自動化專業(yè)學(xué)生創(chuàng)新實(shí)踐能力培養(yǎng)模式研究

任 彥 張曉利 王義敏

內(nèi)蒙古科技大學(xué)信息工程學(xué)院 內(nèi)蒙古包頭 014010

我國正逐步邁入創(chuàng)新型國家的行列，創(chuàng)新型國家建設(shè)需要具有創(chuàng)新精神、創(chuàng)新思維、創(chuàng)業(yè)意識和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力的人才。

高校是國家創(chuàng)新人才培養(yǎng)體系建設(shè)的重要組成部分，如何培養(yǎng)學(xué)生的綜合素質(zhì)、創(chuàng)新精神、創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力，已成為高校教學(xué)改革的關(guān)鍵和核心，培養(yǎng)創(chuàng)新型人才也成為衡量高校質(zhì)量的最重要的指標(biāo)[1-3]。不少國內(nèi)高校將創(chuàng)新思維、科學(xué)研究能力的培養(yǎng)列入教學(xué)計劃，將科技創(chuàng)新活動作為本科生培養(yǎng)目標(biāo)的一部分，積極貫徹實(shí)施創(chuàng)新學(xué)分制度。闡述了我校自動化專業(yè)在培養(yǎng)學(xué)生科研和創(chuàng)新意識方面仍存在的一些問題，以及進(jìn)行的一系列改革，并且依托OBE理念，按照學(xué)生畢業(yè)時應(yīng)達(dá)到的畢業(yè)要求及畢業(yè)后3～5年應(yīng)實(shí)現(xiàn)的專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)[4-5]，重構(gòu)實(shí)踐類教學(xué)體系，落實(shí)創(chuàng)新學(xué)分制度的實(shí)施，打造創(chuàng)新教師團(tuán)隊，構(gòu)建學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)和教師隊伍建設(shè)協(xié)同發(fā)展的新模式。

1 自動化專業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀及問題分析

自動化是工業(yè)、農(nóng)業(yè)、國防和科學(xué)技術(shù)現(xiàn)代化的重要條件和顯著標(biāo)志，因此對于自動化專業(yè)的學(xué)生而言，具備科技創(chuàng)新思維和能力顯得尤為重要。我校自動化專業(yè)一直致力于以培養(yǎng)學(xué)生解決工程實(shí)踐能力和創(chuàng)新素質(zhì)為目標(biāo)，結(jié)合國家新工科建設(shè)內(nèi)容構(gòu)建自動化專業(yè)“厚基礎(chǔ)、重實(shí)踐、強(qiáng)能力、高素質(zhì)”的人才培養(yǎng)模式。

麥可思研究院作為第三方的調(diào)研和評價機(jī)構(gòu)，能夠客觀、公正地給我校人才培養(yǎng)和教學(xué)改革提供詳實(shí)的信息反饋，并提出持續(xù)改進(jìn)的建議。麥可思調(diào)研報告讓我們看到了自身存在的問題，指出教學(xué)改革的方向。我校自動化專業(yè)在培養(yǎng)學(xué)生科研和創(chuàng)新意識方面仍存在以下問題。

(1)創(chuàng)新學(xué)分與人才培養(yǎng)方案沒有徹底融合，尚未構(gòu)建與創(chuàng)新能力培養(yǎng)相對應(yīng)的創(chuàng)新實(shí)踐教學(xué)體系。

(2)實(shí)踐類課程和畢業(yè)設(shè)計等相關(guān)內(nèi)容創(chuàng)新度不足。

(3)學(xué)生創(chuàng)新能力參差不齊且對創(chuàng)新活動重視度不夠。

(4)科技創(chuàng)新平臺存在資源共享度較低。

(5)專任教師、科研骨干教師科技創(chuàng)新活動的參與度不夠。

2 自動化專業(yè)的教改措施

我校自動化專業(yè)人才培養(yǎng)體系一般由公共基礎(chǔ)課、專業(yè)基礎(chǔ)課、專業(yè)主干課、專業(yè)選修課以及專業(yè)實(shí)踐課等綜合而成；也可以從必修課、選修課、理論課、應(yīng)用技術(shù)課、通識教育課等不同角度構(gòu)建。無論按照哪一種組合，本科階段人才培養(yǎng)在課程、學(xué)分及其相互關(guān)系方面已經(jīng)形成相對成熟的系統(tǒng)。該專業(yè)下設(shè)先進(jìn)運(yùn)動控制、工業(yè)過程控制2個專業(yè)培養(yǎng)方向，形成了自動化專業(yè)人才的培養(yǎng)特色。

