自动化专业学生创新实践能力培养模式研究

任 彦 张晓利 王义敏

内蒙古科技大学信息工程学院 内蒙古包头 014010

我国正逐步迈入创新型国家的行列，创新型国家建设需要具有创新精神、创新思维、创业意识和创新创业能力的人才。

高校是国家创新人才培养体系建设的重要组成部分，如何培养学生的综合素质、创新精神、创新意识和创新能力，已成为高校教学改革的关键和核心，培养创新型人才也成为衡量高校质量的最重要的指标[1-3]。不少国内高校将创新思维、科学研究能力的培养列入教学计划，将科技创新活动作为本科生培养目标的一部分，积极贯彻实施创新学分制度。阐述了我校自动化专业在培养学生科研和创新意识方面仍存在的一些问题，以及进行的一系列改革，并且依托OBE理念，按照学生毕业时应达到的毕业要求及毕业后3～5年应实现的专业培养目标[4-5]，重构实践类教学体系，落实创新学分制度的实施，打造创新教师团队，构建学生创新能力培养和教师队伍建设协同发展的新模式。

1 自动化专业的发展现状及问题分析

自动化是工业、农业、国防和科学技术现代化的重要条件和显著标志，因此对于自动化专业的学生而言，具备科技创新思维和能力显得尤为重要。我校自动化专业一直致力于以培养学生解决工程实践能力和创新素质为目标，结合国家新工科建设内容构建自动化专业“厚基础、重实践、强能力、高素质”的人才培养模式。

麦可思研究院作为第三方的调研和评价机构，能够客观、公正地给我校人才培养和教学改革提供详实的信息反馈，并提出持续改进的建议。麦可思调研报告让我们看到了自身存在的问题，指出教学改革的方向。我校自动化专业在培养学生科研和创新意识方面仍存在以下问题。

(1)创新学分与人才培养方案没有彻底融合，尚未构建与创新能力培养相对应的创新实践教学体系。

(2)实践类课程和毕业设计等相关内容创新度不足。

(3)学生创新能力参差不齐且对创新活动重视度不够。

(4)科技创新平台存在资源共享度较低。

(5)专任教师、科研骨干教师科技创新活动的参与度不够。

2 自动化专业的教改措施

我校自动化专业人才培养体系一般由公共基础课、专业基础课、专业主干课、专业选修课以及专业实践课等综合而成；也可以从必修课、选修课、理论课、应用技术课、通识教育课等不同角度构建。无论按照哪一种组合，本科阶段人才培养在课程、学分及其相互关系方面已经形成相对成熟的系统。该专业下设先进运动控制、工业过程控制2个专业培养方向，形成了自动化专业人才的培养特色。

多年来，结合社会和行业对创新人才的需求，自动化专业一直以培养学生创新素质为主要目标。本次改革结合OBE理念，突出学生的中心地位，以创新学分制度为抓手，以成果导向为驱动，合理设置实践教学体系，以导师队伍和创新平台建设为突破，面向自动化专业本科生创新能力培养进行全方位的改革与探索。图1为基于OBE理念的以学生为中心的培养方案结构图，分别从教师教学角度和培养学生能力角度出发阐述了以学生为中心的具体要求。

图1 基于OBE理念的以学生为中心的培养方案结构图

(1)OBE理念引导下，构建四维一体的创新实践教学体系，自动化专业四维一体实践教学体系的四维分别是教师—学生维，学校—企业维，理论—实践维，机制—环境维[6,7]。“一体”是每个维度看似相互独立，但他们相互影响和制约、相辅相成，构成一个有机的、完整的实践教学综合体系。

四层次体现由由浅入深，课内课外相结合，循序渐进的人才培养过程，以培养实践创新和综合应用能力为目标。该体系的实验和实训内容根据自动化技术的发展、区域经济对人才需求进行动态调整。

自动化专业2018年版培养方案对实践类教学环节进行了优化升级，按照大一到大四不同年级将实践类教学分成4个层面：感性认识层，基础实验层，设计应用层和系统开发层。教师根据不同年级的学生进行不同方面能力的培养，整个系统构成框图如图2所示。

