基于OBE的進階式自動化卓越工程師培養(yǎng)模式改革與實踐*

◆陳景波 謝啟 徐惠鋼 許仙珍

0 前言

地方本科高校自動化專業(yè)在卓越工程師教育培養(yǎng)計劃實施過程中主要面臨三個方面的困境：一是人才產(chǎn)出與社會需求存在結(jié)構(gòu)性的供求矛盾，“智”造時代自動化技術(shù)的飛速發(fā)展，使教學(xué)內(nèi)容和培養(yǎng)規(guī)格滯后產(chǎn)業(yè)發(fā)展的問題更加突出；二是育人平臺對學(xué)生的引領(lǐng)能力較弱，學(xué)生學(xué)習(xí)動力不足；三是缺乏系統(tǒng)化的質(zhì)量監(jiān)控和持續(xù)改進機制[1-3]。本文給出一種可供參考的解決方案。

常熟理工學(xué)院自動化專業(yè)于2012年2月成為教育部卓越工程師教育培養(yǎng)計劃試點，明確了為區(qū)域內(nèi)占主導(dǎo)的現(xiàn)代制造企業(yè)培養(yǎng)自動控制系統(tǒng)設(shè)計和集成的應(yīng)用型工程師的定位。2012年5月，自動化卓越工程師合作教育聯(lián)盟成立，形成與行業(yè)內(nèi)多家骨干企業(yè)合作，按模塊開展企業(yè)階段培養(yǎng)的思路。從2014年9月開始，自動化專業(yè)通過引入工程教育專業(yè)認(rèn)證理念，推動全體教師深入實踐基于學(xué)習(xí)產(chǎn)出為導(dǎo)向的教育模式（Outcomes-based Education，OBE），校企合作，共同探索并形成基于OBE的進階式自動化卓越工程師培養(yǎng)模式。

1 培養(yǎng)模式的總體設(shè)計

專業(yè)結(jié)合自身特色，經(jīng)過對地方產(chǎn)業(yè)需求的調(diào)研、校企合作的開展，形成以“一個目標(biāo)、三項技能、四度融入、五個階梯”為特征的自動化專業(yè)卓越工程師培養(yǎng)模式改革思路。

一個目標(biāo) 培養(yǎng)區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展急需的現(xiàn)代制造業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用型工程師，圍繞此目標(biāo)設(shè)置專業(yè)方向、關(guān)鍵專業(yè)能力，設(shè)置階梯式能力訓(xùn)練要求。

三項專業(yè)能力 圍繞學(xué)生PLC編程與自動化系統(tǒng)集成能力、單片機開發(fā)能力和測控技術(shù)應(yīng)用能力三項關(guān)鍵專業(yè)能力的獲得設(shè)計課程體系、課程內(nèi)容及教學(xué)方式，創(chuàng)設(shè)實驗條件。

四度融入 在培養(yǎng)過程實施中合作企業(yè)逐步加深融入，從前六個學(xué)期企業(yè)高管和工程師參與入學(xué)教育和學(xué)科競賽輔導(dǎo)，到第七學(xué)期前段為期八周的校企合作分工（校內(nèi)教師主要負(fù)責(zé)理論課授課，工程師主要負(fù)責(zé)實踐指導(dǎo)）開展的課程教學(xué)，再到第七學(xué)期后段為期十周的以工程師指導(dǎo)為主、校內(nèi)帶隊教師輔助管理的企業(yè)綜合實踐項目訓(xùn)練，第八學(xué)期進入校企導(dǎo)師合作指導(dǎo)的畢業(yè)設(shè)計。

五個階梯

1）工程能力基礎(chǔ)訓(xùn)練。通過基礎(chǔ)訓(xùn)練鍛煉學(xué)生電工電子基本操作技能和控制系統(tǒng)單元部件的設(shè)計能力，樹立起安全生產(chǎn)意識和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ髯黠L(fēng)，為后續(xù)的控制系統(tǒng)設(shè)計及其實現(xiàn)所用。

2）工程能力單項訓(xùn)練。利用校企共建的大學(xué)生創(chuàng)新實驗、西門子自動化技術(shù)聯(lián)合示范實驗中心、先進測控技術(shù)聯(lián)合實訓(xùn)中心，對專業(yè)的三項關(guān)鍵技能進行集中訓(xùn)練，使學(xué)生具備初步的開發(fā)設(shè)計能力，在進入企業(yè)后能夠成為工程師的小助手。

3）工程能力綜合訓(xùn)練。企業(yè)方向課程群針對相應(yīng)的崗位群設(shè)置，通過真實的工程實驗平臺，為學(xué)生提供一個真實的工業(yè)環(huán)境，讓學(xué)生建立材料、工藝、加工設(shè)備、生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量之間相互關(guān)系的概念，掌握各種加工方法和設(shè)備的合理運用，鍛煉學(xué)生尋求、接受新科技的敏銳性，培養(yǎng)學(xué)生的求知精神和自我知識更新的能力。

