新工科背景下智控类专业集群建设改革与实践

杨忠 杨荣根 田小敏

［摘 要］ 通过新工科背景下应用型高校专业建设思路和方案的探索分析，结合金陵科技学院的办学特色、专业布局和发展需要，提出并讨论了新工科背景下产教融合促进学生就业、创教融合促进学生创业、科教融合促进学生创新、赛教融合促进学生综合素质提升；学科、专业、团队、实验室、人才培养基地一体化建设；线上与线下资源相结合，智能控制类专业集群建设改革与实践等应用型高校专业建设路径与策略。以期对新工科背景下应用型高校专业建设和学科建设有所借鉴。

［关键词］ 新工科；专业集群；智能控制类；应用型高校

［基金项目］ 2021—2023年度教育部产学合作协同育人项目“新工科背景下应用型本科高校专业建设路径与策略”（202102355002）；2019—2021年度国家自然科学基金项目“基于全源网络信息的稳瞄吊舱高精度对准技术研究”（61803188）；2022—2025年度江苏省高等学校基础科学（自然科学）研究重大项目“阵列式超声电机驱动的精密传送機理及协调控制研究”（2022047）

［作者简介］ 杨 忠（1968—），男，江苏南京人，博士，金陵科技学院智能科学与控制工程学院院长，二级教授，硕士生导师，主要从事智能控制理论与应用、机械工程及自动化、人工智能研究；杨荣根（1979—），男，江苏海安人，博士，金陵科技学院智能科学与控制工程学院副教授，主要从事智能信息处理、人工智能研究；田小敏（1987—），女，安徽宣城人，博士，金陵科技学院智能科学与控制工程学院副教授，主要从事分数阶非线性系统分析与控制研究。

［中图分类号］G642.0［文献标识码］ A［文章编号］ 1674-9324（2023）13-0000-05［收稿日期］ 2022-08-10

推进新工科建设是主动应对新一轮科技革命和产业变革、推动高等教育改革创新的迫切需要。高等教育改革创新涉及学科建设、专业建设、课程建设和教师队伍建设等，其中专业建设是“纲”。为了应对专业建设和产业发展需求之间的脱节问题，专业集群建设成为应用型高校专业建设的优先选择。所谓“专业集群”是指对应某一新兴产业的产业链、创新链，依托学校现有的优势专业，整合其他专业，新增与新产业相关的专业，组建相应的专业群，形成集群式专业结构［1］。

一、智能控制类专业集群建设策略

新工科是在经济社会发展对专业人才的需求与传统专业人才培养之间的矛盾背景下提出的，旨在加快发展新兴工程专业，为国家经济社会发展培养新型工程人才。结合新工科思想，针对金陵科技学院智能控制类新工科专业集群建设提出以下五点建设策略。

（一）反向设计教学

反向设计是从教学目的出发，根据对人才的需求而设计相应的课程，使得培养出来的学生符合市场需要。正向教学设计是以课程为主导，设计各个专业的系列课程，提出明确的课程目标，学生只需达到课程目标即可。而反向课程设计则不同，具体步骤是先通过人才市场需求决定培养目标，再由培养目标制定毕业要求，最后由毕业要求来设计课程体系，并且全面达到工程教育专业认证的要求。通过反向设计课程，正向教学，市场需求既是培养的起点也是终点，能够有效地保证培养结果满足市场需求。

（二）成果导向教育

传统教育以通过考试为准，要求学生完成规定的课程；而成果导向教育强调的是学习成果的获取与否。传统教育以教师为主导，教学内容和方法都是教师决定，学生被动接受，这样教出的学生大多没有创新能力；而成果导向教育则不同，是以学生学习为主，教师只是引导者，教师通过示范或建议来引导学生达到预期成果。传统教育重视竞争，通过评分将学生区分开，将学生关系置于竞争当中；而成果导向则不同，以合作式学习为主，将学生关系置于团队合作的氛围当中，使学习能力好的变得更好，学习能力差的得到提升。

（三）持续改进教学

建立教学质量管理体系的目的是持续保证和提高质量，要建立反馈改进机制：计划—执行—反馈—改进。通过不间断地改善培养目标，来保证培养的人才始终符合国内外人才市场的需求；通过不间断地改善毕业要求，来保证毕业生始终符合培养目标；通过不间断地改善教学活动，来保证教学活动始终符合学生的发展。教学活动的改善包括课程体系的改善、师资队伍的改善、学习过程的优化等。教学活动的改进对毕业要求达到的程度是非常重要的。

