新工科背景下一流專業(yè)建設探索與實踐
——以淮南師范學院電氣專業(yè)為例

劉團結(jié)，胡艷麗，黃凱峰，蔡士凱

（淮南師范學院 a.機械與電氣工程學院；b.教務處，安徽 淮南 232038）

教育部在2017年提出新工科發(fā)展戰(zhàn)略，對我國高等院校工科教育培養(yǎng)目標、理念、模式等提出了更高的要求。根據(jù)《教育部辦公廳關于公布2020年度國家級和省級一流本科專業(yè)建設點名單的通知》（教高廳函〔2021〕7號），淮南師范學院1個專業(yè)獲批國家級一流本科專業(yè)建設點，8個專業(yè)獲批省級一流本科專業(yè)建設點，其中就包括電氣工程及其自動化專業(yè)。為此，學院緊密結(jié)合新工科發(fā)展要求，以一流專業(yè)建設點為契機，指導學生將所學理論知識應用于工程實踐，提升創(chuàng)新能力，積極構建新工科背景下的創(chuàng)新型工程技術人才培養(yǎng)模式，多舉措提高創(chuàng)新型人才培養(yǎng)質(zhì)量。

一、電氣工程及其自動化專業(yè)建設面臨的主要問題

（一）人才培養(yǎng)方案存在的問題

2020 年以前，電氣工程及其自動化專業(yè)的培養(yǎng)方案在課程設置上分為公共基礎課程、實踐課程、專業(yè)技術課程三部分，實踐課程比例偏低，不能形成完整的實踐教學體系，學生畢業(yè)后適應專業(yè)技能型崗位能力較差，不利于應用創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)。另外，課程設置與畢業(yè)能力要求匹配度不足，未能充分考慮服務區(qū)域經(jīng)濟社會發(fā)展需求和電力行業(yè)新技術的飛速發(fā)展，并進行及時更新。

（二）理論課程教學方法陳舊

以“電氣控制與PLC”課程為例，該課程實踐性強，主要講述了電氣控制基本線路、系統(tǒng)設計方法、PLC編程及通信，旨在培養(yǎng)學生的編程能力、分析解決問題的能力及實際動手能力，以加強學生實踐技能的鍛煉。教師雖然在課堂教學中通過圖片、動畫及視頻等多媒體方式展示電氣控制過程及PLC工作原理等知識，但仍存在與實踐結(jié)合不足等問題。以課堂講授為主的課程，使得學生的學習主動性不足，分析和解決實際問題能力欠缺。亟須利用現(xiàn)代信息技術研究先進的教學方法，拓寬學生的學習路徑。

（三）教師梯隊結(jié)構不合理，實踐經(jīng)驗匱乏

新工科的主要特點是以培養(yǎng)具有創(chuàng)新精神的工程應用型技術人才為中心，因此對教師工程實踐素質(zhì)要求更高。雖然學校出臺鼓勵專業(yè)教師參加企業(yè)實踐、外出進修等政策，但學校受地域方面的制約，引進高層次人才的難度較大，造成教師教學工作繁重，無法在企業(yè)參加正常的實踐能力培訓，同時缺少有豐富工程實踐經(jīng)驗的教師。

（四）實踐教學模式落后

在新工科理念下，實踐教學的根本任務是培養(yǎng)學生的工程實踐和創(chuàng)新能力。目前電氣工程及其自動化實踐教學大多數(shù)停留在教學大綱中設置的驗證性課程實驗、仿真為主的課程設計及一些基礎性教學實踐環(huán)節(jié)。以電工技術實訓為例，傳統(tǒng)實訓教學開設的實訓項目只針對各自知識點開展實訓，與工程案例及競賽案例相結(jié)合的實訓項目較少。在教學過程中，理論與實踐結(jié)合不緊密，專業(yè)技能提升特色不突出，不能反映新技術、新產(chǎn)業(yè)發(fā)展的需求。

（五）學科競賽技能培育性不足

工科類專業(yè)在師范院校的發(fā)展基礎一般相對薄弱，創(chuàng)新氛圍不夠濃厚，學科競賽組織相對困難，很多類型的競賽多為教師與學生自由組合、自由培訓，未能形成系統(tǒng)的培養(yǎng)體系。2018年發(fā)布的《關于加快建設發(fā)展新工科實施卓越工程師教育培養(yǎng)計劃2.0的意見》（教高〔2018〕3號）中指出：努力使50%以上的工科專業(yè)學生在在校期間參與一項訓練項目或賽事活動。因此，電氣工程及其自動化專業(yè)在培養(yǎng)學生的過程中，需要加強資源配備，提高師生競賽參與度，并考慮如何將各類學科競賽培訓環(huán)節(jié)以第二課堂的形式納入實踐教學管理。

