面向新工科的地方高校自动化专业培养模式改革与实践

纪振平 吴东升 杨青 孙金根

[摘 要]新型工业化发展需要和新工科专业建设背景对新型自动化人才培养提出了更高的要求。文章在分析自动化专业人才培养现状的基础上，对沈阳理工大学自动化专业的培养目标、培养模式、理论课程体系、实践教学体系、教学方法、师资队伍建设等环节所进行的综合改革，在工程应用型人才培养模式方面所进行的探索和实践，以及所制订的自动化专业新工科人才培养体系实施方案进行了探讨。

[关键词]新工科;自动化专业;培养模式;教学改革

[中图分类号] G642.0 [文献标识码] A [文章编号] 2095-3437（2020）09-0025-03

随着新一轮科技和产业革命的发展，新技术、新产品、新业态和新模式快速发展，这对工程科技人才提出了更高要求。2017年以来，“复旦共识”“天大行动”“北京指南”相继出现，吹响了新时代工程科技人才培养的号角，《新工科研究与实践项目指南》提出了新工科建设指导意见和推进新工科建设的具体方案[1-3]。2018年，国家出台了《加快推进教育现代化实施方案（2018-2022年）》和《教育现代化2035》。教育部出台了《关于加快建设高水平本科教育 全面提高人才培养能力的意见》之后，辽宁省教育厅也出台了相应的“实施意见”。这些方案和意见对高等学校办学提出了新的课题和更高的要求。对于地方高校来说，为适应国家新型工业发展和新工科背景下的大学生创新创业驱动发展需求，人才培养模式的改革势在必行。传统工科专业既面临新一轮的挑战也面临难得的发展机遇。改造和优化传统工科专业，加强工程教育支撑、服务地方经济发展的能力，需要在工程教育理念、培养目标、培养模式、专业特色、课程体系等方面进行研究和探索，初步形成与社会发展需求相适应的人才培养体系。

在此背景下，如何将新工科与自动化专业人才的培养模式相互融合已成为相关高校人才培养改革的热点问题，建立满足新型工业化发展需求的自动化专业人才培养体系是提高人才培养质量亟须探索的问题。本文拟在分析当前自动化专业人才培养模式现状的基础上，根据我校的实際办学特色及发展定位，立足新工科背景下自动化专业对人才的知识结构、能力结构以及整体素质的要求，分别从人才培养模式改革的新理念、课程体系的新结构、课程的新内容、教与学的新方法和立体实践教学体系的构建等方面探索新工科背景下的专业培养模式，为地方高校传统工科“新”起来和人才培养改革创新提供实践探索案例。

一、地方高校自动化专业的地位及发展现状

自动化是一个面向被控对象解决工程实际问题的专业。国内高校自动化专业非常重视学生应用能力培养，不同层次和不同类型的大学都在自动化专业工程应用能力培养方面进行不断的探索和研究，以提高自动化专业学生的核心竞争能力。

新工科建设是高等教育为适应未来产业发展需求所做的应对，它不单指对“人工智能”“机器人工程”“数据科学与大数据技术”等一些新兴工科专业进行建设，还包括对传统工科专业进行升级改造。从传统工科专业的发展现状来看，不论是教育理念、人才培养模式还是教学质量等方面都与经济社会发展所对人才的需求还存在较大差距。以自动化专业为例，地方高校自动化专业承担着培养区域经济社会发展需要的自动化人才的任务，为地方经济发展提供人才和智力保障。近年来，信息技术的快速发展和经济社会发展对人才要求的提高，使得高校人才培养中存在的理论和实践脱节、教学内容更新慢等问题日益突出，许多毕业生工程应用能力不强、创新意识薄弱和所学知识难以适应新型工业化发展需求等。因此，地方高校自动化专业的建设需要以社会需求为导向，根据区域社会经济发展需要，围绕工程教育的新理念调整自动化专业结构，构建新的培养模式，打造新的理论教学和实践教学体系，从而培养出具有较好的创新意识、工程实践能力和国际竞争力的高级应用型人才，实现区域社会经济与地方高校人才培养的同步发展。

