高校自动化专业创新性应用型人才培养策略探讨

张新军 常小明

（济源职业技术学院，河南 济源 459000）

引言

我国高校教育改革发展已步入高速发展的崭新时期，尤其是近三年，我国先后出台《中国教育现代化发展2035》和《加快推进教育现代化方案（2018-2022）》等教育改革方案。当前中国经济社会高速发展和经济结构的迅速调整，确定了中国现代工业的蓬勃发展需要更多高素质专业人才。高校自动化专业的建立，致力于培养在电气领域操作、管理、维修方面的高素质技术型人才。从这一视角来看，高校自动化专业建立推动产业结构转型升级具有不可取代的关键作用。但是受到以往教学方法的影响和束缚，当前高等院校自动化学科培养的学生和社会现实需要的技术型人才培养之间尚有差异，究其原因在于，传统人才培养方法未能有效兼顾市场需求，并且部分自动化专业教师缺乏实际工作经历。以上问题的存在很大程度上影响了学校专业课程的发展方向，也影响着学校未来进步和发展。如何根据新时代发展需求对教育层面进行变革，也是每一个教育者必须重视的问题。

一、国内外创新型人才培养模式的研究现状

在经济社会发展高速发展背景下，世界各地均把人才视为经济社会发展主体，所以国外高校一直保持创新培养模式。法国高等教育体系主要是抓牢教育，法国高校一、二年级一般是强化基础教育，主要学科专业仅有十个，所以基础课程存在的主要意义是为后面课程提供基础课程保证。德国的教育体制与法国有些相似，同样也是在低年级实施基础强化课程，不过在此阶段并没有学科之分。从上世纪八十年代开始，哈佛大学就建立了以核心教学为主，学科基础课加选修为辅的课程体系以拓展学生知识面。在现代教育实施中，美国更重视应用型人才的教育培养，从宽泛知识层次上细分学科方向，以解题能力为训练主线，强调学习者培养独立思考能力。在美国，学习者的上课时间也以讨论为主，没有老师一味的传授讲解。教材以学生的热爱问题为先，启迪学生创新思想，对知识展开灵活讨论并运用，教师存在的真正意义是引导学生学习，而并非传递信息。在德国，教师讲课并不是指严格的讲义、教案、教学计划等，而是由教师主讲的一门启发式课程。对学生的教学秩序并没有严格要求，一般课堂教学都采用自主教学方式。不过高校对实验课、研讨课等教学的要求，反而比较严格。在与教师讨论过程中可以提供教学资源，对学生所提供的理论知识观点予以评价。在实验课上，则要求学生必须自行动手作业，检验理论知识点。

国外学生在教育阶段，除专业理论知识课程以外，还能够有自己的科研队伍，并开展与自身专业有关的科学研究活动。对于本科生而言，导师也可以聘任其为助教本科生，并辅助导师进行教育管理等工作。除此之外，国外高校也鼓励学子创建企业，并为其创造相应的便捷条件。如比尔·盖茨、杨致远、拉里·佩奇等人都是拥有成熟技术的大学生，而他们所创办的公司最初也都来源于大学校园。创新企业的成立不仅仅是对创建者学习能力的肯定，同时也给以后大学生提供实践的机遇和场所，是一种双赢战。日本大学把市场机制引进本校，形成符合市场发展趋势的课程、科研和实验一元化的课程体系，吸引中小企业加入高校的教科研项目中，与中小企业达成定向人才培养合同。

创新型的教学方法在美国最为明显，始终以独立、自主思维贯穿整个教学流程，看似“形散”的教学方法也可以实现创新型人才培养的良好效应。在教学设置上也丰富而多样，文科和理科并存，交叉学科相互融合。如，MIT 规定学员在修完九个科目的基础必修课之外，还需要同时修完八个学科以上的人文历史、美术、社会学学分。同时提供生动活泼的项目课程，UROP 与IAP 是其中提供时间最大和成效最佳的两种项目管理教学，这些教学将科研、学术和社会的一体化有效融于一身。中国过去对技术人员培训模式是传统单一大学课程讲授方式，教学前制订课时大纲、教学方案、期末考试试卷。由于教学上的传统灌输方式，学生往往缺乏独立思考，主动创造的能力，如同提线木偶。同时，实践性课程时间少。实践性课程仍是以实践、课程设计为主，整个学期的实践性课程时间大约在四周以内。现在市场经济发展趋势必将促进高等教育事业蓬勃发展，工程高等教育也有了很大改革空间。各大院校对工程高等教育中的实际运用学科设置的比例也有所偏重，使工程毕业生向应用技能型人才培养。支持高等学校的创新性发展培养计划，如杰出工程师计划、“SRT”计划等。

