新工科背景下地方院校自动化专业人才培养模式探索

黄小娜，周佐

摘要：新工科背景下，新科技和新产业的快速发展需要高水平的创新技术人才，其给高校带来了机遇，同时也给作为人才培养主力军的地方院校带来了很大的挑战。自动化作为传统的工科专业，已为国家培养了大量的应用型人才，推动着社会经济的快速发展。新产业与新科技的兴起对高校自动化人才培养模式也提出了新的要求。文章通过建立多学科交叉的“自动化+”培养模式、多维立体化的实践教学和科研促进教学的模式，探索地方院校自动化专业的建设和人才培养之路，以满足新型经济发展的人才需求。

关键词：新工科；地方院校；自动化专业；人才培养

中图分类号：G642        文献标识码：A

文章编号：1009-3044（2022）35-0119-03

当前，以人工智能、大数据、云计算、智能制造等新兴科学技术为核心的新一轮科技和产业正快速发展，这些技术给当今社会带来了科技变革与技术革命。新科技与新产业的兴起需要调整、升级与改造传统产业，这需要新兴技术创新人才的有力支撑。国家经济发展需要大量的新一代自动化人才，这给高校人才的培养带来了机遇的同时也带来了挑战[1]。

自动化专业是应用性很强的工科专业，学科涉及的范畴较为广泛，是非常关键的科学技术领域。自动化领域与其他相关学科领域知识技术的融合，能够更高效地解决社会经济发展中出现的一些工程问题。自动化专业既兼顾了控制和管理，也具备强电、弱电结合的特点，是推进新科技和新产业发展的一支强力的主力军。自动化专业的人才培养要求学生具备丰富的理论知识以及较强的动手实践能力，能够从事系統的运行、分析与设计工作。该专业多年来已为国家培养了大量的应用型人才，为人才培养做出了贡献。然而，新工科背景下，传统的人才培养模式已经难以适应社会发展的需求，当前社会发展需要能够适应新技术与新产业的高水平创新人才，自动化专业传统的知识体系框架也受到了冲击。如何将新科技与新产业的相关知识技术与自动化专业人才培养相结合，进一步促进学生运用知识解决实际问题的能力以及学生的综合竞争力，是目前自动化专业人才培养需要解决的问题[2]。

因此，当前高校应及时调整自动化专业的人才培养模式，提升创新型、应用型人才的培养质量，为社会经济的快速发展提供人才与智力支持，满足新型经济社会的需求[3-4]。作为人才培养的主力军，地方院校应根据社会需求与学校的实际情况，制定合理可行的人才培养方案。新工科背景下，如何培养满足新型工业化发展的自动化专业人才，是值得地方院校探索的问题。本文通过探索新工科背景下地方院校自动化专业的人才培养模式，以期为新型经济社会提供高级工程技术人才。

1 建立“自动化+”的多学科交叉培养模式

随着新一代信息技术的快速发展，自动化专业现有的知识框架体系受到了冲击。如何将人工智能、大数据等新一代信息技术融合到自动化专业的人才培养中，提高自动化专业学生运用综合知识解决实际问题的能力， 是当前亟待解决的问题[5]。自动化与其他学科的结合，已涉及了社会经济发展的方方面面，为国家未来科技发展规划的先进技术领域提供了重要支撑。多学科交叉的“自动化+ ”培养模式有益于突破学科专业之间的壁垒，融合不同专业的专业知识，更有利于培养高素质的应用型人才。自动化专业的人才培养应该积极探索多学科交叉的“自动化+ ”培养模式，拓宽自动化专业的学科覆盖面以及学科结构方面的广度，构成学科专业间可持续与协调发展的知识体系。

