新工科背景下地方院校自動(dòng)化專業(yè)人才培養(yǎng)模式探索

黃小娜，周佐

摘要：新工科背景下，新科技和新產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展需要高水平的創(chuàng)新技術(shù)人才，其給高校帶來了機(jī)遇，同時(shí)也給作為人才培養(yǎng)主力軍的地方院校帶來了很大的挑戰(zhàn)。自動(dòng)化作為傳統(tǒng)的工科專業(yè)，已為國家培養(yǎng)了大量的應(yīng)用型人才，推動(dòng)著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展。新產(chǎn)業(yè)與新科技的興起對(duì)高校自動(dòng)化人才培養(yǎng)模式也提出了新的要求。文章通過建立多學(xué)科交叉的“自動(dòng)化+”培養(yǎng)模式、多維立體化的實(shí)踐教學(xué)和科研促進(jìn)教學(xué)的模式，探索地方院校自動(dòng)化專業(yè)的建設(shè)和人才培養(yǎng)之路，以滿足新型經(jīng)濟(jì)發(fā)展的人才需求。

關(guān)鍵詞：新工科；地方院校；自動(dòng)化專業(yè)；人才培養(yǎng)

中圖分類號(hào)：G642? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1009-3044（2022）35-0119-03

當(dāng)前，以人工智能、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、智能制造等新興科學(xué)技術(shù)為核心的新一輪科技和產(chǎn)業(yè)正快速發(fā)展，這些技術(shù)給當(dāng)今社會(huì)帶來了科技變革與技術(shù)革命。新科技與新產(chǎn)業(yè)的興起需要調(diào)整、升級(jí)與改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)，這需要新興技術(shù)創(chuàng)新人才的有力支撐。國家經(jīng)濟(jì)發(fā)展需要大量的新一代自動(dòng)化人才，這給高校人才的培養(yǎng)帶來了機(jī)遇的同時(shí)也帶來了挑戰(zhàn)[1]。

自動(dòng)化專業(yè)是應(yīng)用性很強(qiáng)的工科專業(yè)，學(xué)科涉及的范疇較為廣泛，是非常關(guān)鍵的科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域。自動(dòng)化領(lǐng)域與其他相關(guān)學(xué)科領(lǐng)域知識(shí)技術(shù)的融合，能夠更高效地解決社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展中出現(xiàn)的一些工程問題。自動(dòng)化專業(yè)既兼顧了控制和管理，也具備強(qiáng)電、弱電結(jié)合的特點(diǎn)，是推進(jìn)新科技和新產(chǎn)業(yè)發(fā)展的一支強(qiáng)力的主力軍。自動(dòng)化專業(yè)的人才培養(yǎng)要求學(xué)生具備豐富的理論知識(shí)以及較強(qiáng)的動(dòng)手實(shí)踐能力，能夠從事系統(tǒng)的運(yùn)行、分析與設(shè)計(jì)工作。該專業(yè)多年來已為國家培養(yǎng)了大量的應(yīng)用型人才，為人才培養(yǎng)做出了貢獻(xiàn)。然而，新工科背景下，傳統(tǒng)的人才培養(yǎng)模式已經(jīng)難以適應(yīng)社會(huì)發(fā)展的需求，當(dāng)前社會(huì)發(fā)展需要能夠適應(yīng)新技術(shù)與新產(chǎn)業(yè)的高水平創(chuàng)新人才，自動(dòng)化專業(yè)傳統(tǒng)的知識(shí)體系框架也受到了沖擊。如何將新科技與新產(chǎn)業(yè)的相關(guān)知識(shí)技術(shù)與自動(dòng)化專業(yè)人才培養(yǎng)相結(jié)合，進(jìn)一步促進(jìn)學(xué)生運(yùn)用知識(shí)解決實(shí)際問題的能力以及學(xué)生的綜合競(jìng)爭(zhēng)力，是目前自動(dòng)化專業(yè)人才培養(yǎng)需要解決的問題[2]。

