新工科視域下自動化專業(yè)創(chuàng)新人才“423”協(xié)同培養(yǎng)模式的探索與實踐

王雪潔 黃素芬 王國雄

摘? 要：相對于傳統(tǒng)的工科人才，未來新興產(chǎn)業(yè)和新經(jīng)濟(jì)需要的是工程實踐能力強(qiáng)、富含創(chuàng)新能力、具備國際競爭力的高素質(zhì)復(fù)合型“新工科”人才。作為“新工科”建設(shè)中的一部分，自動化專業(yè)人才培養(yǎng)的創(chuàng)新刻不容緩。自動化專業(yè)人才培養(yǎng)模式目前存在理論課程學(xué)習(xí)動力不足、專業(yè)課之間教學(xué)內(nèi)容分散、系統(tǒng)性差、實踐動手能力普遍偏弱、教學(xué)內(nèi)容與市場需求脫節(jié)等問題。文章在新工科視域下針對自動化專業(yè)創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式進(jìn)行了探索和研究，凝練出四協(xié)同、兩融合、三育人的“423”自動化專業(yè)創(chuàng)新人才協(xié)同培養(yǎng)模式，該模式可復(fù)制、可推廣，受益面廣。

關(guān)鍵詞：新工科;自動化專業(yè)創(chuàng)新人才;協(xié)同培養(yǎng);“423”人才培養(yǎng)模式

中圖分類號：C961 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：2096-000X（2021）08-0032-04

Abstract： Compared with the traditional engineering talents， high-quality compound "new engineering" talents with strong engineering practice ability， rich innovation ability and international competitiveness will be needed in the future emerging industries and new economy. The innovation of talent training of automation specialty is urgent as a part of the construction of "new engineering". At present， there are some problems in the talents training mode of automation specialty， such as insufficient learning power of theoretical courses， scattered teaching contents among professional courses， poor systematicness， weak practical ability， and disconnection between teaching content and market demand. The training mode of innovative talents of automation specialty is explored and studied， the "423" collaborative training mode of automation specialty innovative talents is also condensed from the perspective of new engineering in this paper. The talents training mode can be copied， popularized and benefited widely.

Keywords： new engineering; innovative talents of automation specialty; collaborative training; "423" talents training mode

2017年開始，教育部全面啟動、系統(tǒng)部署新工科建設(shè)[3]，作為“新工科”建設(shè)中一部分，自動化專業(yè)人才培養(yǎng)的創(chuàng)新刻不容緩。浙大城市學(xué)院是浙江省應(yīng)用型建設(shè)試點示范學(xué)校，杭州市也在積極爭創(chuàng)“中國制造2025”試點示范城市，基于以上背景，開展新工科視域下自動化專業(yè)創(chuàng)新人才協(xié)同培養(yǎng)模式的探索具有深遠(yuǎn)的現(xiàn)實意義。

一、自動化專業(yè)人才培養(yǎng)模式存在的主要問題

自動化專業(yè)作為傳統(tǒng)的工科專業(yè)，是以自動控制理論為主要理論基礎(chǔ)，以計算機(jī)控制技術(shù)等為主要控制手段，由電力電子、模電、數(shù)電等構(gòu)造驅(qū)動電路，以電機(jī)為控制對象，以傳感器為檢測手段，對各種自動化裝置和系統(tǒng)實施控制的一門專業(yè)[4]，目前自動化專業(yè)人才培養(yǎng)模式存在的主要問題如下：1. 缺乏學(xué)科前沿知識，理論課程學(xué)習(xí)動力不足;2. 缺少典型教學(xué)案例，專業(yè)課之間教學(xué)內(nèi)容分散、系統(tǒng)性差;3. 實踐教學(xué)內(nèi)容與課程教學(xué)體系的融合度不夠，實踐動手能力普遍偏弱;4. 校外產(chǎn)學(xué)研實踐基地不落地，高校教學(xué)內(nèi)容與市場需求脫節(jié)[5]。

二、新工科視域下自動化專業(yè)創(chuàng)新人才“423”協(xié)同培養(yǎng)模式改革思路

通過前述對自動化專業(yè)的現(xiàn)狀和存在問題分析，在新工科視域下，針對自動化專業(yè)創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式進(jìn)行了深入地探索和研究，凝練出四協(xié)同、兩融合、三育人的自動化專業(yè)創(chuàng)新人才“423”協(xié)同培養(yǎng)模式，該模式可復(fù)制、可推廣，自動化專業(yè)創(chuàng)新人才“423”協(xié)同培養(yǎng)模式如圖1所示。

