應用型自動化人才實踐創新能力的項目依托式培養方法

張建華 葛紅宇 李宏勝

南京工程學院自動化學院，江蘇南京 211167

應用型自動化人才實踐創新能力的項目依托式培養方法

張建華 葛紅宇 李宏勝

南京工程學院自動化學院，江蘇南京 211167

根據自動化專業貼近生產、強調實踐等特點，系統探討了應用型自動化專業人才實踐創新能力的項目依托式培養方法，就項目設計、實踐創新精神、協調溝通能力與全過程控制等方面給出了可行的措施與手段。教學實踐表明：所提出的項目依托式培養方法與實施途徑對自動化專業的實踐創新能力的提高切實可行，效果良好。

自動化；項目依托式培養；實踐創新；教學改革

automatiospn eciality；projoercit entecd ultivation；practice innovation；educational reform

自動化是工業現代化的基礎與支撐，是國家科技發展水平的重要標志，自動化專業的發展與人才培養在國家工業乃至經濟發展中具有舉足輕重的地位[1]。作為一個直接面向生產的學科領域，自動化專業具有多學科交叉融合的特點，其發展與計算機、微電子、通信等領域的進步緊密相關，同時又具有很強的實踐性[2-4]，實踐動手能力、工程創新能力以及相關專業技能是自動化專業人才培養的重要內容[5，6]。

結合自動化專業及相關專業的最新發展、應用型人才的知識、技能要求，面向工業現場的實際需求，以項目研究為核心，本文開展應用型自動化專業人才實踐創新能力的項目依托式培養方法探索，從項目選擇、創新精神培養、協作能力的養成以及實踐創新能力培養的全過程控制等角度，全面探討自動化專業實踐創新能力的項目探究式培養途徑及手段。

1 項目設計

實踐項目設計是項目依托式實踐創新能力培養的核心內容，要求實踐項目貼合專業、符合學生興趣特點、結合學生就業方向與職業發展規劃，同時考慮學生知識結構與認知過程，按照循序漸進的認知規律，分階段逐步實現學生實踐創新能力的提高。

結合專業指實踐項目緊密貼合自動化專業的電路分析、數字/模擬電路、控制系統建模與仿真以及自動化系統相關的軟硬件等課程基礎知識。根據自動化在生產中的應用，項目設計應涵蓋放大電路、整流電路、穩壓電源、濾波電路、單片機擴展、串行通信等基本硬件電路、程序模塊，幫助學生逐步學會利用示波器、信號發生器、萬用表等常用儀器以及IAR、ADS、Matalab等常用開發工具進行電路、程序的設計、分析、調試與仿真。

結合興趣特點與職業規劃是指在課程實踐項目基礎上，幫助學生需找專業興趣，認識自身特點，合理規劃職業發展，由此設計符合學生自身特點的項目實踐規劃，內容包括485、can以及以太網等工業現場總線應用、通信協議實現技術、嵌入式控制系統、高速運動控制網絡、精密運動控制系統、無線自動化網絡等。

結合學生知識結構與認知過程要求分階段逐步實現實踐創新能力的培養，由基礎的接口設計、調理電路等課程實驗項目逐步過渡到IO模塊、傳感電路等多課程綜合實踐，進而進入到IO板卡、反饋通道設計等綜合單元項目實踐以及溫度控制、位置控制系統等具有一定復雜程度的創新性項目。注重強調基礎項目、單元項目與創新項目之間的關聯性、繼起性與呼應性，做到基礎項目在單元項目有驗證，單元項目在創新項目中有應用；反之，單元項目與創新項目可分別分解成基礎項目與單元項目。同時，又要注重項目的目的性即新知識、技能的獲取，把握難度，使學生在現有知識與技能基礎上，通過適當的思考、討論、咨詢，進入到新的知識、技能層面，形成創新能力的培養階梯。

同時，基礎或單元項目要求來源于生產、科研實踐的實際系統，可以是其中的分支電路或程序模塊；創新項目要求能夠滿足實際生產、科研需求，是構成實際自動化系統的構成模塊或單元，切實貼合生產實際。需要說明的是，實踐創新能力的項目依托式培養不是簡單地一兩個實驗能夠實現的，而是一個貫穿大學教育、較為長期的過程，需要系統的實踐多次重復、逐步深化，短期內的培訓、強化訓練對實踐創新能力的培養有一定作用，然而要實現實踐創新能力的全面提高卻是不現實的。

2 實踐創新精神的養成

實踐創新精神包括嚴謹的工作作風、勤懇踏實的工作精神、抗挫折能力、自信力、進取精神等，是學生實踐創新能力培養的核心內容與重要保障。

得益于上個世紀90年代以來國家經濟、教育的飛速發展，當代大學生具有鮮明的時代特色，大多具有良好的家庭教育與基礎教育背景，具有強烈的好奇心與競爭意識；受到多元化社會環境的影響，思路開闊，富于想象力。同時由于多數為獨生子女，過于良好的成長環境使其形成了較強的優越感與自我意識，作為初步接觸專業的新人，需要工作作風、工作精神、抗挫折能力與進取精神存等多方面的培養與歷練。

