地方院校自动化专业工程教育改革的探索与实践

弋英民 刘涵焦 尚彬 辛菁 季瑞瑞 刘庆丰

[摘要]针对地方院校工程教育在评价体系、培养机制、教学实践等方面存在的诸多问题，西安理工大学自动化专业以工程教育认证为抓手，以培养具有解决复杂工程问题能力的自动化领域工程技术人才为目标，以学生为中心，以成果为导向，建立了具有可持续改进机制的自动化专业人才培养和评价体系。在实施“卓越工程师教育培养计划”和“专业综合改革试点”的引领下，形成了自动化专业人才培养校企合作新机制。

[关键词]地方院校；工程教育；实践性教学

[中图分类号]G642.0[文献标识码]A[文章编号]1005-4634（2018）01-0109-05

0引言

2006年，我國启动工程教育专业认证试点工作，开启了我国高等工程教育走内涵式发展路径并提升教育质量的工作路线。工程教育专业认证工作紧密联系教育界与工业界，提出了以毕业生核心能力为导向的工作理念，特别是在提高工程教育对产业实际需求方面，起到了重要的推动作用。因此，建立具有国际实质等效性的工程教育专业认证体系，成为教育界与工程界的广泛共识[1，2]。

随着经济全球化和科学技术的迅猛发展，面对建设创新型国家的新要求，对自动化专业人才培养体系进行深入改革势在必行[3，4]。地方本科院校作为工程应用型人才培养的重要基地，在办学理念和教育教学思想等方面与现代工程教育发展趋势存在偏差。在培养过程、质量标准、评价体系等诸多方面存在如下主要问题[5-9]。（1）毕业生培养质量标准及评价体系不完善；（2）学生培养过程工程背景不强，培养机制趋同，导致实践能力和创新精神不足。

2009年以来，西安理工大学自动化专业以实施卓越工程师教育培养计划和专业综合改革试点计划为契机，提出了面向工程、以德为先、能力为重、全面发展的自动化工程教育理念，形成了定位明确、系统构建、回归工程的改革思路，确立了满足国家和地方经济发展对自动化工程应用型人才的需求、主动适应国家工业转型发展需求和国际工程教育发展趋势的改革目标。通过理论教学与工程实际、学校培养与企业锻炼、工程能力与综合素质、课内传授与课外提升、服务地方与凸显特色、质量监控与社会评价的紧密结合，逐渐形成了注重学生工程能力培养、多层次的自动化创新型应用人才培养模式。

1地方院校自动化专业工程教育改革措施与方法针对我国高等教育进入大众化阶段和建设创新型国家的新要求，认真分析、研究了当前我国高等工科人才培养中存在的问题，并针对问题进行了大胆的探索和实践[10-12]。依据地方本科院校定位及服务对象，学院以自动化专业的工程教育认证为契机，于2015年成立了“自动化专业建设专家委员会”，负责专业规划、培养、教改等相关工作，建立了具有可持续改进机制的自动化专业人才培养及达成度评价体系；以实施“卓越工程师教育培养计划”和“专业综合改革试点”为引领，形成了自动化专业校企合作人才培养新机制；构建了自动化专业分层次、多模块、教学和科研紧密结合，注重培养学生分析和解决复杂工程问题能力的实践教学平台。学院在学生工程实践能力与综合素质的培养方面取得显著成效，凸显了学校的工科特色，提高了办学水平。

1.1建立具有可持续改进机制的自动化专业人才培养及达成度评价体系以自动化专业工程教育认证为抓手，以培养基础扎实、注重实践、学用贯通，具有解决复杂工程问题能力的自动化领域工程技术人才为培养目标，以学生为中心，以校内评价为过程反馈、社会用人单位评价为终端反馈，建立具有可持续改进机制的自动化专业人才培养及达成度评价体系。

1） 确定了明确的自动化专业人才培养的目标与定位。在多年的教学科研实践中，自动化专业始终坚持“育人为本，知行统一”的办学理念，并逐步形成了“注重基础、强化实践、推进创新”的专业特色。本专业的培养目标以学科和专业建设为基础，以人才培养为根本，加强科学研究，依托学科优势，统一规划，资源共享，以科研促进专业建设和人才培养，这与学校的人才培养目标定位具有一致性。

2） 建立满足国家工程教育认证通用标准和行业标准的毕业能力指标要求。按照国家工程教育认证通用标准和自动化行业标准，本专业人才培养方案对毕业生对于知识、能力、素质协调发展和综合提高提出了明确要求。要求学生学习自动化领域所必需掌握的数学、本学科相关的基础理论及专业理论、自动化工程系统组成与实现的相关技术等方面的知识，使学生得到必要的描述分析自动化工程问题的方法、分析研究控制系统的方法和实现自动化工程应用的基本训练，从而使自动化专业的学生具备工程分析、设计、研究、应用和管理等方面的基本能力。

