新工科背景下電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)學(xué)生創(chuàng)新實(shí)踐能力培養(yǎng)模式探索

程顯

[摘 要] 項(xiàng)目依托電氣工程學(xué)科行業(yè)背景，構(gòu)建集理論教學(xué)與項(xiàng)目案例教學(xué)結(jié)合、學(xué)生課程實(shí)踐與創(chuàng)新能力提升、學(xué)院創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室與工程專家?guī)旖⑷灰惑w的人才培養(yǎng)體系，探索適應(yīng)新工科要求的電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)學(xué)生創(chuàng)新實(shí)踐能力培養(yǎng)模式。

[關(guān)鍵詞] 新工科;產(chǎn)教研融合;人才培養(yǎng);創(chuàng)新實(shí)踐

一、引言

從20世紀(jì)末開始，國(guó)際工程教育組織打響了工程改革第一槍，“回歸工程”“工程教育范式轉(zhuǎn)移”“再造工程教育”等概念的提出為工業(yè)發(fā)展奠定了基礎(chǔ)[1]。自2012年始，德國(guó)、日本、美國(guó)等西方工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家先后提出“工業(yè)4.0”“先進(jìn)制造業(yè)國(guó)家戰(zhàn)略”等國(guó)家政策推進(jìn)工業(yè)轉(zhuǎn)型與發(fā)展[2]。美國(guó)“國(guó)家競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)理事會(huì)”更將全面發(fā)展視為人才培養(yǎng)的首要任務(wù)。為主動(dòng)應(yīng)對(duì)新一輪科技革命與產(chǎn)業(yè)變革，實(shí)現(xiàn)我國(guó)一系列重大目標(biāo)，2017年2月以來教育部積極推進(jìn)“新工科建設(shè)”，先后形成了“復(fù)旦共識(shí)”[3]“天大行動(dòng)”[4]和“北京指南”[5]。在新工科建設(shè)概念與內(nèi)涵基本清晰的基礎(chǔ)上，探索人才培養(yǎng)道路，大力完善新時(shí)代創(chuàng)新型人才培養(yǎng)體系，成為當(dāng)下國(guó)內(nèi)高校學(xué)科建設(shè)的必由之路[6]。

二、電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)人才培養(yǎng)現(xiàn)狀

電氣工程學(xué)科實(shí)驗(yàn)和實(shí)踐環(huán)節(jié)硬件投資較大、組織教學(xué)較難等諸多客觀原因造成了電氣工程學(xué)科本科教學(xué)側(cè)重于理論的現(xiàn)狀，本科生在高年級(jí)接觸到的實(shí)驗(yàn)課程也多以演示性、驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)為主，不利于學(xué)生動(dòng)手能力、創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的日益加劇，使用人單位對(duì)學(xué)生專業(yè)知識(shí)結(jié)構(gòu)及創(chuàng)新性工作能力的要求越來越高，畢業(yè)生的知識(shí)、技能與用人單位的需求、期望越來越不相適應(yīng)，甚至出現(xiàn)了用人單位無可招之人與畢業(yè)生就業(yè)難并存的現(xiàn)象。項(xiàng)目中我院電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)以培養(yǎng)“寬口徑”工程技術(shù)與管理人才作為目標(biāo)，在新工科建設(shè)的背景下，將本科生教育方式逐步從重理論轉(zhuǎn)為理論學(xué)習(xí)和實(shí)際應(yīng)用并重，加強(qiáng)學(xué)生理論應(yīng)用和實(shí)踐創(chuàng)新的結(jié)合能力，適應(yīng)新工科建設(shè)的目標(biāo)，促進(jìn)電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)學(xué)生成為社會(huì)需要的高素質(zhì)復(fù)合型人才。

