自动化专业“卓越工程师教育培养计划”实践教学模式的研究与实践

第32卷（总第432期）

吉林省教育学院学报

JOURNALOFEDUCATIONALINSTITUTEOFJILINPROVINCE

TotalNo.432No.12，2016

Vol.32

自动化专业“卓越工程师教育培养计划”

实践教学模式的研究与实践

王丽娜，于微波，刘克平，邱

东

（长春工业大学电气与电子工程学院，吉林长春130012）

摘要：“卓越工程师教育培养计划”注重工科学生的工程实践，该计划的重点是培养学生的创新意识和实际动手能力。本文借助长春工业大学电气与电子工程学院自动化专业的“卓越工程师教育培养计划”的项目工程，仔细考察并研究了工程实践教育教学中实际应用型杰出人才的培养方案。针对自动化专业，专门构建了“四层次、三结合”一体化实践教学体系，提出并实施了“以学生为中心，以改革教育为目标，以培养创新精神和实践能力为主导”的多方面、多元化的实践教育教学方案，组建了学校与企业之间专业互补的具有高层次的实践教育教学平台。对“卓越计划”背景下的实践教学进行了探索与实践。

关键词：卓越工程师教育培养计划；自动化；实践教学体系doi:10.16083/j.cnki.1671—1580.2016.12.032中图分类号：G642

文献标识码：A

文章编号：1671—1580（2016）12—0106—05

为了摆脱“中国制造”，就需要国家将工作的重

心放在特色社会主义新型工业化道路建设上来。建设创新型的社会主义国家，就需要培养和发展大量具有创新精神和实践能力，能够适应和改造产业发展的工程人才。

基于国家需要，在2010年教育部就提出了“卓越工程师教育培养计划”。该计划的战略思想是促进我国高等教育方针由工程教育大国转变为工程教育强国，为提高实施人才强国战略做出贡献［1］。

自动化是一个着重于科学技术创新的学科，该学科的发展早在很久以前就已经深深地影响到了经济社会发展中的方方面面，为促进社会经济的发展立下了不可磨灭的功绩。

通过毕业生用人单位的反馈，可以知道自动化专业的毕业生在应聘岗位的优势是具有广泛的知识面，能够很好地适应很多岗位的要求，尤其是具备较强的分析能力及对工程问题的综合解决能力。

但自动化专业的毕业生也存在着一些缺点，比如：不善交际、缺乏竞争意识、主动性与创新性能力较弱等问题。总之，我国自动化系统工程师在数量和质量上，尤其是在质量上，还不能满足企业和社会的需求。

自动化是长春工业大学的特色专业和重点专业，也是具有很大就业优势的专业，同时也是我校“卓越工程师教育培养计划”的试点专业。本文结合了我校自动化专业学科的特点，并结合了近几年以来，自动化专业各个方面的相关信息以及经验知识与所获得的相关重大成果，按照自动化专业本科卓越工程师培养方案，依据自动化专业培养目标及专业特点，创建了注重以学生工程实践创新能力为关键点的实践教育教学体系，对“以培养创新实践能力为主导，以激发教育教学为目标，将课内外的知识相结合，校内外相互协作，教学与科学研究相互配合”的一体化实践教育教学模式进行了探究与实

收稿日期：2016—07—10

作者简介：王丽娜（1973—），女，吉林公主岭人，长春工业大学电气与电子工程学院，助理研究员，硕士。研究方向：高教研究。

于微波（1970—），女，山东海阳人，长春工业大学电气与电子工程学院，教授，硕士。研究方向：模式识别与智能系统，自动化专业实践教学研究与管理。刘克平（1971—），男，吉林汪清人，长春工业大学电气与电子工程学院，教授，博士。研究方向：复杂系统的建模、优化与控制，自动化专业教学及科研管理。邱东（1969—），男，福建福州人，长春工业大学电气与电子工程学院，教授，博士。研究方向：生产过程工艺优化与节能控制，自动化专业教学及管理。

基金项目：吉林省教育科学“十二五”规划课题(2014)“地方工科院校自动化专业卓越工程师人才培养模式的构建与实践”；吉林省高等教育学

会2015年度高教科研课题“基于CDIO自动化专业高素质创新人才培养模式研究”。

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验［2］。

一、构建“四层次、三结合”一体化实践教学体系根据“自动化专业卓越工程师培养计划”的培养目标和对工程应用型人才知识、能力和素质的要求，坚持理论与实践并重的原则，结合本专业的优势与特色，沿着“知识——能力——素质”主线，将工程应用型卓越工程师学校训练准则分开融合到每个实践部分中，从而形成了“四层次、三结合”一体化实践教学体系［3］。

