依托学科竞赛培养新工科应用型人才的思考与实践

涂 建，詹习生，黄贞辉，杨青胜

(湖北师范大学 机电与控制工程学院 ，湖北 黄石 435002)

0 前言

国务院办公厅关于深化高等学校创新创业教育改革的实施意见(国办发〔2015〕36号)中指出：深化高等学校创新创业教育改革，是国家实施创新驱动发展战略、促进经济提质增效升级的迫切需要，是推进高等教育综合改革、促进高校毕业生更高质量创业就业的重要举措[1]。湖北师范大学作为我省首批全面转型的11所本科高校之一，如何做好实践教学，探讨创新性的实践教学模式，培养新工科应用型人才已是迫不及待。 目前国内外教学研究学者从学科竞赛等方面对新工科应用型人才培养模式进行了研究，近年来取得了较大的研究成果。蒋传健等人提出了以学生为主体、教师为主导、企业参与指导的三维一体的学科竞赛指导模式，为培养实践创新性人才奠定基础[2]；李德莹等人认为以学科竞赛为依托，搭建平台，完善培养方案，加强实践教学，是创新性人才培养的有效途径[3]；栾光宇等人从电气专业人才常规培养、产业发展需求、学科交叉融合、校企协同等不同角度对人才培养模式进行阐述，提出了对新工科背景下地方院校电气工程专业人才培养的思考，以期加快创新性人才培养在高校教育改革中的转变[4]；皖西学院通过专业调整，学科专业交叉、资源融合、校企合作等方式，以学科竞赛为抓手，以赛促学、以赛促建、以赛促改，探索了新工科应用型人才培养的有效途径[5～6]；程望斌等人以应用型和创新性人才培养为主线，以学科竞赛为长效激励机制，探讨了电子信息类专业人才培养模式和学科竞赛人才培养长效机制，提出了基于学科竞赛的应用型和创新性人才培养实施方案[7]；武汉大学的杨志东等人以电子类学科竞赛为例，对学科竞赛和创新人才培养模式进行了探索与研究，同时也指出了学科竞赛存在的问题与不足[8]。这些对新工科应用型人才培养的思考均是以各自学校、各自专业实际情况出发，探索了学科竞赛在人才培养方案中的作用。因此，研究适合自己学院专业的应用型人才培养方案具有重要意义。

1 依托学科竞赛培养新工科应用型人才的思考

新工科背景下， 如何构建一个有效的实践创新能力培养模式已成为高校教学研究的一个重点和热点问题。构建学科竞赛平台，开展大学生科技创新活动是引导和激励大学生锻炼提升学习能力、实践创新能力，培养团队协作精神，营造创新创业人才培养良好氛围的重要手段之一，已成为大部分高校应用型人才培养的有效手段和机制。

1.1 研究对象

以湖北师范大学机电与控制工程学院的应用型人才培养现状为基础，依托学科竞赛，将我院工科专业应用型人才模式作为研究对象。

湖北师范大学机电与控制工程学院是湖北师范大学唯一一所全工科直属学院。拥有电气工程及其自动化、自动化、轨道交通信号与控制3个本科专业。学院在“以生为本”的工作理念指导下，鼓励学生积极参加社会实践和各类竞赛活动，如全国大学生挑战杯、全国大学生电子竞赛、全国大学生“恩智浦”杯智能汽车竞赛、“西门子杯”中国智能挑战赛、“AB杯”全国大学生自动化系统应用大赛等，并屡次夺得大奖。

1.2 新工科应用型人才的思考

1)根据不同层次学生的教学需要，依托学科竞赛，制定出科学的应用型人才培养模式，不断改进和优化充实现有人才培养模式；

2)依托学科竞赛，以各种横向课题为牵引，结合电气工程师培养的实践教学特点和学生实践能力训练的需要，按照基本技能训练、设计和综合技能、工程实践创新能力培养以及工程应用能力培养四大模块(四个层次)进行资源整合，优化资源配置，重组实践教学内容，形成适应新工科的应用型实践教学体系[9]；

3)建设开放、灵活的学科竞赛平台，为新工科类应用型人才培养转型、工科类专业的实践教学改革提供思路和范例。

2 依托学科竞赛培养新工科应用型人才的实践

2.1 根据学科竞赛和新工科要求，对应用型人才培养方案进行修订

根据湖北师范大学办学特色、办学理念和人才培养定位，结合工程教育专业认证和近年来学科竞赛的要求，优化各专业的人才培养标准，以满足行业人才需求与学生长远发展的目标，培养具有专业知识综合运用能力、实践动手能力和创新能力的人才。分别修订了本科专业的培养方案，体现了持续改进的要求。

