面向“卓越計劃”的自動化專業人才培養模式

李愛蓮， 崔桂梅， 梁 麗

(內蒙古科技大學 信息學院，內蒙古 包頭 014010)

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面向“卓越計劃”的自動化專業人才培養模式

李愛蓮， 崔桂梅， 梁 麗

(內蒙古科技大學 信息學院，內蒙古 包頭 014010)

以培養“卓越應用型工程師”為目標，以教學內容體系改革為核心，以教學方法改革為手段，以實踐教學改革為突破點，強化學生工程實踐能力和創新能力的的培養，并按專業培養方向針對性進行改革實施。通過與企業深度合作，基于“大工程”觀教育理念進行校內流程工業綜合實踐平臺、實習平臺及校外實踐基地建設，按專業認知、系統認知、系統設計與調試、系統集成的思路螺旋式培養學生的專業能力，探索以“工程能力素質培養為主線”的人才培養模式，辦出自己的特色，為同類院校相關專業建設和改革起到示范作用。

專業培養方向； 教學改革； 校企合作； 實踐平臺

0 引 言

2010年國家教育部啟動了“卓越工程師教育培養計劃”的重大改革項目，促進我國由工程教育大國邁向工程教育強國,促進高等教育面向社會需求培養人才，強調人才培養過程中企業的深度參與。我校已被批準為第二批“卓越工程師教育培養計劃”試點，自動化專業為試點專業之一[1]。

1 改革的整體思路

自項目批準之日起，專業精心制定了學生遴選與管理制度，進行了自動化10～12級學生的遴選工作。以培養“卓越自動化應用型工程師”為目標，以教學內容體系改革為核心，以教學方法改革為手段，以實踐教學改革為突破點，通過與企業的深度合作強化學生工程實踐能力和創新能力的的培養[2-4]，并按專業培養方向針對性進行改革實施，探索以“工程能力素質培養為主線”的人才培養模式，整體思路見圖1。

2 基于專業培養方向的教學方法改革

2.1 運動控制專業培養方向

選定小型賽車、機器人等為典型工程對象，全過程采用“工程對象教學法”，實現對學生以微型機為核心的計算機控制系統的設計、開發能力的進階培養，以科技創新大賽引領 “群眾性”科技創新活動的開展[5]。

(1) 著重進行計算機基礎模塊課程整合，突出計算機編程能力的培養。

(2) 大力度進行基礎模塊課程整合，突出電子系統綜合設計能力的培養。

(3) 強調實踐應用背景，進行控制理論模塊課程整合，在工程應用中開展教學，讓學生體驗控制、理解控制、學習控制，最終實現設計控制。

(4) 強調實際應用，整合“微機原理”與“單片機”課程，突出實訓，強調工業控制計算機編程能力的培養。

最終工程對象教學法的成果為小型賽車、機器人等實物，為畢業設計、創新活動等綜合性實踐環節奠定基礎。學生“工程能力素質”的進階培養效果見圖2。

2.2 過程控制專業培養方向

源于專業辦學積累、依托冶金行業背景，繼承基于“大工程”理念的人才培養思路，理論教學以流程工業主流科學技術為主線梳理教學內容，開發具有冶金行業背景的豐富的工程教學案例，把加熱爐溫度控制、熱連軋板厚控制、卷曲張力控制具有典型代表性的案例，引入到“工程案例教學法”中， 完成了板坯連鑄連軋生產線核心技術和主要控制系統的剖析和學習，為以板坯連鑄連軋生產線為核心的流程工業綜合自動化系統“大工程”自動化專業教學奠定了基礎。搭建多層次專業能力培養平臺，通過“課堂教學—實驗—實訓—工程培訓(包括科技大賽)—實習”，多維度、交錯融合、螺旋式全面提升學生的流程工業主流技術應用能力，實現與企業工程應用做到無縫連接。

