新工科视域下自动化专业创新人才“423”协同培养模式的探索与实践

王雪洁 黄素芬 王国雄

摘  要：相对于传统的工科人才，未来新兴产业和新经济需要的是工程实践能力强、富含创新能力、具备国际竞争力的高素质复合型“新工科”人才。作为“新工科”建设中的一部分，自动化专业人才培养的创新刻不容缓。自动化专业人才培养模式目前存在理论课程学习动力不足、专业课之间教学内容分散、系统性差、实践动手能力普遍偏弱、教学内容与市场需求脱节等问题。文章在新工科视域下针对自动化专业创新人才培养模式进行了探索和研究，凝练出四协同、两融合、三育人的“423”自动化专业创新人才协同培养模式，该模式可复制、可推广，受益面广。

关键词：新工科;自动化专业创新人才;协同培养;“423”人才培养模式

中图分类号：C961 文献标志码：A 文章编号：2096-000X（2021）08-0032-04

Abstract： Compared with the traditional engineering talents， high-quality compound "new engineering" talents with strong engineering practice ability， rich innovation ability and international competitiveness will be needed in the future emerging industries and new economy. The innovation of talent training of automation specialty is urgent as a part of the construction of "new engineering". At present， there are some problems in the talents training mode of automation specialty， such as insufficient learning power of theoretical courses， scattered teaching contents among professional courses， poor systematicness， weak practical ability， and disconnection between teaching content and market demand. The training mode of innovative talents of automation specialty is explored and studied， the "423" collaborative training mode of automation specialty innovative talents is also condensed from the perspective of new engineering in this paper. The talents training mode can be copied， popularized and benefited widely.

Keywords： new engineering; innovative talents of automation specialty; collaborative training; "423" talents training mode

2017年開始，教育部全面启动、系统部署新工科建设[3]，作为“新工科”建设中一部分，自动化专业人才培养的创新刻不容缓。浙大城市学院是浙江省应用型建设试点示范学校，杭州市也在积极争创“中国制造2025”试点示范城市，基于以上背景，开展新工科视域下自动化专业创新人才协同培养模式的探索具有深远的现实意义。

一、自动化专业人才培养模式存在的主要问题

自动化专业作为传统的工科专业，是以自动控制理论为主要理论基础，以计算机控制技术等为主要控制手段，由电力电子、模电、数电等构造驱动电路，以电机为控制对象，以传感器为检测手段，对各种自动化装置和系统实施控制的一门专业[4]，目前自动化专业人才培养模式存在的主要问题如下：1. 缺乏学科前沿知识，理论课程学习动力不足;2. 缺少典型教学案例，专业课之间教学内容分散、系统性差;3. 实践教学内容与课程教学体系的融合度不够，实践动手能力普遍偏弱;4. 校外产学研实践基地不落地，高校教学内容与市场需求脱节[5]。

二、新工科视域下自动化专业创新人才“423”协同培养模式改革思路

通过前述对自动化专业的现状和存在问题分析，在新工科视域下，针对自动化专业创新人才培养模式进行了深入地探索和研究，凝练出四协同、两融合、三育人的自动化专业创新人才“423”协同培养模式，该模式可复制、可推广，自动化专业创新人才“423”协同培养模式如图1所示。

自动化专业创新人才“423”协同培养模式改革思路如下：

（一）打造自动化专业“金课”，解决理论课程学习动力不足等教学问题

以浙江省高等学校在线开放课程《电机与拖动》为依托，从理论教学内容更新——实验教学手段更新——全员参与课外引导性项目，以直流电机为主线，探索教学——实验——课外引导性项目之间的协同关系（协同一），通过价值引领打造自动化专业“金课”，发挥以点带面的示范作用，实现全过程教学育人（育人一）：

1. 更新理论教学内容（协同一-1），实现理论教学内容与实际应用的有效衔接

按照理解一个过程（电能的产生——传输——应用），抓住一条主线（结合实际引入问题——分析解决——回到实际应用），遵循一个脉络（建模——解模），根据直流电机在工业机器人、电动汽车等领域中的实际应用，依托浙江省高等学校精品在线开放课程平台，动态更新教学内容，实现教学内容与实际应用的有效衔接[6]。