二、電氣工程及其自動化一流專業(yè)建設路徑

（一）調(diào)整人才培養(yǎng)方案

學院組織教師通過專家走訪、教師座談、問卷調(diào)查等方式，多渠道、多角度地征集反饋信息，按照電氣類教學質(zhì)量國家標準構建了通識教育、專業(yè)教育、實踐教育、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育和社會責任教育五教融合的課程體系。新的培養(yǎng)模式體現(xiàn)了育人為本、德育為先的教育教學思想和“以學生為中心”的教育理念，結(jié)合學校地方性、應用型的辦學定位精確制定培養(yǎng)目標。

（二）加大課程改革的實施力度

單一的“以教師為中心”的教學模式很難激發(fā)學生的學習興趣和學習動力，為了實現(xiàn)在教學方式和方法上以“知識本位”向以“能力為本位”的轉(zhuǎn)變，鼓勵專業(yè)教師利用MOOC、e會學、學習通等構建課程模塊，豐富教學資源，設置智能測評，完善線上、線下學習過程評價與管理，支持學生自主學習和個性化學習。電氣工程及其自動化專業(yè)以“電氣控制與PLC”和“單片機技術及應用”兩門課程為試點，在理論教學中融入競賽案例和實踐微課，以解決實際問題為中心，實現(xiàn)理論與實踐的緊密結(jié)合，并交叉進行。教學團隊結(jié)合MOOC和翻轉(zhuǎn)課堂開展線上線下混合式教學，將理論學時全部融入實踐教學環(huán)節(jié)，凝練課程基礎篇、模塊篇相關知識點，全部以項目案例的形式呈現(xiàn)。每次授課配備兩位指導教師，采用項目遞進式教學方式對學生進行講授和指導，符合新工科的發(fā)展理念。

（三）提升教師的教學能力

在新工科理念下，專業(yè)教師在具有扎實的理論基礎的同時，還應具備豐富的工程經(jīng)驗。教學系堅持“引培并舉”的師資隊伍建設思路，聘請兄弟院校的教授、企業(yè)高級工程技術人員等作為兼職教師，從而帶動專職教師提高工程素養(yǎng)；利用學校人才政策，引進具有良好學科背景、學術思想活躍、學術水平較高的博士畢業(yè)生或博士后。針對青年教師，實行個體化、差異化培養(yǎng)，分期分批選派到企業(yè)參與掛職鍛煉，實現(xiàn)“雙師”能力的有機結(jié)合。

（四）優(yōu)化實踐創(chuàng)新模式

為了進一步構建工匠精神的人才培養(yǎng)模式，開辦“機電學院創(chuàng)新班”，在教學中融入競賽賽題和創(chuàng)新項目，選拔項目中表現(xiàn)優(yōu)異的學生進入創(chuàng)新班進行培訓。創(chuàng)新班培訓周期為6～7個月，培訓內(nèi)容為歷屆競賽賽題。培訓期間每位學生都會經(jīng)過多次考核，成績優(yōu)秀者參加西門子杯中智賽、智能車等競賽的省賽，同時頒發(fā)“優(yōu)秀學員”證書。歷屆競賽獲獎學生協(xié)助教師完成創(chuàng)新班學生培訓，并頒發(fā)“優(yōu)秀助教”證書，形成了完整的實踐培訓環(huán)節(jié)閉環(huán)系統(tǒng)，這種模式體現(xiàn)了學生的主體地位和教師的主導作用，充分發(fā)揮了學生之間“組隊幫扶、以老帶新”的精神，不斷為學院創(chuàng)新班和學科競賽團隊注入新鮮血液，培養(yǎng)社會需要的具有“創(chuàng)新精神+專業(yè)應用”的高素質(zhì)拔尖人才。

（五）實施“1+1+N”競賽指導模式

學院在依托學科競賽促進創(chuàng)新人才培養(yǎng)的基礎上，逐步形成“1+1+N”的學科競賽指導模式。以“西門子杯”中國智能制造挑戰(zhàn)賽為例，第一個“1”指1個賽項，第二個“1”指1名競賽負責人，也就是1個賽項由1名負責人安排競賽報名、競賽培訓、帶隊參賽等事宜。“N”是針對分賽項的性質(zhì)、競賽所需專業(yè)知識、學生報名人數(shù)等吸納多名不同學科的指導教師參與。競賽培訓、考核和集訓階段由競賽負責人和團隊專業(yè)指導教師給予專業(yè)指導，并建立師生雙向選擇機制。這種模式和組織過程是新工科理念下學生創(chuàng)造性人格、創(chuàng)造性思維等的培養(yǎng)過程，該競賽在電氣工程及其自動化專業(yè)開展試點，取得了良好的效果。

