基于工程教育的自動化類應用型人才培養模式探索

劉政+趙振華+李云

摘 ? ?要：自動化專業應用型人才的培養目標是培養具有工程實踐能力和技術創新能力的應用型人才。本文介紹了高校自動化專業發展的現狀以及教學過程中存在的三個問題，從校企協同培養、層次化實踐教學、教師工程實踐能力提升、工程實踐性的評價體系這四個方面出發對自動化應用型人才的工程實踐能力培養方案進行了探索。

關鍵詞：自動化專業;應用型人才;培養模式

中圖分類號：G640 ? ? ? ? ?文獻標識碼：A ? ? ? ? ?文章編號：1002-4107（2015）09-0080-02

自動化專業的研究對象遍及工業、農業、交通、商業、國防和社會各領域，涉及自動控制、信息處理、網絡與數據通信、計算機應用等多門科學與技術，是一門綜合學科。自動化專業教育主要研究學習自動控制的原理和方法，自動化單元技術和集成技術及其在各類控制系統中的應用，培養具有扎實的自然科學基礎，具有良好的計算機、外語、經濟、管理等方面的應用基礎;具備電工電子技術、控制理論、自動檢測與儀表、信息處理、系統工程、計算機技術與應用等專業知識高素質應用型專門人才。近年來隨著我國工業技術的迅速發展，企業對工程技術人才的需求大大增加，給自動化人才培養提出了新的課題和要求。我國自動化專業人才培養必須要面向工程教育的發展方向，各大高校的自動化專業必須重視工程教育對于自動化人才培養的重要作用，并以工程教育為切入點，建立適合我國經濟發展和企業發展需要的工程教育人才培養體系，開拓面向現代工業的自動化人才培養的新模式。

一、自動化專業教學存在的問題

工程實踐能力的培養是工程教育人才培養工作的重點和難點，我國高校尤其是地方高校的自動化專業發展過程中普遍存在一些工程實踐方面的問題。

（一）重視理論知識，忽視工程應用

我國高等教育由于受傳統教育模式的影響，大部分高校的師資力量培養和實驗平臺建設都偏重于理論教學和驗證性試驗教學，沒有將偏向于工程設計、技術創新方向的實踐環節放在優先地位[1-2]。課程安排上也存在理論學時過多，實踐學時偏少，理論與實踐聯系不緊密，導致教學效果不佳，學生對專業的興趣度不高等問題。畢業生進入企事業單位工作，用人單位普遍反映畢業生的專業技術不扎實、就業技能較低、工程項目上手困難、團隊協作度差等，短時間內很難有效完成技術工作。

（二）被動性實驗，缺乏實踐創新

自動化專業課程包含理論教學和相應的實驗教學。傳統的實驗教學內容以演示性和驗證性實驗為主，整個實驗過程中，教師的角色是演示操作步驟，給出實驗結果;學生的角色是照搬教師的步驟進行操作，得到重復性實驗結果，這樣的實驗環節缺少對自動化系統的分析、設計能力的培養。學生在這種傳統的實驗教學過程中始終屬于被動參與的角色，學生思考的范圍受到限制，學生的動手能力受到束縛，創新精神受到扼殺，必然導致學生失去做實驗的興趣，體現不了實驗教學的效果[3-4]。畢業設計作為自動化專業綜合實踐最重要的環節，顯得尤為突出，出現多理論少實踐、軟件仿真代替工程作品、技術水平落后、設計的項目脫離實際需求等問題，不能從工程應用角度檢驗學生在專業技術領域的實踐能力。

（三）師資隊伍缺乏工程經歷

高校教師隊伍中有很大的比例是從學生角色直接轉變成教師角色[5]，這部分教師是從博士、碩士畢業后直接參與高校一線教學，中間沒有企業、行業的工程背景，缺乏相應的工程實踐經歷，整體師資隊伍的工程實踐意識和工程應用能力都不完善。學生不能直接從教師教學過程中獲得系統性的工程實踐知識，實踐教學效果不理想，學生實踐能力受到限制，導致學生更不想主動參與創造性實踐。

綜合以上問題，在工程教育這個大背景下，自動化專業應用型人才培養由傳統的理論“知識型”人才培養轉向工程教育目標下的“應用+創新”人才培養，是地方應用型大學人才培養的核心環節。

二、基于工程教育的應用型人才培養路徑

（一）實施校企協同培養

高校與企業聯合培養行業、企業所需的應用型人才，企業不再只是人才輸出的接受者，企業多角度、全方位參與人才培養的實質性工作，人才培養目標和培養方案由高校和企業共同設計、制定，實施，目的就是為了突出行業工程應用能力和創新實踐能力的培養。

