魏利勝　陸華才

摘 要 在工程教育認(rèn)證體系下，進(jìn)一步貫徹落實國家卓越工程師培養(yǎng)計劃，以提高高校自動化專業(yè)教學(xué)質(zhì)量。首先，闡述了卓越工程師培養(yǎng)計劃發(fā)展歷程和工程教育背景；其次，以安徽工程大學(xué)自動化專業(yè)課程建設(shè)為例，對理論教學(xué)、實踐教學(xué)等方面的一些做法和經(jīng)驗進(jìn)行了總結(jié)，期望通過工程化教學(xué)模式的探索與實踐，培養(yǎng)具有創(chuàng)新精神和實踐能力的高級人才。

關(guān)鍵詞 CDIO 培養(yǎng)模式 自動化 教學(xué)策略 卓越工程師

中圖分類號：G642 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A DOI：10.16400/j.cnki.kjdks.2016.04.019

Abstract The issue of improving the teaching quality of automation specialty and implement the national excellent engineers training plan based on the concept of engineering education is researched in this paper. With a brief introduction of the development of national excellent engineers training plan and overview the course construction of engineering education at first. Then， the construction of automation specialty in Anhui Polytechnic University is probed into as an example. And the experience in the course construction such as theory teaching， practice teaching mode is summarized. Through the exploration and practice of engineering education mode， advanced engineers of innovative spirit and practical ability have been trained.

Key words CDIO； training mode； automation； instructional strategy； excellence engineer

0 引言

中國工程教育協(xié)會自2006年開展工程教育專業(yè)認(rèn)證試點，初步建立了工程教育認(rèn)證體系，在電子信息與電氣工程、機(jī)械、計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)等14個專業(yè)類開展了認(rèn)證工作。①其目的是為了保證和提高我國高等學(xué)校工程教育質(zhì)量，進(jìn)一步推動高等學(xué)校工程教育改革，從而強(qiáng)化高等學(xué)校工程教育與工業(yè)實際的緊密聯(lián)系，為我國高等學(xué)校工程類畢業(yè)生走向世界范圍就業(yè)提供“通行證”，也將為廣大工科學(xué)生未來的工程執(zhí)業(yè)提供便利。據(jù)麥可思教育數(shù)據(jù)公司統(tǒng)計我國工程教育低于國際標(biāo)準(zhǔn)，創(chuàng)業(yè)人才培養(yǎng)不足，全國平均為1.2%，其中高職類院校為1.9%、普通本科類高校為0.8%、211類高校為0.54%。②③為適應(yīng)高等學(xué)校工程教育認(rèn)證的發(fā)展形勢，并推動工程教育改革需要，中國工程教育協(xié)會要求學(xué)生畢業(yè)時能將數(shù)學(xué)、自然科學(xué)、工程基礎(chǔ)和專業(yè)知識用于分析復(fù)雜工程問題，設(shè)計滿足特定需求的復(fù)雜工程問題解決方案；在培養(yǎng)學(xué)生課程體系建設(shè)過程中，對于基礎(chǔ)類課程設(shè)置要求體現(xiàn)數(shù)學(xué)和自然科學(xué)的分析能力培養(yǎng)，專業(yè)類課程設(shè)置要求體現(xiàn)應(yīng)用能力的培養(yǎng)，且至少占總學(xué)分的30%；工程實踐和畢業(yè)設(shè)計選題設(shè)置要求體現(xiàn)工程實際應(yīng)用問題解決能力以及團(tuán)隊協(xié)作精神的培養(yǎng)，且至少占總學(xué)分的20%。

然而，我國當(dāng)前工程教育形勢不容樂觀，培養(yǎng)目標(biāo)、定位趨同培養(yǎng)特色不鮮明，還未形成科學(xué)、完善的工程人才培養(yǎng)體系和機(jī)制；高校教師隊伍普遍缺乏工程實際背景，在我國工科類高校教師中，80%到90%具有高學(xué)歷，但缺少工程實踐經(jīng)驗；且高校課程體系設(shè)置對高等教育培養(yǎng)目標(biāo)的支撐力度稍顯薄弱，與我國當(dāng)前產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型和調(diào)整不符；工程課程教學(xué)內(nèi)容與實際聯(lián)系不緊密，缺乏針對工程應(yīng)用及創(chuàng)新能力培養(yǎng)的；教學(xué)方式不靈活，主要采用課堂灌輸式教學(xué)為主的教學(xué)方式，且實踐教學(xué)環(huán)節(jié)的目的性不夠明確，生產(chǎn)實習(xí)往往流于形式。④