因此，當(dāng)前高校應(yīng)及時(shí)調(diào)整自動(dòng)化專業(yè)的人才培養(yǎng)模式，提升創(chuàng)新型、應(yīng)用型人才的培養(yǎng)質(zhì)量，為社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展提供人才與智力支持，滿足新型經(jīng)濟(jì)社會(huì)的需求[3-4]。作為人才培養(yǎng)的主力軍，地方院校應(yīng)根據(jù)社會(huì)需求與學(xué)校的實(shí)際情況，制定合理可行的人才培養(yǎng)方案。新工科背景下，如何培養(yǎng)滿足新型工業(yè)化發(fā)展的自動(dòng)化專業(yè)人才，是值得地方院校探索的問題。本文通過探索新工科背景下地方院校自動(dòng)化專業(yè)的人才培養(yǎng)模式，以期為新型經(jīng)濟(jì)社會(huì)提供高級(jí)工程技術(shù)人才。

1 建立“自動(dòng)化+”的多學(xué)科交叉培養(yǎng)模式

隨著新一代信息技術(shù)的快速發(fā)展，自動(dòng)化專業(yè)現(xiàn)有的知識(shí)框架體系受到了沖擊。如何將人工智能、大數(shù)據(jù)等新一代信息技術(shù)融合到自動(dòng)化專業(yè)的人才培養(yǎng)中，提高自動(dòng)化專業(yè)學(xué)生運(yùn)用綜合知識(shí)解決實(shí)際問題的能力， 是當(dāng)前亟待解決的問題[5]。自動(dòng)化與其他學(xué)科的結(jié)合，已涉及了社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的方方面面，為國家未來科技發(fā)展規(guī)劃的先進(jìn)技術(shù)領(lǐng)域提供了重要支撐。多學(xué)科交叉的“自動(dòng)化+ ”培養(yǎng)模式有益于突破學(xué)科專業(yè)之間的壁壘，融合不同專業(yè)的專業(yè)知識(shí)，更有利于培養(yǎng)高素質(zhì)的應(yīng)用型人才。自動(dòng)化專業(yè)的人才培養(yǎng)應(yīng)該積極探索多學(xué)科交叉的“自動(dòng)化+ ”培養(yǎng)模式，拓寬自動(dòng)化專業(yè)的學(xué)科覆蓋面以及學(xué)科結(jié)構(gòu)方面的廣度，構(gòu)成學(xué)科專業(yè)間可持續(xù)與協(xié)調(diào)發(fā)展的知識(shí)體系。

一方面，以自動(dòng)化專業(yè)的主干專業(yè)課程為核心，依據(jù)自身的專業(yè)特色，進(jìn)一步調(diào)整知識(shí)體系結(jié)構(gòu)，通過對(duì)相關(guān)教學(xué)內(nèi)容的整合，結(jié)合新產(chǎn)業(yè)和新技術(shù)的發(fā)展，優(yōu)化基礎(chǔ)課程體系以及專業(yè)方向課程體系。凝練專業(yè)特色，以此為基礎(chǔ)打造自動(dòng)化專業(yè)的金課和精品課，幫助學(xué)生牢固掌握本專業(yè)的知識(shí)和技術(shù)，強(qiáng)化專業(yè)素質(zhì)。另一方面，從學(xué)科結(jié)構(gòu)的角度拓寬知識(shí)覆蓋面，融合其他相關(guān)學(xué)科專業(yè)的基礎(chǔ)課程和專業(yè)方向課程，利用合作的方式促進(jìn)自動(dòng)化學(xué)科與其他學(xué)科專業(yè)的融合交叉，從而形成“自動(dòng)化 +”的多學(xué)科交叉培養(yǎng)局面。通過建設(shè)校內(nèi)“自動(dòng)化+”的教育資源共享平臺(tái)，促進(jìn)學(xué)科深度融合。自動(dòng)化與人工智能、電氣工程、能源與動(dòng)力工程等學(xué)科專業(yè)融合度較高，通過科學(xué)的學(xué)科規(guī)劃，結(jié)合上述學(xué)科的特點(diǎn)，將自動(dòng)化專業(yè)的理論知識(shí)與研究方法應(yīng)用于上述學(xué)科，建設(shè)與共享不同學(xué)科的課程體系，打破學(xué)科之間以及專業(yè)之間的壁壘，鼓勵(lì)學(xué)生跨學(xué)科、跨專業(yè)選修一部分相關(guān)課程，擴(kuò)大學(xué)生的知識(shí)覆蓋面，培養(yǎng)復(fù)合型人才，實(shí)現(xiàn)“自動(dòng)化+”的培養(yǎng)模式。

