新工科背景下電氣工程及其自動化專業學生創新實踐能力培養模式探索

程顯

[摘 要] 項目依托電氣工程學科行業背景，構建集理論教學與項目案例教學結合、學生課程實踐與創新能力提升、學院創新實驗室與工程專家庫建立三位一體的人才培養體系，探索適應新工科要求的電氣工程及其自動化專業學生創新實踐能力培養模式。

[關鍵詞] 新工科;產教研融合;人才培養;創新實踐

一、引言

從20世紀末開始，國際工程教育組織打響了工程改革第一槍，“回歸工程”“工程教育范式轉移”“再造工程教育”等概念的提出為工業發展奠定了基礎[1]。自2012年始，德國、日本、美國等西方工業發達國家先后提出“工業4.0”“先進制造業國家戰略”等國家政策推進工業轉型與發展[2]。美國“國家競爭優勢理事會”更將全面發展視為人才培養的首要任務。為主動應對新一輪科技革命與產業變革，實現我國一系列重大目標，2017年2月以來教育部積極推進“新工科建設”，先后形成了“復旦共識”[3]“天大行動”[4]和“北京指南”[5]。在新工科建設概念與內涵基本清晰的基礎上，探索人才培養道路，大力完善新時代創新型人才培養體系，成為當下國內高校學科建設的必由之路[6]。

二、電氣工程及其自動化專業人才培養現狀

電氣工程學科實驗和實踐環節硬件投資較大、組織教學較難等諸多客觀原因造成了電氣工程學科本科教學側重于理論的現狀，本科生在高年級接觸到的實驗課程也多以演示性、驗證性實驗為主，不利于學生動手能力、創新能力的培養。市場競爭的日益加劇，使用人單位對學生專業知識結構及創新性工作能力的要求越來越高，畢業生的知識、技能與用人單位的需求、期望越來越不相適應，甚至出現了用人單位無可招之人與畢業生就業難并存的現象。項目中我院電氣工程及其自動化專業以培養“寬口徑”工程技術與管理人才作為目標，在新工科建設的背景下，將本科生教育方式逐步從重理論轉為理論學習和實際應用并重，加強學生理論應用和實踐創新的結合能力，適應新工科建設的目標，促進電氣工程及其自動化專業學生成為社會需要的高素質復合型人才。

三、創新實踐能力培養模式

（一）理論學習、實驗實踐培養方式改革

1.在理論學習階段，面對知識體系大、知識更新速度快的現狀，原有的知識學習體系已無法滿足企業發展的需求。項目中將復雜枯燥的專業課理論學習與本專業生動具體的實際問題結合，在一個相對完整的知識群講解完后遴選出對應的實際工程問題來布置作業。讓學生學會帶著問題運用專業知識，充分激發學生的學習潛能，使學生在任務完成過程中明白工程問題的概念，初步建立起解決工程問題的思維，將實際上分離的理論學習和理論應用整合為一個有機整體，培養并提高學生的專業思維水平。高年級課程設計階段，教師根據實際情況對學生分配不同的課程設計任務，給出具體的任務要求，原則是不要寬泛地進行大量理論學習，而是以問題為導向，緊湊高效地完成相關知識的學習，然后開展具體課程設計，強化動手能力。在此基礎上開展課外創新實踐培養，對程度較好的學生以興趣方向分組，教師本著培養學生自主拓展知識、解決綜合工程問題素養的原則進行指導，鍛煉其熟練應用知識進行實踐的能力。

2.畢業實習和畢業設計環節進行靈活結合，實施學校實驗平臺型、企業實踐型、工程項目型等多種培養模式。學校實驗平臺型是指課題研究過程全部在項目設立的開放實驗室及機房完成，完成項目中的理論設計、樣品試制等工作。該方式也適合高年級本科生參加學科競賽、創新創業大賽的針對性培養。企業實踐型集企業實習、畢業設計于一體，培養由企業專家主導，學校老師為輔，使學生在完成所有專業基礎課的前提下，進入企業生產一線實踐并學習新型設備及工藝的過程，這是了解新工科建設背景下電氣工程學科行業發展的重要方式。工程項目型是前期理論研究在學校實驗室進行，依托項目則在企業進行樣機設計、試制、測試及后期的運行、評估等，這樣能夠增強學生理論與實踐聯系能力，畢業論文撰寫則在學校完成。有別于企業實踐型偏重于新型設備及工藝生產流程學習，工程項目型偏重于具體完整的實際項目，上述三種方式針對學生個性化的特點，可以鍛煉學生的課程實踐能力、工程應用能力和工程創新能力。