三、電氣工程及其自動化一流專業(yè)人才培養(yǎng)特色

通過調(diào)整專業(yè)建設中的人才培養(yǎng)方案、學科競賽開發(fā)指導、課程改革形式多樣化、教師教學能力提升、實踐教學模式不斷創(chuàng)新優(yōu)化等五條并行建設路徑的探索與實踐，形成了“教師+學生”能力提升的閉環(huán)人才培養(yǎng)特色。以“西門子杯”中智賽為例，教師根據(jù)往年競賽賽題可以開發(fā)教科研項目、撰寫教科研論文、融入課程教學競賽、給學生布置實踐任務等。學生接到任務后組建團隊，充分發(fā)揮其主體作用，查找閱讀中外參考文獻，制定系統(tǒng)設計方案，設計硬件電路，進行軟件編程和系統(tǒng)調(diào)試，根據(jù)調(diào)試中遇到的問題逐步完善系統(tǒng)，使各個參數(shù)達到最優(yōu)。教師在整個設計過程中發(fā)揮其主導作用即可。項目結(jié)束后，學生制作PPT、撰寫實訓報告，并向教師匯報。指導教師對項目進行綜合評價，評選優(yōu)秀團隊，頒發(fā)優(yōu)秀案例證書，并在創(chuàng)新班分享案例。教師在評價體系中，將學生的專業(yè)素養(yǎng)和工程意識作為評價要素，即融入了工程素養(yǎng)，形成了“平時表現(xiàn)+項目操作+報告撰寫+職業(yè)素養(yǎng)+團隊協(xié)作”的多元評價體系。

教師和學生通過完整的系統(tǒng)設計過程形成了以培養(yǎng)能力為主線、以成果輸出為導向的閉環(huán)培養(yǎng)模式。其中，成果輸出包含產(chǎn)出性指標和隱形指標兩個方面，產(chǎn)出性指標除了包含指導教師的項目立項、論文發(fā)表、教學競賽獲獎獎項外，也包含學生的專利、“大創(chuàng)”項目、競賽獲獎獎項、創(chuàng)新作品等；隱形指標包含教師教學科研水平及教學能力的提升，以及學生創(chuàng)新能力的提升。該閉環(huán)人才培養(yǎng)模式在督促教師不斷提高教科研能力的同時，又不斷向?qū)W生傳授新知識和新技術，并通過自身的專業(yè)素養(yǎng)去感染學生，培養(yǎng)學生的責任意識及服務社會的家國情懷，是三全育人的重要途徑之一。

四、初步建設成效

電氣工程及其自動化專業(yè)在人才培養(yǎng)、課程改革、教師隊伍建設、實踐創(chuàng)新、學科競賽等方面積極探索與實踐，取得了顯著的成效。

1.學生方面。在校學生完成創(chuàng)新訓練作品12件，專利15余項，獲批省級及以上創(chuàng)新訓練項目70余項，其中創(chuàng)新作品“單車家園—旋轉(zhuǎn)升降式立體自行車庫”“基于機器視覺的快遞分揀系統(tǒng)”等獲得了國家級獎項。在由教育部主辦的挑戰(zhàn)杯競賽、電子設計大賽、“西門子杯”中智賽、智能汽車競賽等A類競賽中獲得國家級特等獎2項、一等獎和二等獎13項；B類競賽獎項118項。尤其是在“西門子杯”中智賽中，獲獎學生達173人次，且獲獎級別高。近三年來，國家電網(wǎng)錄取人數(shù)達58人，學生就業(yè)率高，且獲得了用人單位的普遍好評。

2.教師方面。近三年來，專業(yè)教師建立了10門省校級精品課程，主編或參編3部教材，主持省校級教學研究項目19項，發(fā)表教學研究論文30余篇。獲省教育系統(tǒng)模范教師1人、省卓越教學新秀1人、省教科文衛(wèi)體工會師德先進個人1人、省校級教壇新秀6人；獲省級教學競賽一等獎1項、三等獎2項，校級教學競賽一等獎和二等獎5項。由于課程改革、人才培養(yǎng)成果突出，先后獲評省教學成果一等獎和二等獎6項。專業(yè)教師獲得各種先進榮譽占總數(shù)的78.6%。

五、一流專業(yè)建設的未來規(guī)劃

電氣工程及其自動化專業(yè)建設已取得了一些成績，后期將在新工科、安徽省“三地一區(qū)”的政策引領下，繼續(xù)深化專業(yè)建設成效。按照“通識有廣度、專業(yè)有深度、實踐有力度”的要求，打造“金課”專項改革，并通過定期開展課程思政建設研討、校外專家講學、組織專業(yè)課教師參加課程思政觀摩教學等方式增強教師專業(yè)思想政治的技能；繼續(xù)推進教學改革，提升教學質(zhì)量，依托CDIO工程項目、校企合作工程項目改變教學內(nèi)容，凝練教學案例，強化實踐育人，形成師生互動、教學相長的氛圍，并制定學習過程管理方法，完善學習效果評價體系，確保教學質(zhì)量穩(wěn)步提升。緊密結(jié)合工程實際，不斷優(yōu)化由課內(nèi)實踐教學、競賽培訓和第二課堂三個模塊構成的實踐教學模式，加強與地方企業(yè)的交流合作，開展“訂單式”的培養(yǎng)模式。以OBE理念為指導，結(jié)合電氣工程及其自動化專業(yè)的具體實際，建立培養(yǎng)目標—畢業(yè)要求—課程體系—教學大綱—教學質(zhì)量監(jiān)控相結(jié)合的閉環(huán)監(jiān)控系統(tǒng)。