4）模擬工程項目訓(xùn)練。由具有工程師資格的現(xiàn)場人員做指導(dǎo)，通過模擬設(shè)計企業(yè)已經(jīng)完成的實際項目，掌握設(shè)計基本工具、規(guī)范，了解系統(tǒng)設(shè)計、制造和檢測等流程工藝和開發(fā)過程管理及文檔編寫，全面提高學(xué)生專業(yè)綜合應(yīng)用能力、工程意識、創(chuàng)新意識等。

5）實際工程項目訓(xùn)練。對結(jié)合企業(yè)實際工程問題的畢業(yè)設(shè)計，題目和內(nèi)容由校內(nèi)導(dǎo)師與企業(yè)導(dǎo)師共同制定，設(shè)計指導(dǎo)采取雙導(dǎo)師制，在企業(yè)完成，使學(xué)生盡早熟悉企業(yè)，涉足企業(yè)課題，加盟企業(yè)技術(shù)研發(fā)與創(chuàng)新團隊。

培養(yǎng)模式總體設(shè)計框圖如圖1所示：第一條主線是由一個目標(biāo)、三項專業(yè)能力到五個階梯的目標(biāo)分解邏輯；第二條主線是合作企業(yè)在培養(yǎng)過程中逐步加深融入教學(xué)的過程；第三條主線是圍繞解決復(fù)雜工程問題的五個階梯設(shè)置。

圖1 自動化卓越工程師培養(yǎng)模式總體設(shè)計框圖

2 培養(yǎng)模式改革的實施過程

以“注重學(xué)理，融入業(yè)界”理念開展專業(yè)建設(shè)

1）關(guān)注學(xué)術(shù)之理，避免過度實用化。以能力為核心，從三項關(guān)鍵專業(yè)能力培養(yǎng)入手，加強學(xué)科基礎(chǔ)課程、專業(yè)基礎(chǔ)課程建設(shè)，圍繞解決工業(yè)現(xiàn)場復(fù)雜工程問題能力，設(shè)置工程能力遞進目標(biāo)，工程基礎(chǔ)、工程單項、工程綜合、模擬工程、實際工程等五項能力訓(xùn)練逐次提高（見圖1）。

2）關(guān)注學(xué)習(xí)之理，積蓄成長后勁。提供多種選擇，激發(fā)學(xué)生專業(yè)興趣。對部分課程，可以選擇自主學(xué)習(xí)的方式。引導(dǎo)學(xué)生有目的學(xué)習(xí)，加強指導(dǎo)，每個班都由專業(yè)教師擔(dān)任班主任，為每位學(xué)生制作學(xué)業(yè)狀態(tài)診斷圖，開展學(xué)習(xí)過程跟蹤評估，有針對性地指導(dǎo)學(xué)生選擇。

3）踐行“借助于產(chǎn)業(yè)、服務(wù)于產(chǎn)業(yè)”。成立卓越教育聯(lián)盟，引進優(yōu)質(zhì)教學(xué)資源，引入適度競爭。企業(yè)專家深度參與教學(xué)體系重構(gòu)，從參與方案論證、畢業(yè)生評價，深入到培養(yǎng)目標(biāo)確定、共同研制綜合實訓(xùn)設(shè)備、共同編寫教材等教學(xué)設(shè)計細(xì)節(jié)；從講座、生產(chǎn)實習(xí)，深入到學(xué)科競賽、畢業(yè)設(shè)計指導(dǎo)、合作課程教學(xué)等過程。在實施過程中，分階段逐步融入教學(xué)過程。

以工程教育專業(yè)認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)為依據(jù)，反向設(shè)計課程體系

1）建立畢業(yè)生跟蹤和專家團開放討論制度，制定“體現(xiàn)當(dāng)前、面向未來”的培養(yǎng)目標(biāo)。將培養(yǎng)目標(biāo)按工程知識與能力、工程素養(yǎng)、職業(yè)能力設(shè)計問卷，通過調(diào)研獲取畢業(yè)生的反饋；通過學(xué)生社會實踐走訪獲得用人單位的評價和期望；請20位左右年齡35周歲以上的行業(yè)專家，就以上三方面盡可能多地列寫要求；將統(tǒng)計的兩種數(shù)據(jù)反饋給專家，展開充分討論后再次各自排序；統(tǒng)計整理后的結(jié)果再討論確認(rèn)；再走訪一些專家，微調(diào)修正，最后結(jié)合工程教育專業(yè)認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)，形成本專業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo)、畢業(yè)要求。