校企協同培養模式（3.5+0.5），即校內學習3.5年和企業實踐0.5年。3.5年校內學習時間，主要以常規課程教學為主，學習自動化專業知識和人文社會科學知識，同時加強實踐能力培養，具體手段包括課程實驗、課程設計、綜合性實驗、項目競賽等。0.5年企業實踐時間，即要求在第四學年的上半學期必須在企業參加專業技能培訓，由企業工程師直接指導或聯合高校教師共同為學生授課、指導畢業設計，全程由企業的工程師負責指導完成系統性實踐項目。在企業實踐期間，學生能夠在完整的時間段內接觸到企業真實的制造、研發環境，實打實地強化職業技能，積累實際工程經驗，培養解決工程實際問題的能力。

（二）開展層次化、模塊化實踐教學

通過開設專業討論課、項目設計課、技能競賽課等應用能力培養課程，開展基于工程教學、基于項目教學、基于設計的教學，進行課堂分組討論、課后團隊設計與開發，強化鍛煉學生的工程設計能力和課程知識的應用能力。推進實踐教學方式的改革，積極推廣SCDIO培養模式，修訂自動化專業應用型特色培養方案，從教學計劃的教學內容出發，制訂層次化的實踐教學計劃，實施課程實驗、課程設計、綜合設計三層實踐模式。

1.課程實驗。以軟、硬件系統平臺的認知實驗內容為主，例如：自動控制原理實驗、PLC實驗等。

2.課程設計。在完備的系統性實驗裝置上實施與理論知識支撐相關的實驗，驗證理論知識、已有分析方法的正確性和有效性，比較各個系統的實驗效果的優劣，嘗試探索新的解決方法，比如水箱液位控制實驗、鍋爐內膽水溫控制實驗等。

3.綜合設計。學生任意組合成一個設計團隊，將自動控制系統模塊化，大系統被拆分成小系統，根據受控對象的特點和專業知識的掌握程度，以最小功能模塊的運行參數和指導教師指定的系統性能指標為項目驅動，選擇相應性能的模塊進行系統構建，包括傳感器、控制器、執行器的設計。在所設計的系統上完成理論分析、模型建立、硬件設計、軟件編寫等實踐內容，最終就設計的系統進行功能驗證，達到系統設定指標，從而完成一個完整的控制系統綜合設計實踐。

（三）提升教師的工程實踐能力

實施工程教育，培養自動化應用型人才，要求一線授課教師必須擁有相關的企業、行業工程背景，在自動化相關領域從事過工程項目實踐。為了提高教師團隊的工程應用能力和實踐教學水平，在對教師業務能力提升計劃中，建立一支擁有扎實工程實踐背景的教師隊伍，顯得尤為重要。在同等條件前提下，優先錄用具有企業、行業工程實踐經驗的教師，培養“雙師型”教師，鼓勵教師到企業進行掛職鍛煉，強化工程實踐能力鍛煉，參與企業的技術攻關和系統改造，緊跟自動化相關行業發展動態，提高本身的職業技能。針對企業資深高級工程師和優秀創新人才，高校設立客座教授和講師崗位，積極邀請、外聘實踐經驗豐富的行業或企業工程師到學校任教或兼職，打造擁有深厚企業背景的“工程師+教師”隊伍。如果高校條件允許，可以選派青年骨干教師走出國門，進入世界500強企業進行實踐鍛煉，開拓自動化領域前沿新技術的全球視野。

（四）創新工程實踐性評價體系

評價體系根據學生在實踐環節中的工程項目實施效果制定評價標準，根據學生在項目中的工作量、知識點應用比例、團隊協作度、工程實際價值方面等制定評價方式。從過程階段評價、理論知識點評價、企業工程性評價、系統效果評價、項目報告評價等評價手段出發，以多元化的評價方式對學生的表現做出綜合評價。以課程設計性實驗水箱液位控制系統設計為例，在對該項目進行評定的分值分布中，過程階段評價占20%，包括成員在項目團隊的工作量，成員具體分工，成員的協作度等;理論知識點評價占25%，包括所設計的系統體現的理論知識點的多少，知識點的更新程度;企業工程性評價占15%，包括所設計系統的實際應用價值，能否得到相關企業的應用;系統效果評價占40%，包括所設計系統達到的技術指標，能否實現預定功能，有無創新點，功能擴展性如何等。

作為自動化專業的一線教師，應積極探索自動化類工程應用型人才培養的方式、方法。工程應用型人才培養受到教育理念、教育資源、教育環境、教育方法等諸多因素的影響，是一個系統性大工程，是協同發展的過程，需要上升到全局的高度進行頂層設計和實施，只有兼顧各方面的利益，才能保證學生在這個大工程的建設過程中實實在在地得到工程應用能力的提高。

參考文獻：

[1]王琦等.自動化專業工程應用能力培養的探索[J].電氣

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[2]肖明明.建設電子信息工程特色專業，培養卓越工程師

[J].武漢大學學報：理學版，2012，（S2）.

[3]陳蓉.地方高校基于“卓越工程師教育培養計劃”的工程

專業綜合改革探討[J].北京聯合大學學報，2013，（4）.

[4]孔令云.基于CDIO的本科工程教育人才培養模式改革

與實踐[J].黃河科技大學學報，2012，（5）.

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