自动化专业卓越工程师计划架构设计与实践

王冰　李志华（河海大学能源与电气学院，江苏南京211100）



自动化专业卓越工程师计划架构设计与实践

王冰李志华
（河海大学能源与电气学院，江苏南京211100）

摘要：“卓越工程师计划”旨在推动教育教学改革，提高学生的实践能力和创新能力。本文针对我校自动化专业在发展中遇到的问题，提出卓越计划架构设计方案，具体包括“四个模块”和“三个阶段”，通过对培养方案的完善和改进，达到卓越计划的培养要求。进而，以自动化专业本科生为例，说明该方案的实践情况。

关键词：卓越工程师计划；自动化；架构设计；模块；实践

Abstract:"Excellent Engineer Plan" is proposed to promote the reform of education and teaching and improve the practical ability and innovation ability of students. In view of the problems in the development of Automation specialty in our university, we put forward the architecture design plan of Excellent Engineering Plan, including "four modules" and "three stages". It meets the requirements of Excellent Engineer Plan by improving the training program. Furthermore, the practice of the plan is illustrated by the example of the undergraduates in Automation specialty.

Keywords:excellent engineer plan; automation; architecture design; module; practice

一、概述

“卓越工程师教育培养计划”（简称“卓越计划”）是贯彻落实《国家中长期教育改革和发展规划纲要（2010-2020年）》实施的高等教育重大改革计划，旨在培养造就一大批创新能力强、适应经济社会发展需要的高质量各类型工程技术人才，为国家走新型工业化发展道路、建设创新型国家和人才强国战略服务，促进我国由工程教育大国迈向工程教育强国之路[1]。

2010年，河海大学成为全国首批61所卓越计划的实施高校之一，通信工程和计算机科学与技术两个本科专业成为国家级卓越计划实施专业。2012年6月自动化、电子信息工程、通信工程、计算机科学与技术及物联网工程专业被列入江苏省卓越工程师（软件类）教育培养计划。

我校自动化专业卓越计划是在已有人才培养模式基础上，进一步探索和培养工程型人才的一个重要改革项目。培养方案的总体设计围绕国家经济社会发展的重大需求，紧密追踪自动化领域前沿理论，依托电气信息类相关重点学科、重点实验室、省品牌专业、省实验教学示范中心、校外人才培养基地，着眼于未来经济社会发展对自动化卓越工程师的人才需求，以培养基础宽厚、视野开阔、创新意识强、工程意识、工程素质和工程实践能力突出、综合素质优秀的工程人才为目标，贯彻实施卓越计划所要求的“3＋1”人才培养模式。

二、自动化专业发展的特点和问题

自动化专业在河海大学具有悠久的办学历史，起始于1977年开始招收的“工业自动化”专业。经过多年的发展，本专业形成了深厚的积淀，在自适应控制、智能控制、最优控制、系统辩识与建模、计算机测控系统、水利水电自动化、电气传动自动化、过程控制、模式识别等研究领域取得了突出的教学科研成果。自动化专业的特色结合了河海大学的水、能源与电气学院的电和自动化专业的控制，形成自身的特点和优势。本专业具有理论基础扎实、应用范围广、实用性强的特点，对多个相关学科的发展起到了积极而有力的推动作用，并在学科交叉与渗透中表现出突出的活力[2,3]。同时，多年的发展也暴露出一些突出的问题，成为制约自动化专业发展的瓶颈。

（一）行业背景不明晰，发展方向不明确

自动化是各行业发展的必然需求，当前很多专业名称都冠有“自动化”，比如“机械自动化”、“电气自动化”，带来的结果就是自动化专业本身的专业背景不明晰，不知道归属于哪个行业。由于行业背景不明晰，带来的直接后果就是发展方面分散，难以形成合力，无法凝练特色。纵观国内自动化专业发展比较好的高校可以发现，它们的行业背景都很明确，所以专业发展有主流方向，成果也相对集中，因此在某一行业中举足轻重。卓越计划明确提出：按照行业标准培养工程人才，并且行业企业深度参与培养过程。这时，自动化专业卓越计划需要解决的首要问题是：以何种行业作为自己的背景，与其紧密结合？

