自動化專業(yè)卓越工程師計劃架構(gòu)設(shè)計與實踐

王冰　李志華（河海大學(xué)能源與電氣學(xué)院，江蘇南京211100）

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自動化專業(yè)卓越工程師計劃架構(gòu)設(shè)計與實踐

王冰李志華
（河海大學(xué)能源與電氣學(xué)院，江蘇南京211100）

摘要：“卓越工程師計劃”旨在推動教育教學(xué)改革，提高學(xué)生的實踐能力和創(chuàng)新能力。本文針對我校自動化專業(yè)在發(fā)展中遇到的問題，提出卓越計劃架構(gòu)設(shè)計方案，具體包括“四個模塊”和“三個階段”，通過對培養(yǎng)方案的完善和改進，達到卓越計劃的培養(yǎng)要求。進而，以自動化專業(yè)本科生為例，說明該方案的實踐情況。

關(guān)鍵詞：卓越工程師計劃；自動化；架構(gòu)設(shè)計；模塊；實踐

Abstract:"Excellent Engineer Plan" is proposed to promote the reform of education and teaching and improve the practical ability and innovation ability of students. In view of the problems in the development of Automation specialty in our university, we put forward the architecture design plan of Excellent Engineering Plan, including "four modules" and "three stages". It meets the requirements of Excellent Engineer Plan by improving the training program. Furthermore, the practice of the plan is illustrated by the example of the undergraduates in Automation specialty.

Keywords:excellent engineer plan; automation; architecture design; module; practice

一、概述

“卓越工程師教育培養(yǎng)計劃”（簡稱“卓越計劃”）是貫徹落實《國家中長期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要（2010-2020年）》實施的高等教育重大改革計劃，旨在培養(yǎng)造就一大批創(chuàng)新能力強、適應(yīng)經(jīng)濟社會發(fā)展需要的高質(zhì)量各類型工程技術(shù)人才，為國家走新型工業(yè)化發(fā)展道路、建設(shè)創(chuàng)新型國家和人才強國戰(zhàn)略服務(wù)，促進我國由工程教育大國邁向工程教育強國之路[1]。

2010年，河海大學(xué)成為全國首批61所卓越計劃的實施高校之一，通信工程和計算機科學(xué)與技術(shù)兩個本科專業(yè)成為國家級卓越計劃實施專業(yè)。2012年6月自動化、電子信息工程、通信工程、計算機科學(xué)與技術(shù)及物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)被列入江蘇省卓越工程師（軟件類）教育培養(yǎng)計劃。

我校自動化專業(yè)卓越計劃是在已有人才培養(yǎng)模式基礎(chǔ)上，進一步探索和培養(yǎng)工程型人才的一個重要改革項目。培養(yǎng)方案的總體設(shè)計圍繞國家經(jīng)濟社會發(fā)展的重大需求，緊密追蹤自動化領(lǐng)域前沿理論，依托電氣信息類相關(guān)重點學(xué)科、重點實驗室、省品牌專業(yè)、省實驗教學(xué)示范中心、校外人才培養(yǎng)基地，著眼于未來經(jīng)濟社會發(fā)展對自動化卓越工程師的人才需求，以培養(yǎng)基礎(chǔ)寬厚、視野開闊、創(chuàng)新意識強、工程意識、工程素質(zhì)和工程實踐能力突出、綜合素質(zhì)優(yōu)秀的工程人才為目標，貫徹實施卓越計劃所要求的“3＋1”人才培養(yǎng)模式。

二、自動化專業(yè)發(fā)展的特點和問題

自動化專業(yè)在河海大學(xué)具有悠久的辦學(xué)歷史，起始于1977年開始招收的“工業(yè)自動化”專業(yè)。經(jīng)過多年的發(fā)展，本專業(yè)形成了深厚的積淀，在自適應(yīng)控制、智能控制、最優(yōu)控制、系統(tǒng)辯識與建模、計算機測控系統(tǒng)、水利水電自動化、電氣傳動自動化、過程控制、模式識別等研究領(lǐng)域取得了突出的教學(xué)科研成果。自動化專業(yè)的特色結(jié)合了河海大學(xué)的水、能源與電氣學(xué)院的電和自動化專業(yè)的控制，形成自身的特點和優(yōu)勢。本專業(yè)具有理論基礎(chǔ)扎實、應(yīng)用范圍廣、實用性強的特點，對多個相關(guān)學(xué)科的發(fā)展起到了積極而有力的推動作用，并在學(xué)科交叉與滲透中表現(xiàn)出突出的活力[2,3]。同時，多年的發(fā)展也暴露出一些突出的問題，成為制約自動化專業(yè)發(fā)展的瓶頸。

