“中国制造2025”背景下自动化专业人才培养模式创新

赵众 庞俊秋 吴佳伟

摘  要：“中国制造2025”对我国制造业发展提出了新要求，我国制造业即将迎来新的发展趋势。根据“中国制造2025”对工业自动化提出的全新要求，探索自动化专业人才培养新模式，改革自动化专业教育教学模式迫在眉睫。通过校企联合培养、跨学科交叉教学和沉浸式教学等教学方式改革，提出理论与实践相结合的自动化专业人才培养新模式。教学实践结果表明，新模式对于提高自动化专业学生的综合素质、学习能力和动手能力等具有显著作用，能有效适应“中国制造2025”对自动化专业人才的需求。

关键词：中国制造2025;自动化专业人才培养;校企联合;沉浸式教学

高青松[1]、逯东[2]、孙晓[3]等学者指出“中国制造2025”的發布，标志着我国的新工业时代，即工业4.0（生产智能化）时代将正式到来。根据其战略部署，我国将在十年内由制造业大国发展成为制造业强国。但目前我国大多数企业都还处在电气化时代阶段，信息化水平落后，不能适应新工业时代的变化和需求，对具有高端技术的自动化专业人才的需求尤为迫切。此外，自动化技术的前沿性、时代性、普适性、系统性、信息性及其自适应和自学习等特性对自动化专业人才的培养也提出了新的要求。高等学校作为人才培养的摇篮，担负着为国家培养高端人才的艰巨任务，这要求高校应当秉承“以人为本，以人才为重”的理念，坚持“理论联系实际”的原则，以“培养高精尖人才”为导向，以实现“人才振兴与技术更新”为使命，培养出适应新工业时代需求的自动化专业人才。在“中国制造2025”背景下，高等院校原有的人才培养机制、师资队伍和实践条件已不足以支撑国家发展战略下的自动化专业人才培养，迫切需要建立人才培养新模式。因此，从“中国制造2025”内涵出发，研究自动化专业面向中国制造2025校企深度融合协同育人新模式具有重要的意义[4]。

基于北京化工大学自动化专业课程设置（含理论和实践），结合校企合作经验，依托沉浸式教育方法，本文提出适应“中国制造2025”发展需求的自动化专业人才培养新模式。实践结果表明，该培养模式在我校的自动化专业人才培养中效果良好。

一、自动化专业人才培养现状及存在问题

（一）自动化专业人才培养现状

自“中国制造2025”发布以来，根据社会需求，各高校对自动化专业的教学改革不断进行调整和完善，并一直在探索新的培养模式。培养模式主要目的是：第一，打牢学生控制理论的基础;第二，培养学生理解、掌握以及应用信息和网络等技术的综合能力;第三，综合自动化技术应用范畴，一定程度地补充专业知识。为此，部分高校自动化专业作出相应调整：第一，改革主要以第一课堂的理论学习为主，对于实践类课程，做了少量调整。例如，增加了楼宇自动化、机器人技术等实践类课程[5]。此外，在自动化控制理论课程设计上，增加了系统辨识、优化理论等[6]。第二，为了培养学生信息科学技术能力，部分学校增加了基于计算机专业的交叉学科课程，如网络技术和嵌入式系统开发等。

（二）自动化专业人才培养存在问题

尽管培养模式调整在一定层面上满足了社会对自动化专业人才的部分需求，但总体来讲，还仅是理论知识方面的简单补充，并未对自动化专业的教学内容、教学体系以及教学方法进行深入探究和有效整合，难以满足“中国制造2025”对自动化专业人才培养的新需求。在自动化专业学生培养的方面问题主要体现在培养内容、培养资源和培养理念三个方面。第一，在专业人才培养内容方面，供与需有待统一，自动化专业培养知识体系严重滞后。在教学内容上：一方面，主要体现在课程设置不合理、教学质量不理想、实践类课程缺乏有效管理和专业教育相对滞后;另一方面，企业界尚未参与到学校教学培养工作上，学校的新技术以及企业的新工艺并未得到有效结合。第二，在专业人才培养资源上，产与学尚需协同，校企间供需不平衡尤为突出。在教学实践中：一方面，作为双赢模式的产学研并未得到有效结合，工程教育的质量没有得到有效提高;另一方面，校企之间在学生培养课程体系设置、师资队伍配置和素质教育平台搭建等方面并未得到有效紧密的结合，即使有部分结合的，但是效果并不明显并且不持续。第三，在专业人才培养理念上，科与教急需融合，师资力量“非工化”现象依然突出。一方面，现行体制对对高校教师体系评价仍以科研产出和社会职能为主，而严重忽略了教师在教学上的业绩，背离了科教融合发展的基本教学原则;另一方面，人才的培养以及教学工作的产出是一项细水长流的长期工程，其评价和反馈周期相对较长，因此其重要程度常被忽视，从而导致教师在教学上的动力也稍显不足。因此，深入改革，探索自动化专业面向“中国制造2025”的新型人才培养模式探索迫在眉睫[7]。

