面向“卓越计划”的自动化专业人才培养模式

李爱莲， 崔桂梅， 梁 丽

(内蒙古科技大学 信息学院，内蒙古 包头 014010)



面向“卓越计划”的自动化专业人才培养模式

李爱莲， 崔桂梅， 梁 丽

(内蒙古科技大学 信息学院，内蒙古 包头 014010)

以培养“卓越应用型工程师”为目标，以教学内容体系改革为核心，以教学方法改革为手段，以实践教学改革为突破点，强化学生工程实践能力和创新能力的的培养，并按专业培养方向针对性进行改革实施。通过与企业深度合作，基于“大工程”观教育理念进行校内流程工业综合实践平台、实习平台及校外实践基地建设，按专业认知、系统认知、系统设计与调试、系统集成的思路螺旋式培养学生的专业能力，探索以“工程能力素质培养为主线”的人才培养模式，办出自己的特色，为同类院校相关专业建设和改革起到示范作用。

专业培养方向； 教学改革； 校企合作； 实践平台

0 引 言

2010年国家教育部启动了“卓越工程师教育培养计划”的重大改革项目，促进我国由工程教育大国迈向工程教育强国,促进高等教育面向社会需求培养人才，强调人才培养过程中企业的深度参与。我校已被批准为第二批“卓越工程师教育培养计划”试点，自动化专业为试点专业之一[1]。

1 改革的整体思路

自项目批准之日起，专业精心制定了学生遴选与管理制度，进行了自动化10～12级学生的遴选工作。以培养“卓越自动化应用型工程师”为目标，以教学内容体系改革为核心，以教学方法改革为手段，以实践教学改革为突破点，通过与企业的深度合作强化学生工程实践能力和创新能力的的培养[2-4]，并按专业培养方向针对性进行改革实施，探索以“工程能力素质培养为主线”的人才培养模式，整体思路见图1。

2 基于专业培养方向的教学方法改革

2.1 运动控制专业培养方向

选定小型赛车、机器人等为典型工程对象，全过程采用“工程对象教学法”，实现对学生以微型机为核心的计算机控制系统的设计、开发能力的进阶培养，以科技创新大赛引领 “群众性”科技创新活动的开展[5]。

(1) 着重进行计算机基础模块课程整合，突出计算机编程能力的培养。

(2) 大力度进行基础模块课程整合，突出电子系统综合设计能力的培养。

(3) 强调实践应用背景，进行控制理论模块课程整合，在工程应用中开展教学，让学生体验控制、理解控制、学习控制，最终实现设计控制。

(4) 强调实际应用，整合“微机原理”与“单片机”课程，突出实训，强调工业控制计算机编程能力的培养。

最终工程对象教学法的成果为小型赛车、机器人等实物，为毕业设计、创新活动等综合性实践环节奠定基础。学生“工程能力素质”的进阶培养效果见图2。

2.2 过程控制专业培养方向

源于专业办学积累、依托冶金行业背景，继承基于“大工程”理念的人才培养思路，理论教学以流程工业主流科学技术为主线梳理教学内容，开发具有冶金行业背景的丰富的工程教学案例，把加热炉温度控制、热连轧板厚控制、卷曲张力控制具有典型代表性的案例，引入到“工程案例教学法”中， 完成了板坯连铸连轧生产线核心技术和主要控制系统的剖析和学习，为以板坯连铸连轧生产线为核心的流程工业综合自动化系统“大工程”自动化专业教学奠定了基础。搭建多层次专业能力培养平台，通过“课堂教学—实验—实训—工程培训(包括科技大赛)—实习”，多维度、交错融合、螺旋式全面提升学生的流程工业主流技术应用能力，实现与企业工程应用做到无缝连接。

图2 专业能力素质进阶培养示意图

授课改革理论教学与实验教学打通，老师讲授完某个知识点同步操作练习。实践性较强的课程，淡化理论考试，突出实践能力的考核。经“控制系统仿真”，“嵌入式系统及应用”，“自动化工程软件”等多门课程实践，效果良好。

3 构建一体化、多层次、开放式实践教学体系

实践教学强调校内与企业相结合，形式多样，注重构建系统性培养，实践教学体系[6-9]，见图3。

3.1 用大工程观透视工程教育存在的问题

重构应用型自动化专业实习教学—开创基于 “板坯铸轧生产自动化过程实习教学片”的“看中学”、“教中学”，并在已有校内三个典型实习平台进行模拟的“做中学”的实习新模式[10-11]。