（四）“互联网+教育”拓展传统教学手段

互联网资源提供的远程共享、互动交流模式是网络课程建设的基本途径。在网络资源充分共享的前提下，要依据学生的学习体验与课程相关性进行课程群的设计。具体实施过程需要根据学习对象的学习体验、智力水平、现有知识基础来进行设计。在基础课程确定的基础上，融合有相通之处的专业相关课程，形成学习递进的课程进阶。通过“互联网+”技术手段，结合课程内容，持续激发学生兴趣，引导学生不断深入学习。

（五）注重教师团队建设

教学团队各成员的教学方法各有专长，所以如何融合教师之长以及融合程度、团队目标与核心知识脉络如何构建等，都是课程建设中需要解决的问题。教师内部的沟通要顺畅，通过不断进行教学改革使课程群层次清晰、结构合理，进而形成可持续改进的合理课程体系。鼓励高校教师在科研与教研成果的基础上，优化现有教材的内容，编著具有鲜明新工科特色的优秀教材，目的是打造学以致用的系列教材，弥补新工科环境下教材建设滞后的问题。

二、深化“四融合、四促进”新工科人才培养实践

主动对接南京及长三角区域经济社会发展需求，积极推进教育教学改革，大力提升人才培养质量，促进学生成长成才。在产教融合促进学生就业、创教融合促进学生创业、科教融合促进学生创新、赛教融合促进学生综合素质提升等方面进行探索和实践［2］，如图1所示。

（一）产教融合，以产促教

以南京及长三角智能制造产业需求为导向，智能制造产业工程应用能力为根本，用人单位满意为质量标准，校企共同制（修）订人才培养方案，优化课程体系，进行实践教学改革与就业模式探索，努力提升学生的职业能力。

1.加强与南京市工信局等行业主管机构，江苏省自动化学会、南京市智能制造产业联盟等行业协会，江苏金智科技股份有限公司、南京天创电子技术有限公司等行业企业的联系，建立由用人单位、行业专家和高校教师组成的专业指导委员会。企业与行业专家参与人才培养方案的制（修）订，参与人才培养全过程。

2.联合行业大中型企业成立智能控制工程实践教育中心。实践教育中心成员企业有：江苏金智科技股份有限公司、南京美均电子科技有限公司、南京钢铁集团有限公司、南京天创电子技术有限公司等，以上单位均有较强的综合实力。工程性较强的课程由企业工程技术人员参与课程的教学。派一线教师到企业现场锻炼，参与生产现场组织和技术攻关，组织教师参加行业执业资格考试，对于教师“行业化”“雙师化”方面积极开展工作。

3.优化课程体系，以工程理论和工程应用教育为核心，重新整合知识体系，形成注重产业行业特色的专业人才培养方案，构建基础、专业、应用三个层次，公共基础、专业基础、专业方向、专业拓展、工程实践五大模块组成的课程体系。其中，专业基础、专业方向、专业拓展课程模块形成专业教学平台；专业拓展课主要由面向专业类方向、体现学科交叉的特色课和反映技术前沿的系列选修课组成；专业教学平台课程设有课内实验和课程设计、综合实训、认知实习、综合实习，为培养学生的工程能力提供支撑，形成鲜明的新工科特色。

（二）创教融合，以创促教

以学生创业创新能力培养为目标，以大学生科技创业项目为载体，促进专业办学质量和学生创业能力的提升，促进专业内涵建设的提升，努力提升学生的专业学科能力和创业能力。

1.教师指导学生申报国家专利和软件著作权、撰写科技论文，使学生掌握专利查新、专利材料组织、科技论文写作和发表等各个环节，培养学生发现问题、解决问题和总结提炼的能力，培养学生创业意识和能力。

2.教师指导学生参加“挑战杯”等相关的国家和省部级科技创业创新活动，培养学生的创业创新意识和能力。教师指导学生申请大学生实践创新训练计划项目，培养学生创业创新意识，通过项目培养学生团队合作精神和创业创新能力。

3.教师和学生授权发明专利和软件著作权争取实现销售转化。智能控制类专业集群与企业进行产学研合作，将“窗户太阳能光伏发电系统”等专利技术产业化，产业化推广取得了显著的经济效益和社会效益。

（三）科教融合，以科促教

以人才培养为中心，专业学科团队三位一体建设，教学科研互相融合、互相促进，将教师科研项目、科研成果应用到专业教学和人才培养中。促进专业办学水平与质量的提升，促进专业内涵建设的提升，提升学生的专业学科能力和创新能力。

1.教师将学生招募到教师纵向科研项目团队中，通过参与科研项目，提高学生学习能力，培养学生创新意识和合作能力。近年来，教师主持各级科研课题33项，其中，国家自然科学基金项目5项、教育部产学合作协同育人项目16项、江苏省现代教育技术研究课题12项、校级科教融合课题7项、教改课题6项。

