【自动化专业卓越工程师教育培养计划实践教学模式的研究与实践】什么是卓越工程师培养计划

自动化专业卓越工程师教育培养计划实践教学模式的研究与实践

基于国家需要，在2010 年教育部就提出了“卓越工程 师教育培养计划”。该计划的战略思想是促进我国高等教育 方针由工程教育大国转变为工程教育强国，为提高实施人才 强国战略做出贡献［1］。

自动化是一个着重于科学技术创新的学科，该学科的发 展早在很久以前就已经深深地影响到了经济社会发展中的 方方面面，为促进社会经济的发展立下了不可磨灭的功绩。

通过毕业生用人单位的反馈，可以知道自动化专业的毕 业生在应聘岗位的优势是具有广泛的知识面，能够很好地适 应很多岗位的要求，尤其是具备较强的分析能力及对工程问 题的综合解决能力。

但自动化专业的毕业生也存在着一些缺点，比如：不善 交际、缺乏竞争意识、主动性与创新性能力较弱等问题。总 之，我国自动化系统工程师在数量和质量上，尤其是在质量 上，还不能满足企业和社会的需求。

自动化是长春工业大学的特色专业和重点专业，也是具 有很大就业优势的专业，同时也是我校“卓越工程师教育培养计划”的试点专业。本文结合了我校自动化专业学科的特 点，并结合了近几年以来，自动化专业各个方面的相关信息 以及经验知识与所获得的相关重大成果，按照自动化专业本 科卓越工程师培养方案，依据自动化专业培养目标及专业特 点，创建了注重以学生工程实践创新能力为关键点的实践教 育教学体系，对“以培养创新实践能力为主导，以激发教育 教学为目标，将课内外的知识相结合，校内外相互协作，教 学与科学研究相互配合”的一体化实践教育教学模式进行了 探究与实验［2］。

一、构建“四层次、三结合”一体化实践教学体系 根据“自动化专业卓越工程师培养计划”的培养目标和 对工程应用型人才知识、能力和素质的要求，坚持理论与实 践并重的原则，结合本专业的优势与特色，沿着“知识—— 能力——素质”主线，将工程应用型卓越工程师学校训练准 则分开融合到每个实践部分中，从而形成了“四层次、三结 合”一体化实践教学体系［3］。

（一）与“四能力”对应的“四层次”实践模块1.基础 性实训层 基础性实训层的基本要求是培养学生的基本技能，为以 后学生毕业可以很好地融入工作岗位打下基础。该层次不同 于传统的教育，培养的重点不再是对理论知识点的掌握，而 是着重于培养学生的实际动手能力和基本实践技能。通过该 层次的培养，极大地提高了学生的实际动手能力，使学生摆脱了单一枯燥的传统学习，调动了学生的学习积极性，在培 养实际技能的同时，也加深了学生对相关理论知识的影响。

2.综合性实训层 综合性实训层包括课程设计、综合实验、专业实训等环 节。该层次以专业技能培养为重点，加强培养用于综合设计 实训的专业理论与技能，着重锻炼学生独立思考的本事，科 学合理的工程设计方法和灵活运用理论知识综合到实际系 统的能力。

3.创新性实训层 创新性实训层包括科技竞赛、创新项目、创业小组等环 节。该层次以课外多种科技创新活动为途径，通过承担项目 开发任务，培养了学生的创新能力、沟通协作能力，进而大 幅度提高了学生的综合素质。

4.社会实践层 社会实践层以与中钢集团吉林铁合金股份有限公司共 同建设的“自动化专业工程实践教育中心”为依托，以和企 业相对接的项目做为载体，重点训练学生的工程思维、工程 实践动手能力以及工程综合素质。

（二）实践培养模式的“三结合” 1.课内课外相结合 将课内实践教学与课外多种科技活动紧密结合。依托吉 林省大学生创新实践示范基地，采用“三段式”创新能力教 学模式，即：课前训练引导，课上基础培养，课后能力强化。通过将课内实践学习拓展到课外活动，培养了学生的创新意 识，提高了学生的动手能力。

2.学校企业相结合 企业培养和锻炼是“卓越工程师教育培养计划”的重要 组成部分。与通化钢铁集团股份有限公司、中钢集团吉林铁 合金股份有限公司等企业进行交流合作，以冶金企业为行业 背景，经过长达一年的实习训练，使学生在自动化方向具有 较强的系统工程实践创新能力，为今后成为自动化卓越工程 师，从事机械、冶金、电力、石化等相关行业的事务打下坚 实的基础。