三、創(chuàng)新實(shí)踐能力培養(yǎng)模式

（一）理論學(xué)習(xí)、實(shí)驗(yàn)實(shí)踐培養(yǎng)方式改革

1.在理論學(xué)習(xí)階段，面對(duì)知識(shí)體系大、知識(shí)更新速度快的現(xiàn)狀，原有的知識(shí)學(xué)習(xí)體系已無法滿足企業(yè)發(fā)展的需求。項(xiàng)目中將復(fù)雜枯燥的專業(yè)課理論學(xué)習(xí)與本專業(yè)生動(dòng)具體的實(shí)際問題結(jié)合，在一個(gè)相對(duì)完整的知識(shí)群講解完后遴選出對(duì)應(yīng)的實(shí)際工程問題來布置作業(yè)。讓學(xué)生學(xué)會(huì)帶著問題運(yùn)用專業(yè)知識(shí)，充分激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)潛能，使學(xué)生在任務(wù)完成過程中明白工程問題的概念，初步建立起解決工程問題的思維，將實(shí)際上分離的理論學(xué)習(xí)和理論應(yīng)用整合為一個(gè)有機(jī)整體，培養(yǎng)并提高學(xué)生的專業(yè)思維水平。高年級(jí)課程設(shè)計(jì)階段，教師根據(jù)實(shí)際情況對(duì)學(xué)生分配不同的課程設(shè)計(jì)任務(wù)，給出具體的任務(wù)要求，原則是不要寬泛地進(jìn)行大量理論學(xué)習(xí)，而是以問題為導(dǎo)向，緊湊高效地完成相關(guān)知識(shí)的學(xué)習(xí)，然后開展具體課程設(shè)計(jì)，強(qiáng)化動(dòng)手能力。在此基礎(chǔ)上開展課外創(chuàng)新實(shí)踐培養(yǎng)，對(duì)程度較好的學(xué)生以興趣方向分組，教師本著培養(yǎng)學(xué)生自主拓展知識(shí)、解決綜合工程問題素養(yǎng)的原則進(jìn)行指導(dǎo)，鍛煉其熟練應(yīng)用知識(shí)進(jìn)行實(shí)踐的能力。

2.畢業(yè)實(shí)習(xí)和畢業(yè)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)進(jìn)行靈活結(jié)合，實(shí)施學(xué)校實(shí)驗(yàn)平臺(tái)型、企業(yè)實(shí)踐型、工程項(xiàng)目型等多種培養(yǎng)模式。學(xué)校實(shí)驗(yàn)平臺(tái)型是指課題研究過程全部在項(xiàng)目設(shè)立的開放實(shí)驗(yàn)室及機(jī)房完成，完成項(xiàng)目中的理論設(shè)計(jì)、樣品試制等工作。該方式也適合高年級(jí)本科生參加學(xué)科競(jìng)賽、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽的針對(duì)性培養(yǎng)。企業(yè)實(shí)踐型集企業(yè)實(shí)習(xí)、畢業(yè)設(shè)計(jì)于一體，培養(yǎng)由企業(yè)專家主導(dǎo)，學(xué)校老師為輔，使學(xué)生在完成所有專業(yè)基礎(chǔ)課的前提下，進(jìn)入企業(yè)生產(chǎn)一線實(shí)踐并學(xué)習(xí)新型設(shè)備及工藝的過程，這是了解新工科建設(shè)背景下電氣工程學(xué)科行業(yè)發(fā)展的重要方式。工程項(xiàng)目型是前期理論研究在學(xué)校實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行，依托項(xiàng)目則在企業(yè)進(jìn)行樣機(jī)設(shè)計(jì)、試制、測(cè)試及后期的運(yùn)行、評(píng)估等，這樣能夠增強(qiáng)學(xué)生理論與實(shí)踐聯(lián)系能力，畢業(yè)論文撰寫則在學(xué)校完成。有別于企業(yè)實(shí)踐型偏重于新型設(shè)備及工藝生產(chǎn)流程學(xué)習(xí)，工程項(xiàng)目型偏重于具體完整的實(shí)際項(xiàng)目，上述三種方式針對(duì)學(xué)生個(gè)性化的特點(diǎn)，可以鍛煉學(xué)生的課程實(shí)踐能力、工程應(yīng)用能力和工程創(chuàng)新能力。

（二）整合校企資源，完善實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的功能

1.調(diào)整電氣工程學(xué)科現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)室功能。為滿足培養(yǎng)模式的硬件需求，將現(xiàn)有的高壓電器實(shí)驗(yàn)室、變電站自動(dòng)化實(shí)驗(yàn)室、數(shù)模電子實(shí)驗(yàn)室和單片機(jī)實(shí)驗(yàn)室部分資源整合，引入電工電器、智能設(shè)備嵌入式系統(tǒng)開發(fā)等相關(guān)實(shí)驗(yàn)儀器和試件，形成功能齊全的開放式專業(yè)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。設(shè)備購置和試件購買以高校為主、企業(yè)為輔，師資力量以高校和企業(yè)共同指導(dǎo)的方式進(jìn)行。同時(shí)，合作企業(yè)也可將創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)平臺(tái)作為企業(yè)技術(shù)中心的外腦，解決企業(yè)科研研發(fā)中理論環(huán)節(jié)突破能力相對(duì)較差、前沿創(chuàng)新技術(shù)追蹤較慢的問題。綜合創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)平臺(tái)可給予學(xué)生充分的自主實(shí)踐與創(chuàng)新的場(chǎng)所、條件及氛圍，保證培養(yǎng)方案實(shí)施的同時(shí)促進(jìn)高校與企業(yè)創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)融合和不斷進(jìn)步，推動(dòng)創(chuàng)新成果的轉(zhuǎn)化和應(yīng)用。