（二）专业课程不突出，学生专业素养不足

学生在本科4年需要学习五六十门课程，通过几轮培养方案的调整，在基本保留外语课程、思政课程，强化各种素质教育课程的基础上，将原来70-80学分的专业理论课程削减到50-60分，实践性非常强的一些专业课程变成了只讲理论的选修课程。由于自动化专业本身是一门适应性强、应用面广的工程技术学科，具有学科内涵丰富、外延宽广、综合交叉等特点，种种因素导致现行自动化专业培养方案特色不明显，往往是课程门门有，门门不到位，专业主干课沦为一般专业课，一般专业课沦为专业选修课。在这种培养方案下，学生学得很杂，该学的没有学透，至关重要的专业基础理论学不到位，专业基础不扎实，专业素质不高，实践能力差。

（三）工程应用能力弱，学生创新能力不足

我国教学长期存在重理论、轻实践的传统，学生和教师更关注学生的卷面成绩，对实践类课程相对比较轻视。作为理工科学生，由于缺少实践和应用能力，很多知识只是停留在书本上，不知道如何应用，也不会用来指导实践活动。随着时代的发展，其缺点和弊端已越来越明显。由于无法运用知识，不仅无法深入的掌握知识，而且影响到学生的创新能力和实践水平。同时，强化学生的工程能力和创新能力也是卓越计划的主要特点之一，这就对老旧的人才培养模式敲响了警钟，需要在实践和创新方面下更多功夫，改变理论课程与实验课程脱节，重理论、轻实践的现状。

卓越计划的推广与展开正好为以上问题的解决提供了途径和手段。卓越计划具有三个特点：一是行业企业深度参与培养过程；二是学校按通用标准和行业标准培养工程人才；三是强化培养学生的工程能力和创新能力。与以往普通的高校培养模式有了很大的区别，以往普通的高校人才培养模式中几乎没有企业参与培养的过程，都是高校的教师授课，形成了重理论、轻实践的模式；而且以往普通高校的培养模式中，教师的科研是有限的，纵向科研往往多于横向科研，造成重视理论研究，轻视实践能力的培养。因此，根据卓越工程师计划提出的背景和特点，可以看出卓越工程师计划主要以社会需求为导向，以实际工程为背景，以工程技术为主线，真正培养学生的工程能力和创新实践能力[4,5]。

三、自动化专业卓越计划的架构设计

河海大学自动化专业2012年6月被列入江苏省卓越工程师（软件类）教育培养计划，历经3年多的探索和发展，设计了自己的卓越计划架构。具体来说，将从师生“两个方面”入手，将本科培养分为“三个阶段”，通过“四个模块”的建设，达到卓越计划的培养目标。

（一）计划架构的主要模块

将卓越计划的培养内容切分为四个模块：1.综合素质与能力模块；2.课程群建设模块；3.工程实践训练模块；4.校企结合模块。这四个模块依次展开、相辅相成，贯穿其中的主线是：增强工程意识、提高创新能力。下面，将对每个模块进行具体论述。

首先是综合素质与能力模块，该模块主要包括两方面内容：综合素质讲座和企业文化教育。要求学生在大学4年的时间里，通过听讲座、阅读书籍、参与社会实践等形式，提高自身的综合素质和个人能力。进一步，考虑到河海大学及能源与电气学院的发展过程和历史积淀，将自动化专业的行业背景定位在水电水利自动化和新能源自动化两个方面，针对性地开展相关企业的参观学习和文化讲座，使学生对可能进入的行业有一定的了解和准备。