一方面，以自动化专业的主干专业课程为核心，依据自身的专业特色，进一步调整知识体系结构，通过对相关教学内容的整合，结合新产业和新技术的发展，优化基础课程体系以及专业方向课程体系。凝练专业特色，以此为基础打造自动化专业的金课和精品课，帮助学生牢固掌握本专业的知识和技术，强化专业素质。另一方面，从学科结构的角度拓宽知识覆盖面，融合其他相关学科专业的基础课程和专业方向课程，利用合作的方式促进自动化学科与其他学科专业的融合交叉，从而形成“自动化 +”的多学科交叉培养局面。通过建设校内“自动化+”的教育资源共享平台，促进学科深度融合。自动化与人工智能、电气工程、能源与动力工程等学科专业融合度较高，通过科学的学科规划，结合上述学科的特点，将自动化专业的理论知识与研究方法应用于上述学科，建设与共享不同学科的课程体系，打破学科之间以及专业之间的壁垒，鼓励学生跨学科、跨专业选修一部分相关课程，扩大学生的知识覆盖面，培养复合型人才，实现“自动化+”的培养模式。

2 构建多维立体化的实践教学模式

实践教学是培养具有高水平创新型工程技术人才的重要环节与主要途径，是提升学生动手能力、工程综合能力、创新能力以及自身综合素质的有效途径[6]。学生通过实践，可以使得自身的工程意识、工程能力得到提高，积累一定程度的工程经验。实践教学是一项非常复杂的系统工程，只有通过多层次的实践教学，多个环节共同组合作用，才能全面提高实践教学质量，实现满足新科技、新产业培养要求的实践教学模式。

实践教学包括多个方面的内容，强化实践教学不仅仅是增加实验教学环节，还需要通过校外实习基地、校企合作基地以及虚拟仿真实验技术等，构建一个多维立体化的实践教学模式，如图1所示。

在上述实践教学模式中，首先，以电工、电子类课程的实验和控制类课程的实验为基础，保证学生掌握自动化专业的基础知识，为实践教学打下坚实的理论基础。其次，结合企业的优势，共建校企产学实践基地，切实加强实训基地、实习基地以及校企联合实验室的建设。通过认知实习、综合实训和课程设计，拓展自动化专业学生知识面的广度和深度，提高学生的工程素养。随后，通过学科竞赛、生产实习和综合课程设计等环节的相互融合，推动学生探索自动化专业的知识与技术，拓展学生的工程创新能力。最后，整合大学四年所学的专业知识，通过毕业论文（设计）培养学生的文献阅读、综述能力，拓展学生的阅读面与知识面，进一步提高学生的工程能力、工程素养和解决实际问题的创新能力。同时，在课程实验、课程设计和毕业论文（设计）等多个环节，还可以利用计算机技术、云教育平台等，进一步推进虚拟实验室的建设，深度强化、融合信息技术与实践教学，充分运用虚拟仿真实验平台实施创新实践教学，促进学生对课程理论知识的理解，帮助学生提升实践创新能力，为解决复杂工程问题打下良好的基础。例如，学生通过利用Multisim软件仿真电路系统，验证基尔霍夫电压定律，如图2所示。仿真实验过程不受实验室空间和硬件实体的限制，在一定程度上降低了人力物力成本，元器件参数值的调整十分便捷。同一个电路可采用不同的设计方法和分析方法，为实际电路系统的分析与设计提供更多的参考，进一步提高了学生的综合素质。

多维立体化实践教学体系的构建能够确保自动化专业的学生在大学四年的时间里接受基本工程实践能力的训练。通过合理设计实践教学的内容，将自动化技术相关的知识融入实践教学内容中。进一步地，结合新产业、新技术相关的智能制造、智能控制、智能装备、机器人技术等，更新并升级改造传统的实践教学内容，使得自动化专业的学生能够获得工程实践能力，促进学生的实践创新能力。

3 以科研促進教学模式

在当前新科技和新产业快速发展的浪潮下，自动化技术的发展速度也有了显著的提升，随之而来也不断涌现了一些相关科学问题，这就需要高校不断探索、挖掘自动化技术相关的新理论、新技术和新方法。自动化专业的人才培养需要始终注重教学与科研的有机统一，教学与科研工作相辅相成、相互促进，两者是推进高校发展与学科建设的重要组成部分[7]。教学需要科研的支持，科研也必须服务于教学，有机结合教学与科研是提高人才培养质量的关键所在。在教学过程中，避免出现教学与科研分离的情况，力争做到“教研合一”，二者相互融合、相互促进。

