自动化学科专业人才培养实践创新体系的建设

2014-05-02王改云

实验技术与管理 2014年4期

陈以，杨青，王改云

（桂林电子科技大学电子工程与自动化学院，广西桂林 541004）

桂林电子科技大学自实施“本科教学改革与教学质量工程”（下称质量工程）以来［1－3］，共有18项国家级和48项省级“质量工程”项目等立项建设。目前，随着各立项项目陆续到达建设周期，其成果和成效逐步呈现。本文在充分利用和依托“质量工程”项目平台、特别是自动化学科方面的“质量工程”项目的基础上，以培养自动化学科自动化、智能科学与技术专业实践创新人才为目标，构建了适应现代需要的专业实践教学与人才培养实践创新体系，树立了以学科和专业交叉融合发展的实践教学创新理念，培养并形成了一支具有创新实践能力的高水平教学团队，确立了基于自动化实验教学示范中心平台，融合专业“自动控制原理”和“计算机网络”等精品课程，推进实践教学改革特色的建设，开拓创新思路，稳步提高了实践教学质量［4－7］。

1 人才培养实践教学创新理念

进入新世纪以来，在经过数年扩招的大背景下，我校自动化学科增加了一个“智能科学与技术”的本科专业，与原有的“自动化”专业一起，共有学生近1 000人。虽然人才培养质量面临的困难和问题日益突出，但随着自动化控制朝着智能控制与技术方向发展，给自动控制类学科及其专业发展带来了极好的机遇。在机遇面前，围绕学校以工为主，电子信息学科鲜明，优势突出，学科交叉渗透、协调发展的办学宗旨，优化人才培养结构，强化电子行业特色，注重创新人才培养实践教学的建设与实践，逐步形成了以实践与创新能力培养为主线，分阶段、多层次、多模块相互衔接实施的人才培养实践创新理念，取得了良好的办学效益。

依据优化结构、强化特色、走提升实践创新质量为核心的内涵式培养的教改思路，统筹规划学生素质教育的诸多因素，按照传承性、阶梯性、连续性、实践性、创新性的递进原则，构建了自动化和智能科学与技术两专业融合发展的实践教学平台及其改革创新体系［8－10］。

2 专业特色的人才培养实践创新体系

2.1 建立学科交叉融合的专业人才实践培养知识结构

首先，在学科结构上，积极面向现代企业和社会，适应自动化和智能控制行业国内外需要，拓宽学科覆盖面，建立学科交叉融合的“1＋6”专业人才培养结构，如图1所示。“1”代表自动化和智能科学与技术所在的主学科——控制科学与工程一级学科；“6代表与主学科交叉覆盖的6个一级或二级学科门类。

图1 学科与专业结构示意图

其次，完善了“1＋6”结构下的课程体系内容建设。课程内容体现了“厚、宽、新、活”（厚基础、宽口径、新知识、活应用）的特点，通过优化专业知识结构，修订教学大纲，使教学内容充分体现上述特点，促进学生知识、能力、素质的协调发展。

2.2 构建专业特色的人才培养实践创新体系

围绕学科结构，从认知实习、课程实验、金工实习、课程设计、生产实习、技能培训到毕业设计等实践教学环节进行系统化设计，使培养计划得到进一步完善，形成“理论＋实验＋实践＋设计＋培训”的专业人才培养实践教学创新体系，如图2所示。强化实践和创新素质的综合培养过程，使学生的专业实验、技能训练与创新实践不断线。

图2 自动化学科人才培养实践创新体系

实践教学体系建设遵循“传承性，阶梯性，连续性，实践性，创新性”的递进原则［11］。

传承性：秉承学校重视实践教学的优良传统和电子工科类的教育特色；

阶梯性：按照工程实践教育、认知与训练、实验与实习、实验与实践、技能培训与创新实践的阶梯性培养计划，形成阶段化、层次化和模块化的实践教学过程；

连续性：实验和工程实践能力培养4年不断线，由浅入深、循序渐进，贯穿于实践教学的各个阶段和环节之中；

实践性：合理安排实践教学体系中的各门课程及其实践教学内容，使学生在实际中的综合实践和设计能力得到训练与提高；

创新性：创新性设计实践教学体系中的内容及其环节，培养学生实际创新能力。

通过理论教学、实验教学、实践教学、设计和培训，同时结合专业学科课题、创新设计课题和企业项目，以及毕业实习与毕业设计，使理论教学和实践教学、基础实践教学和工程实践综合能力训练有机整合。通过创新实践活动和校内外竞赛平台，分层次、多阶段开展实践创新教育，实现理论是基础，实践是保障，竞赛是载体，创新是重点的实践创新人才培养体系的新思路。

充分利用学校多层次实验教学示范中心平台资源，精选传统的基本操作技能的学习、实践和训练；开设弱电模块、强电模块（机电综合模块）、测量模块、控制模块、汽车电子模块和机器人模块等验证性、设计性与综合性实验；增设创新实验和科技创新实践；增加先进设备与技术技能训练；紧密结合校企合作项目及其市场需求，开展技能培训与技能认证；广泛参与院级、校级、省级和国家级等多种层次的专业技能竞赛，让学生的实践创新能力在具体竞赛项目中得到培养与提升；将创新教育寓于工程实践教学的各个环节，为学生营造充分的课内外实践创新环境。

2.3 “三层次、四阶段”的实践教学内容贯穿于培养全过程

在实践教学环节中，要突出实践能力与创新能力培养相融合。通过分层次、分阶段实施和构筑实践教学体系（见图3），充实实验内容，改进实验方法，狠抓实习、课程设计、毕业设计、专业竞赛、技能培训、技能认证等实践环节，全面培养和提高学生的实践动手能力与创新能力［12］。

