新工科背景下一流专业建设探索与实践——以淮南师范学院电气专业为例

刘团结，胡艳丽，黄凯峰，蔡士凯

（淮南师范学院 a.机械与电气工程学院；b.教务处，安徽 淮南 232038）

教育部在2017年提出新工科发展战略，对我国高等院校工科教育培养目标、理念、模式等提出了更高的要求。根据《教育部办公厅关于公布2020年度国家级和省级一流本科专业建设点名单的通知》（教高厅函〔2021〕7号），淮南师范学院1个专业获批国家级一流本科专业建设点，8个专业获批省级一流本科专业建设点，其中就包括电气工程及其自动化专业。为此，学院紧密结合新工科发展要求，以一流专业建设点为契机，指导学生将所学理论知识应用于工程实践，提升创新能力，积极构建新工科背景下的创新型工程技术人才培养模式，多举措提高创新型人才培养质量。

一、电气工程及其自动化专业建设面临的主要问题

（一）人才培养方案存在的问题

2020 年以前，电气工程及其自动化专业的培养方案在课程设置上分为公共基础课程、实践课程、专业技术课程三部分，实践课程比例偏低，不能形成完整的实践教学体系，学生毕业后适应专业技能型岗位能力较差，不利于应用创新型人才的培养。另外，课程设置与毕业能力要求匹配度不足，未能充分考虑服务区域经济社会发展需求和电力行业新技术的飞速发展，并进行及时更新。

（二）理论课程教学方法陈旧

以“电气控制与PLC”课程为例，该课程实践性强，主要讲述了电气控制基本线路、系统设计方法、PLC编程及通信，旨在培养学生的编程能力、分析解决问题的能力及实际动手能力，以加强学生实践技能的锻炼。教师虽然在课堂教学中通过图片、动画及视频等多媒体方式展示电气控制过程及PLC工作原理等知识，但仍存在与实践结合不足等问题。以课堂讲授为主的课程，使得学生的学习主动性不足，分析和解决实际问题能力欠缺。亟须利用现代信息技术研究先进的教学方法，拓宽学生的学习路径。

（三）教师梯队结构不合理，实践经验匮乏

新工科的主要特点是以培养具有创新精神的工程应用型技术人才为中心，因此对教师工程实践素质要求更高。虽然学校出台鼓励专业教师参加企业实践、外出进修等政策，但学校受地域方面的制约，引进高层次人才的难度较大，造成教师教学工作繁重，无法在企业参加正常的实践能力培训，同时缺少有丰富工程实践经验的教师。

（四）实践教学模式落后

在新工科理念下，实践教学的根本任务是培养学生的工程实践和创新能力。目前电气工程及其自动化实践教学大多数停留在教学大纲中设置的验证性课程实验、仿真为主的课程设计及一些基础性教学实践环节。以电工技术实训为例，传统实训教学开设的实训项目只针对各自知识点开展实训，与工程案例及竞赛案例相结合的实训项目较少。在教学过程中，理论与实践结合不紧密，专业技能提升特色不突出，不能反映新技术、新产业发展的需求。

（五）学科竞赛技能培育性不足

工科类专业在师范院校的发展基础一般相对薄弱，创新氛围不够浓厚，学科竞赛组织相对困难，很多类型的竞赛多为教师与学生自由组合、自由培训，未能形成系统的培养体系。2018年发布的《关于加快建设发展新工科实施卓越工程师教育培养计划2.0的意见》（教高〔2018〕3号）中指出：努力使50%以上的工科专业学生在在校期间参与一项训练项目或赛事活动。因此，电气工程及其自动化专业在培养学生的过程中，需要加强资源配备，提高师生竞赛参与度，并考虑如何将各类学科竞赛培训环节以第二课堂的形式纳入实践教学管理。