2.建立以項(xiàng)目技術(shù)需求為導(dǎo)向的多專業(yè)融合研發(fā)小組機(jī)制。在新工科建設(shè)背景下，電氣工程學(xué)科的發(fā)展不僅是過去傳統(tǒng)意義上單一學(xué)科的發(fā)展，而是伴隨著材料、機(jī)械、計(jì)算機(jī)等學(xué)科的共同發(fā)展。融合多學(xué)科優(yōu)勢(shì)、合理調(diào)配不同學(xué)科研究生及實(shí)驗(yàn)室資源，能夠在研發(fā)過程中起到事半功倍的效果。項(xiàng)目以需求為導(dǎo)向，建立起跨院系、學(xué)科招聘本科、碩士研究生共同完成交叉學(xué)科項(xiàng)目的研究工作，最大程度地吸取各個(gè)學(xué)科的優(yōu)勢(shì)，縮短項(xiàng)目的開發(fā)周期。面向全院高年級(jí)碩士生遴選實(shí)驗(yàn)室流動(dòng)崗位實(shí)驗(yàn)員并給予一定的助研補(bǔ)貼，本著教師引導(dǎo)、學(xué)生自管的原則，建立一套科學(xué)合理的實(shí)驗(yàn)室管理體系，對(duì)實(shí)驗(yàn)室衛(wèi)生管理、設(shè)備維護(hù)、出入登記、日志更新等常規(guī)操作做到分工明確，責(zé)任到人。

3.完善電氣工程相關(guān)方向校外專家?guī)?。相關(guān)創(chuàng)新培養(yǎng)模式的實(shí)施離不開專業(yè)教師的指導(dǎo)，項(xiàng)目完善高壓電力設(shè)備及其智能化方向外聘專家?guī)旖ㄔO(shè)，結(jié)合實(shí)際需求在合作企業(yè)聘請(qǐng)專家對(duì)高年級(jí)本科生進(jìn)行授課指導(dǎo)和現(xiàn)場(chǎng)教學(xué)，完善多元化、創(chuàng)新型卓越工程人才培養(yǎng)的專家團(tuán)隊(duì)。同時(shí)，將外聘專家?guī)熨Y源與每個(gè)合作單位共享，形成學(xué)院專家、多個(gè)企業(yè)專家的技術(shù)會(huì)商機(jī)制，在開展學(xué)生創(chuàng)新實(shí)踐指導(dǎo)的基礎(chǔ)上，合作開展重點(diǎn)項(xiàng)目技術(shù)交流等活動(dòng)，促進(jìn)企業(yè)和高校發(fā)揮各自所長(zhǎng)。

四、結(jié)論

針對(duì)電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)學(xué)生創(chuàng)新實(shí)踐能力不足的問題進(jìn)行培養(yǎng)模式的探索，在理論學(xué)習(xí)階段引入工程案例激發(fā)式教學(xué)，為學(xué)生建立應(yīng)有的工程思維。在課程設(shè)計(jì)階段，以解決實(shí)踐問題為導(dǎo)向來增強(qiáng)學(xué)生的動(dòng)手能力。在課外創(chuàng)新實(shí)踐階段，培養(yǎng)學(xué)生通過自主拓展知識(shí)來解決綜合工程問題的素養(yǎng)。項(xiàng)目建立創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室，構(gòu)建以技術(shù)需求為導(dǎo)向的多專業(yè)融合的研發(fā)小組機(jī)制，完善校外行業(yè)專家?guī)欤鉀Q培養(yǎng)模式中對(duì)場(chǎng)地與試驗(yàn)耗材、多知識(shí)體系融合應(yīng)用、工程問題行業(yè)專家培訓(xùn)的需求，初步實(shí)現(xiàn)了新工科背景下電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)學(xué)生創(chuàng)新實(shí)踐能力培養(yǎng)模式的探索與應(yīng)用。

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