五种实践的自动化专业实践教学体系研究

于金鹏, 于海生

(青岛大学 自动化与电气工程学院， 山东 青岛 266071)

0 引言

自动化专业具有口径宽、实践性强的特点，主要培养理论与实践相结合，能够从事与电气工程有关的系统运行、自动控制、电力电子技术、信息处理、试验分析、研制开发、经济管理以及电子与计算机技术应用等领域工作的社会需要的厚基础、宽口径、强实践、高素质的应用型人才[1]。

目前我国正处在由经济大国向经济强国转换的关键时期，各行各业迫切需要大量高素质的自动化专业人才，自动化专业迎来难得的发展时机。我国自动化本科教育的培养目标是让学生掌握从事本专业工作必要的理论知识，同时对学生进行完善的工程实践训练，让学生具有操作、分析、设计、开发与研究的基本能力。然而目前就我校自动化专业学生的情况来看，实践能力的培养现状不容乐观，有相当一部分的学生在动手实践这一环节中暴露出对所学知识难以灵活运用，缺乏深入分析和解决相关问题的能力和素养。因此，我校提出：通过“五种实践”(工程技术实践、科技创新实践、人文社会实践、创业就业实践、领导管理实践)环节，培养学生的实践能力和创新精神，这也是自动化专业人才培养的一项重要改革。

1 自动化专业学生存在的问题

1.1 实践能力不能满足社会需求

学生刚毕业时实践应用能力与用人单位要求相差较大，大多数学生不具备解决实际问题的能力，更有甚者连基本的操作技能都不具备，实际工作中，不能很快地进入角色独当一面[2]。

有些普通高校毕业的学生为了找工作需要，还到技校“回炉”学习[3]。

1.2 综合能力匮乏

自动化专业毕业的学生大部分都会进入生产企业工作，在工作岗位上解决实际技术问题是对一个人实践能力、创新能力的全面考验[4]。由于学生在校期间接触到的专业实验大部分都是验证性的，也没有机会参与实际工程项目，因此缺乏专业的工程训练，当碰到实际问题时，必然束手无策，更不具备创新性的解决实际问题的综合能力。

1.3 与社会严重脱节

随着科技的迅速发展和更新，现有自动化专业的人才培养模式、课程体系相对陈旧，学生与社会严重脱节，学生的协作能力、领导能力缺失，不能满足社会对自动化创新人才培养多样化的需求[5]。

2 “五种实践”的实践教学体系

解决上节所述的存在问题，一个重要方面是加强实践教学建设。为此，我校以自动化专业2012年入选“教育部卓越工程师教育培养计划”、2013年入选“教育部自动化专业综合改革试点”和山东省特色名校项目重点建设专业为契机，依托我院获批的国家级实验教学示范中心、国家级人才培养模式创新实验区、国家级特色专业、国家级本科专业综合改革试点、教育部卓越工程师教育培养计划、国家级精品资源共享课程、国家级精品课程、国家级大学生校外实践教育基地、国家大学生文化素质教育基地等教学质量工程项目，提出自动化专业的“五种实践”实践教学体系的研究与实践，“五种实践”教学体系的内容包括：工程技术实践、科技创新实践、人文社会实践、创业就业实践和领导管理实践。体系建设以达到培养学生灵活运用所学知识，提高深入分析和解决相关问题的能力和素养为目的，使学生的沟通能力、组织能力、创新能力以及专业技能等得到提高。

3 “五种实践”教学体系的实现方式

3.1 工程技术实践

依托已经基本建成的“基础、专业、研究”三级实验教学平台和国家级大学生校外实践教育基地，强化校内、外实习基地建设，开发综合性、设计性实验项目，开设实习实训课程、完善实验教学体系，培养学生工程技术能力[6～7]。

1) 校内实习实训基地建设

由专业导师指导学生工程能力训练，结合生产工艺流程，以产品或目标为导向，要求学生在机器上操作，最终实现生产工艺要求，培养学生的工程意识和实际生产能力。

2) 校外实习实训基地建设

充分考虑企业的知名度、专业的对应程度、以往合作历史、学生就业领域、学生能够参与的程度等方面因素，拟与青岛的海尔、海信、南车集团、青钢、澳柯玛等自动化领域著名企业合作建立校外实习实训基地。