自動化專業(yè)創(chuàng)新人才“423”協(xié)同培養(yǎng)模式改革思路如下：

（一）打造自動化專業(yè)“金課”，解決理論課程學(xué)習(xí)動力不足等教學(xué)問題

以浙江省高等學(xué)校在線開放課程《電機(jī)與拖動》為依托，從理論教學(xué)內(nèi)容更新——實驗教學(xué)手段更新——全員參與課外引導(dǎo)性項目，以直流電機(jī)為主線，探索教學(xué)——實驗——課外引導(dǎo)性項目之間的協(xié)同關(guān)系（協(xié)同一），通過價值引領(lǐng)打造自動化專業(yè)“金課”，發(fā)揮以點帶面的示范作用，實現(xiàn)全過程教學(xué)育人（育人一）：

1. 更新理論教學(xué)內(nèi)容（協(xié)同一-1），實現(xiàn)理論教學(xué)內(nèi)容與實際應(yīng)用的有效銜接

按照理解一個過程（電能的產(chǎn)生——傳輸——應(yīng)用），抓住一條主線（結(jié)合實際引入問題——分析解決——回到實際應(yīng)用），遵循一個脈絡(luò)（建?！饽＃鶕?jù)直流電機(jī)在工業(yè)機(jī)器人、電動汽車等領(lǐng)域中的實際應(yīng)用，依托浙江省高等學(xué)校精品在線開放課程平臺，動態(tài)更新教學(xué)內(nèi)容，實現(xiàn)教學(xué)內(nèi)容與實際應(yīng)用的有效銜接[6]。

2. 采取線上線下相結(jié)合的教學(xué)模式，更新實驗教學(xué)手段（協(xié)同一-2），提高動手能力

采取線上線下相結(jié)合的教學(xué)模式，開展項目教學(xué)、案例教學(xué)、模擬教學(xué)等方法改革，以做為核心，提倡在做中學(xué)，真正實現(xiàn)“教、學(xué)、做”合一。

3. 以課外引導(dǎo)性項目（協(xié)同一-3）為契機(jī)，深化實踐動手能力培訓(xùn)，推動全員參與學(xué)生科研

引導(dǎo)性項目貫穿理論教學(xué)周期，通過建模手段搭建6個二級子項目和1個綜合性設(shè)計項目，在解模方面完成直流電機(jī)閉環(huán)控制系統(tǒng)硬件搭建和軟件調(diào)試。從建模和解模兩個角度出發(fā)，探索以課堂教學(xué)為主向課內(nèi)外結(jié)合轉(zhuǎn)變的教學(xué)方式，推動全員參與學(xué)生科研。

（二）構(gòu)成主線明確、內(nèi)容集中、完整協(xié)調(diào)的自動化專業(yè)核心課程群體系，解決專業(yè)課之間教學(xué)內(nèi)容分散、系統(tǒng)性差等教學(xué)問題

依托控制理論和控制工程二級學(xué)科，從控制基礎(chǔ)教育、控制方法教育、控制技術(shù)教育和創(chuàng)新設(shè)計項目四個角度出發(fā)[7]，明確自動化專業(yè)課程群核心課程的位置，解決專業(yè)課之間教學(xué)內(nèi)容分散、系統(tǒng)性差等問題，自動化專業(yè)課程在控制理論與控制工程二級學(xué)科中的位置關(guān)系如圖2所示。

在協(xié)同案例設(shè)計過程中，從以單片機(jī)為控制核心的直流電機(jī)閉環(huán)控制系統(tǒng)角度出發(fā)，形象地說明自動化專業(yè)核心課程在閉環(huán)系統(tǒng)中所處的位置和作用，形成以直流電機(jī)控制為目的、人工智能為方法、主線明確、內(nèi)容集中、完整協(xié)調(diào)的課程群體系[8]。圍繞自動化專業(yè)軟硬件兼?zhèn)涞奶攸c，目前已經(jīng)整理出來自動化專業(yè)核心課程群教學(xué)案例100余個，自動化專業(yè)核心課程群教學(xué)內(nèi)容+教學(xué)案例協(xié)同關(guān)系如圖3所示。

