面向新工科的地方高校自動(dòng)化專業(yè)培養(yǎng)模式改革與實(shí)踐

紀(jì)振平 吳東升 楊青 孫金根

[摘 要]新型工業(yè)化發(fā)展需要和新工科專業(yè)建設(shè)背景對(duì)新型自動(dòng)化人才培養(yǎng)提出了更高的要求。文章在分析自動(dòng)化專業(yè)人才培養(yǎng)現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，對(duì)沈陽理工大學(xué)自動(dòng)化專業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo)、培養(yǎng)模式、理論課程體系、實(shí)踐教學(xué)體系、教學(xué)方法、師資隊(duì)伍建設(shè)等環(huán)節(jié)所進(jìn)行的綜合改革，在工程應(yīng)用型人才培養(yǎng)模式方面所進(jìn)行的探索和實(shí)踐，以及所制訂的自動(dòng)化專業(yè)新工科人才培養(yǎng)體系實(shí)施方案進(jìn)行了探討。

[關(guān)鍵詞]新工科;自動(dòng)化專業(yè);培養(yǎng)模式;教學(xué)改革

[中圖分類號(hào)] G642.0 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] A [文章編號(hào)] 2095-3437（2020）09-0025-03

隨著新一輪科技和產(chǎn)業(yè)革命的發(fā)展，新技術(shù)、新產(chǎn)品、新業(yè)態(tài)和新模式快速發(fā)展，這對(duì)工程科技人才提出了更高要求。2017年以來，“復(fù)旦共識(shí)”“天大行動(dòng)”“北京指南”相繼出現(xiàn)，吹響了新時(shí)代工程科技人才培養(yǎng)的號(hào)角，《新工科研究與實(shí)踐項(xiàng)目指南》提出了新工科建設(shè)指導(dǎo)意見和推進(jìn)新工科建設(shè)的具體方案[1-3]。2018年，國(guó)家出臺(tái)了《加快推進(jìn)教育現(xiàn)代化實(shí)施方案（2018-2022年）》和《教育現(xiàn)代化2035》。教育部出臺(tái)了《關(guān)于加快建設(shè)高水平本科教育 全面提高人才培養(yǎng)能力的意見》之后，遼寧省教育廳也出臺(tái)了相應(yīng)的“實(shí)施意見”。這些方案和意見對(duì)高等學(xué)校辦學(xué)提出了新的課題和更高的要求。對(duì)于地方高校來說，為適應(yīng)國(guó)家新型工業(yè)發(fā)展和新工科背景下的大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)驅(qū)動(dòng)發(fā)展需求，人才培養(yǎng)模式的改革勢(shì)在必行。傳統(tǒng)工科專業(yè)既面臨新一輪的挑戰(zhàn)也面臨難得的發(fā)展機(jī)遇。改造和優(yōu)化傳統(tǒng)工科專業(yè)，加強(qiáng)工程教育支撐、服務(wù)地方經(jīng)濟(jì)發(fā)展的能力，需要在工程教育理念、培養(yǎng)目標(biāo)、培養(yǎng)模式、專業(yè)特色、課程體系等方面進(jìn)行研究和探索，初步形成與社會(huì)發(fā)展需求相適應(yīng)的人才培養(yǎng)體系。

在此背景下，如何將新工科與自動(dòng)化專業(yè)人才的培養(yǎng)模式相互融合已成為相關(guān)高校人才培養(yǎng)改革的熱點(diǎn)問題，建立滿足新型工業(yè)化發(fā)展需求的自動(dòng)化專業(yè)人才培養(yǎng)體系是提高人才培養(yǎng)質(zhì)量亟須探索的問題。本文擬在分析當(dāng)前自動(dòng)化專業(yè)人才培養(yǎng)模式現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，根據(jù)我校的實(shí)際辦學(xué)特色及發(fā)展定位，立足新工科背景下自動(dòng)化專業(yè)對(duì)人才的知識(shí)結(jié)構(gòu)、能力結(jié)構(gòu)以及整體素質(zhì)的要求，分別從人才培養(yǎng)模式改革的新理念、課程體系的新結(jié)構(gòu)、課程的新內(nèi)容、教與學(xué)的新方法和立體實(shí)踐教學(xué)體系的構(gòu)建等方面探索新工科背景下的專業(yè)培養(yǎng)模式，為地方高校傳統(tǒng)工科“新”起來和人才培養(yǎng)改革創(chuàng)新提供實(shí)踐探索案例。

