新工科背景下自動化專業(yè)工程實踐教學(xué)體系的建設(shè)與思考

熊偉麗 陶洪峰 劉艷君 謝林柏

摘 ?要：新經(jīng)濟發(fā)展驅(qū)動下新工科建設(shè)的提出，對工科人才培養(yǎng)的理念和模式提出新的挑戰(zhàn)。自動化新工科專業(yè)的實踐教學(xué)作為人才培養(yǎng)過程的重要環(huán)節(jié)，亟待在新形勢下，更新和發(fā)展新的工程實踐教學(xué)體系，持續(xù)改進，優(yōu)化并重構(gòu)自動化新工科實踐教學(xué)體系，從而助力新工科專業(yè)人才培養(yǎng)模式的發(fā)展。

關(guān)鍵詞：新工科;實踐教學(xué)體系;自動化專業(yè);人才培養(yǎng)

中圖分類號：G640 文獻標(biāo)志碼：A 文章編號：2096-000X（2019）12-0062-03

Abstract： The new engineering construction driven by the new economic development puts forward new challenges to the concept and mode of technical personnel training. As an important part of the personnel training process， the practice teaching of automation new engineering majors urgently needs to update and develop the new engineering practice teaching system under the new situation， continuously improve， optimize and reconstruct the practice teaching system of automation emerging education， and thus help the development of the training model of emerging education.

Keywords： Emerging education; practical teaching system; automation; personnel training

一、概述

近年來，我國不斷發(fā)展并實施的創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展、中國制造2025、互聯(lián)網(wǎng)+等重大戰(zhàn)略，使得工業(yè)化和信息化相互交織、深度融合，新一代的工業(yè)革命時期已經(jīng)到來[1]。以“新技術(shù)、新產(chǎn)業(yè)、新模式、新業(yè)態(tài)”為特征的新經(jīng)濟背景下，對工科人才的培養(yǎng)提出了更高、更新的要求[2]。如何建設(shè)與發(fā)展新工科專業(yè)，培養(yǎng)科學(xué)基礎(chǔ)厚、工程能力強、綜合素質(zhì)高的新型工程技術(shù)人才，對于推動社會經(jīng)濟發(fā)展，滿足新工業(yè)進步需求，具有十分重要的現(xiàn)實和戰(zhàn)略意義。

新工科專業(yè)建設(shè)，不僅僅是要適應(yīng)新經(jīng)濟發(fā)展需求而創(chuàng)設(shè)一部分新型或新興的工科專業(yè)，更重要是對現(xiàn)有工科專業(yè)的改造、升級與轉(zhuǎn)型，推進建設(shè)成為真正的新工科專業(yè)[3，4]。自動化專業(yè)作為新工科專業(yè)之一，在專業(yè)建設(shè)過程中必須立足相關(guān)產(chǎn)業(yè)及經(jīng)濟發(fā)展的需求。

本文以江南大學(xué)物聯(lián)網(wǎng)工程學(xué)院的自動化專業(yè)為對象，基于無錫區(qū)域制造業(yè)基地、物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)聚集高地，以及智慧城市等經(jīng)濟發(fā)展特色，充分利用產(chǎn)教研的優(yōu)勢，以培養(yǎng)自動化專業(yè)新工科人才為目標(biāo)，對自動化專業(yè)現(xiàn)有的工程實踐教學(xué)體系進行優(yōu)化和再設(shè)計，全面提高自動化新工科專業(yè)人才的工程知識融合、工程實踐創(chuàng)新能力以及綜合素養(yǎng)，并逐步構(gòu)建面向新工科的自動化專業(yè)實踐教學(xué)質(zhì)量監(jiān)控體系。

二、實踐教學(xué)體系現(xiàn)狀與問題

歐美發(fā)達國家工科院校的工程實踐教育歷史悠久，相對比較完善，上個世紀(jì)的80年代曾提出“回歸工程”，在教育理念上也非常重視工程實踐教育，實踐教學(xué)環(huán)節(jié)在課程設(shè)置中的占比高，與工業(yè)界緊密聯(lián)系等。對照以“知識、能力、素質(zhì)”為主線的新工科人才培養(yǎng)要求，結(jié)合本專業(yè)的工程實踐教學(xué)體系現(xiàn)狀，其改革亟需解決的主要問題如下：

1. 打破實踐教學(xué)環(huán)節(jié)的隔離性。實踐教學(xué)內(nèi)容需要進行層次化、模塊化提升，優(yōu)化實踐教學(xué)環(huán)節(jié)設(shè)置，滿足新工科人才工程實踐過程中不同學(xué)科資源整合、不同專業(yè)知識融合的要求;

2. 打破實踐教學(xué)平臺的封閉性。打破專業(yè)學(xué)科限制，建立多元化、開放性的貫通實踐基地與平臺，能夠適應(yīng)新工科人才的工程實踐能力、工程素養(yǎng)、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力的綜合提升需求;