3) 开设实习实训课程，完善实验教学体系

依托重点建设的校内、外实习实训基地开设相应的实习实训课程、完善实验教学体系。实习实训课程主要包括现代运动控制实习实训、过程控制校内实习实训、计算机控制与网络实习实训和机器人与智能控制实习实训4个方向。这4个方向涉及的内容如下：①多控制器、执行器及相应的检测仪表，能代表当前工业应用的主流产品与新技术。②开放式实验平台：实验平台采用网格化挂件式，从设备、仪表选择、接线、到系统调试全部由学生自主实现。③产品开发平台：搭建起基于DSP或高性能单片机等嵌入式系统开发平台，让学生具备嵌入式系统开发设计的能力，培养产品研发的素养。④提供1～2种典型工业现场总线的仪表、设备，使学生能够自由选择，搭建现场总线工业控制系统，以进行现场总线方面的实训与研究。⑤提供典型的工业对象，再现实际工业应用现场的真实场景，将理论知识运用、实践能力锻炼、应用能力培养都纳入到一个实际情景下，引导学生去主动发现和主动探索科学研究的真谛。⑥提供流水线式实训平台，以培养学生进行顺序控制系统设计的能力。⑦多轴运动平台的搭建：从二维、三维到六自由度机器人等不同的实训及研究平台，开展高级训练活动。

4) 开发综合性、设计性实验

综合性、设计性的实验主要在专业课程中开设，通过自主的项目设计，启迪学生的专业设计与创新能力；综合性实验融合各门专业课，是基础理论与专业理论知识的综合运用，重在培养学生建立完整的系统知识结构与综合实验技能。综合性、设计性的实验以项目为引导，是一个个具体的工程应用。学生完成后，可以复制到具体的实际工业生产设计中。每一个实验都作为一个实际工业控制系统的预演。比如计算机控制系统中的数据采集系统设计，测量对象是实际的工业传感器信号输入，并在屏幕上显示出实际的参数值如温度或液位等，这一实验既让学生熟悉了A/D转换的应用，又学会了工业测控系统中用到的标度变换。软件系统编程既可以采用工控组态软件，又可采用面向对象的程序设计语言编写数据采集、算法设计、驱动输出以及测控界面等程序，而不是采用现成的系统软件，观察一下结果即可。将实际的工程系统渗透到实验中去，这样才能大大激发自动化专业学生的求知欲和创新欲。

3.2 科技创新实践

(1) 建立“五位一体”学生科技创新体系。“五位”，即创新领导小组+创新协会+创新基地+开放管理机制+丰富的创新活动[7]。院系成立创新领导小组，组织自动化专业学生成立创新协会，依托基础平台、专业平台和研究平台建立创新基地，建立开放管理机制并组织丰富的创新活动，重点培养自动化专业学生的创新能力。

(2) 开设竞赛指导实践课程，指导学生参加竞赛项目。通过设置竞赛类课程，指导智能汽车大赛、电子设计大赛、数学建模大赛、机器人大赛和西门子、欧姆龙、Rockwell自动化应用大赛等，为自动化学生参加各类创新大赛提供积极的实践技能储备和指导，为其参加竞赛并获得较好的成绩创造条件。

(3) 科研与教学相结合，依托科研成果开发创新型、竞赛类实验。基于研究平台，将科研与教学相结合，并依托科研项目与成果设计开发创新型、竞赛类实验，激发自动化专业学生的创造性和学习热情，开发学生的创造性思维、创新意识和创新能力。

3.3 人文社会实践

人文社会实践是让学生用人文社会学理论和方法去接触社会、认识社会，是锻炼提高人文社会实践能力和综合素质的难得机会。

(1) 设置人文社会实践课程。研究学生的知识结构、承受能力、培养目标、未来可能的社会角色，以及他们自身接触社会、开阔视野、提高能力与素质的需求，每学期开设为期两周的人文社会实践课，实践课前期先进行理论辅导，介绍实践内容、概况、步骤、要求、考核方法等；实践中，深入社会认真思考，积极收集资料；实践结束后，撰写实践报告，作为实践课成绩考核的书面依据，并进行师生交流会，获得反馈信息，提高自动化专业学生的人文社会实践能力。

(2) 依托国家大学生文化素质教育基地和人文社会实践活动，提高学生综合素质。利用我校国家大学生文化素质教育基地和其他实践基地、暑期社会实践活动等，设立人文社会实践课题，让自动化专业学生参与其中，亲身接触社会、认识社会，对提高学生人文社会素质和实践动手能力会有很大帮助。

3.4 创业就业实践

高等学校就业创业作目标是学校人才培养目标的重要组成部分，确保毕业生就业创业率高、就业创业质量高、就业创业层次高的工作指标，就是实现高素质高技能人才培养目标质量的重要标志。