一、地方高校自動(dòng)化專業(yè)的地位及發(fā)展現(xiàn)狀

自動(dòng)化是一個(gè)面向被控對(duì)象解決工程實(shí)際問題的專業(yè)。國(guó)內(nèi)高校自動(dòng)化專業(yè)非常重視學(xué)生應(yīng)用能力培養(yǎng)，不同層次和不同類型的大學(xué)都在自動(dòng)化專業(yè)工程應(yīng)用能力培養(yǎng)方面進(jìn)行不斷的探索和研究，以提高自動(dòng)化專業(yè)學(xué)生的核心競(jìng)爭(zhēng)能力。

新工科建設(shè)是高等教育為適應(yīng)未來產(chǎn)業(yè)發(fā)展需求所做的應(yīng)對(duì)，它不單指對(duì)“人工智能”“機(jī)器人工程”“數(shù)據(jù)科學(xué)與大數(shù)據(jù)技術(shù)”等一些新興工科專業(yè)進(jìn)行建設(shè)，還包括對(duì)傳統(tǒng)工科專業(yè)進(jìn)行升級(jí)改造。從傳統(tǒng)工科專業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀來看，不論是教育理念、人才培養(yǎng)模式還是教學(xué)質(zhì)量等方面都與經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展所對(duì)人才的需求還存在較大差距。以自動(dòng)化專業(yè)為例，地方高校自動(dòng)化專業(yè)承擔(dān)著培養(yǎng)區(qū)域經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展需要的自動(dòng)化人才的任務(wù)，為地方經(jīng)濟(jì)發(fā)展提供人才和智力保障。近年來，信息技術(shù)的快速發(fā)展和經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展對(duì)人才要求的提高，使得高校人才培養(yǎng)中存在的理論和實(shí)踐脫節(jié)、教學(xué)內(nèi)容更新慢等問題日益突出，許多畢業(yè)生工程應(yīng)用能力不強(qiáng)、創(chuàng)新意識(shí)薄弱和所學(xué)知識(shí)難以適應(yīng)新型工業(yè)化發(fā)展需求等。因此，地方高校自動(dòng)化專業(yè)的建設(shè)需要以社會(huì)需求為導(dǎo)向，根據(jù)區(qū)域社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展需要，圍繞工程教育的新理念調(diào)整自動(dòng)化專業(yè)結(jié)構(gòu)，構(gòu)建新的培養(yǎng)模式，打造新的理論教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)體系，從而培養(yǎng)出具有較好的創(chuàng)新意識(shí)、工程實(shí)踐能力和國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力的高級(jí)應(yīng)用型人才，實(shí)現(xiàn)區(qū)域社會(huì)經(jīng)濟(jì)與地方高校人才培養(yǎng)的同步發(fā)展。

