“新工科”背景下自動化學生專業(yè)能力培養(yǎng)的探索與實踐

丁健

摘 要

目前我國工程教育改革的重點是新工科建設，根據(jù)對新工科專業(yè)人才的新要求，結(jié)合應用型高校自動化學生專業(yè)能力教學環(huán)節(jié)中普遍存在的問題，以培養(yǎng)學生的專業(yè)能力為中心，從專業(yè)目標設置、課程設置、師資隊伍建設、工程實踐和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)平臺等方面展開研究，對新工科背景下應用型高校自動化類人才專業(yè)能力的培養(yǎng)模式進行了初步探索和實踐。

關鍵詞

新工科;專業(yè)能力;應用型高校;能力培養(yǎng)

中圖分類號： G642 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼： A

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2020.16.019

Abstract

At present，the focus of China's engineering education reform is the construction of new engineering.under the new requirements for new engineering professionals，combined with the common problems in the teaching of students' professional ability in application-oriented college automation，centered on cultivating students' professional ability，The research is carried out from the aspects of professional goal setting， curriculum setting，teacher team building，engineering practice and innovation and entrepreneurship platform. The paper makes a preliminary exploration and practice on the cultivation mode of the professional ability of applied college automation talents under the new engineering background.

Key Words

Emerging engineering education（（3E）;Professional ability;Application-oriented college;Ability training

0 引言

近年，隨著“中國制造2025”等國家政策出臺，新工科的建設與發(fā)展已成為當前社會產(chǎn)業(yè)升級與發(fā)展的重要任務，新工科專業(yè)人才對于當前的新經(jīng)濟發(fā)展具有十分重要的意義[1]。大學生是我們國家發(fā)展的生力軍，而學生的專業(yè)能力，尤其是工程實踐能力和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力是社會發(fā)展對培養(yǎng)應用型人才而提出的新要求[2]。目前，教育部對高校工科學生的工程實踐和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)育改革做出了一系列部署，不斷深化教育改革。

按照新工科建設指導文件的要求，各地方高校要對傳統(tǒng)工科專業(yè)改造升級，開展新工科專業(yè)建設與研究[3]。傳統(tǒng)的自動化專業(yè)面對新要求，必須進行轉(zhuǎn)型、改造和升級成為新型工科[4]。新工科重視以解決復雜工程實際問題能力的培養(yǎng)，新工科工程人才核心能力應包含專業(yè)精神、專業(yè)能力、可持續(xù)發(fā)展能力等三個方面，而專業(yè)能力主要由工程思維能力、工程實踐能力和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力組成[5]。針對當前應用型工科學生專業(yè)能力教育的客觀現(xiàn)狀及存在的問題，如何提高應用型高校自動化類人才專業(yè)能力，尤其是工程實踐能力和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力，以合肥學院為例，對此方面進行了探索和實踐。

1 應用型高校工科學生工程實踐能力教育現(xiàn)狀

工程應用型人才應重視專業(yè)能力的培養(yǎng)，但是，大部分學校的工程實踐教育環(huán)節(jié)還有待提高，盡管各應用型高校都采取了一定的措施，也取得了一些成效，但是離我國推進新型工業(yè)化進程的需求還有不小的差距。在如何系統(tǒng)地培養(yǎng)大學生工程實踐能力和創(chuàng)新能力方面，目前有些進步，但是還需要在方法和途徑上進一步完善。

1.1 工程實踐教育意識不足

目前傳統(tǒng)教學模式還是主流，相當多的教師和學生以傳授知識和接受書本知識為主的灌輸式課堂教學，目前不少學校一些專業(yè)開展工程教育專業(yè)認證，也逐漸重視了成果導向教育，但也是少數(shù)專業(yè)。現(xiàn)代技術發(fā)展迅速，實驗設備更新不及時，使得實踐教學活動的效果并不理想。在實踐教學活動中，由于受實驗設備的影響，很多實驗多限于驗證功能，缺乏對實踐環(huán)節(jié)的主動性，更體現(xiàn)不了工程實踐能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。

另外，多數(shù)應用型高校的實踐教學學時雖然能按照要求的數(shù)量設置，但實質(zhì)內(nèi)容無法真正做到，在本科階段學習的各個實踐教學環(huán)節(jié)中，能切實結(jié)合工程實際項目的內(nèi)容很少，即便是來自生產(chǎn)實踐的項目，但學生未能從生產(chǎn)實際出發(fā)，內(nèi)容多局限于理論設計與驗證方面，導致學生在校期間的工程實踐環(huán)節(jié)教學效果欠佳。