二、电气工程及其自动化一流专业建设路径

（一）调整人才培养方案

学院组织教师通过专家走访、教师座谈、问卷调查等方式，多渠道、多角度地征集反馈信息，按照电气类教学质量国家标准构建了通识教育、专业教育、实践教育、创新创业教育和社会责任教育五教融合的课程体系。新的培养模式体现了育人为本、德育为先的教育教学思想和“以学生为中心”的教育理念，结合学校地方性、应用型的办学定位精确制定培养目标。

（二）加大课程改革的实施力度

单一的“以教师为中心”的教学模式很难激发学生的学习兴趣和学习动力，为了实现在教学方式和方法上以“知识本位”向以“能力为本位”的转变，鼓励专业教师利用MOOC、e会学、学习通等构建课程模块，丰富教学资源，设置智能测评，完善线上、线下学习过程评价与管理，支持学生自主学习和个性化学习。电气工程及其自动化专业以“电气控制与PLC”和“单片机技术及应用”两门课程为试点，在理论教学中融入竞赛案例和实践微课，以解决实际问题为中心，实现理论与实践的紧密结合，并交叉进行。教学团队结合MOOC和翻转课堂开展线上线下混合式教学，将理论学时全部融入实践教学环节，凝练课程基础篇、模块篇相关知识点，全部以项目案例的形式呈现。每次授课配备两位指导教师，采用项目递进式教学方式对学生进行讲授和指导，符合新工科的发展理念。

（三）提升教师的教学能力

在新工科理念下，专业教师在具有扎实的理论基础的同时，还应具备丰富的工程经验。教学系坚持“引培并举”的师资队伍建设思路，聘请兄弟院校的教授、企业高级工程技术人员等作为兼职教师，从而带动专职教师提高工程素养；利用学校人才政策，引进具有良好学科背景、学术思想活跃、学术水平较高的博士毕业生或博士后。针对青年教师，实行个体化、差异化培养，分期分批选派到企业参与挂职锻炼，实现“双师”能力的有机结合。

（四）优化实践创新模式

为了进一步构建工匠精神的人才培养模式，开办“机电学院创新班”，在教学中融入竞赛赛题和创新项目，选拔项目中表现优异的学生进入创新班进行培训。创新班培训周期为6～7个月，培训内容为历届竞赛赛题。培训期间每位学生都会经过多次考核，成绩优秀者参加西门子杯中智赛、智能车等竞赛的省赛，同时颁发“优秀学员”证书。历届竞赛获奖学生协助教师完成创新班学生培训，并颁发“优秀助教”证书，形成了完整的实践培训环节闭环系统，这种模式体现了学生的主体地位和教师的主导作用，充分发挥了学生之间“组队帮扶、以老带新”的精神，不断为学院创新班和学科竞赛团队注入新鲜血液，培养社会需要的具有“创新精神+专业应用”的高素质拔尖人才。

（五）实施“1+1+N”竞赛指导模式

学院在依托学科竞赛促进创新人才培养的基础上，逐步形成“1+1+N”的学科竞赛指导模式。以“西门子杯”中国智能制造挑战赛为例，第一个“1”指1个赛项，第二个“1”指1名竞赛负责人，也就是1个赛项由1名负责人安排竞赛报名、竞赛培训、带队参赛等事宜。“N”是针对分赛项的性质、竞赛所需专业知识、学生报名人数等吸纳多名不同学科的指导教师参与。竞赛培训、考核和集训阶段由竞赛负责人和团队专业指导教师给予专业指导，并建立师生双向选择机制。这种模式和组织过程是新工科理念下学生创造性人格、创造性思维等的培养过程，该竞赛在电气工程及其自动化专业开展试点，取得了良好的效果。