（三）構(gòu)建與培養(yǎng)目標(biāo)相適應(yīng)的遞進(jìn)式實踐協(xié)同培

養(yǎng)體系，解決實踐動手能力偏弱等教學(xué)問題

以應(yīng)用技能和創(chuàng)新能力培養(yǎng)為目標(biāo)，構(gòu)建大學(xué)生科研+短學(xué)期實訓(xùn)+學(xué)科競賽之間協(xié)同關(guān)系（協(xié)同三），強(qiáng)化實踐能力培養(yǎng)，解決實踐動手能力偏弱等問題，構(gòu)建基本技能、專業(yè)技能、綜合應(yīng)用能力訓(xùn)練有機(jī)結(jié)合遞進(jìn)式實踐協(xié)同培養(yǎng)體系，實現(xiàn)科研育人（育人二）。

1. 以大學(xué)生科研及創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)等實踐性項目（協(xié)同三-1）為抓手，提高自動化專業(yè)創(chuàng)新人才實踐動手能力

以電機(jī)控制為主線，依托大學(xué)生科研及創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)等實踐性項目，以MCU實驗室為載體，開展實踐項目培訓(xùn)，提升自動化專業(yè)創(chuàng)新人才實踐動手能力，為智能汽車競賽和大學(xué)生電子設(shè)計競賽孵化人才，深化科教融合（融合一）。

2. 以短學(xué)期實訓(xùn)（協(xié)同三-2）為平臺，引進(jìn)企業(yè)合作培訓(xùn)項目，結(jié)合產(chǎn)業(yè)需求，深化實踐教學(xué)

和對口企業(yè)合作，引進(jìn)納茵特科技有限公司機(jī)器人實訓(xùn)合作項目，聯(lián)合企業(yè)工程師，利用暑期實訓(xùn)機(jī)會，引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)自動化產(chǎn)業(yè)需求，深化實踐教學(xué)內(nèi)容，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，歷練專業(yè)技能，陶冶職業(yè)素養(yǎng)，由點及面，促進(jìn)課堂改革。

3. 以智能汽車競賽和大學(xué)生電子設(shè)計競賽（協(xié)同三-3）為契機(jī)，發(fā)掘培養(yǎng)自動化專業(yè)優(yōu)秀學(xué)生

以學(xué)科競賽為契機(jī)，以分層次實踐培養(yǎng)體系為指導(dǎo)，以應(yīng)用型人才培養(yǎng)為目標(biāo)，在完成引導(dǎo)性項目、大學(xué)生科研計劃項目基礎(chǔ)上，選拔自動化專業(yè)創(chuàng)新人才參與各類競賽，有效提升了自動化專業(yè)創(chuàng)新人才實踐技能。自動化專業(yè)創(chuàng)新人才遞進(jìn)式實踐協(xié)同培養(yǎng)體系如圖4所示。

（四）深化產(chǎn)教融合，創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式，解決高校教學(xué)內(nèi)容與市場需求脫節(jié)等教學(xué)問題

以職場需求為導(dǎo)向，打造創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目+師生科研互動+校外產(chǎn)學(xué)研實踐基地協(xié)同關(guān)系（協(xié)同四），在現(xiàn)有人才培養(yǎng)體系基礎(chǔ)上，以大學(xué)生工程實踐能力和創(chuàng)新能力為重點、以產(chǎn)教融合（融合二）為途徑、 通過人才培養(yǎng)、項目合作、社會服務(wù)開展全方面的合作，將應(yīng)用型人才培養(yǎng)體系貫穿于人才培養(yǎng)全過程，解決高校教學(xué)內(nèi)容與市場需求脫節(jié)等教學(xué)問題，實現(xiàn)實踐育人（育人三）。