2. 采取线上线下相结合的教学模式，更新实验教学手段（协同一-2），提高动手能力

采取线上线下相结合的教学模式，开展项目教学、案例教学、模拟教学等方法改革，以做为核心，提倡在做中学，真正实现“教、学、做”合一。

3. 以课外引导性项目（协同一-3）为契机，深化实践动手能力培训，推动全员参与学生科研

引导性项目贯穿理论教学周期，通过建模手段搭建6个二级子项目和1个综合性设计项目，在解模方面完成直流电机闭环控制系统硬件搭建和软件调试。从建模和解模两个角度出发，探索以课堂教学为主向课内外结合转变的教学方式，推动全员参与学生科研。

（二）构成主线明确、内容集中、完整协调的自动化专业核心课程群体系，解决专业课之间教学内容分散、系统性差等教学问题

依托控制理论和控制工程二级学科，从控制基础教育、控制方法教育、控制技术教育和创新设计项目四个角度出发[7]，明确自动化专业课程群核心课程的位置，解决专业课之间教学内容分散、系统性差等问题，自动化专业课程在控制理论与控制工程二级学科中的位置关系如图2所示。

在协同案例设计过程中，从以单片机为控制核心的直流电机闭环控制系统角度出发，形象地说明自动化专业核心课程在闭环系统中所处的位置和作用，形成以直流电机控制为目的、人工智能为方法、主线明确、内容集中、完整协调的课程群体系[8]。围绕自动化专业软硬件兼备的特点，目前已经整理出来自动化专业核心课程群教学案例100余个，自动化专业核心课程群教学内容+教学案例协同关系如图3所示。

（三）构建与培养目标相适应的递进式实践协同培

养体系，解决实践动手能力偏弱等教学问题

以应用技能和创新能力培养为目标，构建大学生科研+短学期实训+学科竞赛之间协同关系（协同三），强化实践能力培养，解决实践动手能力偏弱等问题，构建基本技能、专业技能、综合应用能力训练有机结合递进式实践协同培养体系，实现科研育人（育人二）。

1. 以大学生科研及创新创业等实践性项目（协同三-1）为抓手，提高自动化专业创新人才实践动手能力

以电机控制为主线，依托大学生科研及创新创业等实践性项目，以MCU实验室为载体，开展实践项目培训，提升自动化专业创新人才实践动手能力，为智能汽车竞赛和大学生电子设计竞赛孵化人才，深化科教融合（融合一）。

2. 以短学期实训（协同三-2）为平台，引进企业合作培训项目，结合产业需求，深化实践教学

和对口企业合作，引进纳茵特科技有限公司机器人实训合作项目，联合企业工程师，利用暑期实训机会，引导学生根据自动化产业需求，深化实践教学内容，激发学生学习兴趣，历练专业技能，陶冶职业素养，由点及面，促进课堂改革。

3. 以智能汽车竞赛和大学生电子设计竞赛（协同三-3）为契机，发掘培养自动化专业优秀学生

以学科竞赛为契机，以分层次实践培养体系为指导，以应用型人才培养为目标，在完成引导性项目、大学生科研计划项目基础上，选拔自动化專业创新人才参与各类竞赛，有效提升了自动化专业创新人才实践技能。自动化专业创新人才递进式实践协同培养体系如图4所示。

（四）深化产教融合，创新人才培养模式，解决高校教学内容与市场需求脱节等教学问题

以职场需求为导向，打造创新创业项目+师生科研互动+校外产学研实践基地协同关系（协同四），在现有人才培养体系基础上，以大学生工程实践能力和创新能力为重点、以产教融合（融合二）为途径、 通过人才培养、项目合作、社会服务开展全方面的合作，将应用型人才培养体系贯穿于人才培养全过程，解决高校教学内容与市场需求脱节等教学问题，实现实践育人（育人三）。

