李愛蓮, 崔桂梅, 梁 麗
(內(nèi)蒙古科技大學 信息學院,內(nèi)蒙古 包頭 014010)
?
面向“卓越計劃”的自動化專業(yè)人才培養(yǎng)模式
李愛蓮, 崔桂梅, 梁 麗
(內(nèi)蒙古科技大學 信息學院,內(nèi)蒙古 包頭 014010)
以培養(yǎng)“卓越應用型工程師”為目標,以教學內(nèi)容體系改革為核心,以教學方法改革為手段,以實踐教學改革為突破點,強化學生工程實踐能力和創(chuàng)新能力的的培養(yǎng),并按專業(yè)培養(yǎng)方向針對性進行改革實施。通過與企業(yè)深度合作,基于“大工程”觀教育理念進行校內(nèi)流程工業(yè)綜合實踐平臺、實習平臺及校外實踐基地建設,按專業(yè)認知、系統(tǒng)認知、系統(tǒng)設計與調(diào)試、系統(tǒng)集成的思路螺旋式培養(yǎng)學生的專業(yè)能力,探索以“工程能力素質(zhì)培養(yǎng)為主線”的人才培養(yǎng)模式,辦出自己的特色,為同類院校相關(guān)專業(yè)建設和改革起到示范作用。
專業(yè)培養(yǎng)方向; 教學改革; 校企合作; 實踐平臺
2010年國家教育部啟動了“卓越工程師教育培養(yǎng)計劃”的重大改革項目,促進我國由工程教育大國邁向工程教育強國,促進高等教育面向社會需求培養(yǎng)人才,強調(diào)人才培養(yǎng)過程中企業(yè)的深度參與。我校已被批準為第二批“卓越工程師教育培養(yǎng)計劃”試點,自動化專業(yè)為試點專業(yè)之一[1]。
自項目批準之日起,專業(yè)精心制定了學生遴選與管理制度,進行了自動化10~12級學生的遴選工作。以培養(yǎng)“卓越自動化應用型工程師”為目標,以教學內(nèi)容體系改革為核心,以教學方法改革為手段,以實踐教學改革為突破點,通過與企業(yè)的深度合作強化學生工程實踐能力和創(chuàng)新能力的的培養(yǎng)[2-4],并按專業(yè)培養(yǎng)方向針對性進行改革實施,探索以“工程能力素質(zhì)培養(yǎng)為主線”的人才培養(yǎng)模式,整體思路見圖1。
2.1 運動控制專業(yè)培養(yǎng)方向
選定小型賽車、機器人等為典型工程對象,全過程采用“工程對象教學法”,實現(xiàn)對學生以微型機為核心的計算機控制系統(tǒng)的設計、開發(fā)能力的進階培養(yǎng),以科技創(chuàng)新大賽引領(lǐng) “群眾性”科技創(chuàng)新活動的開展[5]。
(1) 著重進行計算機基礎模塊課程整合,突出計算機編程能力的培養(yǎng)。
(2) 大力度進行基礎模塊課程整合,突出電子系統(tǒng)綜合設計能力的培養(yǎng)。
(3) 強調(diào)實踐應用背景,進行控制理論模塊課程整合,在工程應用中開展教學,讓學生體驗控制、理解控制、學習控制,最終實現(xiàn)設計控制。
(4) 強調(diào)實際應用,整合“微機原理”與“單片機”課程,突出實訓,強調(diào)工業(yè)控制計算機編程能力的培養(yǎng)。
最終工程對象教學法的成果為小型賽車、機器人等實物,為畢業(yè)設計、創(chuàng)新活動等綜合性實踐環(huán)節(jié)奠定基礎。學生“工程能力素質(zhì)”的進階培養(yǎng)效果見圖2。
2.2 過程控制專業(yè)培養(yǎng)方向
源于專業(yè)辦學積累、依托冶金行業(yè)背景,繼承基于“大工程”理念的人才培養(yǎng)思路,理論教學以流程工業(yè)主流科學技術(shù)為主線梳理教學內(nèi)容,開發(fā)具有冶金行業(yè)背景的豐富的工程教學案例,把加熱爐溫度控制、熱連軋板厚控制、卷曲張力控制具有典型代表性的案例,引入到“工程案例教學法”中, 完成了板坯連鑄連軋生產(chǎn)線核心技術(shù)和主要控制系統(tǒng)的剖析和學習,為以板坯連鑄連軋生產(chǎn)線為核心的流程工業(yè)綜合自動化系統(tǒng)“大工程”自動化專業(yè)教學奠定了基礎。搭建多層次專業(yè)能力培養(yǎng)平臺,通過“課堂教學—實驗—實訓—工程培訓(包括科技大賽)—實習”,多維度、交錯融合、螺旋式全面提升學生的流程工業(yè)主流技術(shù)應用能力,實現(xiàn)與企業(yè)工程應用做到無縫連接。