1.2 工程實踐能力培養(yǎng)體系欠佳

目前，多數(shù)應用型高校工科專業(yè)的工程實踐能力培養(yǎng)缺乏系統(tǒng)性的設計，理論與實踐不能有機地結(jié)合，實踐教學模式較簡單，僅是課程實驗和一些核心課程的課程設計，并且課程實驗多為驗證或者綜合性不足的實驗，綜合性、創(chuàng)新型的實訓項目力度不夠。

1.3 專業(yè)教師的工程實踐經(jīng)驗欠缺

專業(yè)教師普遍學歷高，理論知識足夠，但工程實踐經(jīng)驗很少或者不強，所以在講授專業(yè)理論課時，因為缺少工程經(jīng)驗，所以不能恰當?shù)匾霉こ虒嵗齺沓鋵嵳n程的教學內(nèi)容，不能很好地將學生引入到實踐工程項目情境中去，學生的興趣就不高，學生主動學習的欲望就不能被激發(fā)出來。在實踐的教學環(huán)節(jié)中，由于實際動手能力不足，也不能有效地對學生進行嚴格的工程訓練。

2 自動化人才工程實踐能力和創(chuàng)新能力培養(yǎng)的研究與實踐

應用型人才是社會可持續(xù)發(fā)展不可或缺的關鍵因素，高校的工程教育應更多地關注專業(yè)應用能力的培養(yǎng)。基于此，合肥學院自動化專業(yè)按照學校的培養(yǎng)模式向“產(chǎn)教深度融合”轉(zhuǎn)變、教學過程向“以學為中心”轉(zhuǎn)變，根據(jù)專業(yè)綜合培養(yǎng)目標，在課程設置、實踐環(huán)節(jié)教學、企業(yè)認知實習等應用環(huán)節(jié)方面進行了一系列的改革和創(chuàng)新，同時也在強化了課程“N+2”過程考核方法、強化教師實踐能力、推進專業(yè)綜合改革等方面做出了不少有益的實踐和探索[6]。

2.1 確立專業(yè)培養(yǎng)目標體系

經(jīng)過調(diào)研和反復論證，同時借鑒一些學校的做法，確立了自動化專業(yè)綜合培養(yǎng)目標體系，如圖1所示，該體系至少包括三個方面[7]：

1）培養(yǎng)目標，畢業(yè)5年后，能夠綜合運用所學的各種知識與能力解決生產(chǎn)實踐中自動控制產(chǎn)品或系統(tǒng)的分析、設計、測試、運營維護和管理等問題，在解決工程實踐問題時能夠與項目成員、業(yè)內(nèi)人士和非專業(yè)人員進行良好的合作和交互，具備一定的全球化意識，能夠始終跟蹤了解國內(nèi)外自動化領域科技發(fā)展。

2）畢業(yè)要求，就是滿足工程教育認證中的畢業(yè)要求12個條件或者包括其他一些專業(yè)方面的規(guī)定。

3）專業(yè)特點，即本專業(yè)的特色，例如本專業(yè)在工程實踐和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力方面較突出。

2.2 優(yōu)化課程體系和培養(yǎng)計劃

根據(jù)我校辦學應用型定位，課程體系向“能力導向”轉(zhuǎn)變。在確定專業(yè)的培養(yǎng)計劃后，然后確定相應的課程體系，再由學科的相關知識與能力的關聯(lián)性，把課程體系分成幾個課程群，自動化專業(yè)中的電子系統(tǒng)電路、傳感-檢測、控制與自動化等課程群。根據(jù)培養(yǎng)目標和能力要求，確定每個課程群的核心知識、專業(yè)能力要求以及具體實施方案和證明手段，然后是對每門課程進行剖析，制定課程的教學目標、學習內(nèi)容和能力要求，再根據(jù)學習內(nèi)容和掌握程度，確定學習效果的評價方法。

為能更有效地實現(xiàn)自動化專業(yè)核心知識、專業(yè)能力和專業(yè)素質(zhì)的培養(yǎng)，我們通過項目驅(qū)動的方式來操作。在教學計劃中針對每個課程群都安排至少一個綜合實訓項目，要求學生從工程的角度展開項目的設計，強化學生對本課程群的核心知識的理解，鍛煉學生的相應工程實踐能力。對每門課程，尤其是專業(yè)重點課程，同樣也安排一個相對簡易的實訓項目，通過實際練習，強化學生對課程核心知識的理解，提升學生的相應工程實踐能力。課程體系與工程訓練的組織結(jié)構圖如圖2所示。