第二个模块是课程群建设模块，这个模块是对原有培养方案的提炼和整合，具体包括：理论课程、实验课程、课程设计，要求联系工程背景展开教学活动。具体将原有课程分为7个课程群，分属于基础层、应用层和实践层。其中，基础层包括：计算机基础及应用课程群、电路与电子技术课程群、控制理论课程群；应用层包括：检测与过程控制课程群、电力电子与运动控制课程群；实践层包括：控制工程实践课程群、个性化专业拓展课程群。每门课程分属于不同的课程群，每个课程群有相应的负责老师，以课程群的形式展开教学工作，并贯彻联系工程实践的要求。

第三个模块是工程实践训练模块，该模块主要是培养学生的实践能力，竞赛是本模块的核心，具体包括：少量竞赛相关的理论课程、实践培训、各类电子竞赛和大学生创新计划（简称“大创计划”）。本来竞赛只是对少数学生的要求，但自动化专业的特点和工程背景需要将其作为一个模块整合到卓越计划中。这里的竞赛以“大学生电子设计大赛”为主，重点在于提高学生动手能力和实践水平。这样，在上个模块课程实验、综合设计的基础上，进一步加入竞赛培训、电子竞赛等环节，使得学生的实践能力得到稳步提升，为未来的创新奠定基础。

最后是校企结合模块，该模块是卓越计划的特色，也是重点建设的模块，具体包括：企业工程师授课、校企共建实验室、认识实习、毕业实习和毕业设计等环节，要求在企业学习、实践和毕业设计累计时间达到1年。通过校企结合，制订科学合理的人才培养方向，明确培养方案及实施计划。以校企双方合作情况为基础，将相关专业课程和项目，切实植入学校教学活动，加强落实培养细节，从而使学生工程实践能力得到提高。

（二）计划实施的三个阶段

以上四个模块的顺利展开，需要从师生两个方面入手，分为横向和纵向两个维度：横向以学生为主体，从文化基础出发，到毕业设计结束，形成针对具体类型企业的培养方案，理出数条规划轨迹，进行针对性培养，可将竞赛获奖、论文发表、专利授权等作为主要成果；纵向以教师为主导，提出相应的改革思路，对现有的教育环节进行改进，重点加强实践环节和工程背景，最后以教改论文、教改项目、教学评奖等形式作为主要成果。

从卓越计划的执行过程，将本科4年（8个学期）分为三个阶段。第一阶段为第1学期到第3学期，主要内容包括：基础课程学习、综合素质培养、企业文化培训和C语言学习与强化。这个阶段主要完成综合素质与能力模块的任务，为本科阶段的学习开一个好头；同时，为深化第1学期C语言的学习，加入了C语言强化课程。第二阶段为第4学期到第6学期，主要内容包括：专业课程学习（含工程实践讲座）、实践技能培训、参加竞赛或大创计划、认识实习。这个阶段是本科培养的核心阶段，也是卓越计划的关键阶段，包含内容也比较丰富。其中专业课程学习属于课程群建设模块，根据各门课程的特点加入相应的工程实践讲座；实践技能培训、参加竞赛和大创计划对应于工程实践训练模块，除平时的培训外，竞赛主要分布在第4学期暑假和第6学期暑假，有两次机会；认识实习则是校企结合模块的开始环节，作为学生了解企业，走入企业的开始。第三阶段为第7学期和第8学期，主要内容包括：专业拓展学习、毕业实习、毕业设计。其中专业拓展学习是课程群建设模块的剩余部分，毕业实习与毕业设计则是校企结合模块的主体。而认识实习、毕业实习与毕业设计三者之间并不是孤立的，认识实习作为校企结合的起点，与相关行业初步接触；毕业实习则具有一定针对性，在实习阶段不仅进入企业在岗实习，而且要从实际出发进行毕设选题；获得具有实际意义的毕设题目后，在学校和企业两方面导师的联合指导下完成的毕业设计工作，进而达到卓越计划要求的校企深度结合的培养效果。

