面向新工科CDIO模式自動化專業實踐教學體系改革與實踐

李佳怡 劉東旭 辛瑞昊 魏來

[摘 要] 工科背景下地方工科院校實踐教學的目的是培養以能力為核心，以未來職業方向為導向的專業教育與職業傾向雙重結合的高水平應用型人才。本文在總結國內外工程教育改革的經驗教訓基礎上，分析總結自動化專業課程設置、結構關系等方面存在的諸多問題，基于CDIO工程教育培養模式，建立有地方特色的自動化專業實踐教學體系。

[關鍵詞] 新工科;實踐教學;CDIO;自動化

[基金項目] 2018年度吉林省教育廳新工科項目“新工科背景下基于CDIO模式自動化專業實踐教學內容改革與實踐”;吉林省教育科學“十三五”規劃課題（GH180166）;吉林省教育科學“十三五”規劃重點（ZD19057）

[作者簡介] 李佳怡（1986—），女，吉林吉林人，碩士，吉林化工學院講師，研究方向為汽車控制理論與工程。

[中圖分類號] G642.3? ? [文獻標識碼] A? ? [文章編號] 1674-9324（2020）26-0186-02? ? [收稿日期] 2020-01-03

高等教育發展水平是國家發展水平和發展潛力的重要標志，工程教育與產業發展緊密聯系、相互支撐[1]。新工科建設是新型的工程教育發展模式，目的是培養面向未來新技術和新產業發展、具備更強創新能力、跨界整合能力的新型科技人才，推動學科交叉融合，構建工程教育背景下的新理念、新結構、新模式、新質量和新體系[2、3]。為了積極響應教育部高等教育司的相關政策，配合落實教育規劃與創新產學合作育人機制，地方高校應該明確培養理念（新理念）：以培養能力為核心，以未來職業方向為導向的專業教育與職業傾向的雙重結合，培養新時代高水平的應用型人才，從而形成具有地方工科院校自動化專業特色的實踐教學體系（新體系），培養具有國際視野的應用型工程技術人才。

實踐教學環節是培養應用型人才的根本保障，更是地方應用型本科院校專業建設與發展的首要任務[4]。自動化專業“吉林省特色專業”于2015年獲批“卓越工程師教育培養計劃”試點專業，根據新工科背景下經濟發展戰略與化工行業的產業需求，構建基于CDIO模式的實踐教學培養體系與實施方案，進一步推動應用型本科院校的專業建設與教學水平，培養新時代下的應用型復合人才。

一、目前現狀與存在問題

目前，我國有1100多所本科高等院校開設1.9萬多個工科專業，在讀約550萬人，畢業生高達120多萬人。據統計，截至2017年底，全國198所高校846個工科專業通過了工程教育專業認證[5、6]，這方面存在的問題主要是在工程實踐能力不足、工程創新能力缺乏、團隊合作與溝通能力欠缺等方面[7]。現有專業課程結構中存在的主要問題有：（1）課程結構松散，相對獨立，課程建設與改革只針對單一課程進行，沒有形成相對聯系和對學科建設的支撐度。（2）課程結構忽視實踐類課程與實踐環節所占比例，脫離實際工程需求，課程數量和內容偏離工業實踐，不利于新時代下工程能力的培養與整體課程結果的綜合化和系統化建設。（3）整體課程組織原理與時序安排沒有形成系統化，未能體現課程難易遞進度與相互支撐度的關系[8-10 ]。

二、CDIO實踐教學體系構建

（一）優化課程結構

結合卓越工程師培養計劃，作為吉林省高水平特色專業對培養模式的改革與創新，實現課程組織結構進行系統化設計，針對每階段的課程特點和培養目標，將實踐教學時刻圍繞理論教學設置，把自動化專業課程分為四大模塊：模塊A為專業理論課;模塊B為實驗室驗證性、綜合性實驗;模塊C為實驗室課外科技活動;模塊D為校企做實踐類實習。將各種實踐教學活動有機地結合，學時做到化整為零，形成“三內一外、理實1∶1、能力深化”的課程結構體系。

三內一外：縱向時間整合，重新調整課程結構，將專業主干課及校內實踐項目設置在前三個學年，第四個學年充分整合專業工程實踐時間，讓學生在一學年的校企合作頂崗工程實踐過程中理解專業知識并具備上崗能力。

理實1∶1：橫向平行整合，使傳統的課程模塊結構向連接順序型組織結構轉變。在每門理論課后配套安排獨立實驗、項目等能力教學，實現理論知識學習和能力培養并行展開，形成難度遞進、相關支撐的框架，實現理論課程學時與實踐課程學時比例為1∶1。