今年的政府工作報告明確提出要“建設(shè)世界一流大學(xué)和一流學(xué)科”。在教育部公布的2015年工作要點里，也提出我國高校要努力堅持具有中國特色、一流標(biāo)準(zhǔn)，推進(jìn)世界一流大學(xué)以及一流學(xué)科的建設(shè)。而UNESCO曾在2010年的工程學(xué)報告中指出，工程將是人類社會面臨的最大挑戰(zhàn)和機(jī)遇，因此，美國圣托馬斯大學(xué)陳思齊校長就以工程類課程體系建設(shè)為切入點，實現(xiàn)了學(xué)校整體水平的提升。⑤因此，我校在推進(jìn)自動化專業(yè)工程認(rèn)證背景下，亟需修訂該專業(yè)培養(yǎng)方案，調(diào)整自動化專業(yè)相關(guān)知識點的內(nèi)在關(guān)聯(lián)性，合理分配實驗內(nèi)容所占學(xué)時比例，并進(jìn)一步加大實踐環(huán)節(jié)內(nèi)容的設(shè)置，以滿足工程教育專業(yè)認(rèn)證；并引入當(dāng)前國內(nèi)外備受關(guān)注的CDIO（Conceive-Design-Implement-Operate）教學(xué)模式，按照產(chǎn)品生命周期構(gòu)建自動化專業(yè)各課程培養(yǎng)體系，從而使學(xué)生達(dá)到預(yù)想的學(xué)習(xí)目標(biāo)。

考慮到我校自動化專業(yè)已被教育部確定為“卓越計劃”試點專業(yè)，如何借鑒CDIO先進(jìn)的教育理念，通過培養(yǎng)模式改革，強(qiáng)化大學(xué)生的創(chuàng)新技能、實踐技能訓(xùn)練，推動教學(xué)質(zhì)量提高，是我校自動化專業(yè)授課老師所面臨和亟待解決的首要問題，也是高等院校主要的專業(yè)建設(shè)方向之一。

1 自動化專業(yè)培養(yǎng)模式分析

我校自動化專業(yè)由原來的自動控制、工業(yè)自動化、工業(yè)電氣自動化、生產(chǎn)過程自動化等專業(yè)合并而成，具有控制科學(xué)與工程一級學(xué)科碩士學(xué)位授予權(quán)和控制工程專業(yè)學(xué)位授予權(quán)。于2010年被列為“國家級特色建設(shè)專業(yè)”，2012年入選安徽省“卓越工程師教育培養(yǎng)計劃”，2013年被列為“國家級本科專業(yè)綜合改革試點”專業(yè)，與安徽鑫龍電器股份有限公司共同建立的校外實踐基地被列為“國家級大學(xué)生校外實踐基地”。因此，該專業(yè)的培養(yǎng)模式改革對我校其他專業(yè)教學(xué)改革具有重要的示范意義。圖1是我校自動化專業(yè)培養(yǎng)體系改革示意圖。