（一）行業(yè)背景不明晰，發(fā)展方向不明確

自動化是各行業(yè)發(fā)展的必然需求，當前很多專業(yè)名稱都冠有“自動化”，比如“機械自動化”、“電氣自動化”，帶來的結(jié)果就是自動化專業(yè)本身的專業(yè)背景不明晰，不知道歸屬于哪個行業(yè)。由于行業(yè)背景不明晰，帶來的直接后果就是發(fā)展方面分散，難以形成合力，無法凝練特色?？v觀國內(nèi)自動化專業(yè)發(fā)展比較好的高校可以發(fā)現(xiàn)，它們的行業(yè)背景都很明確，所以專業(yè)發(fā)展有主流方向，成果也相對集中，因此在某一行業(yè)中舉足輕重。卓越計劃明確提出：按照行業(yè)標準培養(yǎng)工程人才，并且行業(yè)企業(yè)深度參與培養(yǎng)過程。這時，自動化專業(yè)卓越計劃需要解決的首要問題是：以何種行業(yè)作為自己的背景，與其緊密結(jié)合？

（二）專業(yè)課程不突出，學(xué)生專業(yè)素養(yǎng)不足

學(xué)生在本科4年需要學(xué)習(xí)五六十門課程，通過幾輪培養(yǎng)方案的調(diào)整，在基本保留外語課程、思政課程，強化各種素質(zhì)教育課程的基礎(chǔ)上，將原來70-80學(xué)分的專業(yè)理論課程削減到50-60分，實踐性非常強的一些專業(yè)課程變成了只講理論的選修課程。由于自動化專業(yè)本身是一門適應(yīng)性強、應(yīng)用面廣的工程技術(shù)學(xué)科，具有學(xué)科內(nèi)涵豐富、外延寬廣、綜合交叉等特點，種種因素導(dǎo)致現(xiàn)行自動化專業(yè)培養(yǎng)方案特色不明顯，往往是課程門門有，門門不到位，專業(yè)主干課淪為一般專業(yè)課，一般專業(yè)課淪為專業(yè)選修課。在這種培養(yǎng)方案下，學(xué)生學(xué)得很雜，該學(xué)的沒有學(xué)透，至關(guān)重要的專業(yè)基礎(chǔ)理論學(xué)不到位，專業(yè)基礎(chǔ)不扎實，專業(yè)素質(zhì)不高，實踐能力差。

（三）工程應(yīng)用能力弱，學(xué)生創(chuàng)新能力不足

我國教學(xué)長期存在重理論、輕實踐的傳統(tǒng)，學(xué)生和教師更關(guān)注學(xué)生的卷面成績，對實踐類課程相對比較輕視。作為理工科學(xué)生，由于缺少實踐和應(yīng)用能力，很多知識只是停留在書本上，不知道如何應(yīng)用，也不會用來指導(dǎo)實踐活動。隨著時代的發(fā)展，其缺點和弊端已越來越明顯。由于無法運用知識，不僅無法深入的掌握知識，而且影響到學(xué)生的創(chuàng)新能力和實踐水平。同時，強化學(xué)生的工程能力和創(chuàng)新能力也是卓越計劃的主要特點之一，這就對老舊的人才培養(yǎng)模式敲響了警鐘，需要在實踐和創(chuàng)新方面下更多功夫，改變理論課程與實驗課程脫節(jié)，重理論、輕實踐的現(xiàn)狀。

卓越計劃的推廣與展開正好為以上問題的解決提供了途徑和手段。卓越計劃具有三個特點：一是行業(yè)企業(yè)深度參與培養(yǎng)過程；二是學(xué)校按通用標準和行業(yè)標準培養(yǎng)工程人才；三是強化培養(yǎng)學(xué)生的工程能力和創(chuàng)新能力。與以往普通的高校培養(yǎng)模式有了很大的區(qū)別，以往普通的高校人才培養(yǎng)模式中幾乎沒有企業(yè)參與培養(yǎng)的過程，都是高校的教師授課，形成了重理論、輕實踐的模式；而且以往普通高校的培養(yǎng)模式中，教師的科研是有限的，縱向科研往往多于橫向科研，造成重視理論研究，輕視實踐能力的培養(yǎng)。因此，根據(jù)卓越工程師計劃提出的背景和特點，可以看出卓越工程師計劃主要以社會需求為導(dǎo)向，以實際工程為背景，以工程技術(shù)為主線，真正培養(yǎng)學(xué)生的工程能力和創(chuàng)新實踐能力[4,5]。