由于工业现场控制设备都是在大电流、高电压状态下运行，为了安全，学生们只能远观，不能靠近，更不能操作。因此，对其内部结构和运行方式无法进行详细了解和分析。且随着现代科学技术的迅猛发展，企业的生产工艺、装备水平得到了飞速的发展，自动化实现方式趋于数字化和信息化，学生难于了解“不可视”的现代化工艺过程和控制技术。以包钢薄板厂国际领先的连铸连轧生产线为背景，从连铸连轧生产工艺介绍入手，深入剖析网络化系统层次结构，重点讲述系统整体设计过程，生产过程仪器仪表、电气设备的类型及选型，典型环节的控制过程、控制规律及监控系统的设计，最后针对典型环节给出了丰富的设计案例，包括厚度控制、板形控制、卷曲张力控制、活套控制等，采用案例教学，加深学生对自动化主流技术的理解，缩小教学实践与工程实际应用的差距，并采用“请进来、走出去”的校企结合方式有效解决了自动化专业实习效果差的问题。

图3 实践教学新体系结构

3.2 构建流程工业综合实践教学平台[12-13]

基于现有自动化实验条件，合理利用，并进行二次开发，建设更具现代化生产特征的、开放的网络化实践教学平台。实验平台网络结构如图4所示。

图4 实验平台网络结构图

将整个实践平台看作是一个工厂，各实验室是不同的车间，由小型控制系统组成的实验装置就是生产装置，整个系统采用网络控制的方式，建立由现场控制层、车间调度层、厂级管理层组成的典型工业生产自动化模拟工厂，使学生在实验室感受到现代化工厂的氛围。平台的搭建，促进了以流程工业过程控制为背景的大型综合设计性实验的开展，有利于培养社会需求的工程技术人才。网络化PCS实践教学平台经过2011～2013年3年的开发与完善，完整的软硬件教学体系用于面向企业自动化主流技术的职前培训，经自动化09、10级学生实践及就业竞聘回馈，获得好评。

3.3 建设大学生创新与技能开发平台

建设“科技创新实验室”，购置、设计搭建了由各类机器人、智能车组成的研究开发平台，以及各种传感器、单片机开发板、电机驱动模块等常用设备和材料，以及电路板PCB加工、小型多功能机床等设备，用于实训和电子设计竞赛，组建竞赛训练队，制定运作模式，为优秀学生个性化发展、科技创新能力提供了环境。具体科技创新实验室、竞赛训练队及其对应关系见图5。

图5 科技创新实验室与竞赛训练队对应关系

微计算机控制系列课程教学过程选取小型赛车、机器人为典型工程对象，学生对赛车、机器人模型从编程—接口电路设计—控制实现有良好的基础，开展了群众性创新活动，促进提高了学生的科技创新能力。自2005年开始，学生获得全国“智能车大赛”、“电子大赛”、“机器人大赛”等科技创新竞赛的奖项由最初的每年2到3项发展到现在的10几项。

3.4 校企深度合作，系统性培养学生专业能力[14-15]

与包钢设计院、薄板坯连铸连轧厂、内蒙古新联信息产业有限公司(包钢自动化研究所 )、包头铝业(集团)有限责任公司、欧蒙电力等多家企业建立校企联合实践教学基地，并签订了合作协议。按专业认知、系统认知、系统设计与调试、系统集成的思路螺旋式培养学生的专业能力，具体实施过程见图6。

以包钢薄板厂为工业背景，了解现代化企业先进工艺、自动化技术水平及企业对自动化人才应具备知识的需求，初步认知专业。通过系统认知、设计与调试，大力培养学生流程工业自动化主流技术的掌握与应用能力，具体为由包钢设计院企业教师开设企业必修课程“自动化工程设计导论”、深入欧蒙电力现场实践等方式培养学生电气与控制系统设计图纸认知及按标准规范绘图能力；通过取材包钢薄板厂开发的板坯铸轧生产线教学片，对生产过程进行剖析，深度了解从供配电—炼钢—加热炉—轧制生产线的单体自动化及集成自动化相关知识，并通过校内流程工业综合实践平台等环节进行设计与调试。深入合作企业内蒙古新联信息产业有限公司(包钢自动化研究所 )，培养学生系统集成能力。学生系统集成能力的提高，将进一步加强对专业的认知。

图6 专业能力培养实施过程图

4 结 语

改革措施的陆续实施表明，改革的整体思路正确，培养目标明确，方法效果明显。系统化实践内容设计及开发与当今的自动化主流技术紧密结合，搭建的多层次专业能力培养平台的构思及建设具有科学性和发展性。采取的校企合作的实践方式具有开拓、创新性，为自动化专业学生全面理解并应用专业知识提供了贴近现代工业的工程实践背景，提高了学生工程实践能力和创新能力，增强了学生的就业优势，对同类高校自动化专业具有引领示范作用[16]。