从系统的角度来看，目前自动化专业主要存在以下问题：一是重理论、轻实践，人才培养模式相对滞后。实践教学独立性、系统性不够，依然依附于理论教学，未能形成以培养工程能力为主线的教学体系。二是教学体系与教学目标不匹配。现有教学体系是以教师单向传输为主、学科化、系统化的知识体系。学生基本没有工程的概念。三是教学设备和实践场地不健全。实验教学设备验证性实验多，设备二次开发功能不足，集成创新受限。实践场地不健全，不能真实再现实际生产过程，使得试验内容与实际工程脱节。四是学时和理论教学内容存在矛盾。其具体表现为理论学时较多，实践环节学时少;随着信息技术的快速发展，课程内容越来越多，但理论课程更新较慢，不能适应社会发展需求;传统课程内容与新开课程内容与学时合理分配和调整是需要在专业培养方案制订过程中解决的问题。五是教和学存在矛盾。我们更关注如何教而较少关注如何学，表现为学习指导不够，答疑流于形式等等。许多学生学习的目的就是通过考试，因此也造成其学习方法单一，自学能力欠缺。六是学和用存在矛盾。学生学习了多门课程知识，但是不知如何应用。首先是学习后续课时经常不会应用前面讲过的知识;其次是实验中出现问题时不知如何应用已学知识来分析;最后是许多学生在做课程设计、毕业设计过程中不会应用已学知识来分析问题，而在面对具体的工程问题时，学生动手能力弱就体现得更加明显。七是统一模式与多样化人才存在矛盾。教学计划缺少弹性，专业方向单一，现在学生都是自主择业，去向多样化，有的读研、出国，有的从事本专业、相近专业一线工作或者其他工作。八是教师工程能力不足，难以满足新工科专业建设的需求，实践教师的梯队建设与素质有待加强等等。

近年来，高校毕业生就业压力日益增加，特别是地方高校就业形势更加严峻，同时用人单位对毕业生的要求也在不断提高。因此，为了培养出更多能够适应新型工业化发展需求，既具有工程实践能力又具有创新意识的高级应用型人才，开展地方高校自动化专业培养模式的改革就显得尤为迫切和重要。

二、自动化专业人才培养模式改革措施

（一）明确专业定位，优化培养目标

制定专业培养目标是专业人才培养的方向和先导，要树立以目标产出为导向的人才培养理念，根据国家和地方经济社会发展对本专业的需求状况、学校人才培养的目标定位和自动化专业的学科支撑情况，参考自动化专业教学指导委员会制定的专业人才培养标准，并结合我校自动化专业优势和特色制定培养目标。沈阳理工大学是一所以工为主，具有鲜明国防特色的地方高校，学校的本科人才培养目标是培养基础扎实、实践能力强、具有创新精神、综合素质高的应用型高级专门人才。本专业在深入调研和充分论证的基础上明确，自动化专业人才培养目标要坚持“以学生为主体、以教师为主导、因材施教、分类培养”的理念，坚持知识、能力、素质协调发展的原则。坚持以培养学生的创新精神和实践能力为核心，完善 “实施工程教育，突出工程实践和社会实践”人才培养模式，以社会需求为导向，培养社会主义现代化建设需要的高级应用型人才。

（二）构建“自动化+”多学科融合培养模式

实施工程教育、强化工程应用能力培养已成为传统工科专业近年来改革的主流方向。因此，新工科人才培养必须面向社会需求进行供给侧改革。构建自动化专业人才培养模式时要根据自动化专业的时代性、系统性、实践性、交叉性特征，建立“自动化+”多学科交叉融合的专业人才培养结构[4]。以工程应用能力、创新意识以及终身学习能力培养为导向，在课程内容上应体现自动化专业厚基础、宽口径、强能力的特点，建设学科交叉课程，完善多学科交叉课程体系建设与共享。在教学计划中设立多门跨院系、跨学科的选修课程，使学生能自主选择，并要求修满一定的学分才能达到毕业要求。

（三）全面梳理课程关系，科学合理设置课程模块，建设培育课程[5]

根据人才培养目标及培养标准，全面梳理课程关系，科学合理设置各课程模块及学分要求，构建有机融合、层次分明、比例协调的课程体系，总体思路是减少专业理论课学时，增加实践教学环节的学时比例。重新制订自动化专业课程体系和具体的培养方案以及相应的学时、学分要求。在培养方案中明确每门课程或每个环节的培养目标和要求，梳理它们之间的内在联系，确保课程内容的合理衔接，避免出现课程设置随意、内容脱节或重复等现象。

在总学时基本不变的前提下，优化调整自动化专业的培养方案和教学计划，建立与培养目标相适应的教学体系。总的原则是坚持理论教学以“应用”为目的，以“必需、够用”为原则，强调能力。其主要内容包括：删减原计划中部分理论性强、对实际工程应用指导性弱的选修课，缩减部分课程的理论学时，增加与新技术和交叉学科有关的选修课（具体包括工业机器人、机器视觉技术、FRID 芯片及读写器技术、图像处理、系统集成、嵌入式控制、伺服电机及其控制等相关理论及实验课）。通过讨论明确新开课程，提炼出教学的知识点，并融入自动化专业的教学体系，增加实践环节的学时，调整实践环节内容。