多年來，結(jié)合社會和行業(yè)對創(chuàng)新人才的需求，自動化專業(yè)一直以培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新素質(zhì)為主要目標(biāo)。本次改革結(jié)合OBE理念，突出學(xué)生的中心地位，以創(chuàng)新學(xué)分制度為抓手，以成果導(dǎo)向?yàn)轵?qū)動，合理設(shè)置實(shí)踐教學(xué)體系，以導(dǎo)師隊伍和創(chuàng)新平臺建設(shè)為突破，面向自動化專業(yè)本科生創(chuàng)新能力培養(yǎng)進(jìn)行全方位的改革與探索。圖1為基于OBE理念的以學(xué)生為中心的培養(yǎng)方案結(jié)構(gòu)圖，分別從教師教學(xué)角度和培養(yǎng)學(xué)生能力角度出發(fā)闡述了以學(xué)生為中心的具體要求。

圖1 基于OBE理念的以學(xué)生為中心的培養(yǎng)方案結(jié)構(gòu)圖

(1)OBE理念引導(dǎo)下，構(gòu)建四維一體的創(chuàng)新實(shí)踐教學(xué)體系，自動化專業(yè)四維一體實(shí)踐教學(xué)體系的四維分別是教師—學(xué)生維，學(xué)?！髽I(yè)維，理論—實(shí)踐維，機(jī)制—環(huán)境維[6,7]?！耙惑w”是每個維度看似相互獨(dú)立，但他們相互影響和制約、相輔相成，構(gòu)成一個有機(jī)的、完整的實(shí)踐教學(xué)綜合體系。

四層次體現(xiàn)由由淺入深，課內(nèi)課外相結(jié)合，循序漸進(jìn)的人才培養(yǎng)過程，以培養(yǎng)實(shí)踐創(chuàng)新和綜合應(yīng)用能力為目標(biāo)。該體系的實(shí)驗(yàn)和實(shí)訓(xùn)內(nèi)容根據(jù)自動化技術(shù)的發(fā)展、區(qū)域經(jīng)濟(jì)對人才需求進(jìn)行動態(tài)調(diào)整。

自動化專業(yè)2018年版培養(yǎng)方案對實(shí)踐類教學(xué)環(huán)節(jié)進(jìn)行了優(yōu)化升級，按照大一到大四不同年級將實(shí)踐類教學(xué)分成4個層面：感性認(rèn)識層，基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)層，設(shè)計應(yīng)用層和系統(tǒng)開發(fā)層。教師根據(jù)不同年級的學(xué)生進(jìn)行不同方面能力的培養(yǎng)，整個系統(tǒng)構(gòu)成框圖如圖2所示。

圖2 自動化專業(yè)實(shí)驗(yàn)體系框架圖

(2)OBE理念引導(dǎo)下，實(shí)施互動教學(xué)策略：面向?qū)W生增加深度學(xué)習(xí)的學(xué)時與機(jī)會，減少教師教授學(xué)時，創(chuàng)造互動的學(xué)習(xí)環(huán)境，提倡學(xué)生與教師間進(jìn)行協(xié)作互助的學(xué)習(xí)模式，實(shí)現(xiàn)教與學(xué)關(guān)系的無縫化。

(3)OBE引導(dǎo)下，以“創(chuàng)新學(xué)分”為抓手，強(qiáng)化創(chuàng)新實(shí)踐能力培養(yǎng)。學(xué)生的創(chuàng)新能力和創(chuàng)新意愿參差不齊，根據(jù)學(xué)生取得的創(chuàng)新成果，按自動化專業(yè)新版培養(yǎng)目標(biāo)及要求，結(jié)合OBE理念，把實(shí)踐能力強(qiáng)并且具有創(chuàng)新能力的人才作為主線，而且為了加強(qiáng)學(xué)生的長期實(shí)踐能力，我校創(chuàng)建了創(chuàng)新學(xué)分制度。在創(chuàng)新學(xué)分制度實(shí)施過程中，把創(chuàng)新實(shí)踐活動和創(chuàng)新實(shí)踐課程作為主要切入點(diǎn)，通過鼓勵學(xué)生參加大學(xué)生科技比賽、科研創(chuàng)新項目，完善創(chuàng)新實(shí)踐課程體系，探索創(chuàng)新課程與學(xué)生科技競賽的互動機(jī)制，切實(shí)提高學(xué)生的創(chuàng)新實(shí)踐能力，同時完善相關(guān)管理辦法等制度，從而達(dá)到應(yīng)用型創(chuàng)新人才培養(yǎng)的目標(biāo)。

創(chuàng)新學(xué)分制度的實(shí)施與認(rèn)定應(yīng)接軌相關(guān)專業(yè)本科生培養(yǎng)目標(biāo)與畢業(yè)能力達(dá)成度的要求，到由鼓勵學(xué)生主動創(chuàng)新變?yōu)閷W(xué)生必要求須創(chuàng)新，使學(xué)校的意志變成學(xué)生的內(nèi)在需求，促進(jìn)創(chuàng)新活動的開展，促進(jìn)各類、各級創(chuàng)新大賽成果的取得。