圖2 專業(yè)能力素質(zhì)進階培養(yǎng)示意圖
授課改革理論教學與實驗教學打通,老師講授完某個知識點同步操作練習。實踐性較強的課程,淡化理論考試,突出實踐能力的考核。經(jīng)“控制系統(tǒng)仿真”,“嵌入式系統(tǒng)及應用”,“自動化工程軟件”等多門課程實踐,效果良好。
實踐教學強調(diào)校內(nèi)與企業(yè)相結(jié)合,形式多樣,注重構(gòu)建系統(tǒng)性培養(yǎng),實踐教學體系[6-9],見圖3。
3.1 用大工程觀透視工程教育存在的問題
重構(gòu)應用型自動化專業(yè)實習教學—開創(chuàng)基于 “板坯鑄軋生產(chǎn)自動化過程實習教學片”的“看中學”、“教中學”,并在已有校內(nèi)三個典型實習平臺進行模擬的“做中學”的實習新模式[10-11]。
由于工業(yè)現(xiàn)場控制設備都是在大電流、高電壓狀態(tài)下運行,為了安全,學生們只能遠觀,不能靠近,更不能操作。因此,對其內(nèi)部結(jié)構(gòu)和運行方式無法進行詳細了解和分析。且隨著現(xiàn)代科學技術(shù)的迅猛發(fā)展,企業(yè)的生產(chǎn)工藝、裝備水平得到了飛速的發(fā)展,自動化實現(xiàn)方式趨于數(shù)字化和信息化,學生難于了解“不可視”的現(xiàn)代化工藝過程和控制技術(shù)。以包鋼薄板廠國際領(lǐng)先的連鑄連軋生產(chǎn)線為背景,從連鑄連軋生產(chǎn)工藝介紹入手,深入剖析網(wǎng)絡化系統(tǒng)層次結(jié)構(gòu),重點講述系統(tǒng)整體設計過程,生產(chǎn)過程儀器儀表、電氣設備的類型及選型,典型環(huán)節(jié)的控制過程、控制規(guī)律及監(jiān)控系統(tǒng)的設計,最后針對典型環(huán)節(jié)給出了豐富的設計案例,包括厚度控制、板形控制、卷曲張力控制、活套控制等,采用案例教學,加深學生對自動化主流技術(shù)的理解,縮小教學實踐與工程實際應用的差距,并采用“請進來、走出去”的校企結(jié)合方式有效解決了自動化專業(yè)實習效果差的問題。
圖3 實踐教學新體系結(jié)構(gòu)
3.2 構(gòu)建流程工業(yè)綜合實踐教學平臺[12-13]
基于現(xiàn)有自動化實驗條件,合理利用,并進行二次開發(fā),建設更具現(xiàn)代化生產(chǎn)特征的、開放的網(wǎng)絡化實踐教學平臺。實驗平臺網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)如圖4所示。
圖4 實驗平臺網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)圖
將整個實踐平臺看作是一個工廠,各實驗室是不同的車間,由小型控制系統(tǒng)組成的實驗裝置就是生產(chǎn)裝置,整個系統(tǒng)采用網(wǎng)絡控制的方式,建立由現(xiàn)場控制層、車間調(diào)度層、廠級管理層組成的典型工業(yè)生產(chǎn)自動化模擬工廠,使學生在實驗室感受到現(xiàn)代化工廠的氛圍。平臺的搭建,促進了以流程工業(yè)過程控制為背景的大型綜合設計性實驗的開展,有利于培養(yǎng)社會需求的工程技術(shù)人才。網(wǎng)絡化PCS實踐教學平臺經(jīng)過2011~2013年3年的開發(fā)與完善,完整的軟硬件教學體系用于面向企業(yè)自動化主流技術(shù)的職前培訓,經(jīng)自動化09、10級學生實踐及就業(yè)競聘回饋,獲得好評。
3.3 建設大學生創(chuàng)新與技能開發(fā)平臺
建設“科技創(chuàng)新實驗室”,購置、設計搭建了由各類機器人、智能車組成的研究開發(fā)平臺,以及各種傳感器、單片機開發(fā)板、電機驅(qū)動模塊等常用設備和材料,以及電路板PCB加工、小型多功能機床等設備,用于實訓和電子設計競賽,組建競賽訓練隊,制定運作模式,為優(yōu)秀學生個性化發(fā)展、科技創(chuàng)新能力提供了環(huán)境。具體科技創(chuàng)新實驗室、競賽訓練隊及其對應關(guān)系見圖5。
