地方应用型本科高校自动化专业实践教学体系改革

刘毅华，钟伟红，王媛媛，崔家林，李英道，李园

（浙大宁波理工学院 自动化系，浙江 宁波）

一 引言

国家中长期教育改革和发展规划纲要（2010－2020年）提出：要适应国家和区域经济社会发展需要，不断优化高等教育结构，重点扩大应用型、复合型、技能型人才培养规模。“中国教育现代化2035”进一步提出：要持续推动地方本科高等学校转型发展，强化实践动手能力、合作能力、创新能力的培养。在国家对应用型高级工程技术人才需求不断增长的形势下，如何培养学生创新精神与实践能力已成为全国应用型本科高校面临的首要问题。对于地方应用型本科院校而言，更应科学定位、立足地方、特色发展、服务地方，落实“主要为地方培养人才”的办学根本任务[1]。

我校前身为成立于2001年6月的浙江大学宁波理工学院，2020年1月教育部发文更名为浙大宁波理工学院，是一所经教育部批准，由浙江省人民政府管理、宁波市人民政府举办、浙江大学支持办学的全日制公办普通本科高校。自动化专业是我校最早设立的工程技术类专业之一，前期以化工自动化为主要专业方向，后期加入了电机控制等相关内容，是浙江省“十二五”“十三五”普通本科高校新兴特色专业，并于2019年入选教育部省级一流本科专业建设点。进入“十四五”，专业根据区域经济社会发展以及相关行业产业对自动化人才的新需求，根据中国工程教育专业认证协会所提出的培养学生解决“复杂工程问题”能力的标准要求[2-3]，探讨专业人才所必需具备的知识能力素质，科学定位培养目标，基于OBE工程教育理念，构建浙大宁波理工学院自动化专业学生实践能力和创新精神培养体系。

二 改革思路

立足我校市属省管地方普通本科高校的学校性质，通过分析宁波、浙江乃至长三角地区产业行业发展特点，参照工程教育专业认证标准，正确界定符合浙大宁波理工学院自动化专业人才培养要求的“复杂工程问题”，总结本校自动化专业学生解决“复杂工程问题”应具有的能力特征指标，构建我校自动化专业学生实践动手能力和创新精神培养体系。

图1 地方应用型本科自动化专业凝练解决复杂工程问题能力的路径

1.区域产业行业发展特色

中国已成为全球最大工业机器人消费国，作为我国对外开放、对内辐射龙头的长三角区域，其机器人产能已占到全国的50%以上。

浙江省人民政府制定了浙江省“机器人+”行动计划，大力发展机器人产业。

作为长三角南翼经济中心和全国重要的先进制造业基地，宁波的区位优势和产业优势日显突出，是首个试点示范城市；目前已引进建设工业互联网研究院，围绕“智能制造”+“工业互联网”，宁波开始打造未来的工业互联网领军城市。

2.自动化专业人才培养目标

基于区域产业行业发展现状与趋势，我校自动化专业调整了人才培养方向，将“智能机器人及其控制”和“智能制造与工业互联网”作为专业人才培养的两个重点方向，以基于人工智能的应用领域为产业背景，面向智能制造装备行业，培养德智体美劳全面发展，面向智能自动化应用产业，具备扎实的自然科学与工程技术基础知识、优良的人文综合素养、管理科学基础和国际视野、求实创新的科学素养、良好的沟通协作和终生学习能力，具备自动控制、计算机、互联网、人工智能等多学科知识的交叉应用能力，能从事智能机器人及其控制、智能制造与工业互联网等领域工作，具备“宽厚、复合、创新”特征的自动化领域高质量应用型创新人才。

3.学生解决专业复杂工程问题应具备的能力

根据工程认证专家的意见，基于区域产业行业发展特色，结合浙大宁波理工学院人才培养定位、自动化专业培养目标，对符合我校自动化专业的“复杂工程问题”及学生应具备的解决复杂工程问题的能力进行了总结凝练。

图2 具有区域产业行业发展特色和自动化专业特色的学生能力特征指标体系

三 自动化专业实践教学体系

基于OBE反向设计思想，从培养学生解决复杂工程问题的能力出发，科学合理地构建我校自动化专业的实践教学体系，由第一课堂拓展到二、三、四课题，涵盖校内、校外、国内、国外，从系统的、综合性的实验技能训练到自助式开放实践活动，贯穿校内学习全过程的专业素质能力拓展训练并与校外实习实践相结合，重视社会实践，突出工程技术实践，注重毕业设计、科技创新创业活动等综合实践。