四、自动化专业卓越计划实践情况

从自动化专业获得江苏省卓越计划开始，最早实行卓越计划的13级本科生已升入大学三年级，现对卓越计划实施情况进行一个阶段性总结。

进入大学以后，第一次向学生介绍卓越计划是在《专业导论》课上，该课程由专业骨干教师联合承担，每人负责一周课时，在向学生介绍专业的主要情况的同时，说明本科4年的培养方案和卓越计划。而后，由院系领导牵头召开卓越计划动员会，采取自愿原则，由学生自由报名参加该计划。从13级和14级情况看，每年都有一大半学生会申请参加卓越计划。本专业的卓越计划采取宽进严出方式，层层筛选，最后能够完成所有环节并达到要求的学生，将取得卓越计划学员资格。

完成报名并确定人数后，发放“卓越计划过程管理手册”，作为过程管理的记录，主要记录参加人文讲座、专业讲座、社会实践等环节的情况。随后卓越计划的学生进入《C语言实训》课程，进行C语言强化学习和培训。该课程侧重于C语言编程训练和部分单片机基础的培训，一方面是已开设C语言课程的深化学习，增强学生软件编程能力；另一方面，对单片机基础进行初步训练，为参加竞赛打基础。在该课程结束后，将进行第一轮筛选，课程成绩作为筛选的主要依据。筛选后的学生将进入实验室，进入下一阶段的竞赛培训。进入暑假后，参加“大学生电子设计大赛”，要求完成竞赛所有培训科目和整个竞赛过程，一般每位学生有两次机会，争取至少一次获奖。

进入第4学期后，开始讲授专业课，课程群建设模块启动。该模块一方面对原有授课内容进行提炼、整合，淘汰过时的内容，整合课程间重复的内容，强化重点内容；另一方面，加入工程背景方面的讲授，并将校企共建实验室并入到相应课程中。根据各课程群的情况，每个群选取1-2门实践性较强的课程，聘请企业工程师来校授课，讲解实际工程应用情况；同时，将课程内容与现有校企共建实验室相结合，邀请相关企业工程师进行讲解和操作，充分利用校内资源进行实践方面的拓展。

在校企结合方面，已完成认识实习环节，我校自动化专业将行业背景定位在水利水电和新能源行业，因此校企结合的主要企业有水电站、风电场及光伏电站等。自动化专业13级学生选择启东风电场作为认识实习基地，进行了为期一周的实习，通过现场考察、工程师讲解、实物演示等过程，达到了解风电场主要设备和风电行业现状的预期效果。未来，根据卓越计划培养要求，对风电感兴趣的学生通过一段时间的准备，将于毕业实习环节在风电相关企业进行在岗实习，从而发现风电行业中有价值的问题作为毕业设计课题。同时，邀请风电企业工程师作为校外导师，与校内导师一起进行指导，完成卓越计划中的毕业设计环节。

五、结束语

在自动化专业多年的教学实践中，发现存在一些问题，卓越计划的提出和实践为这些问题的解决提供了一个契机。通过充分调研，基于本校自动化专业的实际情况，设计自动化专业卓越计划架构，根据内容划分为“四个模块”，并将其融入到本科4年的培养计划中，按时间顺序划分为“三个阶段”。该方案在自动化专业本科新生中进行实践，取得了一些初步的成果。

参考文献

[1]林建.“卓越工程师教育培养计划”通用标准研制[J].高等工程教育研究，2010（4）：21-29.

[2]朱玉华，庄殿铮.基于卓越工程师人才培养的自动化专业教学体系构建与实践[J].中国市场，2015（13）：91-92.

[3]张燕红.卓越工程师培养计划与自动化专业人才培养的探讨[J].常州工学院学报，2014（1）：73-75.

[4]杨婷松，艾长胜，朱绍伟，等.应用型本科“卓越工程师计划”实践环节若干问题探讨[J].高教学刊，2015（2）：76-77.

[5]吴江，任建兴，潘耀芳，等.基于培养模式改革的卓越工程师计划探索与实践[J].中国电力教育，2013（32）：30-31.

作者简介：王冰（1975，12-），男，江苏扬州，博士，副教授，研究方向：风力发电与新能源控制。

中图分类号：C961

文献标志码：A

文章编号：2096-000X（2016）01-0170-03