三、新工科视域下自动化专业创新人才“423”协同培养模式改革成果

自动化专业创新人才“423”协同培养模式，适用于工科大部分专业，教学改革成果可复制、可推广，目前浙大城市学院信电学院每年受益学生人数累计大约300人左右，学生受益面广。该成果先后获得2019浙江省自动化学会高等教育教学成果一等奖和2020年浙大城市学院教学成果一等奖，目前申报的浙江大学教学成果奖正在评审中，同时该成果也成功立项为2020年浙江省高等教育“十三五”第二批教学改革研究项目（jg20190568）。该论文也是浙大城市学院教改项目“人工智能在自动化专业核心课程群中的应用研究”（JG1814）、浙大城市学院“课程思政”示范课程《电机与拖动》、浙大城市学院“课程思政”课堂教学改革示范案例“工匠精神引领下课程思政在《电机与拖动》专业课中的应用研究”研究成果之一。

（一）《电机与拖动》金课建设成果显著，学生评价高

《电机与拖动》于2017.9在浙江省高等学校精品在线开放课程平台上线，已经在平台上运行了3期，形成“理论、实践、应用”三段式教学模式，提出基于建模和解模理念的项目驱动式课堂教学，探索了教学——实践——应用之间的协同关系，并被成功认定为浙江省精品在线开放课程。

（二）递进式实践协同培养体系效果显著，学生竞赛成绩突出

从大学生科研——短学期实训——学科竞赛，自动化专业已经逐步形成良性循环的递进式实践协同培养体系，该实践协同培养体系效果已经显现。2012-2019自动化专业同学完成浙大城市学院大学生科研138项、从递进式实践协同培养体系受益典型案例100余个、先后有700余人参加电子竞赛和智能汽车竞赛等赛事，获得浙江省三等奖及以上奖项合计近70组，约200人。

（三）产教深度融合，师生科研互动成果逐渐显现

在现有人才培养体系基础上，以职场需求为导向，打造创新创业项目+师生科研互动+校外产学研实践基地协同关系，以产教融合为途径，加强与产业的互动与交流，协同推进自动化专业人才培养模式改革，解决高校教学内容与市场需求脱节等教学问题，实现实践育人。自动化专业先后有30余名本科生深度参与教师科研项目，合计发表论文10余篇，EI收录8篇，90%同学考入浙江大学、杭州电子科技大学、浙江工业大学、宁波大学等高校继续读研深造。

四、结束语

目前我国拥有世界上最大规模的工程教育，相对于传统的工科人才，未来新兴产业和新经济需要的是创新能力强、工程实践能力强、具备国际竞争力的复合型高素质“新工科”人才。本文从新工科建设角度出发，探讨了自动化创新人才的培养模式，提出四协同、两融合、三育人的“423”自动化专业创新人才协同培养模式。从积累的改革建设成果来看，落实“金课”建设、抓住教学案例、夯实递进式实践协同培养体系、深化产教融合等环节对自动化专业创新人才培养都是必不可少的，只要对这个培养模式不断总结、不断完善，势必会有越来越多的自动化专业及相关专业人才从中受益。

参考文献：

[1]陈晓艳，等.新工科背景下的自动化专业学生培养现状及应对策略[J].中国轻工教育，2018（3）：79-83.

[2]秦炜炜，等.新工科教育的融合创新与路径突破——苏州大学纳米科技创新人才培养的案例研究[J].高等教育研究，2018，39（2）：79-84.

[3]徐光辉，等.新工科与专业认证背景下自动化专业建设探索[J].教育现代化，2019（23）：84-85.

[4]胡放荣，等.新工科背景下科教协同培养创新型人才的方法研究[J].高等教育，2019（1）：179-180.

[5]黄卫清，等.基于新工科理念的化工仪表及自动化课程教学探讨[J].广东化工，2019，46（12）：197.

[6]陆国栋，等.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.

[7]周开发，等.新工科的核心能力与教学模式探索[J].重庆高教研究，2017，5（3）：22-35.

[8]秦炜炜.中国创新人才的自主供给及其提升对策[J].苏州大学学报（教育科学版），2017（2）：27-36.