图2 自动化专业实验体系框架图

(2)OBE理念引导下，实施互动教学策略：面向学生增加深度学习的学时与机会，减少教师教授学时，创造互动的学习环境，提倡学生与教师间进行协作互助的学习模式，实现教与学关系的无缝化。

(3)OBE引导下，以“创新学分”为抓手，强化创新实践能力培养。学生的创新能力和创新意愿参差不齐，根据学生取得的创新成果，按自动化专业新版培养目标及要求，结合OBE理念，把实践能力强并且具有创新能力的人才作为主线，而且为了加强学生的长期实践能力，我校创建了创新学分制度。在创新学分制度实施过程中，把创新实践活动和创新实践课程作为主要切入点，通过鼓励学生参加大学生科技比赛、科研创新项目，完善创新实践课程体系，探索创新课程与学生科技竞赛的互动机制，切实提高学生的创新实践能力，同时完善相关管理办法等制度，从而达到应用型创新人才培养的目标。

创新学分制度的实施与认定应接轨相关专业本科生培养目标与毕业能力达成度的要求，到由鼓励学生主动创新变为学生必要求须创新，使学校的意志变成学生的内在需求，促进创新活动的开展，促进各类、各级创新大赛成果的取得。

(4)以成果导向(OBE)为驱动，构建创新实践平台,加强创新实践平台条件建设，加强创新实践平台基础条件建设，本专业依托内蒙古重点实验室实验环境，围绕自动化专业本科生培养方向，依据学生所具有的能力、学习的目标和需求成立了研究室，向每个研究室提供了实验用房及相关实验设备环境，即按培养方向建设创新平台。

图3 创新与技能开发平台

为了培养本科生的创新意识，整合现有的实践条件，加快创新基地的建设工作，图3所示为自动化专业创新与技能开发平台。整合已有的实验条件，包括各类机器人、板球系统、机械臂系统、倒立摆系统、智能车、电梯自动控制系统等实验开发装置，以及各种传感器、单片机开发板、电机驱动模块、kinect体感装置等常用设备和材料，购置了电路板PCB加工、小型多功能机床等设备，组成创新实践基地的研究开发平台。该平台既可以用于实训，也可以用于本科生参加各种电子设计竞赛，为优秀学生个性化发展、科技创新能力的培养提供支撑平台。

(5)依托创新实践平台，打造导师团队，在OBE教学模式中，不限定教师采取什么样的教育方法和教育内容，只通过指定阶段性的学习期望为学生指明方向，教师充当学习的促进者而不是知识的呈现者。本专业的培养方向与创新平台是一一对应的，导师的科研项目和工程应用项目多来源于对科研创新平台的建设与研究。较强的实践动手能力是提高学生科研创新能力的基础，因此要求学生依据平台进行创新实践活动，既是理论联系实际的快速途径, 也是提高激发学生潜在创造能力的高效方法，它既满足了培养方向的要求，又促进了创新平台的建设工作。

我校自动化专业提出一种通过导师组督促培养学生的创新意识。按培养方向成立导师组，鼓励专任教师和科研骨干进入导师团队，吸收年轻教师进入导师组，打造科技创新团队。大力推进导师团队的建设工作，在坚持本专业培养方向的基础上，兼顾与其他相关专业协同合作原则，逐步形成了年龄结构合理、知识结构融合的研究梯队。由学生根据自己感兴趣的方向选导师，以团队力量开展创新活动，培养了学生的创新能力和合作精神。

3 结语

以培养学生创新素质和能力为目标，结合OBE理念，构建创新实践教学体系，保证学生掌握基础知识的同时，深化其专业技能，增强其实践能力，并加强团队协作能力、综合解决问题能力及创新能力等综合能力，实现高素质创新型工程人才的培养。加强创新平台的建设与管理工作，完善创新活动的实验平台和训练环境。将教师科研项目融入学生的创新活动中，加强教师创新活动的参与度。教改在信息工程学院自动化专业进行，每学年受益学生约200人左右。创新学分制度的实施必将促进创新活动的开展，促进各类、各级创新大赛成果的取得。依据研究及实践，发表教改论文，并期望在学校中得到推广。