新工科背景下地方院校自動化專業人才培養模式探索

黃小娜，周佐

摘要：新工科背景下，新科技和新產業的快速發展需要高水平的創新技術人才，其給高校帶來了機遇，同時也給作為人才培養主力軍的地方院校帶來了很大的挑戰。自動化作為傳統的工科專業，已為國家培養了大量的應用型人才，推動著社會經濟的快速發展。新產業與新科技的興起對高校自動化人才培養模式也提出了新的要求。文章通過建立多學科交叉的“自動化+”培養模式、多維立體化的實踐教學和科研促進教學的模式，探索地方院校自動化專業的建設和人才培養之路，以滿足新型經濟發展的人才需求。

關鍵詞：新工科；地方院校；自動化專業；人才培養

中圖分類號：G642? ? ? ? 文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2022）35-0119-03

當前，以人工智能、大數據、云計算、智能制造等新興科學技術為核心的新一輪科技和產業正快速發展，這些技術給當今社會帶來了科技變革與技術革命。新科技與新產業的興起需要調整、升級與改造傳統產業，這需要新興技術創新人才的有力支撐。國家經濟發展需要大量的新一代自動化人才，這給高校人才的培養帶來了機遇的同時也帶來了挑戰[1]。

自動化專業是應用性很強的工科專業，學科涉及的范疇較為廣泛，是非常關鍵的科學技術領域。自動化領域與其他相關學科領域知識技術的融合，能夠更高效地解決社會經濟發展中出現的一些工程問題。自動化專業既兼顧了控制和管理，也具備強電、弱電結合的特點，是推進新科技和新產業發展的一支強力的主力軍。自動化專業的人才培養要求學生具備豐富的理論知識以及較強的動手實踐能力，能夠從事系統的運行、分析與設計工作。該專業多年來已為國家培養了大量的應用型人才，為人才培養做出了貢獻。然而，新工科背景下，傳統的人才培養模式已經難以適應社會發展的需求，當前社會發展需要能夠適應新技術與新產業的高水平創新人才，自動化專業傳統的知識體系框架也受到了沖擊。如何將新科技與新產業的相關知識技術與自動化專業人才培養相結合，進一步促進學生運用知識解決實際問題的能力以及學生的綜合競爭力，是目前自動化專業人才培養需要解決的問題[2]。

因此，當前高校應及時調整自動化專業的人才培養模式，提升創新型、應用型人才的培養質量，為社會經濟的快速發展提供人才與智力支持，滿足新型經濟社會的需求[3-4]。作為人才培養的主力軍，地方院校應根據社會需求與學校的實際情況，制定合理可行的人才培養方案。新工科背景下，如何培養滿足新型工業化發展的自動化專業人才，是值得地方院校探索的問題。本文通過探索新工科背景下地方院校自動化專業的人才培養模式，以期為新型經濟社會提供高級工程技術人才。

1 建立“自動化+”的多學科交叉培養模式

隨著新一代信息技術的快速發展，自動化專業現有的知識框架體系受到了沖擊。如何將人工智能、大數據等新一代信息技術融合到自動化專業的人才培養中，提高自動化專業學生運用綜合知識解決實際問題的能力， 是當前亟待解決的問題[5]。自動化與其他學科的結合，已涉及了社會經濟發展的方方面面，為國家未來科技發展規劃的先進技術領域提供了重要支撐。多學科交叉的“自動化+ ”培養模式有益于突破學科專業之間的壁壘，融合不同專業的專業知識，更有利于培養高素質的應用型人才。自動化專業的人才培養應該積極探索多學科交叉的“自動化+ ”培養模式，拓寬自動化專業的學科覆蓋面以及學科結構方面的廣度，構成學科專業間可持續與協調發展的知識體系。

