新工科背景下电气工程及其自动化专业学生创新实践能力培养模式探索

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　　[摘 要] 项目依托电气工程学科行业背景，构建集理论教学与项目案例教学结合、学生课程实践与创新能力提升、学院创新实验室与工程专家库建立三位一体的人才培养体系，探索适应新工科要求的电气工程及其自动化专业学生创新实践能力培养模式。
　　[关键词] 新工科;产教研融合;人才培养;创新实践
　　 一、引言
　　从20世纪末开始，国际工程教育组织打响了工程改革第一枪，“回归工程”“工程教育范式转移”“再造工程教育”等概念的提出为工业发展奠定了基础[1]。自2012年始，德国、日本、美国等西方工业发达国家先后提出“工业4.0”“先进制造业国家战略”等国家政策推进工业转型与发展[2]。美国“国家竞争优势理事会”更将全面发展视为人才培养的首要任务。为主动应对新一轮科技革命与产业变革，实现我国一系列重大目标，2017年2月以来教育部积极推进“新工科建设”，先后形成了“复旦共识”[3]“天大行动”[4]和“北京指南”[5]。在新工科建设概念与内涵基本清晰的基础上，探索人才培养道路，大力完善新时代创新型人才培养体系，成为当下国内高校学科建设的必由之路[6]。
　　二、电气工程及其自动化专业人才培养现状
　　电气工程学科实验和实践环节硬件投资较大、组织教学较难等诸多客观原因造成了电气工程学科本科教学侧重于理论的现状，本科生在高年级接触到的实验课程也多以演示性、验证性实验为主，不利于学生动手能力、创新能力的培养。市场竞争的日益加剧，使用人单位对学生专业知识结构及创新性工作能力的要求越来越高，毕业生的知识、技能与用人单位的需求、期望越来越不相适应，甚至出现了用人单位无可招之人与毕业生就业难并存的现象。项目中我院电气工程及其自动化专业以培养“宽口径”工程技术与管理人才作为目标，在新工科建设的背景下，将本科生教育方式逐步从重理论转为理论学习和实际应用并重，加强学生理论应用和实践创新的结合能力，适应新工科建设的目标，促进电气工程及其自动化专业学生成为社会需要的高素质复合型人才。
　　三、创新实践能力培养模式
　　（一）理论学习、实验实践培养方式改革
　　1.在理论学习阶段，面对知识体系大、知识更新速度快的现状，原有的知识学习体系已无法满足企业发展的需求。项目中将复杂枯燥的专业课理论学习与本专业生动具体的实际问题结合，在一个相对完整的知识群讲解完后遴选出对应的实际工程问题来布置作业。让学生学会带着问题运用专业知识，充分激发学生的学习潜能，使学生在任务完成过程中明白工程问题的概念，初步建立起解决工程问题的思维，将实际上分离的理论学习和理论应用整合为一个有机整体，培养并提高学生的专业思维水平。高年级课程设计阶段，教师根据实际情况对学生分配不同的课程设计任务，给出具体的任务要求，原则是不要宽泛地进行大量理论学习，而是以问题为导向，紧凑高效地完成相关知识的学习，然后开展具体课程设计，强化动手能力。在此基础上开展课外创新实践培养，对程度较好的学生以兴趣方向分组，教师本着培养学生自主拓展知识、解决综合工程问题素养的原则进行指导，锻炼其熟练应用知识进行实践的能力。
　　2.毕业实习和毕业设计环节进行灵活结合，实施学校实验平台型、企业实践型、工程项目型等多种培养模式。学校实验平台型是指课题研究过程全部在项目设立的开放实验室及机房完成，完成项目中的理论设计、样品试制等工作。该方式也适合高年级本科生参加学科竞赛、创新创业大赛的针对性培养。企业实践型集企业实习、毕业设计于一体，培养由企业专家主导，学校老师为辅，使学生在完成所有专业基础课的前提下，进入企业生产一线实践并学习新型设备及工艺的过程，这是了解新工科建设背景下电气工程学科行业发展的重要方式。工程项目型是前期理论研究在学校实验室进行，依托项目则在企业进行样机设计、试制、测试及后期的运行、评估等，这样能够增强学生理论与实践联系能力，毕业论文撰写则在学校完成。有别于企业实践型偏重于新型设备及工艺生产流程学习，工程项目型偏重于具体完整的实际项目，上述三种方式针对学生个性化的特点，可以锻炼学生的课程实践能力、工程应用能力和工程创新能力。
