新工科背景下自动化专业工程实践教学体系的建设与思考

作者:未知

   摘  要:新经济发展驱动下新工科建设的提出,对工科人才培养的理念和模式提出新的挑战。自动化新工科专业的实践教学作为人才培养过程的重要环节,亟待在新形势下,更新和发展新的工程实践教学体系,持续改进,优化并重构自动化新工科实践教学体系,从而助力新工科专业人才培养模式的发展。
  关键词:新工科;实践教学体系;自动化专业;人才培养
  中图分类号:G640 文献标志码:A 文章编号:2096-000X(2019)12-0062-03
   Abstract: The new engineering construction driven by the new economic development puts forward new challenges to the concept and mode of technical personnel training. As an important part of the personnel training process, the practice teaching of automation new engineering majors urgently needs to update and develop the new engineering practice teaching system under the new situation, continuously improve, optimize and reconstruct the practice teaching system of automation emerging education, and thus help the development of the training model of emerging education.
  Keywords: Emerging education; practical teaching system; automation; personnel training
   一、概述
  近年來,我国不断发展并实施的创新驱动发展、中国制造2025、互联网+等重大战略,使得工业化和信息化相互交织、深度融合,新一代的工业革命时期已经到来[1]。以“新技术、新产业、新模式、新业态”为特征的新经济背景下,对工科人才的培养提出了更高、更新的要求[2]。如何建设与发展新工科专业,培养科学基础厚、工程能力强、综合素质高的新型工程技术人才,对于推动社会经济发展,满足新工业进步需求,具有十分重要的现实和战略意义。
  新工科专业建设,不仅仅是要适应新经济发展需求而创设一部分新型或新兴的工科专业,更重要是对现有工科专业的改造、升级与转型,推进建设成为真正的新工科专业[3,4]。自动化专业作为新工科专业之一,在专业建设过程中必须立足相关产业及经济发展的需求。
  本文以江南大学物联网工程学院的自动化专业为对象,基于无锡区域制造业基地、物联网产业聚集高地,以及智慧城市等经济发展特色,充分利用产教研的优势,以培养自动化专业新工科人才为目标,对自动化专业现有的工程实践教学体系进行优化和再设计,全面提高自动化新工科专业人才的工程知识融合、工程实践创新能力以及综合素养,并逐步构建面向新工科的自动化专业实践教学质量监控体系。
  二、实践教学体系现状与问题
  欧美发达国家工科院校的工程实践教育历史悠久,相对比较完善,上个世纪的80年代曾提出“回归工程”,在教育理念上也非常重视工程实践教育,实践教学环节在课程设置中的占比高,与工业界紧密联系等。对照以“知识、能力、素质”为主线的新工科人才培养要求,结合本专业的工程实践教学体系现状,其改革亟需解决的主要问题如下:
  1. 打破实践教学环节的隔离性。实践教学内容需要进行层次化、模块化提升,优化实践教学环节设置,满足新工科人才工程实践过程中不同学科资源整合、不同专业知识融合的要求;
  2. 打破实践教学平台的封闭性。打破专业学科限制,建立多元化、开放性的贯通实践基地与平台,能够适应新工科人才的工程实践能力、工程素养、创新创业能力的综合提升需求;
  3. 改变师资知识技能的专一性。针对部分专业教师知识结构单一、工程能力薄弱的问题,组建学科专业交叉的多样化师资队伍,适应新工科教师“知识更新、团队合作、工程实践”的可持续发展要求;
  4. 改变实践教学目标评价的单向性。以学生为中心,产出为导向,反馈实施与改进多学科交叉融合的实践教学环节的目标达成度评价,进一步提升评价方法的科学性和有效性。
  三、实践教学体系改革的方法与路径探索
  自动化新工科专业人才的培养,作为教学体系重要组成部分的实践教学,更要结合新经济背景与发展需求,进行体系结构的优化与重构。
  1. 以“分层次、模块化、多融合”为特征,优化并重构自动化新工科的工程实践教学体系。