3.工程教育与创新能力培养相结合 教育部开展“卓越工程师教育培养计划”核心是培养一 批具有能够掌握技术核心的、实践创造能力较强的卓越工程 师。因此，在实践教学内容、方法和组织形式上，强调对学 生探索精神的培养［4］。在培养学生实践能力的同时，要 确保学生能真正积极地参与实践活动，通过对实践项目的研 究，提高学生的创新意识和实践科研的能力。

二、实施“以激发教育为核心，教、学、练”一体化实 践教学新方法 实践教学是实施工程教育的核心部分，是培养“卓越工 程师”实践改革创新能力的重要组织环节。

对于自动化专业的本科学生而言，不论是基本的技术训 练还是相关创新能力的培养，都脱离不了实践的教学环节。在经过了多年的实践改革实验中，结合相关经验积累， 我们总结提出并实施了“以全体学生为中心，以激发教育创 新为核心，以创新能力培养为重点”的多元化实践教学改革 方案［5］。

（一）实施激发教育，培养学生专业学习兴趣 激发就是激励与开发。其含义包括两个方面，一个方面 是激励学生的兴趣爱好，使其改变被动学习的模式，能够积 极主动地获取知识；
另一个方面是开发生的自身潜力，使其 开发出学生自身的学习天赋。

因此，在整个实践教育教学过程中，通过采取各种措施 方法，实施有益的激发教育，同时激发学生对专业知识的学 习兴趣与创新实践能力，保证可以有效实施卓越工程师的培 养计划。

1.开设先导课，激发学生的学习兴趣 兴趣是一种无形的动力，有利于提高学生学习的质量和 效果［6］。为了激发学生对本专业的学习兴趣，我们开设 了实训先导课。

在实训先导课程中需要引入现代化教育，比如通过利用 国际比较先进的视频演示技术，可以向学生生动形象地介绍 国际具有较高自动化程度的企业产品加工生产流水线。通过 实训先导课的学习，学生就可以对自动化专业有了更加清楚 的了解与掌握，对本专业的主要学习方向和内容、学习方法 和技术有了更加全面的掌握。有了实训先导课学习的铺垫后，就可以鼓励学生提出自 己感兴趣并具有创新性的课题。这样极大地激发了学生的兴 趣，让学生积极主动参与该课题的研究。

2“. 做中学”，激发学生的学习热情 在过去实践教学过程中，通常都是教师统一讲授实验内 容，教师讲的内容过多、过于详细时，就会对学生造成灌输 性的教学，使学生被动地接受知识，这样在极大程度上禁锢 了学生创新思维，学生反而不能灵活地运用所学知识。基于 此类现象的发生，根据自动化专业出色工程师培养计划的要 求和工程教育的特点，在实施实践教学的过程中，应注重培 养学生的动手实践能力，把培养学生的应用技术能力放在首 位，采用“以学生为主，教师作为辅”的引导性“做中学” 实践教育教学方法［7］。

在整个实践过程中，学生是主体，老师以项目设计方式 给出设计要求，通过学生查阅资料，运用创新思维，自主设 计。在整个过程中，教师的主要任务是把握总体方针以及指 导方案的实施。以设计制造光照度自动调节台灯的项目为例。

首先，学生需要按照任务书的要求，查阅相关资料；
然后， 独立进行系统的设计方案与原理说明、绘制系统的硬件电路 图、独立完成相关硬件的焊接操作；
最后，编写出符合设计 方案的程序，并在硬件电路上调试，完成该项目制作设计。

实验研究表明“只是听会，但没有动手是会很快忘记；

只是看懂，但没有实际操作只能达到记住的程度；
而只有在听会、看懂的前提下，动手进行操作才能真正掌握。”这种 教学方法与之前的那些侧重灌输性的知识传授的教学方法 相比，这种教学方式更加注重培养学生的创新思维。学生通 过这种教学方法的学习，由原来被动灌输性学习变为激发自 身学习兴趣的主动学习。通过这种方式，可以培养学生创新 思维和独特的科学思维，以及在科学研究中能够发现问题并 解决问题的能力。