(1) 通过开设创业就业讲座，建立学生创业就业意识。通过开设创业就业讲座，让自动化专业的学生接受职业生涯规划、职业能力测评、创业教育、就业辅导等方面的综合教育。对低年级学生,重点是职业生涯规划的指导，帮助他们了解自我以及对职业理想、职业生涯规划的初步探索,逐步明确各自的就业创业定位；对高年级的学生,重点是就业创业素质和能力养成的指导,帮助他们培养创业意识与创业能力、就业意识与就业能力。

(2) 参加各类创业就业训练项目，提高学生创业就业能力。鼓励学生参加国家、省市和学校组织的各类创业就业训练项目，通过项目的实施，增加学生实战经验，提高自动化专业学生的创业就业能力。

(3) 建立校企产学研合作及校友讲堂机制，强化学生创业就业能力。通过校企产学研合作及校友讲堂机制，让高年级的同学参加校企产学研合作，到企业进行项目的实施，增加对企业的了解；通过开设校友讲堂，不定期的邀请自动化专业的优秀校友回母校分享他们创业或就业的经验，对自动化学生进行就业创业的实战指导,帮助他们尽可能缩短就业创业的适应期和磨合期，实现成功就业创业的目标。

3.5 领导管理实践

大学生的领导管理能力主要包括思想管理能力、学习管理能力,日常生活和活动管理能力。领导管理能力，尤其是工科专业学生的领导管理能力，对培养自动化专业学生的综合实践能力、增强其就业的竞争力和自信心，从而能够应对未来的挑战至关重要。

(1) 开设领导管理实践讲座，充实学生的领导管理知识。通过开设领导管理实践讲座，例如“工业工程与管理科学导论”知识讲座，让学生掌握管理的基本知识，以及管理与工业工程的关系等，培养自动化专业学生的领导管理能力[8]。

(2) 通过学生社团、班级、宿舍、学生会、党团等组织实行学生自主管理，培养学生领导管理能力。采用“干部定期轮换制”以代替旧的班团干部组成制度, 消除旧制度的弊病, 极大程度地发挥全体同学搞好班级工作的积极性, 增强自动化学生自我管理的能力。干部定期轮换制使许多不善于讲话或从来没有在人多的场合下讲过话的同学, 得到较多的锻炼表达能力、组织能力和管理能力的机会。使绝大多数班干部经过短期适应后都能较好地充满激情地组织自动化专业同学开展各种活动。

4 “五种实践”教学体系的进展

我校自动化专业“五种实践”教学体系已开始运行，目前：

(1) 校外实习实训基地建设进展顺利，结合已经建成的校内实训基地对自动化学生开展了现代运动控制实习实训、过程控制校内实习实训、计算机控制与网络实习实训和机器人与智能控制实习实训等实习实训，学生的工程实践能力得到提高，很多学生在毕业后进入海尔、海信、南车集团、青钢、澳柯玛等自动化领域知名企业。

(2) 建立了创新实验基地，并开设了竞赛指导实践课程，指导学生参加电子设计大赛、数学建模大赛、机器人大赛和欧姆龙、罗克韦尔自动化应用大赛等，并取得优异的成绩，其中包括“创青春”全国大学生创业大赛全国金奖；数学建模大赛获国家一等奖两次，二等奖多次；电子设计大赛获国家一等奖两次；挑战杯大学生创业大赛获国家一等奖一次；欧姆龙大赛获国家一等奖多次；罗克韦尔自动化应用大赛获国家三等奖多次。

(3) 通过组织学生学习人文社会实践课程和参加社会实践活动，促进了他们对社会的了解，提高了自身对经济和社会发展现状的认识，实现了书本知识和实践应用的更好结合，帮助其树立正确的世界观、人生观和价值观。

(4) 开设了创业就业讲座，让学生接受职业生涯规划、职业能力测评、创业教育、就业辅导等方面的综合教育；校企产学研合作及校友讲堂机制已经建立，通过优秀校友回校分享创业就业的经验，使在校学生获益匪浅，对毕业之后的打算也有了更好的规划。

(5) 多次举办创业就业讲座以及领导管理实践讲座。目前，学生的创业就业能力普遍得到提高，就业的竞争意识以及自信力得到增强。通过实行学生的自主管理，学生的领导管理能力也得到提高。

5 结语

依托我校的优质教学资源，建立了基于“五种实践”的自动化专业多元化实践育人模式，切实提高了自动化专业学生的工程素质、专业技能、实践能力、领导能力、就业能力，特别是创新、创造、创业能力，增强其就业的竞争力和自信心，从而能够应对未来的挑战，为他们开拓了广阔的求职之路，培养了德智体全面发展的自动化卓越人才，这是自动化专业人才培养的大趋势。该实践教学体系适应了我国自动化以及社会相关领域工作需要，具有良好的应用背景和推广价值。