图3 浙大宁波理工学院自动化专业实践教学体系框图

四 主要改革措施

1.调整课程设置，进一步增加集中性实践环节

集中性实践教学环节是指学生在一段时间内集中解决某个特定的“复杂工程问题”的相关实践教学活动，具体包括实习、实训、课程设计、毕业设计（论文）以及创新、创业实践等。通过集中性实践活动，能够切实提高学生实践动手能力和培养学生运用相关专业知识解决“复杂工程问题”的能力[4]。在总结前期工作经验的基础上，在新一轮自动化专业培养方案（2021-2024级）中进一步增大了“集中性实践环节”的学分和学时数。

表1 浙大宁波理工学院自动化专业课程设置安排表

2.贯彻因材施教理念，深化本科生导师制度

发源于英国牛津大学和剑桥大学的高校本科生导师制对于培养学生的批判性思维和创造性精神具有重要的作用[5]。自动化专业从2016级学生起就在大二学生中实施本科生导师制度。学生根据个人的特长、兴趣、爱好结合专业导师的教学科研方向，通过双向选择机制确定专业导师。学生在专业导师指导下制定课程学习计划和实践训练计划，参与导师的科研项目、学科竞赛、创新实践等各类项目，定期向导师汇报项目进展情况。

在总结前期相关工作的基础上，专门出台了“开展本科生导师制工作的实施方案（2020年修订版）”，在工作机制体制上进行了规范，从制度上引导专业导师因材施教，确保每一位学生都能得到个性化的培养，获得充分的发展。

3.在理论教学中倡导学以致用，以用促学

应用型人才应以“用”为核心：“用”的本质是学以致用，“用”的基础是掌握相关理论知识与技术方法[6]。大学生的理论学习积极性与实践学习积极性存在着相互促进的关系，其中大学生的理论学习积极性对其专业知识应用能力与相关素质的促进作用更大，而大学生的实践学习积极性则对其非专业知识应用能力与相关素质的促进作用更大[7]。专业在加强实践实验教学的同时，还积极倡导教师在理论教学过程中，采用课程设计大作业等实践形式引导学生将课程所学理论知识用于分析和解决工程实际问题，培养和提高学生解决复杂工程问题的能力。例如，在自动化专业核心理论基础课程“自动控制理论”的教学过程中，任课教师基于课程知识结构，设计贯穿课程理论知识的课程设计大作业，要求学生自行组队，在阅读相关文献资料的基础上，在生产生活中选取一个实际闭环控制系统，运用课程所学知识对所选的实际闭环控制系统进行机理分析、系统建模、时域分析、根轨迹分析、频域分析、系统校正综合等工作，提交研究报告，并进行答辩，通过学以致用，以用促学。

4.持续改进的实践教学培养流程

借鉴CDIO工程教育模式[8]，根据工程教育专业认证有关“持续改进”的要求，自动化专业构建CDIOFI教学模式，通过构思（Conceive）-设计（Design）-实施（Implement）-运行（Operation）-评价（Assessment）-改进(improvement) 6个环节，实现自动化专业实践教学体系的持续改进。

图4 自动化专业实践教学体系设计、改进及其支撑体系

五 取得的成果

我校自动化专业是教育部省级一流本科专业建设点，目前正在积极申报国家级一流本科专业建设点，历经3年多的建设，完成了面向解决“复杂工程问题”能力培养的专业实践教学体系的构建与实施。

表2 浙大宁波理工学院自动化专业教学成果统计

据不完全统计，自动化专业约有50%～60%的毕业生在宁波大市范围内就业，有20%～30%的毕业生在杭州就业，真正做到人才培养主要为地方经济和社会发展服务的办学目标。

图5 自动化专业历届毕业生就业率和国内外深造率

六 结语

本文参照工程教育专业认证标准，基于长三角区域产业行业发展特点，结合学校应用型人才培养定位以及自动化专业特色，构建了我校自动化专业的新一轮实践教学体系，切实强化了专业实践教学环节设置的针对性、科学性和有效性。

提出了基于OBE理念和CDIOFI教学模式的实现持续改进的自动化专业实践教学体系和人才培养流程，有效提高了学生的工程实践能力和创新精神的培养质量。