本专业以人才培养目标和对毕业生的基本能力要求为基础，将12项毕业要求转换成的可判断的37个指标点并逐项分解落实到各个教学活动中，制定每门课程的教学大纲。每门课程的教学内容和教学目标要满足其支撑的毕业要求的知识能力要求。通过设计教学环节、教学活动和课外环节，辅之以完善的教学质量监控体系和保障体系，实现课程目标，进而实现本专业的人才培养目标。各类课程中所设置的课程能够支撑标准中的各项毕业要求，课程的内容及其考核方式可以使学生达到各项毕业要求。

3） 构筑以校内评价为过程反馈、社会用人单位评价为终端反馈的自动化专业人才达成度评价体系。人才达成度评价体系以本科教学各个环节的校内评价标准为依据，通过定期开展各年级学生座谈会的方式，全方位收集学生对于教学过程、教学方法的意见和建议，各教学单位和教学主体针对反馈信息及时做出调整和改进，有效提高了教学质量；通过针对往届毕业生的问卷调查、学校招聘会、用人单位信息反馈机制等方式，了解本专业毕业生的工作情况，征求他们对本专业建设的建议，以需求为导向，定期修订自动化专业培养目标和培养计划，完善自动化专业人才达成度评价体系。根据国家工程教育认证12条目标要求，建立了学校自动化专业毕业的12条指标要求，毕业要求达成度评价成绩按照毕业要求指标点的支撑课程的达成度加权得分求和计算而得。课程和其它的教学方式支撑不同的指标点，共计37个指标点，确立了各指标点的支撑课程及权重系数。各指标点对应支撑课程达成度加权评价得分的求和为该指标点的得分（≥0.75为合格）。例如，《电路》课程对毕业要求指标点达成度的加权评价值为：《电路》对指标点3-1评价值= 0.4x{（样本总人数-不足人数）÷样本总人数}= 加权评价得分。此达成度评价方法为本专业首次提出，即综合学校所有的教学环节，采用数值计算的方式进行评价得到结果，对于学生的评价具有量化的考核依据，更具科学性。

1.2形成自动化专业人才培养校企合作新机制

以卓越工程师教育培养计划和专业综合改革试点计划为引领，面向装备制造业，培养基础理论扎实、工程实践能力强、综合素质高的创新型应用人才，通过“学在企业、研在企业、实践在企业”和“工程师进课堂”等培养方式，建立了自动化专业人才培养校企合作新机制。

1） 以培养学生的知识、能力为核心标准，建立自动化专业卓越工程师计划培养方案。制定以工程实践能力培养为特色的卓越工程师培养方案。通过課程内容的调整，完善了相关课时，并针对卓越工程师的培养特点增加了教学实践环节的比重，保证全过程实践教学环节不少于1学年。在原有课程内容中增大实验教学内容的学时比例。在整个课程体系中，通过企业独立或联合设置课程等方式，增设以具有实际工程经验教师为主体，工程案例为内容的、面向工程实际的课程。

2） 突出实践，调整课程内容，强化学生的实验动手能力。教学方法的变革体现在两个方面：一方面，针对课程体系的整合带来的课程内容的变化，实行教授课程整合负责制，由教授组织授课小组完善课程整合、编写教材、改变教学手段和考核办法，更加利于卓越工程师的培养；另一方面，增加培养学生动手能力的实验教学环节课程，要求学生独立完成从元器件到系统构建的整个过程，通过答辩和验收完成每一个实验的考核。

3） 分层次的企业实践教学，培养学生自动化技术的工程应用能力，具体开展的实践活动如下。

第一，企业认知实践。通过深入企业生产现场观摩、参观，企业专家讲课等形式认识企业、了解行业，通过认识理论知识和工程实际的关系，掌握装备制造业的自动控制系统类型、研究现状、发展趋势、现代企业生产、管理、运行机制。

第二，企业工程实践。结合专业基础知识，以自动化专业的典型控制系统为对象，学生动手设计电路，使用硬软件工具，培养基本工程分析、设计、应用能力。

第三，企业生产实践。学生深入企业，依照工业产品的开发流程及控制系统的设计规范，掌握工业产品控制系统硬件、软件设计流程及控制系统各部件的选型计算方法，熟悉工业产品控制系统电气安装、调试方法，熟悉生产车间供配电系统的配置，生产设备的维护等。

第四，探索专业课教学“课堂进企业”和“企业进课堂”的校企融合教学新机制。企业专家参与制定培养大纲。自动化专业与艾默生等行业企业特邀专家先后多次对自动化专业毕业培养计划和目标要求进行研讨，结合艾默生对企业工程师的培养要求，修订自动化专业的培养计划，采取头脑风暴的形式，校企互补的方式修订培养大纲。学校与企业开展多种形式的融合教学新机制如表1所示。