2.学生参与教师横向科研项目，在教师指导下，分析和解决问题，将所学专业知识应用到企业实际项目研发中，培养学生团队合作意识，提高学生工程应用能力。智能控制类专业集群与企业签署产学研合作协议，合作进行太阳能光伏发电领域的新产品研发，目前，合作研发的新产品已应用到社会主义新农村建设、上海世博会联合国馆光伏建筑一体化等项目中。

3.将科研成果转化为教学和实验内容，使学习内容贴近科技前沿和工业生产实际。获军队科技进步二等奖成果“空地协同应急智能管控与指挥平台”应用到“人工智能”课程教学中。在“专业综合设计与训练”等综合实践课程中引入生产实际课题“给水管网故障智能监测系统”设计等，激发学生实践的热情。将科研成果引入课程开发和教材建设中，编著教材《人工智能及其应用》获江苏省高等学校重点教材。

（四）赛教融合，以赛促教

以学生创新能力培养和综合素质提升为主线，以科技竞赛和科技创新活动为载体，进行实践能力培养与创新能力培养改革，强化办学特色、提高人才培养质量，努力提升学生的实践能力和综合素质。

1.教师指导学生参加全国机器人大赛暨RoboCup公开赛等国家和省部级科技竞赛，培养学生的实践能力和综合素质。这类竞赛活动是人才培养的一个重要组成部分，对培养学生的专业兴趣、工程实践能力均有较大帮助，科技创新竞赛可以成为提升学生综合素质和创新能力的重要抓手。

2.举办控制与自动化设计大赛、物联网工程应用大赛、机器人工程应用大赛等，组织智能控制领域暑期工程实践团等，提高学生的参与比率，尽量覆盖所有学生，培养提升学生的学习兴趣、实践能力和综合素质。

3.教师组织和指导学生参加科技创新活动，培养学生的团队意识、创新意识，提升学生的实践能力和综合素质。通过科技创新活动促进师生交流，在培养学生的同时，也可以锻炼和提高教师的实践能力、创新能力。

三、学科专业团队实验室人才培养基地“五位一体”建设

进一步探索和实践学科、专业、团队、实验室、人才培养基地“五位一体”建设，如图2所示，培养符合社会发展需要和用人单位需求的新工科应用型人才［3］。

（一）坚持学科支撑作用，促进专业办学水平与专业内涵建设的提升

学科建设坚持学科专业团队一体化建设的理念，贴近学科专业发展前沿和区域经济社会发展需求，凝练学科方向。将教师科研项目、科研成果应用到专业教学和人才培养中，促进专业办学水平与质量的提升，促进专业内涵建设的提升。

1.学生通过参与教师科研项目，提高了学习能力，培养了创新意识和合作能力。教师指导学生申报国家专利、撰写科技论文，使学生掌握专利查新、专利材料组织、科技论文写作和发表等各个环节，培养学生发现问题、解决问题和总结提炼的能力。

2.将科学研究成果中的新知识引入课程开发和教材建设中。不断优化课程体系，以工程理论和工程应用教育为核心，形成注重产业行业特色的智能控制类专业集群人才培养方案。

（二）坚持专业导向作用，促进学科建设水平与学科建设层次的提升

专业建设坚持学科专业团队一体化建设的理念，专业发展贴近区域经济社会发展需求和智能制造产业发展需要，调整课程体系和资源投入方向。将教师专业教学、人才培养和科研项目、科研成果相结合，提高学科建设水平。

1.专业建设促进科学研究的开展和水平的提高。智能控制类专业集群与行业主管机构、行业协会、行业企业保持着密切的联系，建立由用人单位、行业专家和高校教师组成的专业指导委员会。在专业指导过程中，同时获悉行业学术前沿动态及最新成果，促进科学研究的选题和研究活动的开展。

2.教师指导学生科技创新竞赛，提升学生创新能力和创新意识，营造科学研究氛围，为学生进入教师科研项目奠定基础。教师可以指导学生参加全国和省部级智能控制类科技创新竞赛。

（三）坚持团队建设的纽带作用，促进学科建设、专业建设的融合发展与同步提升

学科、专业建设是高等学校的基本建设任务，实现上述任务根本在于教师团队建设。智能控制类专业集群教师团队作为江苏省工程研究中心科研团队和南京市科技创新团队，充分发挥团队建设在人才培养、教学改革等方面的重要作用，通过外引内培，不断优化团队结构，促进学科建设、专业建设融合发展。

1.加强教学团队建设，在教师“行业化”“双师化”方面积极开展工作。推动教学内容和方法改革研究，开发教学资源，推进教学工作中的老中青相结合，发扬“传帮带”的作用。通过持续建设，形成一个科研能力强、教学质量高、结构合理的教学团队。