2.3 加強高水平工程型師資隊伍建設

在新工科專業(yè)建設過程中，教師的專業(yè)發(fā)展和提高尤其重要，我校要求教師向“雙能型”轉(zhuǎn)變。對于教師的工程實踐經(jīng)驗有著較高要求，所以不僅要提升教師的教學設計、實施能力，還要提升教師的科研能力，同時也要不斷地完善自己的知識結(jié)構，鼓勵教師到企業(yè)掛職，并形成制度，限定期限務必到企業(yè)進行實踐鍛煉，通過多種舉措提升教師尤其是專業(yè)教師的工程實踐能力。

2.4 推進校企合作，完善工程實踐能力和創(chuàng)新能力培養(yǎng)體系

產(chǎn)學研合作育人是應用型高校人才培養(yǎng)的必經(jīng)之路。我校提倡各專業(yè)要建立“全過程、一體化”產(chǎn)教深度融合的人才培養(yǎng)模式。自動化專業(yè)通過不斷完善校企合作方式，與本地多家產(chǎn)品設計與制造類企業(yè)建立了較為穩(wěn)定的合作關系。此外，我校自動化專業(yè)學生可以在本科學習的不同階段到該企業(yè)參加工程實習實踐，實現(xiàn)了企業(yè)認知實習、畢業(yè)設計和就業(yè)工作的有機結(jié)合，較好地做到校企共贏、互利互補。

2.5 以大賽為平臺，著重培養(yǎng)學生工程實踐能力與創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)精神

以賽促學，以賽促練。以教育部重點支持的多個賽事為平臺，根據(jù)賽事的要求，組建若干興趣小組，成員間相互配合，根據(jù)比賽任務，各負其責，有些比賽項目可能兼顧自動化、機械、管理等專業(yè)知識，這又促進了多學科融合工程人才的培養(yǎng)。通過幾年的實踐，參加過學科競賽的學生工程實踐能力和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力都得到較好的鍛煉，在就業(yè)方面非常受到企業(yè)的歡迎，為地方企事業(yè)提供了較好的工程技術人員。

2.6 支持學生參與教師科研活動

在學生中推廣專業(yè)導師制，等學生對專業(yè)有一定了解后進行專業(yè)導師的選擇，本科階段的學習和培養(yǎng)可以在專業(yè)導師的安排下展開。比如在專業(yè)導師的指導下，根據(jù)學生的興趣愛好，結(jié)合專業(yè)知識，可以申報一年一度的省級和國家級大學生創(chuàng)新性創(chuàng)業(yè)項目，另外，可參與專業(yè)導師主持的科研項目，具體承擔一些研究任務，在項目的研發(fā)過程中，逐漸提升了學生發(fā)現(xiàn)問題及解決問題的能力，也培養(yǎng)了學生獨立學習的能力。

3 結(jié)束語

新時代，新工程師更是未來世界的塑造者。新工科專業(yè)建設為創(chuàng)造新技術、引領新時代提供專業(yè)人才支撐，新工科教育對專業(yè)人才的專業(yè)能力和創(chuàng)新能力及培養(yǎng)路徑提出了新要求。本文分析了應用型高校本科生工程實踐能力培養(yǎng)現(xiàn)狀，并以合肥學院自動化專業(yè)為例，對新工科專業(yè)人才所需要的工程實踐能力和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力的培養(yǎng)路徑和方法進行了探索和實踐。

參考文獻

[1]鐘登華.新工科建設的內(nèi)涵與行動[J].高教工程教育研究，2017（3）：1-6.

[2]王樹國.面向創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育深化工程教育改革[J].中國高教研究，2016（1）：48- 49.

[3]夏建國，趙軍.新工科建設背景下地方高校工程教育改革發(fā)展芻議[J].高等工程教育研究，2017（3）：15-19.

[4]林健.面向未來的中國新工科建設[J].清華大學教育研究，2017，38（2）：26-35.

[5]吳濤等.“新工科”視域下工程人才關鍵能力的思考[J].黑龍江高教研究，2018（3）：156-160.

[6]蔡敬民.地方高水平應用型大學建設的思考與實踐——以合肥學院為例[J].北京教育（高教），2018（10）：26-28.

[7]顧佩華.新工科與新范式：概念、框架和實施路徑[J].高等工程教育研究，2017（6）：1-13.