3“. 问题化情境”，激发学生思考 激发教育就是要激发学生自身解决问题的激情，让学生 独自解决问题。因此，教师可以再进行实践教学过程中尝试 “问题化情境”，让学生独自思考问题的内容和解决问题的 方针，使学生的大脑中总是存有疑问，善于激发与培养学生 的思考能力［8］。不断激发学生的自主学习能力、创新意 识和探索未知领域的兴趣。

（二）项目驱动式教学，提高学生核心竞争力 教育部启动“卓越工程师教育培养计划”的主要目标是 培养一大批具有能够掌握技术核心的、实践创造能力较强的 卓越工程师。“卓越工程师教育培养计划”注重强调创新思 维和实践动手能力，因此在培养学生应该注意以下两点：（1） 在学习古典理论知识的同时，需要掌握该专业的新理论和新 技术；
（2）在实践的过程中，应该注重培养学生独自发现 问题和解决问题的能力［9］。第一点就需要学生学习前沿 理论课；
然而，第二点就需要学生通过动手实践。根据实践教育教学体系中的各个层次的特征来看，我们 设置了不同种类特征的项目。

针对基础层而言，根据单门课程的学习需要，设置了规 模较小的工程实践活动项目，并加强和巩固了学生对实践课 程理论的理解掌握和实践应用。

对于综合层来说，围绕着专业核心课程群的建设，设置 了综合性较强的工程实践活动项目，其核心主要是培养学生 自主学习能力和创新思想能力［10］。如，PLC系统高级综 合工程实践项目。

对创新层和社会实践层，主要是通过学科竞赛和老师的 科研项目、校企合作项目实现贯穿整个本科教学阶段的工程 教育。通过让学生参加“大学生科研项目训练计划”、“大 学生实践创新创业计划”等项目和“大学生电子设计大赛”、 “大学生挑战杯创业大赛”、“飞思卡尔全国智能车大赛” 等竞赛，能够让学生积极的参与相关课题的研究，培养了学 生独立发现并解决实际问题的能力，提高了学生的综合素质。

在实施教育教学工作中，教师起初是通过任务书的形式 将关于本课程的任务、需要学生独立完成的工作以及需要达 到这些要求所要具备的知识与能力分配给学生。然后，在整 个教育教学过程中，学生则是在教师的指导下完成项目中相 应的任务工作，并按照任务书上的要求与进度向教师汇报工 作，接受考核。

对于综合类和创新型的项目而言，学生则可以充分利用自己的课余时间，通过与指导教师的交流与探讨，以及在网 上查阅的资料，自主对项目任务进行研究与总结。这样做的 好处是不仅培养了学生独立思考和自学的能力，还提高了他 们对团队合作的意识与综合素质。

三、建设校企互补的高水平实践教学平台 “卓越工程师教育培养计划”的核心思想是要通过高校 与企业的合作，让更多的学生积极参与实际项目工程，培养 学生运用所学理论知识解决实际工程问题的能力、工程实践 的意识以及工程实践的动手操作能力，致力于培养出新一批 具有能够熟练掌握核心技术并具有较强创造力的工程师 ［11］。

因此，高质量实践教育教学水平平台的建设是“卓越工 程师教育培养计划”得以顺利进行的最重要的保证。

（一）整合校内专业实验室，建设学科建设、工程实践 与科学技术创新三位一体的实践教学平台本专业对现有的 实验室进行了整体设计、结构调整和布局优化，形成了学科 建设、工程实践与科技创新三位一体化建设模式。

目前，自动化专业是一个统称的综合性专业，它有一个 学科为“控制工程”吉林省高校重点实验室、1 个与“吉林 省工业节能科技创新中心”共建的自动化工程技术研究中心、 1 个省级大学生科技创新实践示范基地、1个省级实验教学 示范中心。

通过对自动化专业的整合、调整和改造，建设了多层次、高质量水平的实践教育教学平台。该平台针对全体本科生， 并对全体本科生进行全面开放，还为本科生开设了“实验室 学术专业前沿讲座”、“实验室科学技术创新案例”等开放 性与灵活性的课程，建设培养人才全面发展过程的科学研究 实验体系，从而可以实现学生学习科学研究实验训练与工程 素质教育一体化的培训与培养。