2 構(gòu)建多維立體化的實(shí)踐教學(xué)模式

實(shí)踐教學(xué)是培養(yǎng)具有高水平創(chuàng)新型工程技術(shù)人才的重要環(huán)節(jié)與主要途徑，是提升學(xué)生動(dòng)手能力、工程綜合能力、創(chuàng)新能力以及自身綜合素質(zhì)的有效途徑[6]。學(xué)生通過實(shí)踐，可以使得自身的工程意識(shí)、工程能力得到提高，積累一定程度的工程經(jīng)驗(yàn)。實(shí)踐教學(xué)是一項(xiàng)非常復(fù)雜的系統(tǒng)工程，只有通過多層次的實(shí)踐教學(xué)，多個(gè)環(huán)節(jié)共同組合作用，才能全面提高實(shí)踐教學(xué)質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)滿足新科技、新產(chǎn)業(yè)培養(yǎng)要求的實(shí)踐教學(xué)模式。

實(shí)踐教學(xué)包括多個(gè)方面的內(nèi)容，強(qiáng)化實(shí)踐教學(xué)不僅僅是增加實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)，還需要通過校外實(shí)習(xí)基地、校企合作基地以及虛擬仿真實(shí)驗(yàn)技術(shù)等，構(gòu)建一個(gè)多維立體化的實(shí)踐教學(xué)模式，如圖1所示。

在上述實(shí)踐教學(xué)模式中，首先，以電工、電子類課程的實(shí)驗(yàn)和控制類課程的實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)，保證學(xué)生掌握自動(dòng)化專業(yè)的基礎(chǔ)知識(shí)，為實(shí)踐教學(xué)打下堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)。其次，結(jié)合企業(yè)的優(yōu)勢(shì)，共建校企產(chǎn)學(xué)實(shí)踐基地，切實(shí)加強(qiáng)實(shí)訓(xùn)基地、實(shí)習(xí)基地以及校企聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)。通過認(rèn)知實(shí)習(xí)、綜合實(shí)訓(xùn)和課程設(shè)計(jì)，拓展自動(dòng)化專業(yè)學(xué)生知識(shí)面的廣度和深度，提高學(xué)生的工程素養(yǎng)。隨后，通過學(xué)科競(jìng)賽、生產(chǎn)實(shí)習(xí)和綜合課程設(shè)計(jì)等環(huán)節(jié)的相互融合，推動(dòng)學(xué)生探索自動(dòng)化專業(yè)的知識(shí)與技術(shù)，拓展學(xué)生的工程創(chuàng)新能力。最后，整合大學(xué)四年所學(xué)的專業(yè)知識(shí)，通過畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）培養(yǎng)學(xué)生的文獻(xiàn)閱讀、綜述能力，拓展學(xué)生的閱讀面與知識(shí)面，進(jìn)一步提高學(xué)生的工程能力、工程素養(yǎng)和解決實(shí)際問題的創(chuàng)新能力。同時(shí)，在課程實(shí)驗(yàn)、課程設(shè)計(jì)和畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）等多個(gè)環(huán)節(jié)，還可以利用計(jì)算機(jī)技術(shù)、云教育平臺(tái)等，進(jìn)一步推進(jìn)虛擬實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)，深度強(qiáng)化、融合信息技術(shù)與實(shí)踐教學(xué)，充分運(yùn)用虛擬仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)實(shí)施創(chuàng)新實(shí)踐教學(xué)，促進(jìn)學(xué)生對(duì)課程理論知識(shí)的理解，幫助學(xué)生提升實(shí)踐創(chuàng)新能力，為解決復(fù)雜工程問題打下良好的基礎(chǔ)。例如，學(xué)生通過利用Multisim軟件仿真電路系統(tǒng)，驗(yàn)證基爾霍夫電壓定律，如圖2所示。仿真實(shí)驗(yàn)過程不受實(shí)驗(yàn)室空間和硬件實(shí)體的限制，在一定程度上降低了人力物力成本，元器件參數(shù)值的調(diào)整十分便捷。同一個(gè)電路可采用不同的設(shè)計(jì)方法和分析方法，為實(shí)際電路系統(tǒng)的分析與設(shè)計(jì)提供更多的參考，進(jìn)一步提高了學(xué)生的綜合素質(zhì)。