從系統(tǒng)的角度來看，目前自動(dòng)化專業(yè)主要存在以下問題：一是重理論、輕實(shí)踐，人才培養(yǎng)模式相對(duì)滯后。實(shí)踐教學(xué)獨(dú)立性、系統(tǒng)性不夠，依然依附于理論教學(xué)，未能形成以培養(yǎng)工程能力為主線的教學(xué)體系。二是教學(xué)體系與教學(xué)目標(biāo)不匹配?，F(xiàn)有教學(xué)體系是以教師單向傳輸為主、學(xué)科化、系統(tǒng)化的知識(shí)體系。學(xué)生基本沒有工程的概念。三是教學(xué)設(shè)備和實(shí)踐場(chǎng)地不健全。實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)備驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)多，設(shè)備二次開發(fā)功能不足，集成創(chuàng)新受限。實(shí)踐場(chǎng)地不健全，不能真實(shí)再現(xiàn)實(shí)際生產(chǎn)過程，使得試驗(yàn)內(nèi)容與實(shí)際工程脫節(jié)。四是學(xué)時(shí)和理論教學(xué)內(nèi)容存在矛盾。其具體表現(xiàn)為理論學(xué)時(shí)較多，實(shí)踐環(huán)節(jié)學(xué)時(shí)少;隨著信息技術(shù)的快速發(fā)展，課程內(nèi)容越來越多，但理論課程更新較慢，不能適應(yīng)社會(huì)發(fā)展需求;傳統(tǒng)課程內(nèi)容與新開課程內(nèi)容與學(xué)時(shí)合理分配和調(diào)整是需要在專業(yè)培養(yǎng)方案制訂過程中解決的問題。五是教和學(xué)存在矛盾。我們更關(guān)注如何教而較少關(guān)注如何學(xué)，表現(xiàn)為學(xué)習(xí)指導(dǎo)不夠，答疑流于形式等等。許多學(xué)生學(xué)習(xí)的目的就是通過考試，因此也造成其學(xué)習(xí)方法單一，自學(xué)能力欠缺。六是學(xué)和用存在矛盾。學(xué)生學(xué)習(xí)了多門課程知識(shí)，但是不知如何應(yīng)用。首先是學(xué)習(xí)后續(xù)課時(shí)經(jīng)常不會(huì)應(yīng)用前面講過的知識(shí);其次是實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)問題時(shí)不知如何應(yīng)用已學(xué)知識(shí)來分析;最后是許多學(xué)生在做課程設(shè)計(jì)、畢業(yè)設(shè)計(jì)過程中不會(huì)應(yīng)用已學(xué)知識(shí)來分析問題，而在面對(duì)具體的工程問題時(shí)，學(xué)生動(dòng)手能力弱就體現(xiàn)得更加明顯。七是統(tǒng)一模式與多樣化人才存在矛盾。教學(xué)計(jì)劃缺少?gòu)椥?，專業(yè)方向單一，現(xiàn)在學(xué)生都是自主擇業(yè)，去向多樣化，有的讀研、出國(guó)，有的從事本專業(yè)、相近專業(yè)一線工作或者其他工作。八是教師工程能力不足，難以滿足新工科專業(yè)建設(shè)的需求，實(shí)踐教師的梯隊(duì)建設(shè)與素質(zhì)有待加強(qiáng)等等。

近年來，高校畢業(yè)生就業(yè)壓力日益增加，特別是地方高校就業(yè)形勢(shì)更加嚴(yán)峻，同時(shí)用人單位對(duì)畢業(yè)生的要求也在不斷提高。因此，為了培養(yǎng)出更多能夠適應(yīng)新型工業(yè)化發(fā)展需求，既具有工程實(shí)踐能力又具有創(chuàng)新意識(shí)的高級(jí)應(yīng)用型人才，開展地方高校自動(dòng)化專業(yè)培養(yǎng)模式的改革就顯得尤為迫切和重要。

二、自動(dòng)化專業(yè)人才培養(yǎng)模式改革措施

（一）明確專業(yè)定位，優(yōu)化培養(yǎng)目標(biāo)