三、自動化專業(yè)卓越計劃的架構(gòu)設(shè)計

河海大學(xué)自動化專業(yè)2012年6月被列入江蘇省卓越工程師（軟件類）教育培養(yǎng)計劃，歷經(jīng)3年多的探索和發(fā)展，設(shè)計了自己的卓越計劃架構(gòu)。具體來說，將從師生“兩個方面”入手，將本科培養(yǎng)分為“三個階段”，通過“四個模塊”的建設(shè)，達到卓越計劃的培養(yǎng)目標。

（一）計劃架構(gòu)的主要模塊

將卓越計劃的培養(yǎng)內(nèi)容切分為四個模塊：1.綜合素質(zhì)與能力模塊；2.課程群建設(shè)模塊；3.工程實踐訓(xùn)練模塊；4.校企結(jié)合模塊。這四個模塊依次展開、相輔相成，貫穿其中的主線是：增強工程意識、提高創(chuàng)新能力。下面，將對每個模塊進行具體論述。

首先是綜合素質(zhì)與能力模塊，該模塊主要包括兩方面內(nèi)容：綜合素質(zhì)講座和企業(yè)文化教育。要求學(xué)生在大學(xué)4年的時間里，通過聽講座、閱讀書籍、參與社會實踐等形式，提高自身的綜合素質(zhì)和個人能力。進一步，考慮到河海大學(xué)及能源與電氣學(xué)院的發(fā)展過程和歷史積淀，將自動化專業(yè)的行業(yè)背景定位在水電水利自動化和新能源自動化兩個方面，針對性地開展相關(guān)企業(yè)的參觀學(xué)習(xí)和文化講座，使學(xué)生對可能進入的行業(yè)有一定的了解和準備。

第二個模塊是課程群建設(shè)模塊，這個模塊是對原有培養(yǎng)方案的提煉和整合，具體包括：理論課程、實驗課程、課程設(shè)計，要求聯(lián)系工程背景展開教學(xué)活動。具體將原有課程分為7個課程群，分屬于基礎(chǔ)層、應(yīng)用層和實踐層。其中，基礎(chǔ)層包括：計算機基礎(chǔ)及應(yīng)用課程群、電路與電子技術(shù)課程群、控制理論課程群；應(yīng)用層包括：檢測與過程控制課程群、電力電子與運動控制課程群；實踐層包括：控制工程實踐課程群、個性化專業(yè)拓展課程群。每門課程分屬于不同的課程群，每個課程群有相應(yīng)的負責老師，以課程群的形式展開教學(xué)工作，并貫徹聯(lián)系工程實踐的要求。

第三個模塊是工程實踐訓(xùn)練模塊，該模塊主要是培養(yǎng)學(xué)生的實踐能力，競賽是本模塊的核心，具體包括：少量競賽相關(guān)的理論課程、實踐培訓(xùn)、各類電子競賽和大學(xué)生創(chuàng)新計劃（簡稱“大創(chuàng)計劃”）。本來競賽只是對少數(shù)學(xué)生的要求，但自動化專業(yè)的特點和工程背景需要將其作為一個模塊整合到卓越計劃中。這里的競賽以“大學(xué)生電子設(shè)計大賽”為主，重點在于提高學(xué)生動手能力和實踐水平。這樣，在上個模塊課程實驗、綜合設(shè)計的基礎(chǔ)上，進一步加入競賽培訓(xùn)、電子競賽等環(huán)節(jié)，使得學(xué)生的實踐能力得到穩(wěn)步提升，為未來的創(chuàng)新奠定基礎(chǔ)。

最后是校企結(jié)合模塊，該模塊是卓越計劃的特色，也是重點建設(shè)的模塊，具體包括：企業(yè)工程師授課、校企共建實驗室、認識實習(xí)、畢業(yè)實習(xí)和畢業(yè)設(shè)計等環(huán)節(jié)，要求在企業(yè)學(xué)習(xí)、實踐和畢業(yè)設(shè)計累計時間達到1年。通過校企結(jié)合，制訂科學(xué)合理的人才培養(yǎng)方向，明確培養(yǎng)方案及實施計劃。以校企雙方合作情況為基礎(chǔ)，將相關(guān)專業(yè)課程和項目，切實植入學(xué)校教學(xué)活動，加強落實培養(yǎng)細節(jié)，從而使學(xué)生工程實踐能力得到提高。