圖5 科技創(chuàng)新實驗室與競賽訓練隊對應關(guān)系
微計算機控制系列課程教學過程選取小型賽車、機器人為典型工程對象,學生對賽車、機器人模型從編程—接口電路設計—控制實現(xiàn)有良好的基礎,開展了群眾性創(chuàng)新活動,促進提高了學生的科技創(chuàng)新能力。自2005年開始,學生獲得全國“智能車大賽”、“電子大賽”、“機器人大賽”等科技創(chuàng)新競賽的獎項由最初的每年2到3項發(fā)展到現(xiàn)在的10幾項。
3.4 校企深度合作,系統(tǒng)性培養(yǎng)學生專業(yè)能力[14-15]
與包鋼設計院、薄板坯連鑄連軋廠、內(nèi)蒙古新聯(lián)信息產(chǎn)業(yè)有限公司(包鋼自動化研究所 )、包頭鋁業(yè)(集團)有限責任公司、歐蒙電力等多家企業(yè)建立校企聯(lián)合實踐教學基地,并簽訂了合作協(xié)議。按專業(yè)認知、系統(tǒng)認知、系統(tǒng)設計與調(diào)試、系統(tǒng)集成的思路螺旋式培養(yǎng)學生的專業(yè)能力,具體實施過程見圖6。
以包鋼薄板廠為工業(yè)背景,了解現(xiàn)代化企業(yè)先進工藝、自動化技術(shù)水平及企業(yè)對自動化人才應具備知識的需求,初步認知專業(yè)。通過系統(tǒng)認知、設計與調(diào)試,大力培養(yǎng)學生流程工業(yè)自動化主流技術(shù)的掌握與應用能力,具體為由包鋼設計院企業(yè)教師開設企業(yè)必修課程“自動化工程設計導論”、深入歐蒙電力現(xiàn)場實踐等方式培養(yǎng)學生電氣與控制系統(tǒng)設計圖紙認知及按標準規(guī)范繪圖能力;通過取材包鋼薄板廠開發(fā)的板坯鑄軋生產(chǎn)線教學片,對生產(chǎn)過程進行剖析,深度了解從供配電—煉鋼—加熱爐—軋制生產(chǎn)線的單體自動化及集成自動化相關(guān)知識,并通過校內(nèi)流程工業(yè)綜合實踐平臺等環(huán)節(jié)進行設計與調(diào)試。深入合作企業(yè)內(nèi)蒙古新聯(lián)信息產(chǎn)業(yè)有限公司(包鋼自動化研究所 ),培養(yǎng)學生系統(tǒng)集成能力。學生系統(tǒng)集成能力的提高,將進一步加強對專業(yè)的認知。
圖6 專業(yè)能力培養(yǎng)實施過程圖
改革措施的陸續(xù)實施表明,改革的整體思路正確,培養(yǎng)目標明確,方法效果明顯。系統(tǒng)化實踐內(nèi)容設計及開發(fā)與當今的自動化主流技術(shù)緊密結(jié)合,搭建的多層次專業(yè)能力培養(yǎng)平臺的構(gòu)思及建設具有科學性和發(fā)展性。采取的校企合作的實踐方式具有開拓、創(chuàng)新性,為自動化專業(yè)學生全面理解并應用專業(yè)知識提供了貼近現(xiàn)代工業(yè)的工程實踐背景,提高了學生工程實踐能力和創(chuàng)新能力,增強了學生的就業(yè)優(yōu)勢,對同類高校自動化專業(yè)具有引領(lǐng)示范作用[16]。
改革也促進了專業(yè)課程群和專業(yè)師資隊伍建設,我校自動化專業(yè)教師團隊被評為內(nèi)蒙古自治區(qū)優(yōu)秀教師團隊,“自動控制原理”“微計算機技術(shù)及應用”被評為自治區(qū)精品課程,多門課程評為校級精品課程和重點建設課程。指導學生獲得全國“智能車大賽”多項省部級、國家級獎。多名教師完成了多項國家級、省部級、校級教改項目,多次獲得省級、校級教學成果獎,發(fā)表教改核心論文多篇,多人次獲得各級個人榮譽稱號。改革增強了學生的就業(yè)優(yōu)勢,突顯了自動化專業(yè)“學以致用、能力為本、就業(yè)為上”的人才培養(yǎng)模式,力爭做好 “ 卓越工程師教育培養(yǎng)計劃”的示范點。
[1] 林 ?。嫦颉白吭焦こ處煛迸囵B(yǎng)的課程體系和教學內(nèi)容改革[J].高等工程教育研究,2011(5):1-9.