能力深化：縱向分別在四個階段逐步培養本專業學生的基本技能、專業基礎技能、專業綜合能力、工程實踐能力與創新能力，最終成為合格的自動化專業應用型人才。

（二）更新教學模式

針對專業課程理論強、專業性強等特點，開展多維度的教學方法，保留原有理論課堂的定性與定量分析，結合課程配套實驗、案例和項目實踐教學、在線開放課程、手機APP教學資源等互聯網手段，構成多元反饋機理的教學過程，基于在線反饋數據的學習分析技術幫助教師實現以“學”定“教”、因材施教的個性化教學，達到新科技下人機融合的信息化教學模式;在能力培養方面，基于優化的理論基礎通過先“虛擬”、后“半實物”的綜合仿真平臺，達到虛實融合的教學效果，使理論基礎能力到專業綜合能力的進一步半實踐化;最終在企業參與遠程協同的校企合作中，實踐探索深化學生最終的工程實踐與創新能力。

（三）完善實踐教學平臺

基于卓越工程師教育培養計劃，完善多主體協同育人機制，深入推進科教結合、產學融合、校企合作。將畢業設計環節與生產實習環節相結合，做到相輔相成。具體措施包括：（1）調整認識實習與生產實習的進程，整合并延長（卓越班）生產實習時間。（2）調整重置與生產實習相沖突的專業課程（卓越班），提前主干課程時間，避免影響實踐進度。（3）完善安全制度，保障學生在崗工程實踐實習過程中的人身安全。（4）調動學生參與卓越工程師計劃積極性，設立激勵政策，形成有規律、有規定、有效果的培養模式。（5）將專業綜合設計、畢業（論文）設計融入生產實習計劃當中，做到理論教學與實踐教學為一體的設計，達到專業教育與職業傾向為導向的實踐目的。讓學生在學校畢業時擁有本專業綜合工程實踐與創新能力，成為真正具有動手能力的應用型工程技術人才，同時使學校形成具有自動化專業特色的實踐教學培養體系。

三、結論

在新工科的背景下，圍繞人才培養目標，基于培養要求設置課程內容，根據課程目標確定教學內容，將專業教育與能力培養有效融合，構建自動化專業人才培養的支撐體系。不斷適應時代發展對人才與技術的新要求，才能切實轉變人才培養模式，提升學生整體素質，地方應用型高校才能適應新時代發展的需要。通過這項改革，探索一套適應中國國情發展需求、又與國際工程教育接軌的人才培養模式，本方案的實施將使我院的工程人才培養水平達到國際通行的工程師培養標準，為參加工程教育認證工作做好準備。

參考文獻

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[2]葉民，孔寒冰，張煒.新工科：從理念到行動[J].高等工程教育研究，2018（1）：24-31.

[3]賓志燕，李煒，周堅和.新工科背景下基于CDIO理念的實踐課程教學改革研究[J].計算機時代，2019（1）：99-101.

[4]許其清.自動化專業CDIO人才培養模式的探索與實踐[J].中國現代教育裝備，2011（135）：84-85.

[5]我國工程教育邁入全球“第一方陣”[EB/OL].http：//edu.people.com.cn/n1/2018/0927/c1006-30315380.html

[6]張英.基于CDIO理念我國機械設計制造及其自動化專業本科課程體系研究[D].浙江大學碩士學位論文，2014：5.

[7]崔軍.回歸工程實踐：我國高等工程教育課程改革研究[D].南京大學，2011.

[8]吳恭興，劉文白，張寶吉，等.基于CDIO模式的卓越工程師培養方案的探索與實踐研究[J].大學教育，2013（18）：7—10.

[9]徐斌.創新性工程人才本科課程體系的構建研究[D].天津大學，2010.

[10]梁橋康，陳潔平，袁小芳，等.自動化專業課程體系建設研究——以湖南大學為例[J].當代教育理論與實踐，2019（1）：85-90.

Reform and Practice of Practical Teaching System of Automation Major Based on CDIO in the Context of Emerging Engineering Education

LI Jia-yi1，LIU Dong-xu1，XIN Rui-hao1，WEI Lai2

（1.Jilin Institute of Chemical Technology，Jilin，Jilin 132022，China;

2.Changchun University of Technology，Changchun，Jilin 130012，China）

Abstract：In the context of Emerging Engineering Education，the purpose of practical teaching in local engineering universities is to cultivate high level applied talents with competence as the core，professional education and vocational orientation as the future direction.Combining the experiences and lessons of engineering education reform at home and abroad，this paper analyzes and summarizes the problems existing in the curriculum setting and structural relationship of automation major.Based on the CDIO engineering education training model，the practical teaching system of automation major with local characteristics is established.

Key words：Emerging Engineering Education;practical teaching;CDIO;automation