新工科視域下自動化專業創新人才“423”協同培養模式的探索與實踐

王雪潔 黃素芬 王國雄

摘? 要：相對于傳統的工科人才，未來新興產業和新經濟需要的是工程實踐能力強、富含創新能力、具備國際競爭力的高素質復合型“新工科”人才。作為“新工科”建設中的一部分，自動化專業人才培養的創新刻不容緩。自動化專業人才培養模式目前存在理論課程學習動力不足、專業課之間教學內容分散、系統性差、實踐動手能力普遍偏弱、教學內容與市場需求脫節等問題。文章在新工科視域下針對自動化專業創新人才培養模式進行了探索和研究，凝練出四協同、兩融合、三育人的“423”自動化專業創新人才協同培養模式，該模式可復制、可推廣，受益面廣。

關鍵詞：新工科;自動化專業創新人才;協同培養;“423”人才培養模式

中圖分類號：C961 文獻標志碼：A 文章編號：2096-000X（2021）08-0032-04

Abstract： Compared with the traditional engineering talents， high-quality compound "new engineering" talents with strong engineering practice ability， rich innovation ability and international competitiveness will be needed in the future emerging industries and new economy. The innovation of talent training of automation specialty is urgent as a part of the construction of "new engineering". At present， there are some problems in the talents training mode of automation specialty， such as insufficient learning power of theoretical courses， scattered teaching contents among professional courses， poor systematicness， weak practical ability， and disconnection between teaching content and market demand. The training mode of innovative talents of automation specialty is explored and studied， the "423" collaborative training mode of automation specialty innovative talents is also condensed from the perspective of new engineering in this paper. The talents training mode can be copied， popularized and benefited widely.

Keywords： new engineering; innovative talents of automation specialty; collaborative training; "423" talents training mode

2017年開始，教育部全面啟動、系統部署新工科建設[3]，作為“新工科”建設中一部分，自動化專業人才培養的創新刻不容緩。浙大城市學院是浙江省應用型建設試點示范學校，杭州市也在積極爭創“中國制造2025”試點示范城市，基于以上背景，開展新工科視域下自動化專業創新人才協同培養模式的探索具有深遠的現實意義。

一、自動化專業人才培養模式存在的主要問題

自動化專業作為傳統的工科專業，是以自動控制理論為主要理論基礎，以計算機控制技術等為主要控制手段，由電力電子、模電、數電等構造驅動電路，以電機為控制對象，以傳感器為檢測手段，對各種自動化裝置和系統實施控制的一門專業[4]，目前自動化專業人才培養模式存在的主要問題如下：1. 缺乏學科前沿知識，理論課程學習動力不足;2. 缺少典型教學案例，專業課之間教學內容分散、系統性差;3. 實踐教學內容與課程教學體系的融合度不夠，實踐動手能力普遍偏弱;4. 校外產學研實踐基地不落地，高校教學內容與市場需求脫節[5]。

二、新工科視域下自動化專業創新人才“423”協同培養模式改革思路

通過前述對自動化專業的現狀和存在問題分析，在新工科視域下，針對自動化專業創新人才培養模式進行了深入地探索和研究，凝練出四協同、兩融合、三育人的自動化專業創新人才“423”協同培養模式，該模式可復制、可推廣，自動化專業創新人才“423”協同培養模式如圖1所示。

自動化專業創新人才“423”協同培養模式改革思路如下：

（一）打造自動化專業“金課”，解決理論課程學習動力不足等教學問題

以浙江省高等學校在線開放課程《電機與拖動》為依托，從理論教學內容更新——實驗教學手段更新——全員參與課外引導性項目，以直流電機為主線，探索教學——實驗——課外引導性項目之間的協同關系（協同一），通過價值引領打造自動化專業“金課”，發揮以點帶面的示范作用，實現全過程教學育人（育人一）：

1. 更新理論教學內容（協同一-1），實現理論教學內容與實際應用的有效銜接

按照理解一個過程（電能的產生——傳輸——應用），抓住一條主線（結合實際引入問題——分析解決——回到實際應用），遵循一個脈絡（建模——解模），根據直流電機在工業機器人、電動汽車等領域中的實際應用，依托浙江省高等學校精品在線開放課程平臺，動態更新教學內容，實現教學內容與實際應用的有效銜接[6]。