二、高校自动化专业创新性应用型人才培养面临问题

（一）创新实践活动缺乏系统性

高校自动化专业的实践性教学改革，必须在结合当前经济社会发展趋势的基础上，最大程度增强对学生的应用型能力训练。对自动化专业的学生来说，其在参加科技实验活动的过程中，一般具有很大的热情。但在没有教师专业系统的科研能力指导和竞赛训练的基础上，学生实际创新能力的提高效果却常常无法令人满意。当前，中国高等教育机构对学校创新创业教育的关注程度越来越高，但同时由于受制于高等教育部门间的割裂，也导致学校创新创业教育领域的部门管理无法产生有机的统筹。在实际创新与创业教育活动的举办过程中，虽然学员的投入程度和参加积极性较高，但实际创新教育活动教学质量却未有显著提高。同样因为缺少关于创新型创业内容足够认知，也导致创新型创业的教育在一定程度上成为缓解中国大学生就业压力的短期性行为。所以对地方高校来说，必须在明确培养模式的高度上去进行重新审视，通过确定培养目标，并以此为导向去建立以学生创新能力训练为核心内容的创新创业教育系统，唯有这样，方可更好地促进地方学校的发展，从而更好地助力地方产业的提升。

（二）创新实践活动缺乏专业化人才培养模式

作为肩负培育专业人才重任的高等学校，教学质量的好坏与社会经济技术水平的发展密切相关，是中国社会经济发展的重要保证与基础。但目前面临的实际状况是经济快速发展，技术人才相对落后，这也导致了二者发展不同步，主要体现为：第一，目前中国各地工科学校对自动化学科传统的培养教学模式已经出现不同程度的趋同，与新时期下中国经济与社会发展形势对创新型人才和高校发展创新的办学定位之间出现不匹配问题。第二，大学生的科技意识与能力培养中存在实践性课程比例偏低，与社会生产实践严重脱节，以及实践性课程条件与实验基地建设水平亟需提高的问题。第三，基础课程建设与生产实践、社会科学发展的融合关系不牢固以及教学方法单一，注入式思维过多问题。第四，基础课堂建设中存在的弱化课程内容建设、资源共享程度不够，对精品课的引领示范作用不够等问题。第五，大学生学习状态和学习方法中存在的主动性不足，内生动机不够，以及学习兴趣不足问题。

三、高校自动化专业创新性应用型人才培养实践路径

（一）确定多元化培养目标

在研究分阶段培养的教学模式时，首先采用了OBE 的先进教学理念，以学员为中心，从目标入手，对实验教学环节进行了反向设计与改造。将传统的教学实践课程中忽视学员间的个体差异，采用统一的阶段培养教学模式，人才培养目标中更强调对理论知识与基础知识的巩固，以及动手能力的训练等方面。但在分阶段培养教学模式下，教学更为灵活与多样，既充分考虑学员个人间的能力差别，也能够对学员的设计创新能力与逻辑思维提出更高的要求。同时根据学员在各个阶段理论知识掌握程度与产品设计创新能力的差异程度，将培养进一步区分为：基础型、提高型、创新型。并在实践、设计能力和逻辑思维三个方面都给出多样化的需求，通过设置多样化的目标，可以适应各个阶段和各个学历阶段的学员需要，特别是为优秀校友能力提高明确了方向。