從圖1可以看出，我校自動化專業(yè)培養(yǎng)模式是以學(xué)生為中心、以社會需求為導(dǎo)向、以持續(xù)教學(xué)改革為手段，從而建立合格的工程教育體系。在學(xué)生方面，采取導(dǎo)師制的方式實現(xiàn)全程關(guān)注和指導(dǎo)，強(qiáng)化工程能力和實踐創(chuàng)新能力的培養(yǎng)；在培養(yǎng)目標(biāo)方面，主動服務(wù)于國家和地方經(jīng)濟(jì)建設(shè)，以及行業(yè)企業(yè)需求，堅持校企聯(lián)合，引導(dǎo)行業(yè)、企業(yè)參與學(xué)生的培養(yǎng)過程；在課程設(shè)置方面，進(jìn)一步強(qiáng)化對高校人才培養(yǎng)目標(biāo)的支撐力度，增加專業(yè)技術(shù)課程課時比率，以及與實際工程問題的聯(lián)系緊密性，鼓勵學(xué)生參加各類電子設(shè)計競賽和課外學(xué)術(shù)競賽；在師資隊伍方面，堅持出國訪學(xué)和企業(yè)掛職相結(jié)合的方針，提高教師的產(chǎn)業(yè)經(jīng)驗，目前，該專業(yè)30%以上教師具有博士學(xué)位，50%以上教師具有企業(yè)經(jīng)歷，副教授以上職稱占60%，獲得安徽省教學(xué)成果特等獎、省級教壇新秀、省級教學(xué)名師等多項獎勵；在硬件條件方面，擁有控制科學(xué)與工程省級重大建設(shè)學(xué)科，檢測技術(shù)與自動化裝置、電氣傳動與控制省級高等學(xué)校重點實驗室，以及皖江高端裝備制造協(xié)同創(chuàng)新中心等國家級、省級科技創(chuàng)新平臺，堅持把基礎(chǔ)研究和國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)主戰(zhàn)場需求密切聯(lián)系在一起的原則，以滿足學(xué)生的學(xué)習(xí)、創(chuàng)新需求。

2 自動化專業(yè)課程體系設(shè)置

考慮到自動化專業(yè)知識點、基本原理與方法眾多，各課程之間前后銜接關(guān)系緊密，且相互滲透交叉。因此，在該專業(yè)課程設(shè)置和課程教學(xué)過程中，不能過分強(qiáng)調(diào)某一門課的完整性和獨立性，而忽略了各課程之間內(nèi)容銜接，導(dǎo)致學(xué)生不能駕馭整個知識體系。另外由于該專業(yè)大部分教師匱乏工程實踐經(jīng)驗，實驗教學(xué)采用驗證為主的策略，嚴(yán)重影響了該專業(yè)相關(guān)課程的教學(xué)效果提高，從而降低了該專業(yè)人才的培養(yǎng)質(zhì)量。為了貫徹工程教育理念，培養(yǎng)創(chuàng)新型卓越工程師，對自動化專業(yè)課程體系設(shè)置進(jìn)行改革顯得有為必要。為此，本文將利用CDIO作為工程教育的環(huán)境背景，創(chuàng)建適應(yīng)新形勢發(fā)展需要的課程體系，具體如圖2所示。

圖2中，專業(yè)概論課程始終貫穿于大學(xué)教育全程，以讓學(xué)生更好地理解自動化專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)以及社會需求；構(gòu)思部分主要講解電路、電力電子等基礎(chǔ)課程，設(shè)計部分引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)入專業(yè)核心課程學(xué)習(xí)，從而為學(xué)生在實現(xiàn)部分利用單片機(jī)、PLC等強(qiáng)化專業(yè)課程的實踐和應(yīng)用，最后通過方向課，讓學(xué)生能夠?qū)I(yè)過程中自動化系統(tǒng)有深刻理解，為畢業(yè)走向社會做好準(zhǔn)備。在圖2的課程體系實施過程中，除通識課程教學(xué)外，專業(yè)基礎(chǔ)課占12%，專業(yè)核心課占19%，專業(yè)方向課占5%，實踐教學(xué)環(huán)節(jié)占25%，從而著重強(qiáng)化“厚基礎(chǔ)、重實踐、求創(chuàng)新”的人才培養(yǎng)特色，全力提高工程教育質(zhì)量，培養(yǎng)“應(yīng)用型、管理型、創(chuàng)新型”的卓越工程人才。