（二）計劃實施的三個階段

以上四個模塊的順利展開，需要從師生兩個方面入手，分為橫向和縱向兩個維度：橫向以學(xué)生為主體，從文化基礎(chǔ)出發(fā)，到畢業(yè)設(shè)計結(jié)束，形成針對具體類型企業(yè)的培養(yǎng)方案，理出數(shù)條規(guī)劃軌跡，進行針對性培養(yǎng)，可將競賽獲獎、論文發(fā)表、專利授權(quán)等作為主要成果；縱向以教師為主導(dǎo)，提出相應(yīng)的改革思路，對現(xiàn)有的教育環(huán)節(jié)進行改進，重點加強實踐環(huán)節(jié)和工程背景，最后以教改論文、教改項目、教學(xué)評獎等形式作為主要成果。

從卓越計劃的執(zhí)行過程，將本科4年（8個學(xué)期）分為三個階段。第一階段為第1學(xué)期到第3學(xué)期，主要內(nèi)容包括：基礎(chǔ)課程學(xué)習(xí)、綜合素質(zhì)培養(yǎng)、企業(yè)文化培訓(xùn)和C語言學(xué)習(xí)與強化。這個階段主要完成綜合素質(zhì)與能力模塊的任務(wù)，為本科階段的學(xué)習(xí)開一個好頭；同時，為深化第1學(xué)期C語言的學(xué)習(xí)，加入了C語言強化課程。第二階段為第4學(xué)期到第6學(xué)期，主要內(nèi)容包括：專業(yè)課程學(xué)習(xí)（含工程實踐講座）、實踐技能培訓(xùn)、參加競賽或大創(chuàng)計劃、認識實習(xí)。這個階段是本科培養(yǎng)的核心階段，也是卓越計劃的關(guān)鍵階段，包含內(nèi)容也比較豐富。其中專業(yè)課程學(xué)習(xí)屬于課程群建設(shè)模塊，根據(jù)各門課程的特點加入相應(yīng)的工程實踐講座；實踐技能培訓(xùn)、參加競賽和大創(chuàng)計劃對應(yīng)于工程實踐訓(xùn)練模塊，除平時的培訓(xùn)外，競賽主要分布在第4學(xué)期暑假和第6學(xué)期暑假，有兩次機會；認識實習(xí)則是校企結(jié)合模塊的開始環(huán)節(jié)，作為學(xué)生了解企業(yè)，走入企業(yè)的開始。第三階段為第7學(xué)期和第8學(xué)期，主要內(nèi)容包括：專業(yè)拓展學(xué)習(xí)、畢業(yè)實習(xí)、畢業(yè)設(shè)計。其中專業(yè)拓展學(xué)習(xí)是課程群建設(shè)模塊的剩余部分，畢業(yè)實習(xí)與畢業(yè)設(shè)計則是校企結(jié)合模塊的主體。而認識實習(xí)、畢業(yè)實習(xí)與畢業(yè)設(shè)計三者之間并不是孤立的，認識實習(xí)作為校企結(jié)合的起點，與相關(guān)行業(yè)初步接觸；畢業(yè)實習(xí)則具有一定針對性，在實習(xí)階段不僅進入企業(yè)在崗實習(xí)，而且要從實際出發(fā)進行畢設(shè)選題；獲得具有實際意義的畢設(shè)題目后，在學(xué)校和企業(yè)兩方面導(dǎo)師的聯(lián)合指導(dǎo)下完成的畢業(yè)設(shè)計工作，進而達到卓越計劃要求的校企深度結(jié)合的培養(yǎng)效果。

四、自動化專業(yè)卓越計劃實踐情況

從自動化專業(yè)獲得江蘇省卓越計劃開始，最早實行卓越計劃的13級本科生已升入大學(xué)三年級，現(xiàn)對卓越計劃實施情況進行一個階段性總結(jié)。