（二）整合校企資源，完善實驗平臺的功能

1.調整電氣工程學科現有的實驗室功能。為滿足培養模式的硬件需求，將現有的高壓電器實驗室、變電站自動化實驗室、數模電子實驗室和單片機實驗室部分資源整合，引入電工電器、智能設備嵌入式系統開發等相關實驗儀器和試件，形成功能齊全的開放式專業創新實驗平臺。設備購置和試件購買以高校為主、企業為輔，師資力量以高校和企業共同指導的方式進行。同時，合作企業也可將創新實驗平臺作為企業技術中心的外腦，解決企業科研研發中理論環節突破能力相對較差、前沿創新技術追蹤較慢的問題。綜合創新實驗平臺可給予學生充分的自主實踐與創新的場所、條件及氛圍，保證培養方案實施的同時促進高校與企業創新團隊融合和不斷進步，推動創新成果的轉化和應用。

2.建立以項目技術需求為導向的多專業融合研發小組機制。在新工科建設背景下，電氣工程學科的發展不僅是過去傳統意義上單一學科的發展，而是伴隨著材料、機械、計算機等學科的共同發展。融合多學科優勢、合理調配不同學科研究生及實驗室資源，能夠在研發過程中起到事半功倍的效果。項目以需求為導向，建立起跨院系、學科招聘本科、碩士研究生共同完成交叉學科項目的研究工作，最大程度地吸取各個學科的優勢，縮短項目的開發周期。面向全院高年級碩士生遴選實驗室流動崗位實驗員并給予一定的助研補貼，本著教師引導、學生自管的原則，建立一套科學合理的實驗室管理體系，對實驗室衛生管理、設備維護、出入登記、日志更新等常規操作做到分工明確，責任到人。

3.完善電氣工程相關方向校外專家庫。相關創新培養模式的實施離不開專業教師的指導，項目完善高壓電力設備及其智能化方向外聘專家庫建設，結合實際需求在合作企業聘請專家對高年級本科生進行授課指導和現場教學，完善多元化、創新型卓越工程人才培養的專家團隊。同時，將外聘專家庫資源與每個合作單位共享，形成學院專家、多個企業專家的技術會商機制，在開展學生創新實踐指導的基礎上，合作開展重點項目技術交流等活動，促進企業和高校發揮各自所長。

四、結論

針對電氣工程及其自動化專業學生創新實踐能力不足的問題進行培養模式的探索，在理論學習階段引入工程案例激發式教學，為學生建立應有的工程思維。在課程設計階段，以解決實踐問題為導向來增強學生的動手能力。在課外創新實踐階段，培養學生通過自主拓展知識來解決綜合工程問題的素養。項目建立創新實驗室，構建以技術需求為導向的多專業融合的研發小組機制，完善校外行業專家庫，解決培養模式中對場地與試驗耗材、多知識體系融合應用、工程問題行業專家培訓的需求，初步實現了新工科背景下電氣工程及其自動化專業學生創新實踐能力培養模式的探索與應用。

參考文獻

[1]吳濤，尤卓煒.適應新工科建設的機電專業實踐教學改革與探索[J].實驗室研究與探索，2018（12）：209-212.

[2]王保建，王永泉，段玉崗，等.“新工科”背景下國家級實驗教學示范中心建設與實踐[J].高等工程教育研究，2018（6）：47-54.

[3]“新工科”建設復旦共識[J].高等工程教育研究，2017（1）：10-11.

[4]“新工科”建設行動路線（“天大行動”）[J].高等工程教育研究，2017（2）：24-25.

[5]新工科建設指南（“北京指南”）[J].高等工程教育研究，2017（4）：20-21.

[6]蔡映輝.新工科體制機制建設的思考與探索[J].高教探索，2019（1）：37-39，117.