基于卓越工程师培养的自动化专业立体式实践教学体系研究

王军茹　刘丽华　王巧玲　付兴建

【摘 要】我校自动化专业卓越工程师培养已有四年多的时间，在卓越工程师培养方面已经积累了一定的经验。根据自动化专业卓越工程师计划培养目标，要求注重学生基础应用和工程创新能力的培养，希望卓越班培养出的学生具备需求分析、系统设计、系统集成与测试、实施等工程应用实践能力。大学生创新意识和创新能力的培养需要从实践中来，并用到实践中去，卓越工程师培养已有的实践教学体系上，探讨从国家到学院各个层面可以采取哪些措施和方法，建立符合我校自动化专业卓越工程师计划培养目标的立体实践教学体系至关重要。

【关键词】自动化专业；卓越工程师；立体式实践教学

我校自动化专业在国家级特色专业和北京市特色专业建设中已经取得了显著成就，2010年开始建立自动化专业试点班。2011年12月我校获批为教育部第二批卓越工程师教育培养计划高校，其中机械设计制造及自动化、自动化、通信工程、网络工程和软件工程等5个专业申请加入第二批卓越计划，2012年正式开设自动化专业卓越班。

在特色专业建设和试点人才培养实践中，我校自动化专业已经成功培养了一批动手能力强、具有创新意识的应用型人才。在全国智能汽车、机器人、电子设计竞赛中，500余名同学获奖，在就业、读研和出国率等方面不断提高。校企合作也从之前的研华一家，扩展为研华、泛华和博创三家。有了这些基础，自动化专业卓越工程师培养计划逐步走向正规和系统化，但在很多方面尤其是立体式实践教学体系的建立还需要进一步的摸索和探讨。

1 立体式实践教学体系的构成

自动化专业卓越工程师班培养计划修订上，在原有专业核心课程的基础上，增设了智能物联与感知技术、工业以太网联网设计与项目实战、物联网技术应用与开发、现场总线技术、自动测试设备系统集成与项目实战、基于PC架构的可编程序控制器项目实战等实战类课程；并且自动化专业卓越工程师班培养计划相对于普通班培养计划大多数课程的理论授课课时有所缩减，课内实验和课程设计课时有所增加、实验项目内容更多、要求更高；与此同时，开设了创新实践与竞赛类相关课程：专业开放实验、专业引领实战训练、专业综合实战训练、创新创业竞赛实战，具体开课情况如表1所示。

表1 创新实践与竞赛类相关课程情况

实战类课程和课内实验及课程设计项目大多是必修环节，注重基础知识的巩固和应用；创新实践与竞赛类课程注重实践创新能力的培养，它们相互渗透和交叉，融入到卓越工程师计划大学四年不间断的实践教学中，构成了立体式的创新实践教学体系。

2 创新实践与竞赛类课程开展和实施

2.1 专业引领实战训练

专业引领实战训练是以“专业引领，启发自我”为指导思想，融专业性、趣味性为一体，旨在对大学本科一年级学生给予工程创新实践的入门引导。我校自动化学院创新实践基地提供统一的机器人车模套件，学生参加基地辅导，学习单片机、传感器等硬件知识，实际动手制作智能小车，并编程实现在指定赛道上的竞速比赛，根据比赛成绩计算创新学分。针对大一新生开展的“专业引领型学科竞赛”将进一步完善这一体系，有效帮助学生尽早建立专业认知，规划好今后四年的创新创业实践。

2.2 开放实验

本课程主要面向大学本科二年级和三年级的学生，是基于《单片微机控制技术》、《计算机控制系统》、《楼宇自动化》等课程支撑的开放实验项目，从实际系统的工程设计出发，着重培养并提高学生系统硬件设计能力、软件编程技巧、软硬件联合调试技巧等实践能力，注重学生创新设计能力、理论与实际相结合的综合素质的培养和提高，并使学生学习、掌握实际工程系统的设计能力和实施方法。