嚴謹踏實作風的養成要求根據自動化專業強調實踐的特點，制定并嚴守貼合工程實際的構思、規劃、論證、實施與總結的項目實施流程。教師指導學生明確項目內容、理清思路并成立項目小組，合理分配項目任務；學生獨立完成項目規劃與論證，撰寫詳細的論證報告并進行組內的論證答辯；建立項目日志，跟蹤項目進展狀況；項目執行完畢，撰寫結題報告同時做結題答辯，明確項目的主要結論、存在不足及可能的影響因素。

同時，在項目進行中恪守相關的系統硬、軟件設計、實驗規范。軟件設計中要求注重代碼格式、恰當詳盡的注釋與說明，強調流程圖的作用與流程圖的規范，強調程序的調試與測試，形成良好的編程、調試及測試習慣、方法；系統設計中避免想當然，強調實驗建模、仿真分析及設計優化在系統設計中的作用，引導學生有意識的利用相關分析工具對項目實踐進行仿真、分析、優化，形成規范的系統研究方法；硬件設計中強調電路的合理布局、設計的規范、合理性、可觀測性，幫助學生形成規范的設計理念、規范的調試、測試方法與手段；實驗過程中強調實驗儀器的擺放、數據測量、讀取、記錄、處理過程與方法、文檔管理等內容，保證實驗步驟合理、儀器使用得當、測量過程無誤、數據處理規范，從而保證實驗結果的合理性與正確性。

上述流程、規范在基礎項目、單元項目以及創新項目中的多次重復以及成功應用，能夠使學生在創新實踐的親身體驗中形成嚴謹、踏實的工作作風。

某種程度上講，自動化專業的實踐項目設計知識面寬，內容相對枯燥，同時具有一定難度，因而要求項目實施根據構成單元分階段、逐步展開。教師根據項目進展情況把握方向并及時總結、歸納，幫助學生分析經驗教訓，歸納階段性成果，進而提出進一步的實施計劃。通過這一過程的不斷重復與嚴格執行，培養學生在項目實踐中應對困難與挫折的能力，形成并不斷強化學生的成就感與自豪感，增強學生的自信力與專業興趣，激發學生的進取精神。

3 協調溝通能力的培養

現代生產對工業自動化裝備提出了更高的自動化、智能化、網絡化等要求，同時要求更高的控制精度、可靠性與穩定性以及適合快速多變市場的應變能力，因此說現代自動化裝備是一個高度智能化的復雜系統，它的研發、運行、調試與維護都需要自動化專業人員的分工、協作與配合。因此，協調溝通能力對自動化專業人才實踐創新能力的養成尤其重要。

協調溝通能力的培養包括協作、支持精神、交流、溝通能力與領導能力的養成，它要求學生在完成各類項目的實踐過程中實現。學生在參與三類項目過程中需要承擔項目參與人、負責人與項目顧問三種角色。首先，作為參與人加入他人的創新項目，結合創新項目完成基礎項目或單元項目的訓練，創新項目負責人理所當然是參與人的項目顧問。在此期間，參與人不僅要配合項目負責人、其他參與人完成自己在創新項目中要承擔的構思、規劃、論證、設計、實驗及相關文檔工作，同時還要完成自己所負責的基礎或單元項目，接受負責人及同組成員的檢查與質詢。

其次，作為項目負責人負責創新項目的規劃、總結與進度控制，明確并協調各參與人在創新項目中承擔的任務與應負的職責，就項目中出現的各種問題及時與指導教師進行溝通，保證所負責的創新項目順利進行；同時，兼做項目顧問輔助指導教師指導各參與人的基礎項目或單元項目，負責基礎項目、單元項目的方法、方案及實驗步驟等的初步審查，解決解釋基礎或單元項目進展中所遇到的具體問題。

項目依托式培養過程中，每個學生均要求經過項目參與人、負責人與項目顧問等角色的多次轉換，處在不斷地與人溝通、交流中。每經過一次循環，都要經歷一次支持與被支持、堅持與妥協、說服與被說服的洗禮，協作精神、協作能力、項目領導能力不斷得到強化。經過多次的溝通、交流、沖突與融合，樹立協作精神，形成良好的協調溝通能力，從而形成學生的和諧人格。

4 全過程控制

項目的全過程控制要求通過合理適當的手段、措施，保證各類實踐項目的按計劃、穩步進行，主要包括情緒控制、進度控制與結果的理性評價等內容。

不同于其他工科專業，自動化專業的特點決定了其實踐項目的過程枯燥性、知識與能力綜合性與較高的實施難度。作為初涉專業的自動化新人，在項目實施過程遇到各種各樣的問題，甚至自身無法克服的困難都是正常的。因此，項目的進行過程要求指導教師全程監控，適時跟進，及時干預，引導學生正確對待遇到的難題，在現有知識能力基礎上，通過適當的學習，分析項目中的問題與障礙、自行提出解決方案。一時無法自行解決的問題，要求指導教師提出建議方案，鼓勵學生自行解決并隨時跟蹤，既不讓學生有孤立無助的感覺，又要引導學生自我學習，保護學生的積極性與主動性，幫助學生克服畏難情緒，逐步形成不畏困難、積極平和的創新實踐態度。