3. 改變師資知識技能的專一性。針對部分專業(yè)教師知識結(jié)構(gòu)單一、工程能力薄弱的問題，組建學(xué)科專業(yè)交叉的多樣化師資隊伍，適應(yīng)新工科教師“知識更新、團隊合作、工程實踐”的可持續(xù)發(fā)展要求;

4. 改變實踐教學(xué)目標(biāo)評價的單向性。以學(xué)生為中心，產(chǎn)出為導(dǎo)向，反饋實施與改進多學(xué)科交叉融合的實踐教學(xué)環(huán)節(jié)的目標(biāo)達成度評價，進一步提升評價方法的科學(xué)性和有效性。

三、實踐教學(xué)體系改革的方法與路徑探索

自動化新工科專業(yè)人才的培養(yǎng)，作為教學(xué)體系重要組成部分的實踐教學(xué)，更要結(jié)合新經(jīng)濟背景與發(fā)展需求，進行體系結(jié)構(gòu)的優(yōu)化與重構(gòu)。

1. 以“分層次、模塊化、多融合”為特征，優(yōu)化并重構(gòu)自動化新工科的工程實踐教學(xué)體系。

根據(jù)“知識的獲取、知識的應(yīng)用、知識的創(chuàng)造”三個層次構(gòu)建分層遞進的實踐課程體系。本專業(yè)的實踐教學(xué)環(huán)節(jié)包括課內(nèi)實驗、獨立授課實驗、課程綜合設(shè)計、生產(chǎn)實習(xí)、畢業(yè)設(shè)計以及創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)類的競賽或項目等。根據(jù)培養(yǎng)目標(biāo)的不同，將其分為三個層次。其中，基礎(chǔ)層的實踐環(huán)節(jié)側(cè)重基礎(chǔ)知識的獲取及應(yīng)用，主要鍛煉學(xué)生的工程設(shè)計能力，制造能力，計算機的語言編程以及工程制圖等能力;提高層側(cè)重于自動化專業(yè)知識的應(yīng)用，要求學(xué)生既要掌握專業(yè)技術(shù)，還要培養(yǎng)解決復(fù)雜工程問題的能力，并在提高的過程中注重工程倫理、團隊協(xié)作等能力的培養(yǎng);以各類創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽或大創(chuàng)項目構(gòu)成的創(chuàng)新層，側(cè)重于知識的創(chuàng)造，致力于推動學(xué)生工程實踐能力、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力、工程管理能力等的全面提升。

將課程實踐環(huán)節(jié)模塊化，優(yōu)化實踐學(xué)時和實踐內(nèi)容，提高學(xué)生的知識整合、工程設(shè)計與實踐創(chuàng)新能力。新的課程體系中，一方面，增加一些需要知識綜合的設(shè)計性實驗，使學(xué)生的創(chuàng)新潛能得到發(fā)揮;另一方面，將實踐課程模塊化，實施以部分相關(guān)性高的課程模塊為單位的綜合性的實驗，強化學(xué)生的工程設(shè)計能力以及對課程知識的整合能力。

以“科教融合、產(chǎn)教融合、雙創(chuàng)融合”為渠道，構(gòu)建多融合的實踐教學(xué)體系?？平倘诤希ㄟ^“本碩博”論壇，優(yōu)秀的本科生進入科研團隊等，在參與科研項目的過程中，進行工程實踐能力的培養(yǎng)，提高溝通能力、寫作能力和創(chuàng)新性思維。在專業(yè)卓工計劃的實施過程中，推進并實現(xiàn)校企深度、雙贏合作，達到產(chǎn)教融合。雙創(chuàng)融合，以大學(xué)生創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計劃項目、創(chuàng)業(yè)類競賽以及創(chuàng)客空間為平臺，鼓勵學(xué)生以團隊形式從創(chuàng)新走向創(chuàng)業(yè)，提高自身的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力、工程管理能力、團隊領(lǐng)導(dǎo)能力以及工程倫理意識。

2. 以“多元化、高適應(yīng)度、開放性”為主導(dǎo)，豐富并打造校內(nèi)共享、校企協(xié)同、國際聯(lián)合的工程實踐平臺。

依托專業(yè)目前的國家級、省級實驗教學(xué)平臺，校/院級大學(xué)生創(chuàng)新實踐基地、國際聯(lián)合實驗室等，推進校內(nèi)實驗平臺資料的共享，深化學(xué)校與企業(yè)的合作，協(xié)同共建新型實踐基地，并推動國際聯(lián)合實踐平臺建設(shè)，從校內(nèi)共享、校企協(xié)同、國際聯(lián)合三個維度，實現(xiàn)現(xiàn)有的實踐基地的優(yōu)化與提升，構(gòu)建多元化的工程實踐平臺。