制定專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)是專業(yè)人才培養(yǎng)的方向和先導(dǎo)，要樹立以目標(biāo)產(chǎn)出為導(dǎo)向的人才培養(yǎng)理念，根據(jù)國(guó)家和地方經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展對(duì)本專業(yè)的需求狀況、學(xué)校人才培養(yǎng)的目標(biāo)定位和自動(dòng)化專業(yè)的學(xué)科支撐情況，參考自動(dòng)化專業(yè)教學(xué)指導(dǎo)委員會(huì)制定的專業(yè)人才培養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)，并結(jié)合我校自動(dòng)化專業(yè)優(yōu)勢(shì)和特色制定培養(yǎng)目標(biāo)。沈陽理工大學(xué)是一所以工為主，具有鮮明國(guó)防特色的地方高校，學(xué)校的本科人才培養(yǎng)目標(biāo)是培養(yǎng)基礎(chǔ)扎實(shí)、實(shí)踐能力強(qiáng)、具有創(chuàng)新精神、綜合素質(zhì)高的應(yīng)用型高級(jí)專門人才。本專業(yè)在深入調(diào)研和充分論證的基礎(chǔ)上明確，自動(dòng)化專業(yè)人才培養(yǎng)目標(biāo)要堅(jiān)持“以學(xué)生為主體、以教師為主導(dǎo)、因材施教、分類培養(yǎng)”的理念，堅(jiān)持知識(shí)、能力、素質(zhì)協(xié)調(diào)發(fā)展的原則。堅(jiān)持以培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力為核心，完善 “實(shí)施工程教育，突出工程實(shí)踐和社會(huì)實(shí)踐”人才培養(yǎng)模式，以社會(huì)需求為導(dǎo)向，培養(yǎng)社會(huì)主義現(xiàn)代化建設(shè)需要的高級(jí)應(yīng)用型人才。

（二）構(gòu)建“自動(dòng)化+”多學(xué)科融合培養(yǎng)模式

實(shí)施工程教育、強(qiáng)化工程應(yīng)用能力培養(yǎng)已成為傳統(tǒng)工科專業(yè)近年來改革的主流方向。因此，新工科人才培養(yǎng)必須面向社會(huì)需求進(jìn)行供給側(cè)改革。構(gòu)建自動(dòng)化專業(yè)人才培養(yǎng)模式時(shí)要根據(jù)自動(dòng)化專業(yè)的時(shí)代性、系統(tǒng)性、實(shí)踐性、交叉性特征，建立“自動(dòng)化+”多學(xué)科交叉融合的專業(yè)人才培養(yǎng)結(jié)構(gòu)[4]。以工程應(yīng)用能力、創(chuàng)新意識(shí)以及終身學(xué)習(xí)能力培養(yǎng)為導(dǎo)向，在課程內(nèi)容上應(yīng)體現(xiàn)自動(dòng)化專業(yè)厚基礎(chǔ)、寬口徑、強(qiáng)能力的特點(diǎn)，建設(shè)學(xué)科交叉課程，完善多學(xué)科交叉課程體系建設(shè)與共享。在教學(xué)計(jì)劃中設(shè)立多門跨院系、跨學(xué)科的選修課程，使學(xué)生能自主選擇，并要求修滿一定的學(xué)分才能達(dá)到畢業(yè)要求。

（三）全面梳理課程關(guān)系，科學(xué)合理設(shè)置課程模塊，建設(shè)培育課程[5]

根據(jù)人才培養(yǎng)目標(biāo)及培養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)，全面梳理課程關(guān)系，科學(xué)合理設(shè)置各課程模塊及學(xué)分要求，構(gòu)建有機(jī)融合、層次分明、比例協(xié)調(diào)的課程體系，總體思路是減少專業(yè)理論課學(xué)時(shí)，增加實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)的學(xué)時(shí)比例。重新制訂自動(dòng)化專業(yè)課程體系和具體的培養(yǎng)方案以及相應(yīng)的學(xué)時(shí)、學(xué)分要求。在培養(yǎng)方案中明確每門課程或每個(gè)環(huán)節(jié)的培養(yǎng)目標(biāo)和要求，梳理它們之間的內(nèi)在聯(lián)系，確保課程內(nèi)容的合理銜接，避免出現(xiàn)課程設(shè)置隨意、內(nèi)容脫節(jié)或重復(fù)等現(xiàn)象。