三、新工科視域下自動化專業(yè)創(chuàng)新人才“423”協(xié)同培養(yǎng)模式改革成果

自動化專業(yè)創(chuàng)新人才“423”協(xié)同培養(yǎng)模式，適用于工科大部分專業(yè)，教學(xué)改革成果可復(fù)制、可推廣，目前浙大城市學(xué)院信電學(xué)院每年受益學(xué)生人數(shù)累計大約300人左右，學(xué)生受益面廣。該成果先后獲得2019浙江省自動化學(xué)會高等教育教學(xué)成果一等獎和2020年浙大城市學(xué)院教學(xué)成果一等獎，目前申報的浙江大學(xué)教學(xué)成果獎?wù)谠u審中，同時該成果也成功立項為2020年浙江省高等教育“十三五”第二批教學(xué)改革研究項目（jg20190568）。該論文也是浙大城市學(xué)院教改項目“人工智能在自動化專業(yè)核心課程群中的應(yīng)用研究”（JG1814）、浙大城市學(xué)院“課程思政”示范課程《電機(jī)與拖動》、浙大城市學(xué)院“課程思政”課堂教學(xué)改革示范案例“工匠精神引領(lǐng)下課程思政在《電機(jī)與拖動》專業(yè)課中的應(yīng)用研究”研究成果之一。

（一）《電機(jī)與拖動》金課建設(shè)成果顯著，學(xué)生評價高

《電機(jī)與拖動》于2017.9在浙江省高等學(xué)校精品在線開放課程平臺上線，已經(jīng)在平臺上運行了3期，形成“理論、實踐、應(yīng)用”三段式教學(xué)模式，提出基于建模和解模理念的項目驅(qū)動式課堂教學(xué)，探索了教學(xué)——實踐——應(yīng)用之間的協(xié)同關(guān)系，并被成功認(rèn)定為浙江省精品在線開放課程。

（二）遞進(jìn)式實踐協(xié)同培養(yǎng)體系效果顯著，學(xué)生競賽成績突出

從大學(xué)生科研——短學(xué)期實訓(xùn)——學(xué)科競賽，自動化專業(yè)已經(jīng)逐步形成良性循環(huán)的遞進(jìn)式實踐協(xié)同培養(yǎng)體系，該實踐協(xié)同培養(yǎng)體系效果已經(jīng)顯現(xiàn)。2012-2019自動化專業(yè)同學(xué)完成浙大城市學(xué)院大學(xué)生科研138項、從遞進(jìn)式實踐協(xié)同培養(yǎng)體系受益典型案例100余個、先后有700余人參加電子競賽和智能汽車競賽等賽事，獲得浙江省三等獎及以上獎項合計近70組，約200人。

（三）產(chǎn)教深度融合，師生科研互動成果逐漸顯現(xiàn)

在現(xiàn)有人才培養(yǎng)體系基礎(chǔ)上，以職場需求為導(dǎo)向，打造創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目+師生科研互動+校外產(chǎn)學(xué)研實踐基地協(xié)同關(guān)系，以產(chǎn)教融合為途徑，加強(qiáng)與產(chǎn)業(yè)的互動與交流，協(xié)同推進(jìn)自動化專業(yè)人才培養(yǎng)模式改革，解決高校教學(xué)內(nèi)容與市場需求脫節(jié)等教學(xué)問題，實現(xiàn)實踐育人。自動化專業(yè)先后有30余名本科生深度參與教師科研項目，合計發(fā)表論文10余篇，EI收錄8篇，90%同學(xué)考入浙江大學(xué)、杭州電子科技大學(xué)、浙江工業(yè)大學(xué)、寧波大學(xué)等高校繼續(xù)讀研深造。

四、結(jié)束語

目前我國擁有世界上最大規(guī)模的工程教育，相對于傳統(tǒng)的工科人才，未來新興產(chǎn)業(yè)和新經(jīng)濟(jì)需要的是創(chuàng)新能力強(qiáng)、工程實踐能力強(qiáng)、具備國際競爭力的復(fù)合型高素質(zhì)“新工科”人才。本文從新工科建設(shè)角度出發(fā)，探討了自動化創(chuàng)新人才的培養(yǎng)模式，提出四協(xié)同、兩融合、三育人的“423”自動化專業(yè)創(chuàng)新人才協(xié)同培養(yǎng)模式。從積累的改革建設(shè)成果來看，落實“金課”建設(shè)、抓住教學(xué)案例、夯實遞進(jìn)式實踐協(xié)同培養(yǎng)體系、深化產(chǎn)教融合等環(huán)節(jié)對自動化專業(yè)創(chuàng)新人才培養(yǎng)都是必不可少的，只要對這個培養(yǎng)模式不斷總結(jié)、不斷完善，勢必會有越來越多的自動化專業(yè)及相關(guān)專業(yè)人才從中受益。

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