（一）与“四能力”对应的“四层次”实践模块

1.基础性实训层

基础性实训层的基本要求是培养学生的基本技能，为以后学生毕业可以很好地融入工作岗位打下基础。该层次不同于传统的教育，培养的重点不再是对理论知识点的掌握，而是着重于培养学生的实际动手能力和基本实践技能。通过该层次的培养，极大地提高了学生的实际动手能力，使学生摆脱了单一枯燥的传统学习，调动了学生的学习积极性，在培养实际技能的同时，也加深了学生对相关理论知识的影响。

2.综合性实训层

综合性实训层包括课程设计、综合实验、专业实训等环节。该层次以专业技能培养为重点，加强培养用于综合设计实训的专业理论与技能，着重锻炼学生独立思考的本事，科学合理的工程设计方法和灵活运用理论知识综合到实际系统的能力。

3.创新性实训层

创新性实训层包括科技竞赛、创新项目、创业小组等环节。该层次以课外多种科技创新活动为途径，通过承担项目开发任务，培养了学生的创新能力、沟通协作能力，进而大幅度提高了学生的综合素质。

4.社会实践层

社会实践层以与中钢集团吉林铁合金股份有限公司共同建设的“自动化专业工程实践教育中心”为依托，以和企业相对接的项目做为载体，重点训练学生的工程思维、工程实践动手能力以及工程综合素质。

（二）实践培养模式的“三结合”1.课内课外相结合

将课内实践教学与课外多种科技活动紧密结合。依托吉林省大学生创新实践示范基地，采用“三段式”创新能力教学模式，即：课前训练引导，课上基础培养，课后能力强化。通过将课内实践学习拓展到课外活动，培养了学生的创新意识，提高了学

生的动手能力。

2.学校企业相结合企业培养和锻炼是“卓越工程师教育培养计划”的重要组成部分。与通化钢铁集团股份有限公司、中钢集团吉林铁合金股份有限公司等企业进行交流合作，以冶金企业为行业背景，经过长达一年的实习训练，使学生在自动化方向具有较强的系统工程实践创新能力，为今后成为自动化卓越工程师，从事机械、冶金、电力、石化等相关行业的事务打下坚实的基础。

3.工程教育与创新能力培养相结合教育部开展“卓越工程师教育培养计划”核心是培养一批具有能够掌握技术核心的、实践创造能力较强的卓越工程师。因此，在实践教学内容、方法和组织形式上，强调对学生探索精神的培养［4］。在培养学生实践能力的同时，要确保学生能真正积极地参与实践活动，通过对实践项目的研究，提高学生的创新意识和实践科研的能力。

二、实施“以激发教育为核心，教、学、练”一体化实践教学新方法

实践教学是实施工程教育的核心部分，是培养实践改革创新能力的重要组织环节。

对于自动化专业的本科学生而言，不论是基本的技术训练还是相关创新能力的培养，都脱离不了实践的教学环节。

在经过了多年的实践改革实验中，结合相关经验积累，我们总结提出并实施了“以全体学生为中心，以激发教育创新为核心，以创新能力培养为重点”的多元化实践教学改革方案［5］。（一）实施激发教育，培养学生专业学习兴趣

激发就是激励与开发。其含义包括两个方面，一个方面是激励学生的兴趣爱好，使其改变被动学习的模式，能够积极主动地获取知识；另一个方面是开发生的自身潜力，使其开发出学生自身的学习天赋。

因此，在整个实践教育教学过程中，通过采取各种措施方法，实施有益的激发教育，同时激发学生对专业知识的学习兴趣与创新实践能力，保证可以有效实施卓越工程师的培养计划。

1.开设先导课，激发学生的学习兴趣兴趣是一种无形的动力，有利于提高学生学习的质量和效果［6］。为了激发学生对本专业的学习兴趣，我们开设了实训先导课。

在实训先导课程中需要引入现代化教育，比如通过利用国际比较先进的视频演示技术，可以向学

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“卓越工程师”生生动形象地介绍国际具有较高自动化程度的企业产品加工生产流水线。通过实训先导课的学习，学生就可以对自动化专业有了更加清楚的了解与掌握，对本专业的主要学习方向和内容、学习方法和技术有了更加全面的掌握。

