工程應用型人才的漸進、貫通式實踐能力培養體系建設

李穎宏　徐繼寧　田紅芳

在當前國內高等教育中，實踐能力培養的系統化建設和工程應用能力的提高，已成為工科本科生培養的重點之一。北方工業大學以自動化專業學生實踐能力培養為試點，從課程體系結構、應用型能力培養的軟環境設計、硬環境建設出發，構建了漸進式、貫通式實踐能力培養體系，在學生的綜合實踐能力和創新意識培養方面取得了良好效果。

一、構建漸進式、貫通式工程實踐能力培養體系

在實踐能力培養體系中，工程技術實踐按基本技能訓練、專業綜合能力訓練和綜合工程實踐三個層次進行規劃。針對學生的課程實驗、課程設計、專業實習、科技活動、畢業設計等實踐環節，學校構建了跨環節點—線—面的漸進式、貫通式的培養體系，從專業實踐能力訓練上保持了連續性、系統性。

1.基本技能訓練

專業認識實習是各類訓練的起點，通過專業認識實習幫助學生建立控制系統的基本概念，在此基礎上，注重基本電工、電子基本操作技能的自動化工程實訓I、金工實習、電子電路基本系列實驗課程以及部分專業基礎課程獨立實驗，構成了基本技能訓練的第一層次。實訓采用集中培訓與分散訓練相結合的方法。集中培訓一般以課堂教學方式進行，視實訓進程安排不同內容的集中培訓。分散訓練主要強調時間和環節上的分散，一類是將實訓環節與課程教學同步進行，確保學生邊學習邊實踐；另一類是將實訓內容按照環節分階段進行，訓練內容分成電氣類和控制類不同菜單模塊，學校為不同專業方向的學生制定了不同的訓練計劃，確保學生的基本技能得到鍛煉。同時，專業基礎課程配制了大量不同層次的課內外實驗，學生可進行知識點的驗證和綜合應用練習，培養學生的基本工程素質和工程意識，為發展專業綜合能力打好基礎。

2.專業綜合能力訓練

本階段主要以數電、PLC應用、單片機、生產實習、開放性實驗以及過程控制系統等不同方向的課程設計和程序設計實踐為主干內容，學生根據專業興趣選修一定量的集中實踐環節。當學生由大二進入大三這一階段，應著重培養專業綜合運用能力。訓練中要求獨立設計完成若干較為完整的模塊，旨在進行自動化系統的理解性訓練，建立工程設計的概念，強化工程意識。

3.綜合工程實踐

本階段以解決實際問題為目標驅動，綜合前兩個階段的成果，以畢業設計、工程實訓Ⅱ、實踐類選修課、大學生課外科技活動、參加教師科研項目及電子設計大賽等為載體。同時，鼓勵優秀學生參加工程實際、科研及生產實際的研究課題，完成聯想和創新性訓練。其目的是因材施教，培養興趣及團隊合作精神，提高科研創新能力、寫作能力和交流溝通能力。

整個實踐能力培養體系的各層次培養目標明確、運行方式靈活，體現了連續性、漸進式、貫通式的特色，既保證了創新人才的亮點培養，又能使所有的學生歷經系統性的工程實踐。

二、建立“互勵”的課程教學體系和實踐能力培養體系

遵循認知規律，貼近學生的心理特點，建立了課程學習和實踐能力的互勵關系，設計了技能操作→認識學習→實踐探索→理論提高→工程應用→聯想創造的螺旋式上升通道。課程教學體系遵守科學性原則，注重工程目標；引導學生由做事只憑興趣的習慣，轉向以問題為導向的探究式學習，逐漸養成以工程為導向的應用創新思維。

以自動化專業的控制系統設計為例，學生在一年級的工程實訓Ⅰ中可以接觸到繼電器和基本電機拖動操作，了解其功能，引發興趣，帶著問題進入后續電氣控制技術等原理性知識的系統學習。課程學習激發實踐的熱情，在課程設計、綜合工程訓練階段，體會如何用課程中學習到的相關理論解決實際問題。同時，對電氣控制技術的深度和廣度有一定的認識，進一步促進專業課程，如電機拖動、PLC應用、運動控制系統等課程的學習。在實訓Ⅱ中，模仿工程項目的運行，學生在前面實踐的基礎上獨立完成小的系統，促進了工程素質的養成。在4年連續性的培養過程中，科學思維和實踐技能的提高一以貫之，互為激勵，漸次提高，實現從學生到未來工程師的轉變。