考核方法：1）从系统理论方案的设计、实际系统的演示及答辩、设计报告、考勤及平时检查综合考核；2）考核成绩分为优、良、中、及格和不及格。计入学生创新实践学分。

2.3 专业综合实战训练

专业综合实战训练包括大学生科技创新计划项目（北京市级的和国家级的）、实培计划的大学生科研训练计划深化项目、创业项目等。

本课程主要面向大学本科二年级和三年级的学生，以自动化学院创新创业实践基地为平台，以大学生科技创新项目、实培计划的大学生科研训练计划深化项目、创业项目等为依托，旨在培养学生创新创业精神，提高学生科研创新意识和能力。每年，自动化学院创新创业实践基地对内容合理、难度适中的各类科研训练项目进行立项，组织学生个人或3-5人的团队，在专业老师指导下，自主完成创新性研究项目的准备、设计和项目实施，撰写研究报告，进行成果（学术）交流、中期检查、结题答辩等工作，逐步培养学生的独立实践和科技创新能力。根据项目答辩情况决定具体的创新实践学分。

2.4 创新创业竞赛实战

创新创业竞赛实战课程包括全国和北京市“挑战杯”创新与创业竞赛、物联网竞赛、智能车竞赛、机器人竞赛、电子设计竞赛等。

本课程的主要任务是以专业学科竞赛为背景，促进学生对自动化专业核心理论的深入理解、促进学生对自动化专业核心技术的应用能力提高。课程精选了专业综合类型学科竞赛，如全国大学生智能车竞赛、机器人竞赛、挑战杯、物联网竞赛等，这些竞赛涉及专业理论技术范围广、综合性强，通过竞争形势的学习交流，提高学生对自动化专业理论技术的熟练应用能力，激发学生的积极向上的探索精神与强强合作精神。本课程提供了合作-竞争的环境，符合社会人才发展实情，有利于促进学生能力与性格的协调发展，提高学生的社会适应性，提高自动化人才贡献率，提升学生个人幸福指数。

考核方法：引导学生进行相关竞赛的基础知识学习，完成相对较高水平的竞赛作业的制作，通过竞赛进行竞争、对比，依照竞赛规则判定成绩，根据比赛取得的成绩进行创新实践学分的计算。

3 立体式实践教学体系的具体实现

创新实践与竞赛类课程目前属于学生自愿参加的选修课程，如何吸引更多的卓越工程师培养计划的学生四年不间断地参与进来，和实战类课程和课内实验及课程设计项目相结合，构建立体式创新实践教学体系，需要国家、北京市、学校、学院各个层面以及专业各位老师的共同努力。

首先，需要从制度上保证，在自动化专业卓越工程师计划2016年刚刚修订的培养计划中，已经规定“专业引领实战训练”、“专业开放实验”、“专业综合实战训练”和“创新创业竞赛实战”至少选修6学分，这就要求学生在创新实践类项目参与方面，由之前的自愿、少数参与变为必须、普遍参与，使创新实践教学体系的实施更加普及和推广，让更多学生受益。

其次，需要国家、北京市和学院提供足够的资金支持，每个学生都参与到创新实践教学体系中，由少数参与变为普遍参与，学院相关实验室的硬件设施和投入要能满足创新实践课程开展的要求。

再次，需要班主任和辅导员对学生每学期的创新实践课程申请和参与进行引领和指导，班主任大多是专业老师，最好能直接参与到创新实践课程开展中来。

4 结束语

我校自动化专业卓越工程师计划自2012年实施以来，虽然已经取得了一定的成绩，但是学生创新实践能力的培养是一个长期系统工程，还需要国家和北京市、学校和学院、老师和学生各个层面的不断努力，不断改革和发展专业课程教学模式和实践教学体系，将各类实践项目、科技创新活动、实习、毕业设计或论文等环节融入专业实践教育，更进一步形成立体式实践教学体系，增强卓越班学生工程实践能力，培养具有创新能力适应社会发展的高级技术人才。

【参考文献】

[1]曹荣敏，吴迎年，王军茹，等.控制系统基础习题及综合创新实训项目指导书[M].北京：清华大学出版社，2015（12）.

[2]《卓越工程师教育培养计划工作进展报告》.卓越工程师教育培养计划的总体进展（2010-2012）[M].北京：高等教育出版社，2013.

[3]李国柱.应用型本科院校自动化专业实践教学体系建設[J].科技视界，2014（25）：26-27.

[责任编辑：田吉捷]