有了实训先导课学习的铺垫后，就可以鼓励学生提出自己感兴趣并具有创新性的课题。这样极大地激发了学生的兴趣，让学生积极主动参与该课题的研究。

2.“做中学”，激发学生的学习热情

在过去实践教学过程中，通常都是教师统一讲授实验内容，教师讲的内容过多、过于详细时，就会对学生造成灌输性的教学，使学生被动地接受知识，这样在极大程度上禁锢了学生创新思维，学生反而不能灵活地运用所学知识。基于此类现象的发生，根据自动化专业出色工程师培养计划的要求和工程教育的特点，在实施实践教学的过程中，应注重培养学生的动手实践能力，把培养学生的应用技术能力放在首位，采用“以学生为主，教师作为辅”的引导性“做中学”实践教育教学方法［7］。

在整个实践过程中，学生是主体，老师以项目设计方式给出设计要求，通过学生查阅资料，运用创新思维，自主设计。在整个过程中，教师的主要任务是把握总体方针以及指导方案的实施。以设计制造光照度自动调节台灯的项目为例。首先，学生需要按照任务书的要求，查阅相关资料；然后，独立进行系统的设计方案与原理说明、绘制系统的硬件电路图、独立完成相关硬件的焊接操作；最后，编写出符合设计方案的程序，并在硬件电路上调试，完成该项目制作设计。

实验研究表明“只是听会，但没有动手是会很快忘记；只是看懂，但没有实际操作只能达到记住的程度；而只有在听会、看懂的前提下，动手进行操作才能真正掌握。”这种教学方法与之前的那些侧重灌输性的知识传授的教学方法相比，这种教学方式更加注重培养学生的创新思维。学生通过这种教学方法的学习，由原来被动灌输性学习变为激发自身学习兴趣的主动学习。通过这种方式，可以培养学生创新思维和独特的科学思维，以及在科学研究中能够发现问题并解决问题的能力。

3.“问题化情境”，激发学生思考激发教育就是要激发学生自身解决问题的激情，让学生独自解决问题。因此，教师可以再进行实践教学过程中尝试“问题化情境”，让学生独自思考问题的内容和解决问题的方针，使学生的大脑中总108

是存有疑问，善于激发与培养学生的思考能力［8］。

不断激发学生的自主学习能力、创新意识和探索未知领域的兴趣。

（二）项目驱动式教学，提高学生核心竞争力教育部启动“卓越工程师教育培养计划”的主要目标是培养一大批具有能够掌握技术核心的、实践创造能力较强的卓越工程师。“卓越工程师教育培养计划”注重强调创新思维和实践动手能力，因此在培养学生应该注意以下两点：（1）在学习古典理论知识的同时，需要掌握该专业的新理论和新技术；（2）在实践的过程中，应该注重培养学生独自发现问题和解决问题的能力［9］。第一点就需要学生学习前沿理论课；然而，第二点就需要学生通过动手实践。

根据实践教育教学体系中的各个层次的特征来看，我们设置了不同种类特征的项目。

针对基础层而言，根据单门课程的学习需要，设置了规模较小的工程实践活动项目，并加强和巩固了学生对实践课程理论的理解掌握和实践应用。

对于综合层来说，围绕着专业核心课程群的建设，设置了综合性较强的工程实践活动项目，其核心主要是培养学生自主学习能力和创新思想能力

10］

。如，PLC系统高级综合工程实践项目。

对创新层和社会实践层，主要是通过学科竞赛和老师的科研项目、校企合作项目实现贯穿整个本科教学阶段的工程教育。通过让学生参加“大学生科研项目训练计划”、“大学生实践创新创业计划”等项目和“大学生电子设计大赛”、“大学生挑战杯创业大赛”、“飞思卡尔全国智能车大赛”等竞赛，能够让学生积极的参与相关课题的研究，培养了学生独立发现并解决实际问题的能力，提高了学生的综合素质。

在实施教育教学工作中，教师起初是通过任务书的形式将关于本课程的任务、需要学生独立完成的工作以及需要达到这些要求所要具备的知识与能力分配给学生。然后，在整个教育教学过程中，学生则是在教师的指导下完成项目中相应的任务工作，并按照任务书上的要求与进度向教师汇报工作，接受考核。

对于综合类和创新型的项目而言，学生则可以充分利用自己的课余时间，通过与指导教师的交流与探讨，以及在网上查阅的资料，自主对项目任务进行研究与总结。这样做的好处是不仅培养了学生独立思考和自学的能力，还提高了他们对团队合作的意识与综合素质。

［三、建设校企互补的高水平实践教学平台“卓越工程师教育培养计划”的核心思想是要通过高校与企业的合作，让更多的学生积极参与实际项目工程，培养学生运用所学理论知识解决实际工程问题的能力、工程实践的意识以及工程实践的动手操作能力，致力于培养出新一批具有能够熟练掌握核心技术并具有较强创造力的工程师［11］。因此，高质量实践教育教学水平平台的建设是“卓越工程师教育培养计划”得以顺利进行的最重要的保证。