在具體課程教學(xué)大綱制定過程中，分析各課程內(nèi)容之間的聯(lián)系，對其進(jìn)行組合和整體優(yōu)化，課堂上結(jié)合國家戰(zhàn)略需要和行業(yè)需要增加案例講解，采用啟發(fā)式教學(xué)模式，鼓勵學(xué)生自由探討和教學(xué)互動，同時參考文獻(xiàn)⑥的方案，設(shè)置課程群建設(shè)，組織教學(xué)經(jīng)驗豐富、業(yè)務(wù)精湛的教師擔(dān)任各課程群組組長，制定課程教學(xué)大綱，并按照課程組各教師的自身長處合理選擇各自授課內(nèi)容，實現(xiàn)教學(xué)資源的最大化利用；同時指定教學(xué)效果好的教師給其他教師進(jìn)行教學(xué)輔導(dǎo)，實現(xiàn)好教學(xué)方法的傳幫接代，促進(jìn)教學(xué)水平的整體提高；對實踐教學(xué)內(nèi)容借鑒文獻(xiàn)⑦的改革經(jīng)驗，進(jìn)行層次化設(shè)計，拓展學(xué)生的創(chuàng)新思維能力和動手能力，有針對性地預(yù)留課外作業(yè)，引導(dǎo)學(xué)生復(fù)習(xí)、預(yù)習(xí)，引導(dǎo)學(xué)生注重工程能力和自主學(xué)習(xí)能力的提高，并采用本科導(dǎo)師制模式，吸引和挖掘有興趣的學(xué)生提前參與最新科研項目，同時灌輸我?！罢\實做人、踏實做事、扎實做學(xué)問”的育人理念，培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度和團(tuán)隊合作精神，從而提高學(xué)生工程實踐能力和知識獲取能力。

3 結(jié)束語

綜上，我校自動化專業(yè)教學(xué)借鑒國內(nèi)相關(guān)高校成功改革經(jīng)驗，堅持社會需求為導(dǎo)向、學(xué)生工程實踐能力和創(chuàng)新能力提高為焦點，修訂符合CDIO模式的教學(xué)大綱，將相關(guān)性較強(qiáng)的課程內(nèi)容組合優(yōu)化，積極開展第二課堂的學(xué)習(xí)實踐活動，調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的能動性，并取得了一定的突破。我校將在現(xiàn)有教學(xué)資源基礎(chǔ)上，將不斷完善各課程教學(xué)的方法、手段、策略，研究制定相應(yīng)的教學(xué)大綱，堅持基本知識、基本思想、基本方法和基本技能同步發(fā)展，緊密圍繞我?！肮こ探逃箻I(yè)認(rèn)證”和“卓越工程師培養(yǎng)計劃”的重點和目標(biāo)，努力培養(yǎng)敢于創(chuàng)新、勇于創(chuàng)造的高質(zhì)量人才。

資金資助：本文得到安徽省2015省級質(zhì)量工程項目（項目編號：2015jyxm177）、2015年安徽工程大學(xué)校級本科教學(xué)質(zhì)量提升計劃重點項目（編號：2015jyxm09）以及安徽工程大學(xué)本科教學(xué)質(zhì)量提升計劃項目（項目編號：2013JCJXZZ03）的資助

注釋

① 朱建紅，張蔚，顧菊平，吳曉.基于卓越工程師目標(biāo)的教學(xué)策略改進(jìn)研究[J].中國電力教育，2013（5）：90-91.

② 林健.卓越工程師教育培養(yǎng)計劃專業(yè)培養(yǎng)方案研究[J].清華大學(xué)教育研究，2011.32（2）：47-55.

③ 龔克.關(guān)于卓越工程師培養(yǎng)的思考與探索[J].中國大學(xué)教學(xué)，2010.8：4-5.

④ 曾慶軍，鄧志良，朱志宇，陳小惠，徐紹芬，謝成祥.自動化省級特色專業(yè)控制類課程群建設(shè)[J].電氣電子教學(xué)學(xué)報，2006.28（1）：14-18.

⑤ 陳紅兵.自動化專業(yè)控制類課程教學(xué)內(nèi)容優(yōu)化的探討[J].襄樊學(xué)院學(xué)報，2009.30（8）：67-69.

⑥ 劉小河，馬潔，管萍，付興建，劉麗華，王輝.控制類教學(xué)團(tuán)隊和系列課程建設(shè)的實踐與思考[J].工業(yè)和信息化教育，2013（8）：28-33.

⑦ 曾慶軍，徐紹芬，韋中利，鄧紅，尚婕.自動化專業(yè)控制類課程群實驗教學(xué)改革[J].實驗室研究與探索，2006.25（5）：632-635.