在總學(xué)時(shí)基本不變的前提下，優(yōu)化調(diào)整自動(dòng)化專業(yè)的培養(yǎng)方案和教學(xué)計(jì)劃，建立與培養(yǎng)目標(biāo)相適應(yīng)的教學(xué)體系?？偟脑瓌t是堅(jiān)持理論教學(xué)以“應(yīng)用”為目的，以“必需、夠用”為原則，強(qiáng)調(diào)能力。其主要內(nèi)容包括：刪減原計(jì)劃中部分理論性強(qiáng)、對(duì)實(shí)際工程應(yīng)用指導(dǎo)性弱的選修課，縮減部分課程的理論學(xué)時(shí)，增加與新技術(shù)和交叉學(xué)科有關(guān)的選修課（具體包括工業(yè)機(jī)器人、機(jī)器視覺技術(shù)、FRID 芯片及讀寫器技術(shù)、圖像處理、系統(tǒng)集成、嵌入式控制、伺服電機(jī)及其控制等相關(guān)理論及實(shí)驗(yàn)課）。通過討論明確新開課程，提煉出教學(xué)的知識(shí)點(diǎn)，并融入自動(dòng)化專業(yè)的教學(xué)體系，增加實(shí)踐環(huán)節(jié)的學(xué)時(shí)，調(diào)整實(shí)踐環(huán)節(jié)內(nèi)容。

（四）優(yōu)化課程知識(shí)結(jié)構(gòu)，改革課堂教學(xué)方法及考核模式

根據(jù)本校人才培養(yǎng)定位和學(xué)生學(xué)習(xí)狀況，采用與之相適應(yīng)的教學(xué)方式。根據(jù)自動(dòng)化專業(yè)人才培養(yǎng)要求，并結(jié)合當(dāng)前主流技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀，不斷整合優(yōu)化、更新教學(xué)內(nèi)容，并將自動(dòng)化領(lǐng)域的先進(jìn)知識(shí)、技術(shù)進(jìn)步和教師的科研成果引入課堂，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)學(xué)研融合。充分利用網(wǎng)絡(luò)資源和現(xiàn)代多媒體技術(shù)，整合優(yōu)質(zhì)教學(xué)資源，實(shí)現(xiàn)教學(xué)模式多元化。對(duì)于合適的課程，鼓勵(lì)教師采用研究式、討論式、案例式等教學(xué)方法，合理安排教師課堂講授學(xué)時(shí)，并將課程學(xué)時(shí)設(shè)置分為教師課堂講授學(xué)時(shí)、教師指導(dǎo)下的學(xué)生研討學(xué)時(shí)，引導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí)，提高學(xué)生終身學(xué)習(xí)能力。改革課程考核模式，加強(qiáng)對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)過程的考核，提高學(xué)習(xí)過程、實(shí)踐環(huán)節(jié)等在課程考核中的比例，根據(jù)課程特點(diǎn)及教學(xué)要求探索多樣化、科學(xué)化、可操作性強(qiáng)的考核方式。

（五）構(gòu)建遞進(jìn)式立體化實(shí)踐培養(yǎng)體系，加強(qiáng)實(shí)踐教學(xué)，打造多層次立體化教學(xué)平臺(tái)[6]

修訂培養(yǎng)方案，實(shí)現(xiàn)理論實(shí)踐課程一體化，提高實(shí)踐教學(xué)學(xué)分比例到30%，構(gòu)建科學(xué)完整、相對(duì)獨(dú)立的實(shí)踐課程體系。根據(jù)自動(dòng)化專業(yè)的特點(diǎn)，通過實(shí)踐使學(xué)生形成“系統(tǒng)”概念，注重加強(qiáng)實(shí)踐課程內(nèi)容的相互銜接，使課程實(shí)驗(yàn)、課程設(shè)計(jì)、畢業(yè)設(shè)計(jì)、工程實(shí)訓(xùn)、認(rèn)識(shí)實(shí)習(xí)、生產(chǎn)實(shí)習(xí)、畢業(yè)實(shí)習(xí)、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)、競(jìng)賽活動(dòng)等實(shí)踐環(huán)節(jié)形成一個(gè)遞進(jìn)式立體化的實(shí)踐體系。

