工业自动化技术人才培养体系构建与实践

摘 要：工业自动化是中国制造业转型的关键技术，是企业提高生产效率，降低生产成本的有效途径。工业自动化是工业4.0体系的重要组成部分，是制造业走向智能化的关键技术。针对当前工业自动化人才需求的特点，文章从研究分析理论课程教学、实践教学、项目开发能力训练三个人才培养的核心要素出发，在课程体系、实验教学体系、项目研发能力培养体系等方面构建以能力培养为主线的工业自动化技术人才培养体系。

关键词：工业自动化技术;人才培养体系;能力培养

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.04.194

工业自动化技术是探索和研究实现自动化过程的技术统称，它是涉及机械、微电子、计算机、机器视觉、工业机器人等技术的一门综合性技术。随着中国制造业的转型和升级，企业生产自动化程度越来越高，逐渐往智能化、信息化方向发展，相应的人才需求量越来越大，质量要求越来越高，对高校人才培养提出了新的要求。如何培养适应当前制造业新环境下的工科优秀人才成为众多高校研究的课题。本文通过分析工业自动化技术本科人才的需求与特点，制定培养目标，从理论课程教学、实践教学、项目开发能力三个方面着手研究，构建以能力培养为主线的工业自动化技术应用型本科人才培养体系[1]。

1 工业自动化技术应用型人才的需求及特点

企业为提高效率必须提高自动化水平，需要的人才是能够掌握机械设计、自动化编程、生产线设计及改进的技术应用型人才。在知识方面，要求既要有较为全面的专业理论知识，同时又要有较强的综合性知识，并具备一定的科学人文知识和管理知识;在能力方面，应用型本科人才要求具备较强的专业操作能力和创新能力，同时也要具备相应的职业技能和职业素养，具备将理论知识和技术应用于工程实践的能力，能够针对企业的生产现状进行有效地改进，提高企业的自动化水平和生产效率;在素质方面，不仅要求学生具备一定的专业素养，也要求具有一定的综合素养，在人才培养过程中要采取“专业技术和综合素质并重”的培养模式，在重视学生技术价值形成的同时，也需注重学生自我发展能力的培养，要避免只注重培养学生的职业素质而忽视综合素质的培养。

工业自动化技术应用型人才是促进企业生产力的重要技术人员，其能力结构和技术水平关系到企业生产力发展，首先是专业基础知识的教学，包括数学、计算機、物理、力学、机械基础和专业知识;其次是专业技术的学习和单项技能的训练。工业自动化技术涉及生产线及周边设备的设计安装及调试、操作、维护维修，既需要把控全局的能力，又需要具备有解决单项技术问题的能力，体现在PLC、电气设计、单片机、工业机器人、计算机编程等技术的应用上;其次是应用型的自动化技术人才还需要掌握技术应用领域的研发能力。企业的研发水平是企业的生命线，是企业发展的重要支撑，作为应用型本科人才也应具备新技术、新设备、新方法的研发能力。

综上所述，工业自动化技术人才的需求特点可以归纳为：综合素质高，基础好，技术应用能力强，具备创新精神。

2 以能力培养为主线的人才培养体系构建

整个人才培养体系构建的基本思路是：遵循人才培养的规律，建立以能力培养为目标的人才观和教育质量观。通过全方位的改革与探索，探索能力培养的新方法和新途径，确立以能力培养为主线，理清课程与能力培养的关系，并改革课程的教学方法。在教学过程中，将知识的教学、能力的培养、综合素质的培养有机地结合，引入校企合作机制，有针对性地培养人才。