（二）整合实践教学资源

实验教学资源是学校开展实验教学的必要保证。依托优势专业，集成多元化的实践教育资源，形成“研教结合、虚实并进”的综合教学实践环境，最大限度地充分发挥在学生的实际创新能力训练、科研创新带动等方面的功能。学校目前拥有的实践性教育资源分为以下三大部分：第一，国家示范性教学实践中心。包含电工电子技术和电气工程和自动化等方面的两个国家实验教学示范中心和部分国家级示范性中心。利用教学实践中心，着重建设本专业基础教学的实践条件；第二，建设省级重点实验室。包括先进飞机导航、控制理论和健康管理技术等几个省部级重点实验室。依托的省级重点实验室，为教师们把科研成果转换为教学教育资源创造平台，有效推动学术资源向教学资源转移，也为本专业的学生专业知识素养与实际创新能力训练提供强大的保障。其三，实验基地。充分发挥产学研资源优势，共建七个创新实验基地、创新实验工程，为培育学生的创新性实验才能创造平台。同时与国内知名企业联合，共建校企联合重点实验室、实训基地，有效促进双方人才培养目标和需求的衔接。第四，虚拟仿真试验平台。如飞机控制的虚拟试验仿真平台，飞行器与实体试验平台互相补充、彼此连接，进一步拓宽课程范畴，充实实验内容。

（三）构建“夯实基础、提升设计、启发创新”的递进式实践教学体系

在充足的实践性教育资源的基石上，逐步形成“扎实基本、提高工程设计、激发创新能力”的递进式实践性教育管理体系。利用我国电工电子教育实验示范中心和电气和智能化国家级重点科学实验示范中心，开设电路、模电等系统基本实际系统课题、控制基本原理等学科教学研究核心课题试验及航空航天特色试验加强学员的基础理论，加强基本实际能力。通过学科重点试验室开设控制基本原理课堂教学毕业设计、专业综合设计等综合实践性教学活动，进一步实现学员的综合工程设计与开拓创新能力的提高。充分运用开放性试验室、科技基地、教学实验基地等实践性教学资源，把科创活动、科技比赛等融入实践性课程体系，体现新科技、多专业的融合特点，给学生创造自主探索和自主研究的平台，以赛促学、以赛促练，使学员的科技实际工作能力得以提高，在全省电子设计竞赛和全省挑战杯比赛等科技比赛获得了佳绩。

（四）实践分层次实验教学模式

实践性课程的分层级训练的关键是要重视学习者间的差异，打破统一训练教学模式下，学习者根据自己的试验目标、实践方式和试验过程即可进行实践。因此，必须针对课程实践，突出工程背景，以学员为本，逐步建立基础型-提升型-创新型分层级的实验模式。在传统的基本技能训练与强化的基础上，以问题为牵引的方法，指导学员分析和处理实验问题。至于提高型的教学层次，即在提高学生设计能力的基础上，在试验课程中给学生以更多的自主权，使学生积极地参与到试验方法的设计中，并通过独立设计、提交试验方法，进而提高思维能力。在工程创新型的教学阶段，则是通过工程实践平台，以工程技术问题为引导，激发学生的工程创新性思维，从而拓宽培养学生的工程技术逻辑思维与创新。以专业实践课程“自动控制原理实验”为例，该教材以各种实验设备为教学载体，面对普通班、卓越工程师班和培优班三个层次的学员，量身打造出依托MATLAB 软件系统的“数值仿真实验”、依托仿真模拟学习机的“模拟仿真实验”和依托电机伺服系统的“物理系统实践”的多元化递进型的实践教学内容，通过运用MATLAB 软件系统开展数值模拟类实践，以训练学员进行系统的数字化工程设计能力。课程中配合以实验任务驱动型与PBL 结合的教学模式，根据设定切实可行的实验任务与实践问题，指导学生探索和进行实践。就物理系统的实物模型实验而言，给学生们创造处理现实工程技术问题的实践平台，从而真正培养工程实际能力与工程意识。学员按照自己实力和兴趣爱好选择实验装置和相关的试验教学内容，如“数字仿真+模拟仿真”、“数字仿真+物理学体系”、“数字仿真+模拟仿真分析+物理学体系”等多个试验形式。课程中配合以实验任务驱动型与PBL 结合的教学模式，根据设定切实可行的实验任务与实践问题，指导学生探索和进行实践，既调动学习者的求知欲，也适应各个阶段学习者的需要。