基于OBE的進階式自動化卓越工程師培養模式改革與實踐*

◆陳景波 謝啟 徐惠鋼 許仙珍

0 前言

地方本科高校自動化專業在卓越工程師教育培養計劃實施過程中主要面臨三個方面的困境：一是人才產出與社會需求存在結構性的供求矛盾，“智”造時代自動化技術的飛速發展，使教學內容和培養規格滯后產業發展的問題更加突出；二是育人平臺對學生的引領能力較弱，學生學習動力不足；三是缺乏系統化的質量監控和持續改進機制[1-3]。本文給出一種可供參考的解決方案。

常熟理工學院自動化專業于2012年2月成為教育部卓越工程師教育培養計劃試點，明確了為區域內占主導的現代制造企業培養自動控制系統設計和集成的應用型工程師的定位。2012年5月，自動化卓越工程師合作教育聯盟成立，形成與行業內多家骨干企業合作，按模塊開展企業階段培養的思路。從2014年9月開始，自動化專業通過引入工程教育專業認證理念，推動全體教師深入實踐基于學習產出為導向的教育模式（Outcomes-based Education，OBE），校企合作，共同探索并形成基于OBE的進階式自動化卓越工程師培養模式。

1 培養模式的總體設計

專業結合自身特色，經過對地方產業需求的調研、校企合作的開展，形成以“一個目標、三項技能、四度融入、五個階梯”為特征的自動化專業卓越工程師培養模式改革思路。

一個目標 培養區域經濟發展急需的現代制造業領域的應用型工程師，圍繞此目標設置專業方向、關鍵專業能力，設置階梯式能力訓練要求。

三項專業能力 圍繞學生PLC編程與自動化系統集成能力、單片機開發能力和測控技術應用能力三項關鍵專業能力的獲得設計課程體系、課程內容及教學方式，創設實驗條件。

四度融入 在培養過程實施中合作企業逐步加深融入，從前六個學期企業高管和工程師參與入學教育和學科競賽輔導，到第七學期前段為期八周的校企合作分工（校內教師主要負責理論課授課，工程師主要負責實踐指導）開展的課程教學，再到第七學期后段為期十周的以工程師指導為主、校內帶隊教師輔助管理的企業綜合實踐項目訓練，第八學期進入校企導師合作指導的畢業設計。

五個階梯

1）工程能力基礎訓練。通過基礎訓練鍛煉學生電工電子基本操作技能和控制系統單元部件的設計能力，樹立起安全生產意識和嚴謹的工作作風，為后續的控制系統設計及其實現所用。

2）工程能力單項訓練。利用校企共建的大學生創新實驗、西門子自動化技術聯合示范實驗中心、先進測控技術聯合實訓中心，對專業的三項關鍵技能進行集中訓練，使學生具備初步的開發設計能力，在進入企業后能夠成為工程師的小助手。

3）工程能力綜合訓練。企業方向課程群針對相應的崗位群設置，通過真實的工程實驗平臺，為學生提供一個真實的工業環境，讓學生建立材料、工藝、加工設備、生產效率和產品質量之間相互關系的概念，掌握各種加工方法和設備的合理運用，鍛煉學生尋求、接受新科技的敏銳性，培養學生的求知精神和自我知識更新的能力。

4）模擬工程項目訓練。由具有工程師資格的現場人員做指導，通過模擬設計企業已經完成的實際項目，掌握設計基本工具、規范，了解系統設計、制造和檢測等流程工藝和開發過程管理及文檔編寫，全面提高學生專業綜合應用能力、工程意識、創新意識等。

5）實際工程項目訓練。對結合企業實際工程問題的畢業設計，題目和內容由校內導師與企業導師共同制定，設計指導采取雙導師制，在企業完成，使學生盡早熟悉企業，涉足企業課題，加盟企業技術研發與創新團隊。

培養模式總體設計框圖如圖1所示：第一條主線是由一個目標、三項專業能力到五個階梯的目標分解邏輯；第二條主線是合作企業在培養過程中逐步加深融入教學的過程；第三條主線是圍繞解決復雜工程問題的五個階梯設置。

圖1 自動化卓越工程師培養模式總體設計框圖

2 培養模式改革的實施過程

以“注重學理，融入業界”理念開展專業建設

1）關注學術之理，避免過度實用化。以能力為核心，從三項關鍵專業能力培養入手，加強學科基礎課程、專業基礎課程建設，圍繞解決工業現場復雜工程問題能力，設置工程能力遞進目標，工程基礎、工程單項、工程綜合、模擬工程、實際工程等五項能力訓練逐次提高（見圖1）。