改革也促进了专业课程群和专业师资队伍建设，我校自动化专业教师团队被评为内蒙古自治区优秀教师团队，“自动控制原理”“微计算机技术及应用”被评为自治区精品课程，多门课程评为校级精品课程和重点建设课程。指导学生获得全国“智能车大赛”多项省部级、国家级奖。多名教师完成了多项国家级、省部级、校级教改项目，多次获得省级、校级教学成果奖，发表教改核心论文多篇，多人次获得各级个人荣誉称号。改革增强了学生的就业优势，突显了自动化专业“学以致用、能力为本、就业为上”的人才培养模式，力争做好 “ 卓越工程师教育培养计划”的示范点。

[1] 林 健．面向“卓越工程师”培养的课程体系和教学内容改革[J]．高等工程教育研究,2011(5):1-9．

[2] 景新幸，郭 庆，魏银霞．深化改革构建地方高校工程应用型人才培养体系[J]．中国大学教学，2011(11)：33-34．

[3] 杨立芳，罗玲玲，姜明国．地方院校应用型本科人才的校企合作培养模式研究[J]．实验技术与管理，2013，30(3)：15-18，23．

[4] 周德俭，李创第，秦福利．试析应用型本科教学体系的构建[J]．黑龙江高教研究，2010(9)：157-159．

[5] 韩 璞，林永君. 自动化专业卓越工程师课程体系的改革与实践[J]．实验室研究与探索，2011，30(10):262-271．

[6] 崔桂梅，贾玉瑛．自动化专业应用型人才培养模式的改革和实践[J]．实验室研究与探索，2009，22(6): 105-107．

[7] 陈 以，杨 青，王改云. 自动化学科专业人才培养实践创新体系的建设[J]．实验技术与管理,2014,31(4):16-19,24．

[8] 周德俭，李创第，刘昭明．地方院校面向应用本科人才培养的实践教学体系构建与实践[J]．黑龙江高教研究，2011(3)：165-167．

[9] 熊晓君，凤 飞，张开明．拓展多元化实践教学科学发展创新人才培养模式[J]．实验室研究与探索，2011，30(6)：251-253．

[10] 李爱莲，崔桂梅．“看中学、教中学、做中学”实习新模式的探索与实践[J]．实验室研究与探索，2013，32(8):184-187．

[11] 杨 宁，王志萍，徐耀良.构建校内外结合的实习教学模式[J]．实验室研究与探索，2011,30(3)：145-146,153.

[12] 崔桂梅，龙刚领，刘丕亮.网络控制综合集成实验平台[J]．实验室研究与探索，2013(32)：112-114.

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[14] 马延奇．产学研合作与创新人才培养[J]．中国高等教育，2011(6)：44-46．

[15] 李伟铭，黎春燕．产学研合作模式下的高校创新人才培养机制研究[J]．现代教育管理，2011(5)：102-105.

[16] 顾永安，何东亮．地方应用型本科高校创新人才培养的探索[J]．中国成人教育，2009(23)：115-116．

Research and Practice of Automation of Professional Personnel Training Mode Based on “Outstanding Engineers Training Plan”

LIAi-lian,CUIGui-mei,LIANGLi

(School o f Information Engineering, Inner Mongolia University of Science and Technology, Baotou 014010, China)

To develop the “excellence application engineer” as the goal, to reform the teaching content system as the core, with the reform of teaching methods as the means, the practical teaching reform is considered as the breakthrough point to strengthen the cultivation of students’ engineering practice ability and innovation ability, and realized according to the direction of professional development for the implementation of reform. Through cooperation with enterprises in depth, based on “big engineering” education philosophy, we connect the school and industry to integrate a practice platform, and the outside school practice base construction. According to the professional cognition, system design and debugging, cognition, system method the platform trains the students’ professional ability in a screw type, it also explores the “engineering ability training as the main line” personnel training mode, to establish its characteristics. The experience can provide references for the related professional construction and reform.

direction of professional training； teaching reform； university-enterprise cooperation； practice platform

2014-08-22

教育部自动化类专业教学指导委员会专业教育教学改革研究课题(2014A31)；内蒙古科技大学教改研究重点立项课题(JY2013009)

李爱莲(1973-),女,河北唐山人,硕士,副教授,系主任, 主要研究方向:复杂过程建模、控制与优化。

Tel.: 13847232673; E-mail: xsfls854598@126.com

G 642

A

1006-7167(2015)08-0182-04