（二）建立长期化、多方位、校企互补的工程实践教育 平台 产学研合作教学是实施“卓越工程师教育培养计划”的 核心内容和重点［12］。现在已与多家企业合作，给学生提 供稳定的校外实习实践基地，自动化专业依托“控制科学与 工程”吉林省优势特色学科与吉林铁合金股份有限公司长期 合作的基础，与其共建了首批“国家级工程实践教育中心”， 形成了具有冶金行业特色的学生实践平台。

过去，在安排学生的实践环节，大多数是没有目的地将 学生送到校外企业去实习，是为了实习而实习；
现在安排学 生校外实习的目的是培养学生创新意识，为企业全方位培养 创新型人才。吉林铁合金股份有限公司充分利用高校提供的 专业教育资源，为其专门培养所需人才，同时也可以针对企 业的员工进行系统的培训再教育。因此，在各地方的工科院 校与企业之间共同进行探索产学研联合的培养机制与模式 中，可以使工科院校与企业的资源进行分享与相互补充，实 现各高校和相关企业之间可持续发展。四、结论 坚持以提高学生实际动手能力为核心的实践教育教学 目标，建立“四层次、三结合”一体化实践教育教学方案与 体系，分主次、分模式、系统性地对学生进行较为基础的、 全面的实际练习操作能力和创新精神能力的培养，以满足多 方面、多能力、多空间的技术型人才的培养方案需求。

以工程项目为操作目标，以学生的操作能力为中心，以 培养学生创新精神能力为主导，善于实施激发学生的动手操 作欲，形成“在研究创新中学习”、“在动手操作中学习” 的实践教育教学方案，全面激发并创造学生积极主动学习的 兴趣，培养学生勇于创新的精神。

产学研相结合，校企互补，全面打造有特色、高水平实 践教学平台。企业培养和锻炼是“卓越工程师教育教学培养 方案”的核心理念，与中钢集团吉林铁合金股份有限公司、 通化钢铁集团股份有限公司等企业的相关配合与合作中，学 校与企业之间的信息资源共享与相互补充，以及学校内外的 密切配合与相互联系，是实现出色工程师培养方案目标的重 要途径之一。

［参考文献］ ［1］鄢晓.创新人才培养研究综述及展望［J］.现代教 育管理，2013（02）. ［2］张俊林.自动化“卓越工程师”人才培养与教学改 革［J］.教育，2015（19）.［3］汪贵平，李思慧，李阳等.构建自动化专业卓越工 程师培养创新实践教学体系［J］. 实验室研究与探索，2013 （11）. ［4］魏静，陈莹，徐慧娟等.基于“卓越工程师教育计 划”的实践教学体系的构建与实践［J］.纺织服装教育，2012 （06）. ［5］王涛，刘美,张翼成“. 卓越工程师培养计划”下 电气专业人才培养模式改革研究［J］.中国电力教育，2013 （11）. ［6］薄翠梅，张广明，李俊.基于兴趣驱动与问题探索 的自动化专业工程实践教学方法［J］.中国冶金教育，2010 （04）. ［7］秦建华.CDIO-基于“做中学”的教改新模式［J］. 扬州工业职业学院论丛，2011（02）. ［8］刘景艳,张伟.面向卓越电气工程师培养的实践教 学体系研究与实践［J］.中国电力教育，2014（33）. ［9］国家中长期人才发展规划纲要（2010-2020年）. ［OL］http://baike.baidu.com/view/3733109.htm. ［10］汪木兰，周明虎，李建启.以项目教学为载体制 订先进制造技术卓越工程师培养方案［J］.中国现代教育装 备，2010（12）. ［11］张慧平，戴波，刘建东等.自动化专业卓越工程 师培养计划的思索与实践［J］.实验室研究与探索，2011（10）［12］曹永卫，刘国荣“. 卓越计划”背景下科学构建 实践教学体系探析［J］.中国大学教育，2011（07）. ［13］王永生.高水平特色大学卓越工程人才培养模式 的研究与实践［J］.中国高等教育，2011（06）. ［14］孙林兵，刘晓勤，陈日志等.面向“卓越计划” 的化学工艺学教学思考与实践［J］.化工高等教育，2016 （03）. ［15］赵熙临，陈俊.基于流程管理的人才培养模式探 究［J］.科教导刊（上旬刊），2006（02）. ［16］缪琳，张航.利益驱动，合作共赢：卓越工程师 教育培养计划企业实践模式改革初探［J］.黑龙江科技信息， 2016（05）