(4)以成果導(dǎo)向(OBE)為驅(qū)動，構(gòu)建創(chuàng)新實(shí)踐平臺,加強(qiáng)創(chuàng)新實(shí)踐平臺條件建設(shè)，加強(qiáng)創(chuàng)新實(shí)踐平臺基礎(chǔ)條件建設(shè)，本專業(yè)依托內(nèi)蒙古重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)環(huán)境，圍繞自動化專業(yè)本科生培養(yǎng)方向，依據(jù)學(xué)生所具有的能力、學(xué)習(xí)的目標(biāo)和需求成立了研究室，向每個研究室提供了實(shí)驗(yàn)用房及相關(guān)實(shí)驗(yàn)設(shè)備環(huán)境，即按培養(yǎng)方向建設(shè)創(chuàng)新平臺。

圖3 創(chuàng)新與技能開發(fā)平臺

為了培養(yǎng)本科生的創(chuàng)新意識，整合現(xiàn)有的實(shí)踐條件，加快創(chuàng)新基地的建設(shè)工作，圖3所示為自動化專業(yè)創(chuàng)新與技能開發(fā)平臺。整合已有的實(shí)驗(yàn)條件，包括各類機(jī)器人、板球系統(tǒng)、機(jī)械臂系統(tǒng)、倒立擺系統(tǒng)、智能車、電梯自動控制系統(tǒng)等實(shí)驗(yàn)開發(fā)裝置，以及各種傳感器、單片機(jī)開發(fā)板、電機(jī)驅(qū)動模塊、kinect體感裝置等常用設(shè)備和材料，購置了電路板PCB加工、小型多功能機(jī)床等設(shè)備，組成創(chuàng)新實(shí)踐基地的研究開發(fā)平臺。該平臺既可以用于實(shí)訓(xùn)，也可以用于本科生參加各種電子設(shè)計競賽，為優(yōu)秀學(xué)生個性化發(fā)展、科技創(chuàng)新能力的培養(yǎng)提供支撐平臺。

(5)依托創(chuàng)新實(shí)踐平臺，打造導(dǎo)師團(tuán)隊，在OBE教學(xué)模式中，不限定教師采取什么樣的教育方法和教育內(nèi)容，只通過指定階段性的學(xué)習(xí)期望為學(xué)生指明方向，教師充當(dāng)學(xué)習(xí)的促進(jìn)者而不是知識的呈現(xiàn)者。本專業(yè)的培養(yǎng)方向與創(chuàng)新平臺是一一對應(yīng)的，導(dǎo)師的科研項目和工程應(yīng)用項目多來源于對科研創(chuàng)新平臺的建設(shè)與研究。較強(qiáng)的實(shí)踐動手能力是提高學(xué)生科研創(chuàng)新能力的基礎(chǔ)，因此要求學(xué)生依據(jù)平臺進(jìn)行創(chuàng)新實(shí)踐活動，既是理論聯(lián)系實(shí)際的快速途徑, 也是提高激發(fā)學(xué)生潛在創(chuàng)造能力的高效方法，它既滿足了培養(yǎng)方向的要求，又促進(jìn)了創(chuàng)新平臺的建設(shè)工作。

我校自動化專業(yè)提出一種通過導(dǎo)師組督促培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識。按培養(yǎng)方向成立導(dǎo)師組，鼓勵專任教師和科研骨干進(jìn)入導(dǎo)師團(tuán)隊，吸收年輕教師進(jìn)入導(dǎo)師組，打造科技創(chuàng)新團(tuán)隊。大力推進(jìn)導(dǎo)師團(tuán)隊的建設(shè)工作，在堅持本專業(yè)培養(yǎng)方向的基礎(chǔ)上，兼顧與其他相關(guān)專業(yè)協(xié)同合作原則，逐步形成了年齡結(jié)構(gòu)合理、知識結(jié)構(gòu)融合的研究梯隊。由學(xué)生根據(jù)自己感興趣的方向選導(dǎo)師，以團(tuán)隊力量開展創(chuàng)新活動，培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新能力和合作精神。

3 結(jié)語

以培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新素質(zhì)和能力為目標(biāo)，結(jié)合OBE理念，構(gòu)建創(chuàng)新實(shí)踐教學(xué)體系，保證學(xué)生掌握基礎(chǔ)知識的同時，深化其專業(yè)技能，增強(qiáng)其實(shí)踐能力，并加強(qiáng)團(tuán)隊協(xié)作能力、綜合解決問題能力及創(chuàng)新能力等綜合能力，實(shí)現(xiàn)高素質(zhì)創(chuàng)新型工程人才的培養(yǎng)。加強(qiáng)創(chuàng)新平臺的建設(shè)與管理工作，完善創(chuàng)新活動的實(shí)驗(yàn)平臺和訓(xùn)練環(huán)境。將教師科研項目融入學(xué)生的創(chuàng)新活動中，加強(qiáng)教師創(chuàng)新活動的參與度。教改在信息工程學(xué)院自動化專業(yè)進(jìn)行，每學(xué)年受益學(xué)生約200人左右。創(chuàng)新學(xué)分制度的實(shí)施必將促進(jìn)創(chuàng)新活動的開展，促進(jìn)各類、各級創(chuàng)新大賽成果的取得。依據(jù)研究及實(shí)踐，發(fā)表教改論文，并期望在學(xué)校中得到推廣。