以培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用能力為中心，一方面以專業(yè)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)為鋪墊，通過課程設(shè)計(jì)、工程實(shí)訓(xùn)、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力訓(xùn)練來強(qiáng)化實(shí)踐創(chuàng)新能力，依托實(shí)習(xí)基地與校企聯(lián)合基地進(jìn)行綜合實(shí)訓(xùn)來提升創(chuàng)新能力;一方面加強(qiáng)產(chǎn)學(xué)合作協(xié)同育人項(xiàng)目和校企聯(lián)合實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)基地建設(shè)，打造多層次遞進(jìn)式立體化實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)，如圖1所示。

（六）加強(qiáng)教師后備力量培養(yǎng)和雙師型師資隊(duì)伍建設(shè)[7]

近年來，隨著一批60后骨干教師的逐步退休，以40歲以下為主體的青年專業(yè)教師隊(duì)伍也逐步形成。他們年輕有為、充滿朝氣，但在教學(xué)經(jīng)驗(yàn)、案例積累、整體教學(xué)研究能力等方面還需加強(qiáng)。學(xué)校、院系和專業(yè)三級(jí)在加大博士學(xué)位教師引進(jìn)力度的同時(shí)，非常重視對(duì)青年教師的培養(yǎng)，把加強(qiáng)師德師風(fēng)建設(shè)放在首要位置，并通過與有經(jīng)驗(yàn)的教師結(jié)對(duì)子的方式盡快提高青年教師的業(yè)務(wù)能力。

針對(duì)我校青年教師大多是剛畢業(yè)的博士且存在理論知識(shí)比較豐富而工程實(shí)踐能力比較弱的實(shí)際情況，鼓勵(lì)青年教師深入企業(yè)或科研院所參與產(chǎn)品研發(fā)，或赴企業(yè)博士后流動(dòng)站開展博士后研究工作，在了解生產(chǎn)過程的同時(shí)協(xié)助解決企業(yè)生產(chǎn)技術(shù)問題。同時(shí)學(xué)校出臺(tái)了相關(guān)的政策，要求青年教師職稱晉級(jí)必須有半年以上的企業(yè)實(shí)習(xí)經(jīng)歷，對(duì)參加企業(yè)實(shí)習(xí)的教師在工作量上有一定的減免等，調(diào)動(dòng)了青年教師到企業(yè)實(shí)習(xí)的積極性，同時(shí)也提高了青年教師的工程實(shí)踐能力。

三、結(jié)束語

我校自動(dòng)化專業(yè)從2017年開始實(shí)施新工科應(yīng)用型人才培養(yǎng)模式，同步修訂教學(xué)計(jì)劃并構(gòu)建了新的課程體系和教學(xué)內(nèi)容，建立了穩(wěn)定的大學(xué)生實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)基地，加強(qiáng)了校企合作的緊密程度。新的培養(yǎng)方案運(yùn)行三年來初步顯現(xiàn)了預(yù)期的效果。然而新工科建設(shè)是一個(gè)動(dòng)態(tài)的發(fā)展過程，需要不斷實(shí)施、反饋、總結(jié)、調(diào)整，在培養(yǎng)模式、課程體系等方面不斷進(jìn)行探索和實(shí)踐，真正體現(xiàn)“以學(xué)生為本”的教育理念，以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化專業(yè)可持續(xù)健康發(fā)展。

[ 參 考 文 獻(xiàn) ]

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