图3 实践教学体系层次阶段图

2.3.1 实施基于三层次的实践教学目标

第一层次为基础理论与基本操作技能，目的是培养学生的基本实验技能和理论联系实际、分析问题和解决问题的基础实践能力；

第二层次为系统设计和综合应用，目的是培养学生的工程意识，培养学生综合应用实践能力；

第三层次为科学技术与创新实践，目的是为高年级学生提供一个综合设计、创新实践环境，鼓励学生自主选题，培养学生的实践创新意识与创新能力。

2.3.2 构筑基于四阶段的实践教学内容

第一阶段：学科教授做学科与专业讲座，学生参观实践教学设施，提升学生学习兴趣；

第二阶段：校内外结合，开展认知实习和金工实习等基础实习，进行基础实验与基础实践训练；

第三阶段：实验与实践、基础设计与综合设计相结合，进行综合实验与实践；

第四阶段：开展技能培训和创新实践活动，进行创新项目制作与技能提高。

3 以“质量工程”为龙头，引领自动化学科人才培养实践创新平台的建设与实践

统筹规划实践教学环节，构建涵盖多个一级学科、学校省级重点学科（仪器科学与技术）、精品课程（自动控制原理）和国家级精品课程（计算机网络）的理论教学平台以及省级自动化实验教学示范中心为龙头的实践教学平台建设。通过资源整合与优化，为学生提供具有电子行业特色的、完善的综合教学与实践环境。

3.1 人才培养实践创新平台建设

目前自动化学科主要以省级自动化实验教学示范中心为龙头，构建学科专业人才培养的实践创新平台（见图4），为学生提供多层次、多阶段的实验和实践创新活动。

自动化实验教学中心利用中央与地方共建经费等400多万元，新建了计算机控制实验室和机器人实验室，更新了过程控制实验室、基础实验室设备200多台套，自主研发单片机控制实验教学系统与实验仿真系统20多套件。拥有智能综合省部级重点实验室，并与国内外著名企业共建了桂电－飞思卡尔、华为3COM、品尼高、桂电－金蝶ERP、研华华晟等校企实验室。

我校一直重视学生实践环节及动手能力的培养。目前，我校已有2个国家级和6个省级实验教学示范中心，5个国家级特色专业建设点，2个国家级和7个省级教学团队，1个国家大学生创新性实验计划项目实施单位等。我们充分利用上述现有资源，构建适合自身专业的大学生公共实践创新平台体系（见图5）。该平台呈现实践环节由低到高的层次结构，能为各阶段、各类别或各层次的学生提供一个不断实践与创新的发展空间，也满足和保证了不同阶段与不同层次的学生，随着低年级到高年级实验与实践逐步提高的进程，提供多层次实践需求的基础与创新平台环境。

3.2 特色创新人才培养的建设与实践

一个专业要办出特色和富有生命力，就必须有自身的创新与特点，符合专业的发展方向和满足社会的需求。当前科技的发展，自动化专业需要智能信息技术的支撑，而智能科学与技术专业需要自动化技术作为基础。因此，我们在专业建设和实践方面，坚持专业实践能力培养的“三个一”基本要求：一是学会一种以上组态软件（控制组态、监控组态）；二是学会一种以上控制器的使用（PC、PLC、其他工控机）与操作；三是完成对一类简单对象（过程或装置）的控制系统的工程设计与调试。这里的“工程设计”是指在标准型设备基础上，针对被控对象需要，对控制系统硬件进行组装，并使用组态工具进行各种定义、实现控制系统的性能指标的过程。

图4 实践创新平台

图5 公共实践创新平台体系

在专业课程或专业选修课程中开设其理论与实验外，我们还加大设计性、综合性、创新性等实践环节与实验内容的比重，在课程设计、生产实习等环节中增加相应的ASEA（自动化系统工程师）内容的强化训练，同时引导学生积极参与院系科协、科技小组和创新基地活动，精心组织学生广泛参与校级、省级和国家级的电子设计大赛等各种创新实践项目。通过学分强化学生技能培训、专业认证、校企合作项目等实践过程。因此逐步形成基础训练、基本要求和创新提高的实践创新能力提高过程（见图6），坚持走以提高实践质量和创新能力为核心的内涵式发展道路。

图6 专业培养目标实践能力要求

3.3 实践效果

近年来，在上述人才培养实践创新体系下，我校自动化学科专业及相近4个专业共1 000多名学生的实践教学任务。创建的“自动化实验教学示范中心”开放平台共接纳全校8个以上相关专业近7 000多名学生，15 000人时数的基础、综合、实验实践、创新实验教学任务和培训等。有1 200多人次学生参与学校、广西区和全国大学生电子设计竞赛、“挑战杯”大学生课外学生科技作品竞赛、数学建模大赛、多媒体教学软件大赛、高校计算机应用大赛、全国飞思卡尔智能汽车大奖赛等，40多人次的学生获得含全国一等奖在内的各种奖项近20项。学生一次性就业率一直保持在92%以上。

此外，稳定和提升实践教师队伍水平、做好实验环境和平台建设和管理，也是本项目重要的一环。为此，我们通过内培养与外引进措施，形成了以教授和高级实验师（工程师）为主的稳定的实践教学团队；其次，加强实践环节过程的监管与督导，增强实践教师责任感并保障实践教学质量；同时适时更新和合理利用各类实践环节的仪器设备，优化和加强了各类实验室、实践创新基地等的建设。