時有所縮減，課內實驗和課程設計課時有所增加、實驗項目內容更多、要求更高；與此同時，開設了創新實踐與競賽類相關課程：專業開放實驗、專業引領實戰訓練、專業綜合實戰訓練、創新創業競賽實戰，具體開課情況如表1所示。

表1 創新實踐與競賽類相關課程情況

實戰類課程和課內實驗及課程設計項目大多是必修環節，注重基礎知識的鞏固和應用；創新實踐與競賽類課程注重實踐創新能力的培養，它們相互滲透和交叉，融入到卓越工程師計劃大學四年不間斷的實踐教學中，構成了立體式的創新實踐教學體系。

2 創新實踐與競賽類課程開展和實施

2.1 專業引領實戰訓練

專業引領實戰訓練是以“專業引領，啟發自我”為指導思想，融專業性、趣味性為一體，旨在對大學本科一年級學生給予工程創新實踐的入門引導。我校自動化學院創新實踐基地提供統一的機器人車模套件，學生參加基地輔導，學習單片機、傳感器等硬件知識，實際動手制作智能小車，并編程實現在指定賽道上的競速比賽，根據比賽成績計算創新學分。針對大一新生開展的“專業引領型學科競賽”將進一步完善這一體系，有效幫助學生盡早建立專業認知，規劃好今后四年的創新創業實踐。

2.2 開放實驗

本課程主要面向大學本科二年級和三年級的學生，是基于《單片微機控制技術》、《計算機控制系統》、《樓宇自動化》等課程支撐的開放實驗項目，從實際系統的工程設計出發，著重培養并提高學生系統硬件設計能力、軟件編程技巧、軟硬件聯合調試技巧等實踐能力，注重學生創新設計能力、理論與實際相結合的綜合素質的培養和提高，并使學生學習、掌握實際工程系統的設計能力和實施方法。

考核方法：1）從系統理論方案的設計、實際系統的演示及答辯、設計報告、考勤及平時檢查綜合考核；2）考核成績分為優、良、中、及格和不及格。計入學生創新實踐學分。

2.3 專業綜合實戰訓練

專業綜合實戰訓練包括大學生科技創新計劃項目（北京市級的和國家級的）、實培計劃的大學生科研訓練計劃深化項目、創業項目等。

本課程主要面向大學本科二年級和三年級的學生，以自動化學院創新創業實踐基地為平臺，以大學生科技創新項目、實培計劃的大學生科研訓練計劃深化項目、創業項目等為依托，旨在培養學生創新創業精神，提高學生科研創新意識和能力。每年，自動化學院創新創業實踐基地對內容合理、難度適中的各類科研訓練項目進行立項，組織學生個人或3-5人的團隊，在專業老師指導下，自主完成創新性研究項目的準備、設計和項目實施，撰寫研究報告，進行成果（學術）交流、中期檢查、結題答辯等工作，逐步培養學生的獨立實踐和科技創新能力。根據項目答辯情況決定具體的創新實踐學分。

2.4 創新創業競賽實戰

創新創業競賽實戰課程包括全國和北京市“挑戰杯”創新與創業競賽、物聯網競賽、智能車競賽、機器人競賽、電子設計競賽等。

本課程的主要任務是以專業學科競賽為背景，促進學生對自動化專業核心理論的深入理解、促進學生對自動化專業核心技術的應用能力提高。課程精選了專業綜合類型學科競賽，如全國大學生智能車競賽、機器人競賽、挑戰杯、物聯網競賽等，這些競賽涉及專業理論技術范圍廣、綜合性強，通過競爭形勢的學習交流，提高學生對自動化專業理論技術的熟練應用能力，激發學生的積極向上的探索精神與強強合作精神。本課程提供了合作-競爭的環境，符合社會人才發展實情，有利于促進學生能力與性格的協調發展，提高學生的社會適應性，提高自動化人才貢獻率，提升學生個人幸福指數。

考核方法：引導學生進行相關競賽的基礎知識學習，完成相對較高水平的競賽作業的制作，通過競賽進行競爭、對比，依照競賽規則判定成績，根據比賽取得的成績進行創新實踐學分的計算。

3 立體式實踐教學體系的具體實現

創新實踐與競賽類課程目前屬于學生自愿參加的選修課程，如何吸引更多的卓越工程師培養計劃的學生四年不間斷地參與進來，和實戰類課程和課內實驗及課程設計項目相結合，構建立體式創新實踐教學體系，需要國家、北京市、學校、學院各個層面以及專業各位老師的共同努力。

首先，需要從制度上保證，在自動化專業卓越工程師計劃2016年剛剛修訂的培養計劃中，已經規定“專業引領實戰訓練”、“專業開放實驗”、“專業綜合實戰訓練”和“創新創業競賽實戰”至少選修6學分，這就要求學生在創新實踐類項目參與方面，由之前的自愿、少數參與變為必須、普遍參與，使創新實踐教學體系的實施更加普及和推廣，讓更多學生受益。

其次，需要國家、北京市和學院提供足夠的資金支持，每個學生都參與到創新實踐教學體系中，由少數參與變為普遍參與，學院相關實驗室的硬件設施和投入要能滿足創新實踐課程開展的要求。

再次，需要班主任和輔導員對學生每學期的創新實踐課程申請和參與進行引領和指導，班主任大多是專業老師，最好能直接參與到創新實踐課程開展中來。

4 結束語

我校自動化專業卓越工程師計劃自2012年實施以來，雖然已經取得了一定的成績，但是學生創新實踐能力的培養是一個長期系統工程，還需要國家和北京市、學校和學院、老師和學生各個層面的不斷努力，不斷改革和發展專業課程教學模式和實踐教學體系，將各類實踐項目、科技創新活動、實習、畢業設計或論文等環節融入專業實踐教育，更進一步形成立體式實踐教學體系，增強卓越班學生工程實踐能力，培養具有創新能力適應社會發展的高級技術人才。

【參考文獻】

[1]曹榮敏，吳迎年，王軍茹，等.控制系統基礎習題及綜合創新實訓項目指導書[M].北京：清華大學出版社，2015（12）.

[2]《卓越工程師教育培養計劃工作進展報告》.卓越工程師教育培養計劃的總體進展（2010-2012）[M].北京：高等教育出版社，2013.

[3]李國柱.應用型本科院校自動化專業實踐教學體系建設[J].科技視界，2014（25）：26-27.

[責任編輯：田吉捷]