（一）整合校内专业实验室，建设学科建设、工程实践与科学技术创新三位一体的实践教学平台

本专业对现有的实验室进行了整体设计、结构调整和布局优化，形成了学科建设、工程实践与科技创新三位一体化建设模式。

目前，自动化专业是一个统称的综合性专业，它有一个学科为“控制工程”吉林省高校重点实验室、1个与“吉林省工业节能科技创新中心”共建的自动化工程技术研究中心、1个省级大学生科技创新实践示范基地、1个省级实验教学示范中心。

通过对自动化专业的整合、调整和改造，建设了多层次、高质量水平的实践教育教学平台。该平台针对全体本科生，并对全体本科生进行全面开放，还为本科生开设了“实验室学术专业前沿讲座”、“实验室科学技术创新案例”等开放性与灵活性的课程，建设培养人才全面发展过程的科学研究实验体系，从而可以实现学生学习科学研究实验训练与工程素质教育一体化的培训与培养。（二）建立长期化、多方位、校企互补的工程实践教育平台

产学研合作教学是实施“卓越工程师教育培养计划”的核心内容和重点［12］。现在已与多家企业合作，给学生提供稳定的校外实习实践基地，自动化专业依托“控制科学与工程”吉林省优势特色学科与吉林铁合金股份有限公司长期合作的基础，与其共建了首批“国家级工程实践教育中心”，形成了具有冶金行业特色的学生实践平台。

过去，在安排学生的实践环节，大多数是没有目的地将学生送到校外企业去实习，是为了实习而实习；现在安排学生校外实习的目的是培养学生创新意识，为企业全方位培养创新型人才。吉林铁合金股份有限公司充分利用高校提供的专业教育资源，为其专门培养所需人才，同时也可以针对企业的员工进行系统的培训再教育。因此，在各地方的工科院校与企业之间共同进行探索产学研联合的

培养机制与模式中，可以使工科院校与企业的资源进行分享与相互补充，实现各高校和相关企业之间可持续发展。

四、结论坚持以提高学生实际动手能力为核心的实践教育教学目标，建立“四层次、三结合”一体化实践教育教学方案与体系，分主次、分模式、系统性地对学生进行较为基础的、全面的实际练习操作能力和创新精神能力的培养，以满足多方面、多能力、多空间的技术型人才的培养方案需求。

以工程项目为操作目标，以学生的操作能力为中心，以培养学生创新精神能力为主导，善于实施激发学生的动手操作欲，形成“在研究创新中学习”、“在动手操作中学习”的实践教育教学方案，全面激发并创造学生积极主动学习的兴趣，培养学生勇于创新的精神。

产学研相结合，校企互补，全面打造有特色、高水平实践教学平台。企业培养和锻炼是“卓越工程师教育教学培养方案”的核心理念，与中钢集团吉林铁合金股份有限公司、通化钢铁集团股份有限公司等企业的相关配合与合作中，学校与企业之间的信息资源共享与相互补充，以及学校内外的密切配合与相互联系，是实现出色工程师培养方案目标的重要途径之一。

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StudyandPracticeofPracticalTeachingSystemforAutomationProfessional

“OutstandingEngineersTrainingPlan”

WANGLina,YUWeibo，LIUKeping，QIUDong

（CollegeofElectricalandElectronicEngineering，ChangchunUniversityofTechnology，JilinChangchun130012,China）Abstract：\"Outstandingengineerstrainingplan\"isaprojectwhichispayingattentiontotheengineeringpracticeoftheengi-neeringstudents,cultivatingtalentswithinnovativespiritandpracticingtheabilityasthekeypoint.Inthispaper,basedon\"out-standingengineerstrainingplan\"projectoftheautomationmajorinInstituteofElectricalandElectronicEngineeringofChangchunUniversityofTechnology,examiningandstudyingtheactualappliedinengineeringpracticeeducationteachingoutstandingtalentstrainingplan.Combiningwiththecharacteristicsofautomation,the“fourlevels,threecombination”integrationpracticalteachingsystemisconstructedspecially,the“takingstudentsasthecenter,aimingtoreformeducation,tocultivatetheinnovativespiritandpracticeabilityastheleadingfactor”inmanyaspects,diversifiedpracticeeducationteachingplan,formedbyprofessionalcomple-mentarybetweenschoolandenterprisehasahighlevelofpracticeeducationteachingplatform.Underthebackgroundoftheprac-ticeof\"excellenceinitiative\"hascarriedontheexplorationandpracticeofteaching.

Keywords：planforeducatingandtrainingoutstandingengineers；automation；practicalteachingsystem

［责任编辑：韩

璐］

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