進入大學(xué)以后，第一次向?qū)W生介紹卓越計劃是在《專業(yè)導(dǎo)論》課上，該課程由專業(yè)骨干教師聯(lián)合承擔，每人負責一周課時，在向?qū)W生介紹專業(yè)的主要情況的同時，說明本科4年的培養(yǎng)方案和卓越計劃。而后，由院系領(lǐng)導(dǎo)牽頭召開卓越計劃動員會，采取自愿原則，由學(xué)生自由報名參加該計劃。從13級和14級情況看，每年都有一大半學(xué)生會申請參加卓越計劃。本專業(yè)的卓越計劃采取寬進嚴出方式，層層篩選，最后能夠完成所有環(huán)節(jié)并達到要求的學(xué)生，將取得卓越計劃學(xué)員資格。

完成報名并確定人數(shù)后，發(fā)放“卓越計劃過程管理手冊”，作為過程管理的記錄，主要記錄參加人文講座、專業(yè)講座、社會實踐等環(huán)節(jié)的情況。隨后卓越計劃的學(xué)生進入《C語言實訓(xùn)》課程，進行C語言強化學(xué)習(xí)和培訓(xùn)。該課程側(cè)重于C語言編程訓(xùn)練和部分單片機基礎(chǔ)的培訓(xùn)，一方面是已開設(shè)C語言課程的深化學(xué)習(xí)，增強學(xué)生軟件編程能力；另一方面，對單片機基礎(chǔ)進行初步訓(xùn)練，為參加競賽打基礎(chǔ)。在該課程結(jié)束后，將進行第一輪篩選，課程成績作為篩選的主要依據(jù)。篩選后的學(xué)生將進入實驗室，進入下一階段的競賽培訓(xùn)。進入暑假后，參加“大學(xué)生電子設(shè)計大賽”，要求完成競賽所有培訓(xùn)科目和整個競賽過程，一般每位學(xué)生有兩次機會，爭取至少一次獲獎。

進入第4學(xué)期后，開始講授專業(yè)課，課程群建設(shè)模塊啟動。該模塊一方面對原有授課內(nèi)容進行提煉、整合，淘汰過時的內(nèi)容，整合課程間重復(fù)的內(nèi)容，強化重點內(nèi)容；另一方面，加入工程背景方面的講授，并將校企共建實驗室并入到相應(yīng)課程中。根據(jù)各課程群的情況，每個群選取1-2門實踐性較強的課程，聘請企業(yè)工程師來校授課，講解實際工程應(yīng)用情況；同時，將課程內(nèi)容與現(xiàn)有校企共建實驗室相結(jié)合，邀請相關(guān)企業(yè)工程師進行講解和操作，充分利用校內(nèi)資源進行實踐方面的拓展。

在校企結(jié)合方面，已完成認識實習(xí)環(huán)節(jié)，我校自動化專業(yè)將行業(yè)背景定位在水利水電和新能源行業(yè)，因此校企結(jié)合的主要企業(yè)有水電站、風電場及光伏電站等。自動化專業(yè)13級學(xué)生選擇啟東風電場作為認識實習(xí)基地，進行了為期一周的實習(xí)，通過現(xiàn)場考察、工程師講解、實物演示等過程，達到了解風電場主要設(shè)備和風電行業(yè)現(xiàn)狀的預(yù)期效果。未來，根據(jù)卓越計劃培養(yǎng)要求，對風電感興趣的學(xué)生通過一段時間的準備，將于畢業(yè)實習(xí)環(huán)節(jié)在風電相關(guān)企業(yè)進行在崗實習(xí)，從而發(fā)現(xiàn)風電行業(yè)中有價值的問題作為畢業(yè)設(shè)計課題。同時，邀請風電企業(yè)工程師作為校外導(dǎo)師，與校內(nèi)導(dǎo)師一起進行指導(dǎo)，完成卓越計劃中的畢業(yè)設(shè)計環(huán)節(jié)。

五、結(jié)束語

在自動化專業(yè)多年的教學(xué)實踐中，發(fā)現(xiàn)存在一些問題，卓越計劃的提出和實踐為這些問題的解決提供了一個契機。通過充分調(diào)研，基于本校自動化專業(yè)的實際情況，設(shè)計自動化專業(yè)卓越計劃架構(gòu)，根據(jù)內(nèi)容劃分為“四個模塊”，并將其融入到本科4年的培養(yǎng)計劃中，按時間順序劃分為“三個階段”。該方案在自動化專業(yè)本科新生中進行實踐，取得了一些初步的成果。

參考文獻

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作者簡介：王冰（1975，12-），男，江蘇揚州，博士，副教授，研究方向：風力發(fā)電與新能源控制。

中圖分類號：C961

文獻標志碼：A

文章編號：2096-000X（2016）01-0170-03