2. 采取線上線下相結合的教學模式，更新實驗教學手段（協同一-2），提高動手能力

采取線上線下相結合的教學模式，開展項目教學、案例教學、模擬教學等方法改革，以做為核心，提倡在做中學，真正實現“教、學、做”合一。

3. 以課外引導性項目（協同一-3）為契機，深化實踐動手能力培訓，推動全員參與學生科研

引導性項目貫穿理論教學周期，通過建模手段搭建6個二級子項目和1個綜合性設計項目，在解模方面完成直流電機閉環控制系統硬件搭建和軟件調試。從建模和解模兩個角度出發，探索以課堂教學為主向課內外結合轉變的教學方式，推動全員參與學生科研。

（二）構成主線明確、內容集中、完整協調的自動化專業核心課程群體系，解決專業課之間教學內容分散、系統性差等教學問題

依托控制理論和控制工程二級學科，從控制基礎教育、控制方法教育、控制技術教育和創新設計項目四個角度出發[7]，明確自動化專業課程群核心課程的位置，解決專業課之間教學內容分散、系統性差等問題，自動化專業課程在控制理論與控制工程二級學科中的位置關系如圖2所示。

在協同案例設計過程中，從以單片機為控制核心的直流電機閉環控制系統角度出發，形象地說明自動化專業核心課程在閉環系統中所處的位置和作用，形成以直流電機控制為目的、人工智能為方法、主線明確、內容集中、完整協調的課程群體系[8]。圍繞自動化專業軟硬件兼備的特點，目前已經整理出來自動化專業核心課程群教學案例100余個，自動化專業核心課程群教學內容+教學案例協同關系如圖3所示。

（三）構建與培養目標相適應的遞進式實踐協同培

養體系，解決實踐動手能力偏弱等教學問題

以應用技能和創新能力培養為目標，構建大學生科研+短學期實訓+學科競賽之間協同關系（協同三），強化實踐能力培養，解決實踐動手能力偏弱等問題，構建基本技能、專業技能、綜合應用能力訓練有機結合遞進式實踐協同培養體系，實現科研育人（育人二）。

1. 以大學生科研及創新創業等實踐性項目（協同三-1）為抓手，提高自動化專業創新人才實踐動手能力

以電機控制為主線，依托大學生科研及創新創業等實踐性項目，以MCU實驗室為載體，開展實踐項目培訓，提升自動化專業創新人才實踐動手能力，為智能汽車競賽和大學生電子設計競賽孵化人才，深化科教融合（融合一）。

2. 以短學期實訓（協同三-2）為平臺，引進企業合作培訓項目，結合產業需求，深化實踐教學

和對口企業合作，引進納茵特科技有限公司機器人實訓合作項目，聯合企業工程師，利用暑期實訓機會，引導學生根據自動化產業需求，深化實踐教學內容，激發學生學習興趣，歷練專業技能，陶冶職業素養，由點及面，促進課堂改革。

3. 以智能汽車競賽和大學生電子設計競賽（協同三-3）為契機，發掘培養自動化專業優秀學生

以學科競賽為契機，以分層次實踐培養體系為指導，以應用型人才培養為目標，在完成引導性項目、大學生科研計劃項目基礎上，選拔自動化專業創新人才參與各類競賽，有效提升了自動化專業創新人才實踐技能。自動化專業創新人才遞進式實踐協同培養體系如圖4所示。

（四）深化產教融合，創新人才培養模式，解決高校教學內容與市場需求脫節等教學問題

以職場需求為導向，打造創新創業項目+師生科研互動+校外產學研實踐基地協同關系（協同四），在現有人才培養體系基礎上，以大學生工程實踐能力和創新能力為重點、以產教融合（融合二）為途徑、 通過人才培養、項目合作、社會服務開展全方面的合作，將應用型人才培養體系貫穿于人才培養全過程，解決高校教學內容與市場需求脫節等教學問題，實現實踐育人（育人三）。