1.3以国家、省级教学、科研基地为依托， 搭建了自动化专业分层次、多模块的实践教学平台学校以国家级实验教学示范中心、国家级工程实践教育中心、国家工程研究中心和陕西省2011协同创新中心、陕西省重点实验室等校内外高水平教学、科研实践基地为依托， 搭建了自动化专业分层次、多模块的实践教学平台。依托控制科学与工程一级博士授权学科，以自动化专业的专业基础实验、专业实验及专业综合实践与创新的需要，建立了如图1所示的以“自动化工程实践平台”“电子与信息工程实践平台”“计算机辅助实践平台”3个平台与1个“自动化与信息技术综合实践与创新基地”为主的信息与控制工程实验教学示范中心，在学生培养和科学研究方面发挥了重要作用。

2工程教育改革的实施效果

2.1推动了教学改革、专业建设和师资队伍建设

西安理工大学自动化专业以地方经济建设和行业需求为引导、以提高学生工程实践能力和创新意识为重点的工程教育教学改革，取得了一批标志性成果。6年多来，学院取得以下成绩。

1） 课程建设。学校围绕自动化专业核心课程获批国家级精品资源共享课《自动控制理论》，获批省级精品资源共享课《信号与系统》《数字信号处理》《图像处理与传输》各1门，获批校级精品课《过程控制与自动化仪表》和《微机原理及应用》各1门。这些专业核心课程有力地支持了专业的工程教育人才培养。

2） 专业建设。2010年，自动化专业入选首批教育部卓越工程师教育培养计划；2013年，信息与控制工程实验教学中心获批国家级实验教学示范中心；2014年、2017年，自动化专业两次通过国家工程教育认证；2014年，获评陕西省教育系统先进集体；2012年，成为国家级高等学校“专业综合改革试点”专业。

3） 师资队伍建设。专业形成了一支结构合理、学术造诣高、科研及工程实践能力强的师资队伍。 “自动化专业核心课程教学团队”为“国家级教学团队”。自2010年起，本专业从国内外引进博士8人，先后派遣11名中青年教师赴中国北车集团、艾默生过程控制有限公司、中国石油测井有限公司、陕西亚陆工业控制系统有限公司等单位进行了6个月的企业实践培训，派遣8名教师赴国外一流大学进修、合作研究。图1自动化专业实践平台框架2.2科研、教学、实验室交互融合，促进了工程教育教学改革本科毕业设计题目90%来自各类科研项目，科研与教学融合。毕业设计选题以自动化领域的典型系统、技术前言和国家急需为导向，题目90%来自于国家、省市级各类科研项目、企业委托开发项目。

自动化专业先后建立了“西安理工大学和中国东方电气集团有限公司联合共建卓越工程师工程实践教育中心”（国家级），“西安理工大学和西安电力电子技术研究所联合共建卓越工程师工程实践教育中心”（省级），“自动化卓越班和西安艾默生过程控制有限公司联合共建实践教学单位”（企业级），“自动化专业卓越创新实验室”（校级）。依托这些基地，学生完成了毕业设计、课程设计和生产实习等教学实践环节，培养了学生解决复杂工程问题的能力。

西安理工大学—艾默生过程管理数字化工厂联合实验中心建成以来，共接待学生300余人次在这里进行实验及创新能力培养。与美国ROCKWELL公司共建的罗克韦尔自动化技术综合实验室组织了西安理工大学两届自动化系统应用大赛；飞思卡尔嵌入式系统实验室为课程设计、毕业设计以及大学生课外科技活动提供实验条件。3个实验室近5年获得全国各类竞赛20余项。

2.3提升了学生创新意识，毕业生深受用人单位欢迎1） 学生科技成果丰硕。近3年来，自动化专业学生参加各级各类科技创新竞赛500余人次，获奖350余人次。其中，全国大学生电子设计竞赛、“挑战杯”全国大学生课外学术作品竞赛、大学生数学建模竞赛国家级、“飞思卡尔”智能车大赛等国家、省部级以上奖励160项，承担国家大学生实验创新计划24项。学生科技成果申请发明专利、软件著作权等知识产权项目15项，先后有30人次参加国内、国外学术会议。

2） 毕业生服务国家地方装备制造企业。国内知名企业艾默生公司、东方电气集团等20多家单位将学校自动化专业作为定点招聘院校。近5年来，自动化专业约有60%左右的学生选择在西部的科研设计单位、装备制造企业就业，涌现出一大批能够扎根基层工作，具有良好思想素质和工程实践能力的专业技术骨干，为地方经济建设和行业的科技进步做出了突出贡献。

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