2）以培養(yǎng)目標(biāo)和畢業(yè)要求為導(dǎo)向，反向設(shè)計課程體系。建立畢業(yè)要求與課程體系的關(guān)聯(lián)矩陣，使其覆蓋所有畢業(yè)要求指標(biāo)點。然后將畢業(yè)要求二級指標(biāo)作為課程目標(biāo)，按照課程教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、學(xué)習(xí)成果考核的關(guān)聯(lián)關(guān)系設(shè)計課程教學(xué)大綱，使課程目標(biāo)支撐畢業(yè)要求的達(dá)成。

3）OBE理念引導(dǎo)下全面推進課程教學(xué)改革，促進學(xué)生學(xué)習(xí)成果的達(dá)成。建立理論應(yīng)用能力考核為主的多元化、規(guī)范化考評方式，課程的教學(xué)目標(biāo)明確，學(xué)生的學(xué)習(xí)要求明確，并通過課程目標(biāo)的評價，教師和教學(xué)管理人員可及時發(fā)現(xiàn)教學(xué)方法、考核方式以及學(xué)生學(xué)習(xí)上的不足，促使教師及時開展教學(xué)改革。

構(gòu)建質(zhì)量保障體系，保證校內(nèi)外教學(xué)質(zhì)量 建立有效的質(zhì)量監(jiān)控體系，完善反饋機制，以產(chǎn)出評價為核心，持續(xù)改進人才培養(yǎng)[4]。

1）構(gòu)建教學(xué)過程監(jiān)控體系，在課程、畢業(yè)要求、培養(yǎng)目標(biāo)三個層次上構(gòu)建三個反饋回路，通過課內(nèi)循環(huán)、校內(nèi)循環(huán)、校外循環(huán)對教學(xué)環(huán)節(jié)、課程體系和培養(yǎng)方案實施反饋調(diào)整，確保課程體系滿足畢業(yè)要求的達(dá)成，力求專業(yè)人才培養(yǎng)符合社會和行業(yè)等各方期望，有力支撐培養(yǎng)目標(biāo)的總體達(dá)成；

2）建立畢業(yè)要求達(dá)成度評價體系，評價結(jié)果反饋于教學(xué)體系，形成校內(nèi)循環(huán)，對畢業(yè)要求指標(biāo)體系、課程體系和課程教學(xué)持續(xù)進行改進；

3）完善畢業(yè)生跟蹤反饋和社會評價的校外反饋機制，定期對培養(yǎng)目標(biāo)和畢業(yè)要求的合理性與達(dá)成度進行評估，以驗證專業(yè)建設(shè)的符合性和有效性。

3 結(jié)語

該培養(yǎng)模式經(jīng)過六年實施，成效顯著，對地方本科院?！白吭接媱潯睂嵤┛梢园l(fā)揮示范作用。2016年和2019年，自動化專業(yè)兩次通過工程教育認(rèn)證。2017年，“以產(chǎn)業(yè)發(fā)展為導(dǎo)向，以工程認(rèn)證為依據(jù)的卓越現(xiàn)場工程師培養(yǎng)模式改革與實踐”獲江蘇省教學(xué)成果獎二等獎。2018年8月，受教育部高等教育司委托，教育部高等學(xué)校自動化類專業(yè)教學(xué)指導(dǎo)委員會組織專家，按照“卓越計劃”通用標(biāo)準(zhǔn)和專門要求，對本專業(yè)“卓越計劃”實施情況進行評價考查工作，給出評價意見：該專業(yè)按照“注重學(xué)理，融入業(yè)界”的人才培養(yǎng)理念，培養(yǎng)具有“應(yīng)用型、地方性、開放式”特征的應(yīng)用型人才，構(gòu)建能力導(dǎo)向的課程體系和考核評價機制，將工程化教學(xué)方式方法改革作為落實“卓越計劃”的核心；突出基于項目的“研中學(xué)、做中學(xué)”教學(xué)模式；強化基于企業(yè)現(xiàn)場實踐的實習(xí)與畢業(yè)設(shè)計；實行雙導(dǎo)師制指導(dǎo)模式；將人才培養(yǎng)作為產(chǎn)學(xué)研協(xié)同的根本目標(biāo)；培養(yǎng)過程與地方經(jīng)濟建設(shè)結(jié)合緊密；學(xué)生實踐能力強，畢業(yè)生就業(yè)質(zhì)量高，“卓越計劃”實施成效顯著。2019年，“基于OBE的自動化卓越工程師培養(yǎng)模式探索與實踐”獲中國自動化學(xué)會高等教育教學(xué)成果獎二等獎，同年獲得國家一流專業(yè)建設(shè)點。

自動化專業(yè)將繼續(xù)以新工科建設(shè)和“卓越計劃2.0版”實施為契機，在面向新工科建設(shè)的實踐教育體系與實踐平臺構(gòu)建、新工科多方面協(xié)同育人模式改革等領(lǐng)域建進行探索研究，以適應(yīng)新經(jīng)濟特征，培養(yǎng)符合產(chǎn)業(yè)需求的人才[5]。