三、新工科視域下自動化專業創新人才“423”協同培養模式改革成果

自動化專業創新人才“423”協同培養模式，適用于工科大部分專業，教學改革成果可復制、可推廣，目前浙大城市學院信電學院每年受益學生人數累計大約300人左右，學生受益面廣。該成果先后獲得2019浙江省自動化學會高等教育教學成果一等獎和2020年浙大城市學院教學成果一等獎，目前申報的浙江大學教學成果獎正在評審中，同時該成果也成功立項為2020年浙江省高等教育“十三五”第二批教學改革研究項目（jg20190568）。該論文也是浙大城市學院教改項目“人工智能在自動化專業核心課程群中的應用研究”（JG1814）、浙大城市學院“課程思政”示范課程《電機與拖動》、浙大城市學院“課程思政”課堂教學改革示范案例“工匠精神引領下課程思政在《電機與拖動》專業課中的應用研究”研究成果之一。

（一）《電機與拖動》金課建設成果顯著，學生評價高

《電機與拖動》于2017.9在浙江省高等學校精品在線開放課程平臺上線，已經在平臺上運行了3期，形成“理論、實踐、應用”三段式教學模式，提出基于建模和解模理念的項目驅動式課堂教學，探索了教學——實踐——應用之間的協同關系，并被成功認定為浙江省精品在線開放課程。

（二）遞進式實踐協同培養體系效果顯著，學生競賽成績突出

從大學生科研——短學期實訓——學科競賽，自動化專業已經逐步形成良性循環的遞進式實踐協同培養體系，該實踐協同培養體系效果已經顯現。2012-2019自動化專業同學完成浙大城市學院大學生科研138項、從遞進式實踐協同培養體系受益典型案例100余個、先后有700余人參加電子競賽和智能汽車競賽等賽事，獲得浙江省三等獎及以上獎項合計近70組，約200人。

（三）產教深度融合，師生科研互動成果逐漸顯現

在現有人才培養體系基礎上，以職場需求為導向，打造創新創業項目+師生科研互動+校外產學研實踐基地協同關系，以產教融合為途徑，加強與產業的互動與交流，協同推進自動化專業人才培養模式改革，解決高校教學內容與市場需求脫節等教學問題，實現實踐育人。自動化專業先后有30余名本科生深度參與教師科研項目，合計發表論文10余篇，EI收錄8篇，90%同學考入浙江大學、杭州電子科技大學、浙江工業大學、寧波大學等高校繼續讀研深造。

四、結束語

目前我國擁有世界上最大規模的工程教育，相對于傳統的工科人才，未來新興產業和新經濟需要的是創新能力強、工程實踐能力強、具備國際競爭力的復合型高素質“新工科”人才。本文從新工科建設角度出發，探討了自動化創新人才的培養模式，提出四協同、兩融合、三育人的“423”自動化專業創新人才協同培養模式。從積累的改革建設成果來看，落實“金課”建設、抓住教學案例、夯實遞進式實踐協同培養體系、深化產教融合等環節對自動化專業創新人才培養都是必不可少的，只要對這個培養模式不斷總結、不斷完善，勢必會有越來越多的自動化專業及相關專業人才從中受益。

參考文獻：

[1]陳曉艷，等.新工科背景下的自動化專業學生培養現狀及應對策略[J].中國輕工教育，2018（3）：79-83.

[2]秦煒煒，等.新工科教育的融合創新與路徑突破——蘇州大學納米科技創新人才培養的案例研究[J].高等教育研究，2018，39（2）：79-84.

[3]徐光輝，等.新工科與專業認證背景下自動化專業建設探索[J].教育現代化，2019（23）：84-85.

[4]胡放榮，等.新工科背景下科教協同培養創新型人才的方法研究[J].高等教育，2019（1）：179-180.

[5]黃衛清，等.基于新工科理念的化工儀表及自動化課程教學探討[J].廣東化工，2019，46（12）：197.

[6]陸國棟，等.新工科建設與發展的路徑思考[J].高等工程教育研究，2017（3）：20-26.

[7]周開發，等.新工科的核心能力與教學模式探索[J].重慶高教研究，2017，5（3）：22-35.

[8]秦煒煒.中國創新人才的自主供給及其提升對策[J].蘇州大學學報（教育科學版），2017（2）：27-36.