（1）课程教学体系构建。工业自动化技术类应用型本科人才应具备“知识面宽、基础扎实、应用能力强”的特点，需要将现有的课程进行有机整合，注重教学内容的实用性，在课程教学目标、教学内容、课程考核方法进行改革，注重各科基础知识的交叉运用、理论与实践相结合。教学紧扣当前工业自动化技术，基础知识的教学为将来的专业知识和技能的培养夯实基础，专业知识的教学为学生个人技术水平和技能的提高提供支持，在教学进程安排上分四步走，梯级推进。大学一年级是培养学生学习兴趣的关键一年，注重“认知+基础知识”的教学。让学生开阔眼界，培养对专业的热爱，让学生了解教学的内容及教学开展的进程，使学生对工业自动化技术，如机器视觉、工业机器人、工业以太网等技术有一个感性的认知，确立学习的方向和目标。以学科的视角全面观察机械工程这门学科所涉及的关键技术和专业技能，引领学生到专业实验室学习体验，接触先进的工业自动化技术，激发学生学习的兴趣;大学二年级开展专业基础能力培养和训练。要求学生进行深入学习基础理论知识，例如机械设计、机械原理等课程，同时在培养过程中实验教学与理论教学紧密结合，通过实践训练，提高学生对理论知识的掌握程度和应用水平。通过实践教学环节的科学设计，倒逼学生深入学习理论知识，两者互相促进，有机融合。实验是基于理论知识的应用而开设，要求理论课与实验课交叉进行，综合性、设计性地完成这门基础实验课。大学三年级是提升学生专业技能最为关键一年，根据人才培养的目标提出 “大三战略”，开设以提高个人能力为目标的强化训练，使学生通过强化训练掌握工业自动化的关键技术，提高知识的应用能力。为此，开设四周的《工业自动化技术强化训练》个人拓展训练，通过训练使学生掌握生产线的安装与调试、小型嵌入式系统的制作、工业机器人的应用等内容，锻炼学生在PLC、单片机、变频器、气动、机械传动、工业机器人等方面的应用技能，逐步提高专业技能水平;大学四年级是检验学生所学知识的重要一年，也是学生提升个人就业能力的关键一年。在这一学年中，学生通过参加学科科技竞赛、项目式教学、生产实习、毕业设计等教学活动，不断提升综合能力，为就业打下坚实基础。

（2）实践教学体系的构建。根据工业自动化技术人才“基础扎实、应用能力强”的特点，构建出由基础实验、专业综合实验、专业技能训练、项目训练组成的层次分明、突出能力培养的实践教学体系。整合当前实验教学分散的、验证性为主的实验课程，以创新型、综合型、设计型的方式开展实验（实践）训练，各门课程相互交叉，融会贯通。通过基础实验教学培养学生认知、学习、分析、测量等基础能力;通过专业实践教学培养学生专业、综合、设计、控制、开发等专业能力;通过个人能力实验教学，培养学生设计、开发、应用、工程、创新等综合能力和素质。在实验教学的方式上，注重学生能力的培养，提高学生参与设计的实验环节考核比重，采取因果引导、成果型、实物型训练，有利于学生获得学习的成就感，激发学习的兴趣与潜能，培养学生自主学习的能力。通过实践训练，学生在实物制作过程中充分运用所学的知识，促使学生学习新的专业知识，通过实验环节，解决实验出现的问题，提高了分析问题、解决问题的能力，培养了自主学习的良好习惯。

实验室是学生学习、技能训练、项目研究的重要场所，实验室建设的水平直接关系到教学的开展。实验室建设遵循与企业应用接轨、与生产零距离的理念，采用当前社会上正在使用的生产型实验设备[2]。在基础和专业能力的培养上，通过建设机械基础综合实验室，整合教学资源，以综合实验的方式建设实验室。为培养学生的单项技术应用能力，例如建设基于工业级的PLC和单片机技术小型自动生产线，在实训时以企业的生产线的实际项目作为实训的内容，开展PLC、工业机器人、嵌入式技术、机器视觉等方面的训练与研究，将企业的生产应用搬入实验室训练，让实验室的实践教学项目实用性更强，全方位、与企业零距离地提高学生的技术能力，缩短毕业生与企业要求的距离。

在实践教学中，开放式实验教学是调节学生个体的智力、能力、兴趣、特长的差异，为不同发展特点的学生提供多样的、自主的学习方式，是现代实验教学的开展模式。它可以将实验教学时间延伸到“八小时”以外，根据学生的兴趣爱好和项目学习需要，针对性地开放功能实验室，制定实验室开放的管理办法，吸引学生进入实验室，开放光机电一化系统实验室、工业机器人实验室、机器视觉实验室、虚拟仪器实验室等，提供充分的机会和实验条件给予学生拓展训练，充分利用实验室资源，提高实验设备的使用效益，实验室的开放是常规教学的一种延伸和补充。开展校企合作联合培养应用型人才，鼓励老师承担企业人技术改造项目，带领学生开展项目的研究，以项目驱动教学，以项目驱动学生的能力培养。