進一步豐富實踐教學(xué)平臺內(nèi)涵，針對復(fù)雜環(huán)境下難以開展的實驗項目，利用虛擬現(xiàn)實、物聯(lián)網(wǎng)、數(shù)據(jù)庫、網(wǎng)絡(luò)通訊等技術(shù)，構(gòu)建虛實結(jié)合的實驗環(huán)境和實驗對象，構(gòu)建“虛實結(jié)合、互相補充”的高適應(yīng)度的工程實踐平臺。同時，改善和優(yōu)化實驗室的運行和管理制度，根據(jù)實踐項目需要，定期、定時以及定制化，構(gòu)建全開放性，高靈活度的工程實踐平臺。

3. 以“強實踐、重交叉、國際化”為目標(biāo)，提升并建立多學(xué)科、多專業(yè)動態(tài)交叉，按需融合的工程實踐教學(xué)團隊。

通過主動學(xué)習(xí)、實踐，以及產(chǎn)學(xué)研合作，如產(chǎn)學(xué)研項目、企業(yè)橫向委托項目等的主持參與，科技副總、科技鎮(zhèn)長團等方式的鍛煉，提升專業(yè)教師的工程實踐能力。同時，吸納企業(yè)優(yōu)秀的工程師作為兼職教師，既可以在課外，也可以在課內(nèi)參與實踐教學(xué)環(huán)節(jié)，全面構(gòu)建強實踐的教學(xué)團隊，以推動工程實踐教學(xué)的開展。

以新工科人才培養(yǎng)需求為導(dǎo)向，結(jié)合教師學(xué)科背景的交叉性、知識結(jié)構(gòu)的互補性、年齡結(jié)構(gòu)的合理性、教育背景的國際性等因素，打造按需交叉、動態(tài)融合的實踐教學(xué)團隊。通過“走出去、引進來”的常態(tài)化國際交流，一方面，支持教師進行短期的國際教學(xué)研討與交流;另一方面，依托國際聯(lián)合實驗室開展國際合作大學(xué)生科學(xué)創(chuàng)新項目研究與競賽指導(dǎo)，推行國內(nèi)-國外教學(xué)資源協(xié)同育人的國際化新模式。

4. 以“學(xué)生中心、產(chǎn)出導(dǎo)向、持續(xù)改進”為理念，研究并實踐一套衡量學(xué)生工程實踐能力的評價方法，進行工程實踐教學(xué)質(zhì)量的動態(tài)反饋與改進。

以學(xué)生中心、以成果為導(dǎo)向，建立自動化專業(yè)新工科建設(shè)實踐教學(xué)質(zhì)量的評價方法。根據(jù)新工科人才培養(yǎng)要求，修訂自動化專業(yè)實踐教學(xué)的培養(yǎng)目標(biāo)，針對各個實踐教學(xué)環(huán)節(jié)，從“學(xué)生、教師、企業(yè)”多個維度研究制定學(xué)生能力的評價方法，從而監(jiān)控實踐教學(xué)過程與質(zhì)量。

以各實踐教學(xué)環(huán)節(jié)的培養(yǎng)目標(biāo)為指標(biāo)，根據(jù)周期性的評價結(jié)果，建立持續(xù)改進的實踐教學(xué)質(zhì)量監(jiān)控體系。根據(jù)學(xué)生產(chǎn)出導(dǎo)向的評價結(jié)果和教學(xué)目標(biāo)的達成度分析，找出實踐教學(xué)的薄弱環(huán)節(jié)，從教學(xué)體系、教學(xué)平臺、教學(xué)方法等多方面進行持續(xù)改進，不斷完善自動化專業(yè)新工科建設(shè)的實踐教學(xué)體系。

四、結(jié)束語

基于新經(jīng)濟和社會發(fā)展的迫切需求，新工科專業(yè)建設(shè)勢在必行，人才的工程實踐能力培養(yǎng)是實現(xiàn)新工科內(nèi)涵建設(shè)和發(fā)展的重要支撐。本專業(yè)結(jié)合無錫地域和產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢，依托輕工特色，進行各種實踐教學(xué)環(huán)節(jié)的集成、融合、交叉和滲透，打造多元、高適應(yīng)、開放和虛實結(jié)合的實踐平臺，通過工程實踐教育教學(xué)，使得學(xué)生的創(chuàng)新實踐能力、知識融合能力、工程設(shè)計能力等得到全面提升，最終全面提高工科人才培養(yǎng)的質(zhì)量。

參考文獻：

[1]吳愛華，侯永峰，楊秋波，等.加快發(fā)展和建設(shè)新工科 主動適應(yīng)和引領(lǐng)新經(jīng)濟[J].高等工程教育，2017（1）：1-8.

[2]教育部高等教育司.教育部高等教育司關(guān)于開展新工科研究與實踐的通知[Z].[2017]6號.

[3]陸國棟，李拓寧.新工科建設(shè)與發(fā)展的路徑思考[J].高等工程教育研究，2017（3）：20-26.

[4]周邵萍.新工科愿景下工程教育的改革之路——過程裝備與控制工程專業(yè)的發(fā)展歷程與改革設(shè)想[J].化工高等教育，2017（4）：27-33.