　　（二）整合校企资源，完善实验平台的功能
　　1.调整电气工程学科现有的实验室功能。为满足培养模式的硬件需求，将现有的高压电器实验室、变电站自动化实验室、数模电子实验室和单片机实验室部分资源整合，引入电工电器、智能设备嵌入式系统开发等相关实验仪器和试件，形成功能齐全的开放式专业创新实验平台。设备购置和试件购买以高校为主、企业为辅，师资力量以高校和企业共同指导的方式进行。同时，合作企业也可将创新实验平台作为企业技术中心的外脑，解决企业科研研发中理论环节突破能力相对较差、前沿创新技术追踪较慢的问题。综合创新实验平台可给予学生充分的自主实践与创新的场所、条件及氛围，保证培养方案实施的同时促进高校与企业创新团队融合和不断进步，推动创新成果的转化和应用。
　　2.建立以项目技术需求为导向的多专业融合研发小组机制。在新工科建设背景下，电气工程学科的发展不仅是过去传统意义上单一学科的发展，而是伴随着材料、机械、计算机等学科的共同发展。融合多学科优势、合理调配不同学科研究生及实验室资源，能够在研发过程中起到事半功倍的效果。项目以需求为导向，建立起跨院系、学科招聘本科、硕士研究生共同完成交叉学科项目的研究工作，最大程度地吸取各个学科的优势，缩短项目的开发周期。面向全院高年级硕士生遴选实验室流动岗位实验员并给予一定的助研补贴，本着教师引导、学生自管的原则，建立一套科学合理的实验室管理体系，对实验室卫生管理、設备维护、出入登记、日志更新等常规操作做到分工明确，责任到人。
　　3.完善电气工程相关方向校外专家库。相关创新培养模式的实施离不开专业教师的指导，项目完善高压电力设备及其智能化方向外聘专家库建设，结合实际需求在合作企业聘请专家对高年级本科生进行授课指导和现场教学，完善多元化、创新型卓越工程人才培养的专家团队。同时，将外聘专家库资源与每个合作单位共享，形成学院专家、多个企业专家的技术会商机制，在开展学生创新实践指导的基础上，合作开展重点项目技术交流等活动，促进企业和高校发挥各自所长。
　　四、结论
　　针对电气工程及其自动化专业学生创新实践能力不足的问题进行培养模式的探索，在理论学习阶段引入工程案例激发式教学，为学生建立应有的工程思维。在课程设计阶段，以解决实践问题为导向来增强学生的动手能力。在课外创新实践阶段，培养学生通过自主拓展知识来解决综合工程问题的素养。项目建立创新实验室，构建以技术需求为导向的多专业融合的研发小组机制，完善校外行业专家库，解决培养模式中对场地与试验耗材、多知识体系融合应用、工程问题行业专家培训的需求，初步实现了新工科背景下电气工程及其自动化专业学生创新实践能力培养模式的探索与应用。
　　参考文献
　　[1]吴涛，尤卓炜.适应新工科建设的机电专业实践教学改革与探索[J].实验室研究与探索，2018（12）：209-212.
　　[2]王保建，王永泉，段玉岗，等.“新工科”背景下国家级实验教学示范中心建设与实践[J].高等工程教育研究，2018（6）：47-54.
　　[3]“新工科”建设复旦共识[J].高等工程教育研究，2017（1）：10-11.
　　[4]“新工科”建设行动路线（“天大行动”）[J].高等工程教育研究，2017（2）：24-25.
　　[5]新工科建设指南（“北京指南”）[J].高等工程教育研究，2017（4）：20-21.
　　[6]蔡映辉.新工科体制机制建设的思考与探索[J].高教探索，2019（1）：37-39，117.
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