2）關注學習之理，積蓄成長后勁。提供多種選擇，激發學生專業興趣。對部分課程，可以選擇自主學習的方式。引導學生有目的學習，加強指導，每個班都由專業教師擔任班主任，為每位學生制作學業狀態診斷圖，開展學習過程跟蹤評估，有針對性地指導學生選擇。

3）踐行“借助于產業、服務于產業”。成立卓越教育聯盟，引進優質教學資源，引入適度競爭。企業專家深度參與教學體系重構，從參與方案論證、畢業生評價，深入到培養目標確定、共同研制綜合實訓設備、共同編寫教材等教學設計細節；從講座、生產實習，深入到學科競賽、畢業設計指導、合作課程教學等過程。在實施過程中，分階段逐步融入教學過程。

以工程教育專業認證標準為依據，反向設計課程體系

1）建立畢業生跟蹤和專家團開放討論制度，制定“體現當前、面向未來”的培養目標。將培養目標按工程知識與能力、工程素養、職業能力設計問卷，通過調研獲取畢業生的反饋；通過學生社會實踐走訪獲得用人單位的評價和期望；請20位左右年齡35周歲以上的行業專家，就以上三方面盡可能多地列寫要求；將統計的兩種數據反饋給專家，展開充分討論后再次各自排序；統計整理后的結果再討論確認；再走訪一些專家，微調修正，最后結合工程教育專業認證標準，形成本專業的培養目標、畢業要求。

2）以培養目標和畢業要求為導向，反向設計課程體系。建立畢業要求與課程體系的關聯矩陣，使其覆蓋所有畢業要求指標點。然后將畢業要求二級指標作為課程目標，按照課程教學內容、教學方法、學習成果考核的關聯關系設計課程教學大綱，使課程目標支撐畢業要求的達成。

3）OBE理念引導下全面推進課程教學改革，促進學生學習成果的達成。建立理論應用能力考核為主的多元化、規范化考評方式，課程的教學目標明確，學生的學習要求明確，并通過課程目標的評價，教師和教學管理人員可及時發現教學方法、考核方式以及學生學習上的不足，促使教師及時開展教學改革。

構建質量保障體系，保證校內外教學質量 建立有效的質量監控體系，完善反饋機制，以產出評價為核心，持續改進人才培養[4]。

1）構建教學過程監控體系，在課程、畢業要求、培養目標三個層次上構建三個反饋回路，通過課內循環、校內循環、校外循環對教學環節、課程體系和培養方案實施反饋調整，確保課程體系滿足畢業要求的達成，力求專業人才培養符合社會和行業等各方期望，有力支撐培養目標的總體達成；

2）建立畢業要求達成度評價體系，評價結果反饋于教學體系，形成校內循環，對畢業要求指標體系、課程體系和課程教學持續進行改進；

3）完善畢業生跟蹤反饋和社會評價的校外反饋機制，定期對培養目標和畢業要求的合理性與達成度進行評估，以驗證專業建設的符合性和有效性。

3 結語

該培養模式經過六年實施，成效顯著，對地方本科院校“卓越計劃”實施可以發揮示范作用。2016年和2019年，自動化專業兩次通過工程教育認證。2017年，“以產業發展為導向，以工程認證為依據的卓越現場工程師培養模式改革與實踐”獲江蘇省教學成果獎二等獎。2018年8月，受教育部高等教育司委托，教育部高等學校自動化類專業教學指導委員會組織專家，按照“卓越計劃”通用標準和專門要求，對本專業“卓越計劃”實施情況進行評價考查工作，給出評價意見：該專業按照“注重學理，融入業界”的人才培養理念，培養具有“應用型、地方性、開放式”特征的應用型人才，構建能力導向的課程體系和考核評價機制，將工程化教學方式方法改革作為落實“卓越計劃”的核心；突出基于項目的“研中學、做中學”教學模式；強化基于企業現場實踐的實習與畢業設計；實行雙導師制指導模式；將人才培養作為產學研協同的根本目標；培養過程與地方經濟建設結合緊密；學生實踐能力強，畢業生就業質量高，“卓越計劃”實施成效顯著。2019年，“基于OBE的自動化卓越工程師培養模式探索與實踐”獲中國自動化學會高等教育教學成果獎二等獎，同年獲得國家一流專業建設點。

自動化專業將繼續以新工科建設和“卓越計劃2.0版”實施為契機，在面向新工科建設的實踐教育體系與實踐平臺構建、新工科多方面協同育人模式改革等領域建進行探索研究，以適應新經濟特征，培養符合產業需求的人才[5]。