三、电气工程及其自动化一流专业人才培养特色

通过调整专业建设中的人才培养方案、学科竞赛开发指导、课程改革形式多样化、教师教学能力提升、实践教学模式不断创新优化等五条并行建设路径的探索与实践，形成了“教师+学生”能力提升的闭环人才培养特色。以“西门子杯”中智赛为例，教师根据往年竞赛赛题可以开发教科研项目、撰写教科研论文、融入课程教学竞赛、给学生布置实践任务等。学生接到任务后组建团队，充分发挥其主体作用，查找阅读中外参考文献，制定系统设计方案，设计硬件电路，进行软件编程和系统调试，根据调试中遇到的问题逐步完善系统，使各个参数达到最优。教师在整个设计过程中发挥其主导作用即可。项目结束后，学生制作PPT、撰写实训报告，并向教师汇报。指导教师对项目进行综合评价，评选优秀团队，颁发优秀案例证书，并在创新班分享案例。教师在评价体系中，将学生的专业素养和工程意识作为评价要素，即融入了工程素养，形成了“平时表现+项目操作+报告撰写+职业素养+团队协作”的多元评价体系。

教师和学生通过完整的系统设计过程形成了以培养能力为主线、以成果输出为导向的闭环培养模式。其中，成果输出包含产出性指标和隐形指标两个方面，产出性指标除了包含指导教师的项目立项、论文发表、教学竞赛获奖奖项外，也包含学生的专利、“大创”项目、竞赛获奖奖项、创新作品等；隐形指标包含教师教学科研水平及教学能力的提升，以及学生创新能力的提升。该闭环人才培养模式在督促教师不断提高教科研能力的同时，又不断向学生传授新知识和新技术，并通过自身的专业素养去感染学生，培养学生的责任意识及服务社会的家国情怀，是三全育人的重要途径之一。

四、初步建设成效

电气工程及其自动化专业在人才培养、课程改革、教师队伍建设、实践创新、学科竞赛等方面积极探索与实践，取得了显著的成效。

1.学生方面。在校学生完成创新训练作品12件，专利15余项，获批省级及以上创新训练项目70余项，其中创新作品“单车家园—旋转升降式立体自行车库”“基于机器视觉的快递分拣系统”等获得了国家级奖项。在由教育部主办的挑战杯竞赛、电子设计大赛、“西门子杯”中智赛、智能汽车竞赛等A类竞赛中获得国家级特等奖2项、一等奖和二等奖13项；B类竞赛奖项118项。尤其是在“西门子杯”中智赛中，获奖学生达173人次，且获奖级别高。近三年来，国家电网录取人数达58人，学生就业率高，且获得了用人单位的普遍好评。

2.教师方面。近三年来，专业教师建立了10门省校级精品课程，主编或参编3部教材，主持省校级教学研究项目19项，发表教学研究论文30余篇。获省教育系统模范教师1人、省卓越教学新秀1人、省教科文卫体工会师德先进个人1人、省校级教坛新秀6人；获省级教学竞赛一等奖1项、三等奖2项，校级教学竞赛一等奖和二等奖5项。由于课程改革、人才培养成果突出，先后获评省教学成果一等奖和二等奖6项。专业教师获得各种先进荣誉占总数的78.6%。

五、一流专业建设的未来规划

电气工程及其自动化专业建设已取得了一些成绩，后期将在新工科、安徽省“三地一区”的政策引领下，继续深化专业建设成效。按照“通识有广度、专业有深度、实践有力度”的要求，打造“金课”专项改革，并通过定期开展课程思政建设研讨、校外专家讲学、组织专业课教师参加课程思政观摩教学等方式增强教师专业思想政治的技能；继续推进教学改革，提升教学质量，依托CDIO工程项目、校企合作工程项目改变教学内容，凝练教学案例，强化实践育人，形成师生互动、教学相长的氛围，并制定学习过程管理方法，完善学习效果评价体系，确保教学质量稳步提升。紧密结合工程实际，不断优化由课内实践教学、竞赛培训和第二课堂三个模块构成的实践教学模式，加强与地方企业的交流合作，开展“订单式”的培养模式。以OBE理念为指导，结合电气工程及其自动化专业的具体实际，建立培养目标—毕业要求—课程体系—教学大纲—教学质量监控相结合的闭环监控系统。