一方面，以自動化專業的主干專業課程為核心，依據自身的專業特色，進一步調整知識體系結構，通過對相關教學內容的整合，結合新產業和新技術的發展，優化基礎課程體系以及專業方向課程體系。凝練專業特色，以此為基礎打造自動化專業的金課和精品課，幫助學生牢固掌握本專業的知識和技術，強化專業素質。另一方面，從學科結構的角度拓寬知識覆蓋面，融合其他相關學科專業的基礎課程和專業方向課程，利用合作的方式促進自動化學科與其他學科專業的融合交叉，從而形成“自動化 +”的多學科交叉培養局面。通過建設校內“自動化+”的教育資源共享平臺，促進學科深度融合。自動化與人工智能、電氣工程、能源與動力工程等學科專業融合度較高，通過科學的學科規劃，結合上述學科的特點，將自動化專業的理論知識與研究方法應用于上述學科，建設與共享不同學科的課程體系，打破學科之間以及專業之間的壁壘，鼓勵學生跨學科、跨專業選修一部分相關課程，擴大學生的知識覆蓋面，培養復合型人才，實現“自動化+”的培養模式。

2 構建多維立體化的實踐教學模式

實踐教學是培養具有高水平創新型工程技術人才的重要環節與主要途徑，是提升學生動手能力、工程綜合能力、創新能力以及自身綜合素質的有效途徑[6]。學生通過實踐，可以使得自身的工程意識、工程能力得到提高，積累一定程度的工程經驗。實踐教學是一項非常復雜的系統工程，只有通過多層次的實踐教學，多個環節共同組合作用，才能全面提高實踐教學質量，實現滿足新科技、新產業培養要求的實踐教學模式。

實踐教學包括多個方面的內容，強化實踐教學不僅僅是增加實驗教學環節，還需要通過校外實習基地、校企合作基地以及虛擬仿真實驗技術等，構建一個多維立體化的實踐教學模式，如圖1所示。

在上述實踐教學模式中，首先，以電工、電子類課程的實驗和控制類課程的實驗為基礎，保證學生掌握自動化專業的基礎知識，為實踐教學打下堅實的理論基礎。其次，結合企業的優勢，共建校企產學實踐基地，切實加強實訓基地、實習基地以及校企聯合實驗室的建設。通過認知實習、綜合實訓和課程設計，拓展自動化專業學生知識面的廣度和深度，提高學生的工程素養。隨后，通過學科競賽、生產實習和綜合課程設計等環節的相互融合，推動學生探索自動化專業的知識與技術，拓展學生的工程創新能力。最后，整合大學四年所學的專業知識，通過畢業論文（設計）培養學生的文獻閱讀、綜述能力，拓展學生的閱讀面與知識面，進一步提高學生的工程能力、工程素養和解決實際問題的創新能力。同時，在課程實驗、課程設計和畢業論文（設計）等多個環節，還可以利用計算機技術、云教育平臺等，進一步推進虛擬實驗室的建設，深度強化、融合信息技術與實踐教學，充分運用虛擬仿真實驗平臺實施創新實踐教學，促進學生對課程理論知識的理解，幫助學生提升實踐創新能力，為解決復雜工程問題打下良好的基礎。例如，學生通過利用Multisim軟件仿真電路系統，驗證基爾霍夫電壓定律，如圖2所示。仿真實驗過程不受實驗室空間和硬件實體的限制，在一定程度上降低了人力物力成本，元器件參數值的調整十分便捷。同一個電路可采用不同的設計方法和分析方法，為實際電路系統的分析與設計提供更多的參考，進一步提高了學生的綜合素質。

多維立體化實踐教學體系的構建能夠確保自動化專業的學生在大學四年的時間里接受基本工程實踐能力的訓練。通過合理設計實踐教學的內容，將自動化技術相關的知識融入實踐教學內容中。進一步地，結合新產業、新技術相關的智能制造、智能控制、智能裝備、機器人技術等，更新并升級改造傳統的實踐教學內容，使得自動化專業的學生能夠獲得工程實踐能力，促進學生的實踐創新能力。

3 以科研促進教學模式

在當前新科技和新產業快速發展的浪潮下，自動化技術的發展速度也有了顯著的提升，隨之而來也不斷涌現了一些相關科學問題，這就需要高校不斷探索、挖掘自動化技術相關的新理論、新技術和新方法。自動化專業的人才培養需要始終注重教學與科研的有機統一，教學與科研工作相輔相成、相互促進，兩者是推進高校發展與學科建設的重要組成部分[7]。教學需要科研的支持，科研也必須服務于教學，有機結合教學與科研是提高人才培養質量的關鍵所在。在教學過程中，避免出現教學與科研分離的情況，力爭做到“教研合一”，二者相互融合、相互促進。