2.加强科研团队建设，依托“十三五”江苏省重点建设学科“控制科学与工程”和江苏省自主移动机器人智能控制技术与应用工程研究中心的人才优势、产学研合作的企业技术优势，培养一批具有丰富工程经验和科学技术理论的学术带头人，成为科研技术骨干。

（四）以实验室建设为支撑的新工科改革

加强实验室和创新平台建设，促进与智能制造产业行业领先企业的合作，强化实验室建设保障教学，使人才培养条件适应江苏及长三角智能制造产业需求。实验室要完成专业集群理论课程的实践教学内容，有效实现理论与实践的统一，保证学生的理论知识不脱离实际。

1.校企联合共建实验室，完成校内理论和仿真教学。引入主流工业级软硬件资源，改善实验、实习等实践教学条件，提高人才培养水平和就业质量。建设好江苏省“自主移动机器人智能控制技术及应用”工程研究中心和智能控制实验中心，引入企业智力和产业资源，促进人才培养质量提升。

2.探索将“智能控制技术及应用”科技创新团队与“自主移动机器人智能控制技術及应用”省级工程研究中心、“自动化”省级一流专业、“智能控制技术及应用”市级重点实验室、校外合作基地产业化平台“五位一体”建设，贡献智能控制技术行业发展，并逐渐在国内同类高校及智能控制领域发挥引领辐射作用。

（五）校企共建人才培养基地探索

以学生创新能力培养和综合素质提升为主线，以校企合作办学为载体，校企共同制（修）订人才培养方案，进行实践能力培养与创新创业能力培养改革探索，提高人才培养质量，提升学生的实践能力和综合素质，培养综合素质高、胜任智能制造产业发展需要的应用型人才。

1.以南京及长三角智能制造产业需求为导向，智能制造产业工程应用能力为根本，用人单位满意为质量标准，校企共同制（修）订人才培养方案，优化课程体系，进行实践教学改革与就业模式探索，努力培养“下得去”“用得上”的新工科人才。

2.拓展智能控制类专业集群人才培养基地现有企业：江苏金智科技股份有限公司、南京菲尼克斯电气有限公司、南京天创电子技术有限公司、南京麒麟科技创新园等。工程性较强的实践课程，由企业高级工程技术人员参与课程的教学和指导。

四、把握新工科机遇，迎接新工科挑战

未来几十年，新一轮科技革命和产业变革将同我国加快转变经济发展方式历史性交汇，工程在社会中的作用发生着深刻的变化，工程科技进步和创新也将成为推动人类社会发展的重要动力。在此背景下，要发挥高校自身优势，依托地方产业结构，充分利用地方资源，对接地方经济社会发展需要和企业技术创新要求，实施工程教育强国，深化政产学研用融合、协同育人，鼓励实施传统工科专业改造升级计划，鼓励应用型高校开展新工科研究和实践，以立德树人为引领，以应对变化、塑造未来为建设理念，以继承与创新、协调与共享、交叉与融合为主要途径，通过转变理念、增强新工科的办学意识，加强专业内涵建设，改革创新教育教学方法、提升“应用型”教育教学素养，从而全面培养服务区域经济社会发展的多元化、创新应用型工程技术人才［4］。

参考文献

［1］俞斌，贾雅琼，李欣，等.新工科背景下地方应用型本科院校混合式教学的开展［J］.西部素质教育，2019，5（19）：121-123.

［2］杨忠，陈小虎，司海飞.自动化专业“四融合、四促进”创新型应用人才培养模式研究与实践［J］.教育现代化，2019，6（43）：8-12.

［3］杨忠，陈小虎，田小敏.学科专业团队实验室人才培养基地五位一体建设探索与实践［J］.教育教学论坛，2019（42）：162-164.

［4］杨忠，陈小虎，吴有龙.新兴应用型高等学校教学资源建设研究与实践［J］，高教学刊.2020（17）：10-12.

Abstract： Based on the exploration and analysis of the ideas and plans for specialty construction in applied-oriented universities in the context of new engineering disciplines， and taking into account the school-running characteristics， specialty layout and development needs of Jinling Institute of Technology， this paper puts forward and discusses the integration of industry and education to promote students employment， creation and education to promote students entrepreneurship， science and education to promote students innovation， and competition and education to promote students comprehensive quality under the background of new engineering， integrated construction of discipline， specialty， team， laboratory and talent training base， combining on-line and off-line resources， the reform and practice of the cluster construction of intelligent control specialty in the new engineering background. It can be used for reference to the specialty construction and discipline construction under the background of new engineering discipline in applied-oriented universities.

Key words： new engineering; professional cluster; intelligent control class; applied-oriented universities