多維立體化實(shí)踐教學(xué)體系的構(gòu)建能夠確保自動(dòng)化專業(yè)的學(xué)生在大學(xué)四年的時(shí)間里接受基本工程實(shí)踐能力的訓(xùn)練。通過合理設(shè)計(jì)實(shí)踐教學(xué)的內(nèi)容，將自動(dòng)化技術(shù)相關(guān)的知識(shí)融入實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容中。進(jìn)一步地，結(jié)合新產(chǎn)業(yè)、新技術(shù)相關(guān)的智能制造、智能控制、智能裝備、機(jī)器人技術(shù)等，更新并升級(jí)改造傳統(tǒng)的實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容，使得自動(dòng)化專業(yè)的學(xué)生能夠獲得工程實(shí)踐能力，促進(jìn)學(xué)生的實(shí)踐創(chuàng)新能力。

3 以科研促進(jìn)教學(xué)模式

在當(dāng)前新科技和新產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展的浪潮下，自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展速度也有了顯著的提升，隨之而來也不斷涌現(xiàn)了一些相關(guān)科學(xué)問題，這就需要高校不斷探索、挖掘自動(dòng)化技術(shù)相關(guān)的新理論、新技術(shù)和新方法。自動(dòng)化專業(yè)的人才培養(yǎng)需要始終注重教學(xué)與科研的有機(jī)統(tǒng)一，教學(xué)與科研工作相輔相成、相互促進(jìn)，兩者是推進(jìn)高校發(fā)展與學(xué)科建設(shè)的重要組成部分[7]。教學(xué)需要科研的支持，科研也必須服務(wù)于教學(xué)，有機(jī)結(jié)合教學(xué)與科研是提高人才培養(yǎng)質(zhì)量的關(guān)鍵所在。在教學(xué)過程中，避免出現(xiàn)教學(xué)與科研分離的情況，力爭(zhēng)做到“教研合一”，二者相互融合、相互促進(jìn)。