項目進展停滯或遇到無法克服的障礙時，除了及時總結歸納、合理建議，還需要鼓勵學生通過轉換思路、適當休息、體育鍛煉以及娛樂活動等手段，達到合理釋放情緒，轉移注意力，以更積極的態度去解決問題的目的；同時注意適當抑制學生自滿情緒，避免夸夸其談與盲目自信，做到不驕不躁、自信沉著，保證項目的有條不紊進行。

應該承認，自動化領域的項目創新過程是枯燥的，需要耗費大量的精力與體力，同時項目依托式培養方法又是一個較長期的過程，實施過程惰性的產生不可避免，克服這個問題要求根據項目建立定期匯報與日報機制，通過進度檢查來督促推動項目的正常進行。定期匯報與日報中要求及時針對項目要求與學生知識能力進行總結歸納，突出項目的階段性成果與個人的階段性進步，通過強化學生的成就感與自豪感來消除惰性帶來的負面影響，實現項目的進度控制。

應該看到，項目創新作為一種科學實踐活動，受到條件、時間等限制，不是總能得到理想的結果與結論，與理想結論一樣，不理想甚至失敗的結論也是一種成果。項目結果的理性評價要求引導學生理性看待項目結果，從中找到項目實施中存在的問題，甚至自身認識的誤區，形成正確、合理的研究方法、流程。同時，學生從失敗的項目也可以學習到應對挫折的態度、方法，對自身的專業生涯不無裨益。

5 實施效果與結語

根據上述培養方法，本文選擇南京工程學院自動化專業大學生作為研究對象，從大學二年級下學期開始開展了學生實踐創新能力的項目依托式培養實踐，開展的基礎、單元與創新項目包括單片機接口邏輯設計、SPI總線協議邏輯設計、單片機串行通信程序設計、交流伺服系統梯形加減速控制邏輯設計、交流伺服系統S曲線加減速控制邏輯設計、數字直流電源、高頻脈沖電源、壓電陶瓷集成控制器、高速運動控制網絡、宏微兩級精密定位控制系統等內容。在參與創新實踐培養的06、07、08級學生中，獲得優秀畢業設計論文11篇，其中校級優秀畢業論文4篇，推薦江蘇省優秀畢業設計1篇，錄取研究生5人，進入南瑞集團、國電南京自動化股份、西門子集團、華碩電子、科遠自動化等大中型科研機構從事自動化相關研發工作8人，獲得了較好的教學效果。

實踐創新能力是自動化專業人才培養的核心內容，根據自動化專業服務生產、貼近實踐的特點，本文提出自動化專業實踐創新能力的項目依托式培養方法，從項目設計、實踐創新精神的養成、協調溝通能力的培養及其全過程控制等方面進行了全面深入的探索，給出了可行的實施策略與控制方法，同時以應用型高校-南京工程學院的自動化專業為實踐對象，進行了教學實踐，結果表明：采用上述培養方法，能夠達到較好的教學效果，有助于學生實踐創新能力的提高。

[1]王利榮.從自動化學科談我國高等工程教育—吳澄院士在北京聯合大學的學術報告.北京聯合大學學報(自然科學版)，2008，22(1)：1-6

[2]莊嚴，白晶，孫和等. 應用型本科自動化專業人才培養模式及就業對策的研究與實踐.現代教育科學，2008，（7）：112-114，149

[3]陸建國.高等職業教育專業建設規范探索—以生產過程自動化技術專業建設為例. 職業技術教育，2010，31（26）：5-8

[4]王安娜. 新建本科院校自動化專業創新型工程人才培養實踐. 西安文理學院學報(社會科學版)，2010，13（5）：88-90

[5]倪紅霞.自動化本科專業實踐教學改革的探索.杭州電子科技大學學報(社科版)，2009，5（1）：73-75

[6]吳才章.對自動化專業實踐教學體系的研究與實踐.河南工業大學學報(社會科學版)，2010,6（1）：116-119

Project Oriented Cultivation for Innovation Practice Talent of Application Automation Speciality

Zhang Jianhua, Ge Hongyu, Li Hongsheng
School of Automation, Nanjing Institute of Technology, Nanjing211167, China

Automatiosn peciality, which aims to p romo te productioan nd solve problemins actual production engineerinigs , analyzed. Then, project orient ed cultivationf or innovatiopn ractice talent of applicatioan utomatiosn pecialityi s suggestead nd plannesd ystematicallFy. easible ways and methods on project design, cultivatioon f innovatiosnp irits, communicatsioknil ls, and the whole proce ss control, etc, are also advised. Relative teachin g experimenitns dicatet hat with the metho ds advisedi, nnovatiopnr actice talent of applicat ion automatiosn pecialitys tudentsc an be improv ed effectively.

G642

A

10.3969/j.issn.1001-8972.2012.22.158

江蘇省高校自然科學基金資助項目(09KJB460005)