  根据“知识的获取、知识的应用、知识的创造”三个层次构建分层递进的实践课程体系。本专业的实践教学环节包括课内实验、独立授课实验、课程综合设计、生产实习、毕业设计以及创新创业类的竞赛或项目等。根据培养目标的不同,将其分为三个层次。其中,基础层的实践环节侧重基础知识的获取及应用,主要锻炼学生的工程设计能力,制造能力,计算机的语言编程以及工程制图等能力;提高层侧重于自动化专业知识的应用,要求学生既要掌握专业技术,还要培养解决复杂工程问题的能力,并在提高的过程中注重工程伦理、团队协作等能力的培养;以各类创新创业大赛或大创项目构成的创新层,侧重于知识的创造,致力于推动学生工程实践能力、创新创业能力、工程管理能力等的全面提升。
   将课程实践环节模块化,优化实践学时和实践内容,提高学生的知识整合、工程设计与实践创新能力。新的课程体系中,一方面,增加一些需要知识综合的设计性实验,使学生的创新潜能得到发挥;另一方面,将实践课程模块化,实施以部分相关性高的课程模块为单位的综合性的实验,强化学生的工程设计能力以及对课程知识的整合能力。   以“科教融合、产教融合、双创融合”为渠道,构建多融合的实践教学体系。科教融合,通过“本硕博”论坛,优秀的本科生进入科研团队等,在参与科研项目的过程中,进行工程实践能力的培养,提高沟通能力、写作能力和创新性思维。在专业卓工计划的实施过程中,推进并实现校企深度、双赢合作,达到产教融合。双创融合,以大学生创业训练计划项目、创业类竞赛以及创客空间为平台,鼓励学生以团队形式从创新走向创业,提高自身的创新创业能力、工程管理能力、团队领导能力以及工程伦理意识。
  2. 以“多元化、高适应度、开放性”为主导,丰富并打造校内共享、校企协同、国际联合的工程实践平台。
  依托专业目前的国家级、省级实验教学平台,校/院级大学生创新实践基地、国际联合实验室等,推进校内实验平台资料的共享,深化学校与企业的合作,协同共建新型实践基地,并推动国际联合实践平台建设,从校内共享、校企协同、国际联合三个维度,实现现有的实践基地的优化与提升,构建多元化的工程实践平台。
  进一步丰富实践教学平台内涵,针对复杂环境下难以开展的实验项目,利用虚拟现实、物联网、数据库、网络通讯等技术,构建虚实结合的实验环境和实验对象,构建“虚实结合、互相补充”的高适应度的工程实践平台。同时,改善和优化实验室的运行和管理制度,根据实践项目需要,定期、定时以及定制化,构建全开放性,高灵活度的工程实践平台。
   3. 以“强实践、重交叉、国际化”为目标,提升并建立多学科、多专业动态交叉,按需融合的工程实践教学团队。
  通过主动学习、实践,以及产学研合作,如产学研项目、企业横向委托项目等的主持参与,科技副总、科技镇长团等方式的锻炼,提升专业教师的工程实践能力。同时,吸纳企业优秀的工程师作为兼职教师,既可以在课外,也可以在课内参与实践教学环节,全面构建强实践的教学团队,以推动工程实践教学的开展。
  以新工科人才培养需求为导向,结合教师学科背景的交叉性、知识结构的互补性、年龄结构的合理性、教育背景的国际性等因素,打造按需交叉、动态融合的实践教学团队。通过“走出去、引进来”的常态化国际交流,一方面,支持教師进行短期的国际教学研讨与交流;另一方面,依托国际联合实验室开展国际合作大学生科学创新项目研究与竞赛指导,推行国内-国外教学资源协同育人的国际化新模式。
  4. 以“学生中心、产出导向、持续改进”为理念,研究并实践一套衡量学生工程实践能力的评价方法,进行工程实践教学质量的动态反馈与改进。
  以学生中心、以成果为导向,建立自动化专业新工科建设实践教学质量的评价方法。根据新工科人才培养要求,修订自动化专业实践教学的培养目标,针对各个实践教学环节,从“学生、教师、企业”多个维度研究制定学生能力的评价方法,从而监控实践教学过程与质量。
  以各实践教学环节的培养目标为指标,根据周期性的评价结果,建立持续改进的实践教学质量监控体系。根据学生产出导向的评价结果和教学目标的达成度分析,找出实践教学的薄弱环节,从教学体系、教学平台、教学方法等多方面进行持续改进,不断完善自动化专业新工科建设的实践教学体系。
   四、结束语
  基于新经济和社会发展的迫切需求,新工科专业建设势在必行,人才的工程实践能力培养是实现新工科内涵建设和发展的重要支撑。本专业结合无锡地域和产业优势,依托轻工特色,进行各种实践教学环节的集成、融合、交叉和渗透,打造多元、高适应、开放和虚实结合的实践平台,通过工程实践教育教学,使得学生的创新实践能力、知识融合能力、工程设计能力等得到全面提升,最终全面提高工科人才培养的质量。
  参考文献:
  [1]吴爱华,侯永峰,杨秋波,等.加快发展和建设新工科 主动适应和引领新经济[J].高等工程教育,2017(1):1-8.
  [2]教育部高等教育司.教育部高等教育司关于开展新工科研究与实践的通知[Z].[2017]6号.
  [3]陆国栋,李拓宁.新工科建设与发展的路径思考[J].高等工程教育研究,2017(3):20-26.
  [4]周邵萍.新工科愿景下工程教育的改革之路——过程装备与控制工程专业的发展历程与改革设想[J].化工高等教育,2017(4):27-33.
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