圖2 專業能力素質進階培養示意圖

授課改革理論教學與實驗教學打通，老師講授完某個知識點同步操作練習。實踐性較強的課程，淡化理論考試，突出實踐能力的考核。經“控制系統仿真”，“嵌入式系統及應用”，“自動化工程軟件”等多門課程實踐，效果良好。

3 構建一體化、多層次、開放式實踐教學體系

實踐教學強調校內與企業相結合，形式多樣，注重構建系統性培養，實踐教學體系[6-9]，見圖3。

3.1 用大工程觀透視工程教育存在的問題

重構應用型自動化專業實習教學—開創基于 “板坯鑄軋生產自動化過程實習教學片”的“看中學”、“教中學”，并在已有校內三個典型實習平臺進行模擬的“做中學”的實習新模式[10-11]。

由于工業現場控制設備都是在大電流、高電壓狀態下運行，為了安全，學生們只能遠觀，不能靠近，更不能操作。因此，對其內部結構和運行方式無法進行詳細了解和分析。且隨著現代科學技術的迅猛發展，企業的生產工藝、裝備水平得到了飛速的發展，自動化實現方式趨于數字化和信息化，學生難于了解“不可視”的現代化工藝過程和控制技術。以包鋼薄板廠國際領先的連鑄連軋生產線為背景，從連鑄連軋生產工藝介紹入手，深入剖析網絡化系統層次結構，重點講述系統整體設計過程，生產過程儀器儀表、電氣設備的類型及選型，典型環節的控制過程、控制規律及監控系統的設計，最后針對典型環節給出了豐富的設計案例，包括厚度控制、板形控制、卷曲張力控制、活套控制等，采用案例教學，加深學生對自動化主流技術的理解，縮小教學實踐與工程實際應用的差距，并采用“請進來、走出去”的校企結合方式有效解決了自動化專業實習效果差的問題。

圖3 實踐教學新體系結構

3.2 構建流程工業綜合實踐教學平臺[12-13]

基于現有自動化實驗條件，合理利用，并進行二次開發，建設更具現代化生產特征的、開放的網絡化實踐教學平臺。實驗平臺網絡結構如圖4所示。

圖4 實驗平臺網絡結構圖

將整個實踐平臺看作是一個工廠，各實驗室是不同的車間，由小型控制系統組成的實驗裝置就是生產裝置，整個系統采用網絡控制的方式，建立由現場控制層、車間調度層、廠級管理層組成的典型工業生產自動化模擬工廠，使學生在實驗室感受到現代化工廠的氛圍。平臺的搭建，促進了以流程工業過程控制為背景的大型綜合設計性實驗的開展，有利于培養社會需求的工程技術人才。網絡化PCS實踐教學平臺經過2011～2013年3年的開發與完善，完整的軟硬件教學體系用于面向企業自動化主流技術的職前培訓，經自動化09、10級學生實踐及就業競聘回饋，獲得好評。

3.3 建設大學生創新與技能開發平臺

建設“科技創新實驗室”，購置、設計搭建了由各類機器人、智能車組成的研究開發平臺，以及各種傳感器、單片機開發板、電機驅動模塊等常用設備和材料，以及電路板PCB加工、小型多功能機床等設備，用于實訓和電子設計競賽，組建競賽訓練隊，制定運作模式，為優秀學生個性化發展、科技創新能力提供了環境。具體科技創新實驗室、競賽訓練隊及其對應關系見圖5。

圖5 科技創新實驗室與競賽訓練隊對應關系

微計算機控制系列課程教學過程選取小型賽車、機器人為典型工程對象，學生對賽車、機器人模型從編程—接口電路設計—控制實現有良好的基礎，開展了群眾性創新活動，促進提高了學生的科技創新能力。自2005年開始，學生獲得全國“智能車大賽”、“電子大賽”、“機器人大賽”等科技創新競賽的獎項由最初的每年2到3項發展到現在的10幾項。

3.4 校企深度合作，系統性培養學生專業能力[14-15]