（3）项目开发能力培养体系的构建。项目开发是工业自动化技术人才在社会上立足的重要能力之一，它不同于其他的单项技能，它需要扎实的基础知识和专业知识，对工业自动化领域的技术能够灵活运用，并擅于解决当前技术难题[3]。项目开发能力的培养是针对具有该方面潜能，并且具备相应的学习能力的学生进行的。构建以项目开发能力为培养目标的人才培养体系，需要学生将知识、兴趣、素质、等多方面全面提高，具备自主学习能力、语言表达能力、管理能力。采取积极的措施开展学生创新能力的培养，在基础开发能力的培养模块，通过3D大赛、机械创新大赛、大中华区机械创新大赛等平台鼓励学生与高年级的同学组队参加大赛，培养学生绘图、设计、创新等基础开发能力;在专业开发能力培养模块，培养学生在PLC、工业机器人、嵌入式系统、机器视觉、控制系统开发等领域的控制、制造、系统开发能力;在综合开发能力培养模块，鼓励学生将所学的基础和专业开发能力参与到工程项目中，通过全国机器人大赛、竞技节能车大赛、校企合作的平台，鼓励学生独立承担某一项的技术攻关，以训练学生综合开发和创新能力。

3 实施效果

以培养工科创新型人才为出发点，重点开展新技术、前沿科技的人才培养，构建以能力培养为重心的三大教学体系，三个教学体系相互交融，共同培养学生，在应用型人才培养的效果上取得了良好的效果，培养的应用型人才适应了当前工业自动化技术人才的客观需求。学生在机器视觉、工业机器人、PLC、嵌入式系统开发等方面的技术能力得到有效的训练和提高，专业能力提升效果明显，很好地迎合了当今社会对工业自动化技术人才的要求。不少毕业生被机器人公司、视觉开发和应用公司、创新型技术公司等录用，并迅速成长为骨干工程师，毕业生的项目经验相比其他高校的学生具有一定的优势，他们的能力获得用人单位的更高认可。2015届毕业生，有三个项目组获得了东莞松山湖国际机器人产业基地的基金资助，成功进驻东莞松山湖国际机器人产业园，成为该园进驻项目组毕业生最多的学校，约30位已经毕业的机械专业学生参与到松山湖产业园的创业项目，学生的能力获得了项目投资人的高度认可。在项目研发能力的培养上，学校每年组织学生参加全国大学生robocon机器人大赛，我校学生利用所学的专业知识，从机器人的设计、制造，控制系统的设计及调试各方面充分体現了学生大学所学的专业知识，在全国机器人大赛上，与全国知名的工科院校同台竞技，多次获得大赛一等奖，体现出了学校人才培养的效果。

4 结束语

目前，工科教育已向新工科教育转变，创新与理论教学、实践教学相结合，是高等教育工科专业发展的大趋势，“项目式”教学是学生技术提升的最佳路径。通过理论课程体系、实践教学系统、项目开发能力培养体系三大体系的构建，建立工业自动化技术应用型人才培养体系，充分发挥教师的主观能动性，结合学校人才培养的目标，提升人才培养的效果，使毕业生获得社会上众多企业的认可，为广东省的创新驱动、产业转型战略提供强有力的帮助，该体系的建立与实践可为其他工科领域教学改革提供参考。

参考文献：

[1]焦冬莉，李晋生，赵永强.应用型通信人才培养的实践教学体系改革[J].实验室研究与探索，2012，31（09）：128-130.

[2]王召鹏，徐通泉，周巧军.工业4.0背景下实训基地建设模式的探索[J].实验技术与管理，2015，32，231（12）：222-224.

[3]贺平.项目教学法的实践探索[J].中国职业技术教育，2006（22）：

43-44.

基金项目：广东省本科高校高等教育教学改革项目（JY170309）

作者简介：陈锐鸿（1983-），男，广东揭阳人，硕士，教师，实验师，从事工业自动化技术教学和项目研究。