二、自动化专业人才培养模式创新

（一）自动化专业人才培养模式的创新内容

基于“中国制造2025”的大背景，高校自动化专业人才培养模式应包括课程内容研究、自动化专业沉浸式教学及产学合作的协同育人等新模式，围绕课程、教学与协同育人展开专业化人才培养，以满足社会发展需要。

1.课程内容

“以人为本”是“中国制造2025”的基本理念。“中国制造2025”的战略计划为各大高校人才培养模式改革指明方向，即以适应工业变化新形势为目标。新型人才不仅需要具有较强理论知识和学习能力，还需要具有较强动手能力、跨学科知识综合应用的能力以及分析问题和解决实际问题的能力。

为满足社会企业发展与人才梯队建设的需求，北京化工大学信息学院与北京清大华亿公司共同制定了适用于我校自动化专业学生的系统的“先进控制工程师培养计划”，其内容如下：

第一，培养对象。培养对象主要包括两种类型，一是北京化工大学自动化系本科毕业生，学习过化工过程方面的课程，并专业课成绩良好;二是有控制和化工知识基础的硕士毕业生。（注：如有先进控制项目实施经验，则无需培训，可直接入职。）

第二，培养过程。参与培训的学员与清大华亿公司签订实习培训合同，以实习生的身份全职培训半年。公司提供住宿，并发放基本生活费。课程内容分为两部分：一部分为高校理论课程，另一部分课程为清大华亿资深技术专家结合实践进行讲授。培训完成后，对培训内容进行考核，其内容分为理论笔试、口试以及实践。结合考核成绩，最终由清大华亿公司对学员进行综合评价，并发放结业证书。

第三，转正与后续工作安排。综合考核成绩优异者可以与公司签订劳动合同，无试用期。

第四，培训课程设置。课程主要包括集散控制系统（DCS）、化工动态学及其应用、现代控制理论、先进控制技术及其应用、软测量技术及其应用和PACROS/Profit Controller/DMC Plus软件应用介绍等。

在“中國制造2025”的基本理念下培养自动化人才，基于社会发展需求探索学校自动化人才培养新模式，通过“校企合作”实现学校课程内容的创新，为学生提供良好的实践创新条件。

2.沉浸式教学模式

根据沉浸式理论，挑战（challenge）与技巧（skill）是影响沉浸的两个关键因素。一方面，如果挑战远远超出学生的能力水平，会使其产生强烈的失控感与挫败感[8]。另一方面，如果挑战对于学生而言过于简单，那将会使其失去对实践项目的兴趣。一个良好的沉浸状态应当在这两种状态之间平衡，既能引起参与者学习探讨兴趣，又不会使其感到彷徨与挫败。为学生提供一个优良的环境，发挥学生的最大主观能动性。

3.产学合作的协同育人模式

从“中国制造2025”背景出发，对协同育人模式发展现状进行分析，以创新创业为核心，以产学研深度融合为基础，探究协同育人新模式，以加快自动化专业教育改革的进程。高等教育的核心是服务社会，高等工程教育的核心是培养有社会责任感、创新精神和求知欲的工程技术人才，人才培养的新模式是面向“中国制造2025”背景下新工科建设的核心内容之一。借助政府、行业、企业及科研院所的力量，搭建高品质的产学合作协同育人平台，培养具有创新创业执行力的新产业领域急需的自动化专业技术人才，正是面向“中国制造2025”背景下人才培养新模式的积极探索和实践目标。

（二）自动化专业人才培养模式的创新途径

1.理论教学改革

（1）搭建校企合作平台。学校与企业共建师资队伍，分为校内导师与校外导师，学生成绩评定分为校内理论课程成绩与校外实践项目成绩。目前，大部分企业的新技术与新工艺并没有纳入到高校人才培养计划与教学体系中;此外，实践环节（设计、实验、实习、见习及毕业设计等）的时间设置也极其有限。针对这一问题，通过与企业签订产学研合作协议，为校企深度融合协同育人新模式提供研究基础和支撑条件。政府、行业、企业和科研院所共同合作，借助多主体的力量搭建高品质的产学合作协同育人平台，培养具有创新创业能力的自动化专业技术人才，以满足新产业的需求。在此过程中，学校和企业都是培养人才的主体。企业不再只是一个工作场所，而是具有研究和制定教学目标、培养计划、教学内容和培养方式的人才培育基地，与学校一起参与教育方案的制定和实施，并建立校企共同评价机制，共建“师资队伍”。从而使校内理论课程与校外培训实习和实践及时接轨，以培养出一批具有规划、设计、开发、实践及应用创新能力相结合的综合型人才。

（2）多学科交叉知识整合与运用。“中国制造2025”要求人才应当具有综合运用物理[9]、自动化和计算机等多学科知识的能力。因此，应当以培养高素质自动化专业人才为目标，以实训为手段，理论联系实际，整合各学科知识，总体协调与规划，构建开放培养的教学模式，使学生能将知识深度融合并运用到实践项目中。