在科研促進(jìn)教學(xué)方面，可采用以下方式將科研成果轉(zhuǎn)變?yōu)榻虒W(xué)資源，切實(shí)提升人才培養(yǎng)質(zhì)量。首先，可以開展自動(dòng)化領(lǐng)域研究動(dòng)態(tài)的學(xué)術(shù)講座，聘請(qǐng)國內(nèi)外自動(dòng)化領(lǐng)域的知名專家學(xué)者等舉辦形式多樣的學(xué)術(shù)報(bào)告會(huì)，讓學(xué)生有機(jī)會(huì)接觸自動(dòng)化領(lǐng)域的最新前沿技術(shù)知識(shí)和發(fā)展趨勢(shì)，拓寬學(xué)生的視野與知識(shí)面。其次，在課堂教學(xué)過程中，教師可將科研成果融入教學(xué)案例中，及時(shí)向?qū)W生普及最新的科學(xué)研究成果，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，促進(jìn)教學(xué)與科研的有機(jī)結(jié)合與共同發(fā)展。教師通過將自己的科研成果融會(huì)貫通到教學(xué)環(huán)節(jié)，既有利于促進(jìn)教學(xué)內(nèi)容的改革，使得教學(xué)內(nèi)容更加新穎有趣，又豐富了課堂教學(xué)的內(nèi)容，使得課堂教學(xué)有拓展、有深度。隨后，以學(xué)生為中心，教師為引導(dǎo)，指導(dǎo)學(xué)生參加大學(xué)生科技創(chuàng)新項(xiàng)目，豐富自動(dòng)化專業(yè)學(xué)生的科研訓(xùn)練活動(dòng)。學(xué)生在完成科技創(chuàng)新項(xiàng)目的過程中，經(jīng)歷了發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題的全過程。學(xué)生不再只是在課堂上被動(dòng)地接受專業(yè)知識(shí)，而是以探究、發(fā)現(xiàn)為主的主動(dòng)學(xué)習(xí)，這些科研訓(xùn)練使學(xué)生提高了對(duì)知識(shí)的整體把控能力，增強(qiáng)學(xué)生的科研實(shí)踐能力，在一定程度上提高了科研素養(yǎng)。此外，還可以吸收學(xué)生參與教師的科研項(xiàng)目，讓學(xué)生對(duì)老師的科研工作有所了解，引導(dǎo)學(xué)生創(chuàng)新能力和科研能力，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。學(xué)生在教師的指導(dǎo)下參與科研項(xiàng)目，獲得了涉足自動(dòng)化學(xué)科前沿科技領(lǐng)域的機(jī)會(huì)，得到了豐富的科研體驗(yàn)。這部分參與大學(xué)生科技創(chuàng)新項(xiàng)目或者教師科研項(xiàng)目的學(xué)生，一般專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)都比較扎實(shí)，這些工作讓學(xué)生的文獻(xiàn)閱讀能力、實(shí)踐能力都得到了鍛煉，為其在大學(xué)四年級(jí)撰寫畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。還可以鼓勵(lì)這部分學(xué)生在校期間撰寫調(diào)查報(bào)告或者發(fā)表學(xué)術(shù)論文，培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立思考以及解決問題的能力，促進(jìn)提升學(xué)生的創(chuàng)新能力與綜合素質(zhì)。

例如：2021年，在我校第十一批大學(xué)生科技創(chuàng)新項(xiàng)目中，教師指導(dǎo)5名本科生參與了《基于粒子群優(yōu)化法的風(fēng)電場(chǎng)參數(shù)辨識(shí)研究》的科技創(chuàng)新項(xiàng)目。在科技創(chuàng)新項(xiàng)目的實(shí)施過程中，學(xué)生在閱讀文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上，總結(jié)了系統(tǒng)參數(shù)辨識(shí)的重要性，選擇了甘肅省河西地區(qū)的風(fēng)電場(chǎng)為研究對(duì)象（風(fēng)速數(shù)據(jù)來源于中國氣象數(shù)據(jù)網(wǎng)），利用Matlab編寫基于粒子群算法的系統(tǒng)參數(shù)辨識(shí)程序，得到了比較理想的結(jié)果。這些工作使得學(xué)生明確了建立高精度風(fēng)電場(chǎng)模型以及風(fēng)電場(chǎng)參數(shù)辨識(shí)的重要性，進(jìn)一步地提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣以及科研創(chuàng)新能力，提升自動(dòng)化專業(yè)人才培養(yǎng)的質(zhì)量，助力具有科學(xué)和創(chuàng)新精神的應(yīng)用型人才的培養(yǎng)。

4 結(jié)語

本文結(jié)合自動(dòng)化專業(yè)的特點(diǎn)，探索地方院校自動(dòng)化專業(yè)的人才培養(yǎng)模式，培養(yǎng)符合新型經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展需求的自動(dòng)化專業(yè)人才。通過建立多學(xué)科交叉的“自動(dòng)化+”培養(yǎng)模式，以及構(gòu)建多維立體化的實(shí)踐教學(xué)模式，拓寬學(xué)生的知識(shí)面，提升學(xué)生的知識(shí)結(jié)構(gòu)與實(shí)踐能力。同時(shí)，以科研促進(jìn)教學(xué)，將科研資源轉(zhuǎn)換為教學(xué)資源，使學(xué)生受到良好的科研訓(xùn)練，提升學(xué)生的綜合素質(zhì)與創(chuàng)新能力，為社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展提供高水平的創(chuàng)新型自動(dòng)化專業(yè)技術(shù)人才。

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【通聯(lián)編輯：王力】