三、構建實踐教學“大平臺”

1.建立校內實習基地，營造真實的工程環境

學校從實踐教學的基本要求出發，于2002年建設了一條完整的電線自動化生產線（1-6mm2單芯低壓線）。該生產線能滿足兩個基本條件：一是學生能操作生產，生產工藝簡單；二是生產線包括了工業自動化各個基本控制環節和典型的控制系統，如調速系統，溫度、液位、流量控制系統，速度、張力控制系統等20多個環節和子系統，涵蓋了從基本控制到計算機控制的各類層次的技術，部分滿足了學生進行認識實習、課程設計、實訓和畢業設計等實踐教學內容的技術要求。該生產線建成6年來，每年均有2名~3名研究生和20名~30名的本科畢業生以生產線為控制對象進行實習、實踐活動，先后獲得專利3項，發表論文10余篇。

2.充分利用社會資源，構建產學研基地

2007年，學校與北京天華博實電氣技術有限公司簽訂產學研合作協議，建立產學研基地。目前，正在合作開發交流變頻設備和裝置，5名教師參與課題研究，共同培養了多名本科生和研究生。同時，自動化系與首鋼電控設備廠、首鋼機電設備公司保持長期合作，每年為生產實習提供一個校外實踐場所。

通過校內外實踐基地的建設，實現了在真實工程環境下培養學生實踐能力的目的，確立了工程應用型人才培養的模式。

3.構建開放靈活的實踐教學管理機制

學校采取了“分散、自主、細化、開放和全員參與”的原則，保證實踐、實訓質量。

分散：人員分散、時間分散。將某些按教學計劃集中進行的實訓、設計環節，按現有的硬件資源條件，分散進行。

自主：部分設計環節由學生自主選題、自主選定時間，系里安排教師指導。責任教師統籌管理，保證分組的合理性、時間安排上的可行性及選題的科學性。

細化：是指實訓內容細化，從方案設計、實際操作、裝配調試到說明書撰寫、報告答辯等環節均有明確要求，有效保障實訓、實習內容的深度，達到經歷完整的工程訓練目的。

開放：學生可以在任何約定時間進入實踐基地，部分實驗室做到全天開放。

全員參與：打破教師與教輔人員的界限，全體分散至各個實驗室、研究室，全員參與實驗室建設和學生實踐能力的培養。

這種教學管理方法，充分保證了實踐能力培養的效果和教學資源的最大化利用。

四、取得的成效

該教學改革思路已在學校自動化系各年級、近千名學生的教學活動中實施，學生的綜合實踐能力顯著提高。如在2006年和2007年北京市大學生電子設計大賽中，獲獎15項，其中獲全國二等獎1項；6人獲得全國第二屆“飛思卡爾”杯智能汽車設計大賽華北地區二等獎；10人在第四屆“挑戰杯”首都大學生課外科技活動中獲獎；20余人在石景山區“科園杯”大學生科技活動中獲獎；由學生創作、教師指導獲得發明專利、實用新型專利4項。自動化專業學生考研率在全校各專業一直名列前茅，每年均有15%~20%的學生考取名校研究生；學生就業率和就業質量均較高，學校作為北京經濟技術開發區人力資源供給基地，每年為開發區高新技術企業輸送百余名畢業生，其中自動化專業畢業生占1/3，學生的工程能力和綜合素質得到了用人單位的好評。

學校開創的漸進、系統培養應用型人才綜合實踐能力的新途徑，將學生實踐能力培養貫穿于人才培養的全過程，實現了在真實工程環境下培養學生的實踐能力，在提高學生工程技術能力和創新能力上凸顯了優勢和作用，對我國高校應用型人才培養模式的確立具有示范作用。■

（作者單位：北方工業大學）

[責任編輯：張 雯]