2.实践教学改革

（1）建立校企合作基地和基金。人才培养应与产业经济发展协同发展，与企业产学合作实现双赢。“中国制造2025”为教育改革指明了方向，这要求校企联合设立实践培育基地，共同制定理论培养课程，设立学生创新项目基金，设立企业兼职教授基金，完善校企协同评价机制，从而为校企联合育人创造良好环境条件。因此，公司与学校可以吸引更多具有自动化、控制、石油化工工艺和信息工程等方面的高级技术人才，为具有针对性地培养出高级工程师、项目经理和专业专家等后备人才，实现有梯度的人才培养提供有力保障。

（2）增加实践课程设置。[10]除了校内设置的理论课程以外，应当在企业设立实践基地，设置实践课程;由企业导师以及学校共同制定课程计划，将理论与实践相结合。核心课程包括：集散控制系统（DCS）、化工动态学及其应用、现代控制理论、先进控制技术及其应用、软测量技术及其应用及PACROS/Profit Controller/DMC Plus软件应用介绍等。

3.沉浸式教学改革

基于“中国制造2025”的新要求，结合校企联合培养的应用实例，利用沉浸理论，引入目标导向式教学，搭建了面向自动化专业人才的“过程控制先进控制技术沉浸式教学实验系统”，并进行自动化专业先进控制技术沉浸式教学实践。通过提出具有适当挑战的问题，引导学生思考，进行知识讲解，师生共同探讨解决方案，从而实现自动化专业的教学模式的创新。一方面，从问题的角度着手，能有效对学生思路进行引导，使学生实现从被动接受到主动学习的转变，从而提高学生综合运用知识的能力和解决实际问题的能力;另一方面，教学方式从原来闭塞模式变成了开放模式，发现问题-分析问题-学习知识-解决问题过程均由学生和教师共同参与，使得让学生从聆听者变成参与者，有效提升其自主学习能力。

4.突破产学合作瓶颈，探索协同育人新模式

协同创新作为合作的创新行为，实际是管理上的创新，其中“创新”是协同创新的中心点，“协同”是多主体、多因素的相互协调与补充。在“中国制造2025”背景下，高等院校原有的人才培养机制、师资队伍和实践条件已不足以支撑国家发展战略下的自动化专业人才培养的需求。新经济、新产业的发展需要建立自动化专业的人才培养新模式。[11]因此，需要将高校自动化专业课程教学及时植入到企业实际设计与技术开发环节。一方面，在解决实际问题中，及时发现问题，从而断进行培养模式的优化;另一方面，将优化后的新型人才培养新模式，进行实际应用，从而检验其时效性。以此加深学生对专业的理解，提高其对知识的综合运用能力，从而为社会培养更多理论和实践相结合的创新型人才。

三、总结

实践证明，理论与实践教学结合沉浸式教学方法的新型人才培养模式已取得初步成功。通过校企合作，对学生先进控制理论以及实践操作进行联合培养，开拓学生思维，使得学生对先进控制有更深的理论知识储备和较强的实践操作能力。有效解决自动化专业人才培养内容、培养资源和培养理念三个方面存在的问题。学生的理论性成绩和实践能力均得到提高，较好地改善校企在人才培养不协调、产业经济脱节的情况。培养跨专业、具有实践创新能力和综合运用能力的创新型人才是工业4.0发展与中国制造2025战略实施的重要支撑，而该类人才的培养必须依靠创新的人才培养模式，必须要结合中国制造2025制造业的内涵、方向和重点领域，从而调整师资队伍，构建新型教学模式，以顺应当代新需求。

参考文献：

[1]高青松，李婷.“中国制造2025”研究进展及评述[J].工业技术经济，2018（10）：59-66.

[2]逯东，池毅.《中国制造2025》与企业转型升级研究[J].产业经济研究，2019（5）：79-88.

[3]孙晓，于柳，谢知航，谭伟.“中国制造2025”對人才培养模式的革新驱动[J].内燃机与配件，2019（19）：288-289.

[4][5][6]颜睿.“中国制造2025”对机械设计制造及其自动化行业影响探讨[J].机械装备研发，2019（19）：119，119，119.

[7]浦毅.“中国制造2025”背景下高职复合型人才培养的课程体系构建[J].宁波职业技术学院学报，2019（23）：1-4.

[8]周济.智能制造——“中国制造2025”的主攻方向[J].中国机械工，2015（26）：2273-2284.

[9]朱明.面向“中国制造2025”的课程思政教学改革探究——以“机械设计”课程为例[J].科教导刊（下旬），2019（09）：77-78.

[10]刘丽鸿.基于“中国制造2025”高职院校机械制造与自动化（智能制造方向）专业课程体系的探索及构建[J].机电信息，2019（26）：135-136.

[11]王瑞玲.“中国制造2025”背景下高职机械制造与自动化专业人才培养方案研究[J].中外企业家，2018（27）：134.

责任编辑  杨慧芝