與包鋼設計院、薄板坯連鑄連軋廠、內蒙古新聯信息產業有限公司(包鋼自動化研究所 )、包頭鋁業(集團)有限責任公司、歐蒙電力等多家企業建立校企聯合實踐教學基地，并簽訂了合作協議。按專業認知、系統認知、系統設計與調試、系統集成的思路螺旋式培養學生的專業能力，具體實施過程見圖6。

以包鋼薄板廠為工業背景，了解現代化企業先進工藝、自動化技術水平及企業對自動化人才應具備知識的需求，初步認知專業。通過系統認知、設計與調試，大力培養學生流程工業自動化主流技術的掌握與應用能力，具體為由包鋼設計院企業教師開設企業必修課程“自動化工程設計導論”、深入歐蒙電力現場實踐等方式培養學生電氣與控制系統設計圖紙認知及按標準規范繪圖能力；通過取材包鋼薄板廠開發的板坯鑄軋生產線教學片，對生產過程進行剖析，深度了解從供配電—煉鋼—加熱爐—軋制生產線的單體自動化及集成自動化相關知識，并通過校內流程工業綜合實踐平臺等環節進行設計與調試。深入合作企業內蒙古新聯信息產業有限公司(包鋼自動化研究所 )，培養學生系統集成能力。學生系統集成能力的提高，將進一步加強對專業的認知。

圖6 專業能力培養實施過程圖

4 結 語

改革措施的陸續實施表明，改革的整體思路正確，培養目標明確，方法效果明顯。系統化實踐內容設計及開發與當今的自動化主流技術緊密結合，搭建的多層次專業能力培養平臺的構思及建設具有科學性和發展性。采取的校企合作的實踐方式具有開拓、創新性，為自動化專業學生全面理解并應用專業知識提供了貼近現代工業的工程實踐背景，提高了學生工程實踐能力和創新能力，增強了學生的就業優勢，對同類高校自動化專業具有引領示范作用[16]。

改革也促進了專業課程群和專業師資隊伍建設，我校自動化專業教師團隊被評為內蒙古自治區優秀教師團隊，“自動控制原理”“微計算機技術及應用”被評為自治區精品課程，多門課程評為校級精品課程和重點建設課程。指導學生獲得全國“智能車大賽”多項省部級、國家級獎。多名教師完成了多項國家級、省部級、校級教改項目，多次獲得省級、校級教學成果獎，發表教改核心論文多篇，多人次獲得各級個人榮譽稱號。改革增強了學生的就業優勢，突顯了自動化專業“學以致用、能力為本、就業為上”的人才培養模式，力爭做好 “ 卓越工程師教育培養計劃”的示范點。

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Research and Practice of Automation of Professional Personnel Training Mode Based on “Outstanding Engineers Training Plan”

LIAi-lian,CUIGui-mei,LIANGLi

(School o f Information Engineering, Inner Mongolia University of Science and Technology, Baotou 014010, China)

To develop the “excellence application engineer” as the goal, to reform the teaching content system as the core, with the reform of teaching methods as the means, the practical teaching reform is considered as the breakthrough point to strengthen the cultivation of students’ engineering practice ability and innovation ability, and realized according to the direction of professional development for the implementation of reform. Through cooperation with enterprises in depth, based on “big engineering” education philosophy, we connect the school and industry to integrate a practice platform, and the outside school practice base construction. According to the professional cognition, system design and debugging, cognition, system method the platform trains the students’ professional ability in a screw type, it also explores the “engineering ability training as the main line” personnel training mode, to establish its characteristics. The experience can provide references for the related professional construction and reform.

direction of professional training； teaching reform； university-enterprise cooperation； practice platform

2014-08-22

教育部自動化類專業教學指導委員會專業教育教學改革研究課題(2014A31)；內蒙古科技大學教改研究重點立項課題(JY2013009)

李愛蓮(1973-),女,河北唐山人,碩士,副教授,系主任, 主要研究方向:復雜過程建模、控制與優化。

Tel.: 13847232673; E-mail: xsfls854598@126.com

G 642

A

1006-7167(2015)08-0182-04