与2012版培养方案相比，2017版培养方案主要在以下几个方面进行了调整：

1) 优化了课程知识体系结构。压缩了不同课程重复性内容和陈旧知识，在压缩学时的同时强化了课程自身基础知识和特色，并为新增课程创造了条件。

以“西门子杯”中国智能挑战赛赛项为例，有智能制造创新研发类(自由探索方向、企业命题方向、产品全生命周期管理方向和协作机器人方向)和智能制造工程设计与应用类(流程行业自动化方向、信息化网络化方向、离散行业自动化方向和离散行业运动控制方向)两大类。新版人才培养方案的综合实践课程群中增加了综合课程设计的课程，如《供配电综合课程设计》、《电力系统综合课程设计》和《电力电子技术课程设计》等，以适应学科竞赛对综合设计能力的要求。创新创业课程群中增加了《专业创新与科研实践》和《专业综合能力训练》两门选修课，参加全国大学生挑战杯、全国大学生电子竞赛、全国大学生“恩智浦”杯智能汽车竞赛、“西门子杯”中国智能挑战赛、“AB杯”全国大学生自动化系统的学生可以免修这两门课程，并且所有学生应在两门选修课中选一门，对学生的实践创新能力提出了更高的要求。

为了让大二学生能提前适应全国大学生“恩智浦”杯智能汽车竞赛要求，《单片机原理与应用》课程提前至了第四学期，《单片机原理与应用课程设计》提前至第五学期。

2) 突出专业特色。如电气工程及其自动化专业为了形成专业特色和优势方向，根据不同层次，有不同就业要求的学生设置了电气技术和电力系统及自动化两个专业方向。自动化专业则设置了过程控制和嵌入式两个方向。

2.2 依托学科竞赛，构建新工科的应用型实践教学体系

按照基本技能训练、设计和综合技能、工程实践创新能力培养以及工程应用能力培养四大模块(四个层次)进行资源整合，优化资源配置，重组实践教学内容，形成金工、电工电子实训—基础实验训练—课程设计—综合系统性设计—以工程为背景的科研项目训练—创新科技竞赛训练—企业实习等组成的一个实践训练环节链(七个类别)，构建“四个层次、七个类别”的新工科应用型实践教学体系，如图1所示。

图1 “四个层次、七个类别” 新工科应用型实践教学体系

3 依托学科竞赛的新工科应用型人才培养成效

3.1 促进了学院工科专业的建设与发展

依托学科竞赛修订的新工科应用型人才培养实施后，学院专业学科建设得到了快速的发展。2017年，电气工程及其自动化专业被评为湖北省普通本科高校与高职院校联合培养技术技能型人才试点项目；2019年，该专业被评为湖北省一流本科专业。

3.2 人才培养质量稳步上升

1)2018届毕业论文优秀者约占5%，良好成绩占比22%，中等成绩占比42%，及格成绩占比31%.中等成绩以上者占到总论文数的69%以上，及格及以上所占的比例为100%，与2017届相比有较大进步。说明学生整体的综合设计和创新实践能力得到了一定程度的提升。

2)通过我院学科竞赛机制的日益完善，有越来越多的学生能参与其中，学生对学科发展的方向、视野、学习兴趣、认知水平，自主学习的能力和习惯都有所改善。通过相关数据显示，我院承担学科竞赛的湖北师范大学罗克韦尔自动化实验室和创新能力训练室等实验室场所利用率显著提高。

3)大学生实践创新成果创新高

学院在“以生为本”的工作理念指导下，成立大学生科研团队，引导学生进行科学研究，团队成员已发表多篇学术论文并获湖北省大学生优秀科研成果奖。 通过本科生科研立项促进学生的科技发明并获国家专利。

学院全体2018级同学共30支项目团队及其他年级7支项目团队参加第五届中国“互联网+”大学生创新创业大赛，有1支项目团队获得校级特等二等奖，2支队伍获得校级三等奖的好成绩；学院完成2020届毕业生“SYB”创业基础培训，学生结业率达98.95%；顺利完成2017年大创项目结题及2018年大创中期检查工作，以及2019年大创项目申报立项工作，2019年学院有6个大学生创业创新项目立项，其中国家级项目4项、省级项目2项。

近两年来，依托湖北师范大学罗克韦尔自动化实验室的个性化创新性实践在各类专业性科技竞赛中更是取得了不俗的成绩。参加的全国大学生“恩智浦”杯智能汽车竞赛、“西门子杯”中国智能挑战赛、“AB杯”全国大学生自动化系统获得国家级和省级项目60余项。

4 结语

以学科竞赛为依托，针对新工科人才培养的关键因素，分析了学科竞赛在应用型人才培养中的重要作用，依托学科竞赛，探讨了应用型人才培养的有效途径和措施。依托学科竞赛，以新工科为背景，提出了创新性的应用型人才模式，可以为有效地提高学生创造精神、实践能力和应用型人才培养转型提供思路和范例，为培养应用型工程技术人才提供新思路，对深化工科类专业的实践教学改革起到良好的示范作用和指导意义。实践创新成效证明了该应用型人才培养方案的可行性与实用性。