（四）优化课程知识结构，改革课堂教学方法及考核模式

根据本校人才培养定位和学生学习状况，采用与之相适应的教学方式。根据自动化专业人才培养要求，并结合当前主流技术的发展现状，不断整合优化、更新教学内容，并将自动化领域的先进知识、技术进步和教师的科研成果引入课堂，实现产学研融合。充分利用网络资源和现代多媒体技术，整合优质教学资源，实现教学模式多元化。对于合适的课程，鼓励教师采用研究式、讨论式、案例式等教学方法，合理安排教师课堂讲授学时，并将课程学时设置分为教师课堂讲授学时、教师指导下的学生研讨学时，引导学生自主学习，提高学生终身学习能力。改革课程考核模式，加强对学生学习过程的考核，提高学习过程、实践环节等在课程考核中的比例，根据课程特点及教学要求探索多样化、科学化、可操作性强的考核方式。

（五）构建递进式立体化实践培养体系，加强实践教学，打造多层次立体化教学平台[6]

修订培养方案，实现理论实践课程一体化，提高实践教学学分比例到30%，构建科学完整、相对独立的实践课程体系。根据自动化专业的特点，通过实践使学生形成“系统”概念，注重加强实践课程内容的相互衔接，使课程实验、课程设计、毕业设计、工程实训、认识实习、生产实习、毕业实习、创新创业、竞赛活动等实践环节形成一个递进式立体化的实践体系。

以培养学生应用能力为中心，一方面以专业基础实验为铺垫，通过课程设计、工程实训、创新创业能力训练来强化实践创新能力，依托实习基地与校企联合基地进行综合实训来提升创新能力;一方面加强产学合作协同育人项目和校企联合实习实训基地建设，打造多层次递进式立体化实践教学平台，如图1所示。

（六）加强教师后备力量培养和双师型师资队伍建设[7]

近年来，随着一批60后骨干教师的逐步退休，以40岁以下为主体的青年专业教师队伍也逐步形成。他们年轻有为、充满朝气，但在教学经验、案例积累、整体教学研究能力等方面还需加强。学校、院系和专业三级在加大博士学位教师引进力度的同时，非常重视对青年教师的培养，把加强师德师风建设放在首要位置，并通过与有经验的教师结对子的方式尽快提高青年教师的业务能力。

针对我校青年教师大多是刚毕业的博士且存在理论知识比较丰富而工程实践能力比较弱的实际情况，鼓励青年教师深入企业或科研院所参与产品研发，或赴企业博士后流动站开展博士后研究工作，在了解生产过程的同时协助解决企业生产技术问题。同时学校出台了相关的政策，要求青年教师职称晋级必须有半年以上的企业实习经历，对参加企业实习的教师在工作量上有一定的减免等，调动了青年教师到企业实习的积极性，同时也提高了青年教师的工程实践能力。

三、结束语

我校自动化专业从2017年开始实施新工科应用型人才培养模式，同步修订教学计划并构建了新的课程体系和教学内容，建立了稳定的大学生实习实训基地，加强了校企合作的紧密程度。新的培养方案运行三年来初步显现了预期的效果。然而新工科建设是一个动态的发展过程，需要不断实施、反馈、总结、调整，在培养模式、课程体系等方面不断进行探索和实践，真正体现“以学生为本”的教育理念，以实现自动化专业可持续健康发展。

[ 参 考 文 献 ]

[1] 姜晓坤，朱泓，李志义.新工科人才培养新模式[J].高教发展与评估，2018（2）：17-24+103.

[2] 吴晓蓓.《中国制造 2025》与自动化专业人才培养[J].中国大学教学， 2015（8）：9-11.

[3] “新工科”建设复旦共识[J].高等工程教育研究，2017（1）：10-11.

[4] 刘朝华，李小花，张红强，等.新工科背景下地方高校自动化专业人才培养机制探究[J].当代教育理论与实践，2018（3）：69-72.

[5] 刘燕，徐惠钢，李智超，等.面向智能制造的自动化专业课程体系的重构[J].电气电子教学学报，2016（4）：51-53.

[6] 吴东升，高宏伟，杨青，等.基于校企合作的实践教学模式改革的研究与实践[J].大学教育，2017（7）：155-156+164.

[7] 张拓，李丹丹.《中国制造2025》背景下高校自动化专业改革与发展研究[J].教育探索，2016（6）：70-72.

[責任编辑：庞丹丹]