在科研促進教學方面，可采用以下方式將科研成果轉變為教學資源，切實提升人才培養質量。首先，可以開展自動化領域研究動態的學術講座，聘請國內外自動化領域的知名專家學者等舉辦形式多樣的學術報告會，讓學生有機會接觸自動化領域的最新前沿技術知識和發展趨勢，拓寬學生的視野與知識面。其次，在課堂教學過程中，教師可將科研成果融入教學案例中，及時向學生普及最新的科學研究成果，提高學生的學習興趣，促進教學與科研的有機結合與共同發展。教師通過將自己的科研成果融會貫通到教學環節，既有利于促進教學內容的改革，使得教學內容更加新穎有趣，又豐富了課堂教學的內容，使得課堂教學有拓展、有深度。隨后，以學生為中心，教師為引導，指導學生參加大學生科技創新項目，豐富自動化專業學生的科研訓練活動。學生在完成科技創新項目的過程中，經歷了發現問題、分析問題和解決問題的全過程。學生不再只是在課堂上被動地接受專業知識，而是以探究、發現為主的主動學習，這些科研訓練使學生提高了對知識的整體把控能力，增強學生的科研實踐能力，在一定程度上提高了科研素養。此外，還可以吸收學生參與教師的科研項目，讓學生對老師的科研工作有所了解，引導學生創新能力和科研能力，提高學生的學習興趣。學生在教師的指導下參與科研項目，獲得了涉足自動化學科前沿科技領域的機會，得到了豐富的科研體驗。這部分參與大學生科技創新項目或者教師科研項目的學生，一般專業基礎知識都比較扎實，這些工作讓學生的文獻閱讀能力、實踐能力都得到了鍛煉，為其在大學四年級撰寫畢業論文（設計）打下了堅實的基礎。還可以鼓勵這部分學生在校期間撰寫調查報告或者發表學術論文，培養學生獨立思考以及解決問題的能力，促進提升學生的創新能力與綜合素質。

例如：2021年，在我校第十一批大學生科技創新項目中，教師指導5名本科生參與了《基于粒子群優化法的風電場參數辨識研究》的科技創新項目。在科技創新項目的實施過程中，學生在閱讀文獻的基礎上，總結了系統參數辨識的重要性，選擇了甘肅省河西地區的風電場為研究對象（風速數據來源于中國氣象數據網），利用Matlab編寫基于粒子群算法的系統參數辨識程序，得到了比較理想的結果。這些工作使得學生明確了建立高精度風電場模型以及風電場參數辨識的重要性，進一步地提高了學生的學習興趣以及科研創新能力，提升自動化專業人才培養的質量，助力具有科學和創新精神的應用型人才的培養。

4 結語

本文結合自動化專業的特點，探索地方院校自動化專業的人才培養模式，培養符合新型經濟社會發展需求的自動化專業人才。通過建立多學科交叉的“自動化+”培養模式，以及構建多維立體化的實踐教學模式，拓寬學生的知識面，提升學生的知識結構與實踐能力。同時，以科研促進教學，將科研資源轉換為教學資源，使學生受到良好的科研訓練，提升學生的綜合素質與創新能力，為社會經濟的發展提供高水平的創新型自動化專業技術人才。

參考文獻：

[1] 李沖，單以才，唐清輝.新工科背景下地方高校自動化專業人才培養質量提升路徑探索[J].中國教育技術裝備，2020（14）：129-130，136.

[2] 丁軍航，于海生.新工科背景下地方院校自動化專業人才培養機制研究[J].教育教學論壇，2020（51）：359-360.

[3] 劉朝華，李小花，張紅強，等.新工科背景下地方高校自動化專業人才培養機制探究[J].當代教育理論與實踐，2018，10（3）：69-72.

[4] 徐穎，田思慶，馬曉君，等.新工科背景下自動化專業人才培養研究[J].中國教育技術裝備，2021（11）：129-131.

[5] 劉紅梅，王雪潔，夏百花.新經濟新產業形式下的地方高校自動化專業人才培養思考[J].電腦知識與技術，2018，14（28）：149-150.

[6] 榮海林，張法業，田天，等.自動化類多元一體化實驗教學綜合改革與實踐[J].實驗科學與技術，2021，19（6）：94-97.

[7] 張國棟，林雪蘋.以科研優勢促進高等院校教學工作發展[J].教育教學論壇，2020（23）：8-9.

【通聯編輯：王力】