在科研促进教学方面，可采用以下方式将科研成果转变为教学资源，切实提升人才培养质量。首先，可以开展自动化领域研究动态的学术讲座，聘请国内外自动化领域的知名专家学者等举办形式多样的学术报告会，让学生有机会接触自动化领域的最新前沿技术知识和发展趋势，拓宽学生的视野与知识面。其次，在课堂教学过程中，教师可将科研成果融入教学案例中，及时向学生普及最新的科学研究成果，提高学生的学习兴趣，促进教学与科研的有机结合与共同发展。教师通过将自己的科研成果融会贯通到教学环节，既有利于促进教学内容的改革，使得教学内容更加新颖有趣，又丰富了课堂教学的内容，使得课堂教学有拓展、有深度。随后，以学生为中心，教师为引导，指导学生参加大学生科技创新项目，丰富自动化专业学生的科研训练活动。学生在完成科技创新项目的过程中，经历了发现问题、分析问题和解决问题的全过程。学生不再只是在课堂上被动地接受专业知识，而是以探究、发现为主的主动学习，这些科研训练使学生提高了对知识的整体把控能力，增强学生的科研实践能力，在一定程度上提高了科研素养。此外，还可以吸收学生参与教师的科研项目，让学生对老师的科研工作有所了解，引导学生创新能力和科研能力，提高学生的学习兴趣。学生在教师的指导下参与科研项目，获得了涉足自动化学科前沿科技领域的机会，得到了丰富的科研体验。这部分参与大学生科技创新项目或者教师科研项目的学生，一般专业基础知识都比较扎实，这些工作让学生的文献阅读能力、实践能力都得到了锻炼，为其在大学四年级撰写毕业论文（设计）打下了坚实的基础。还可以鼓励这部分学生在校期间撰写调查报告或者发表学术论文，培养学生独立思考以及解决问题的能力，促进提升学生的创新能力与综合素质。

例如：2021年，在我校第十一批大学生科技创新项目中，教师指导5名本科生参与了《基于粒子群优化法的风电场参数辨识研究》的科技创新项目。在科技创新项目的实施过程中，学生在阅读文献的基础上，总结了系统参数辨识的重要性，选择了甘肃省河西地区的风电场为研究对象（风速数据来源于中国气象数据网），利用Matlab编写基于粒子群算法的系统参数辨识程序，得到了比较理想的结果。这些工作使得学生明确了建立高精度风电场模型以及风电场参数辨识的重要性，进一步地提高了学生的学习兴趣以及科研创新能力，提升自动化专业人才培养的质量，助力具有科学和创新精神的应用型人才的培养。

4 结语

本文结合自动化专业的特点，探索地方院校自动化专业的人才培养模式，培养符合新型经济社会发展需求的自动化专业人才。通过建立多学科交叉的“自动化+”培养模式，以及构建多维立体化的实践教学模式，拓宽学生的知识面，提升学生的知识结构与实践能力。同时，以科研促进教学，将科研资源转换为教学资源，使学生受到良好的科研训练，提升学生的综合素质与创新能力，为社会经济的发展提供高水平的创新型自动化专业技术人才。

参考文献：

[1] 李冲，单以才，唐清辉.新工科背景下地方高校自动化专业人才培养质量提升路径探索[J].中国教育技术装备，2020（14）：129-130，136.

[2] 丁军航，于海生.新工科背景下地方院校自动化专业人才培养机制研究[J].教育教学论坛，2020（51）：359-360.

[3] 刘朝华，李小花，张红强，等.新工科背景下地方高校自动化专业人才培养机制探究[J].当代教育理论与实践，2018，10（3）：69-72.

[4] 徐颖，田思庆，马晓君，等.新工科背景下自动化专业人才培养研究[J].中国教育技术装备，2021（11）：129-131.

[5] 刘红梅，王雪洁，夏百花.新经济新产业形式下的地方高校自动化专业人才培养思考[J].电脑知识与技术，2018，14（28）：149-150.

[6] 荣海林，张法业，田天，等.自动化类多元一体化实验教学综合改革与实践[J].实验科学与技术，2021，19（6）：94-97.

[7] 张国栋，林雪苹.以科研优势促进高等院校教学工作发展[J].教育教学论坛，2020（23）：8-9.

【通联编辑：王力】