[2] 景新幸,郭 慶,魏銀霞.深化改革構(gòu)建地方高校工程應用型人才培養(yǎng)體系[J].中國大學教學,2011(11):33-34.
[3] 楊立芳,羅玲玲,姜明國.地方院校應用型本科人才的校企合作培養(yǎng)模式研究[J].實驗技術(shù)與管理,2013,30(3):15-18,23.
[4] 周德儉,李創(chuàng)第,秦福利.試析應用型本科教學體系的構(gòu)建[J].黑龍江高教研究,2010(9):157-159.
[5] 韓 璞,林永君. 自動化專業(yè)卓越工程師課程體系的改革與實踐[J].實驗室研究與探索,2011,30(10):262-271.
[6] 崔桂梅,賈玉瑛.自動化專業(yè)應用型人才培養(yǎng)模式的改革和實踐[J].實驗室研究與探索,2009,22(6): 105-107.
[7] 陳 以,楊 青,王改云. 自動化學科專業(yè)人才培養(yǎng)實踐創(chuàng)新體系的建設[J].實驗技術(shù)與管理,2014,31(4):16-19,24.
[8] 周德儉,李創(chuàng)第,劉昭明.地方院校面向應用本科人才培養(yǎng)的實踐教學體系構(gòu)建與實踐[J].黑龍江高教研究,2011(3):165-167.
[9] 熊曉君,鳳 飛,張開明.拓展多元化實踐教學科學發(fā)展創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式[J].實驗室研究與探索,2011,30(6):251-253.
[10] 李愛蓮,崔桂梅.“看中學、教中學、做中學”實習新模式的探索與實踐[J].實驗室研究與探索,2013,32(8):184-187.
[11] 楊 寧,王志萍,徐耀良.構(gòu)建校內(nèi)外結(jié)合的實習教學模式[J].實驗室研究與探索,2011,30(3):145-146,153.
[12] 崔桂梅,龍剛領(lǐng),劉丕亮.網(wǎng)絡控制綜合集成實驗平臺[J].實驗室研究與探索,2013(32):112-114.
[13] 徐新成,朱建軍,趙春鋒.“卓越工程師教育培養(yǎng)計劃”工程訓練教學改革[J].實驗室研究與探索,2014(33):223-226.
[14] 馬延奇.產(chǎn)學研合作與創(chuàng)新人才培養(yǎng)[J].中國高等教育,2011(6):44-46.
[15] 李偉銘,黎春燕.產(chǎn)學研合作模式下的高校創(chuàng)新人才培養(yǎng)機制研究[J].現(xiàn)代教育管理,2011(5):102-105.
[16] 顧永安,何東亮.地方應用型本科高校創(chuàng)新人才培養(yǎng)的探索[J].中國成人教育,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
教育部自動化類專業(yè)教學指導委員會專業(yè)教育教學改革研究課題(2014A31);內(nèi)蒙古科技大學教改研究重點立項課題(JY2013009)
李愛蓮(1973-),女,河北唐山人,碩士,副教授,系主任, 主要研究方向:復雜過程建模、控制與優(yōu)化。
Tel.: 13847232673; E-mail: xsfls854598@126.com
G 642
A
1006-7167(2015)08-0182-04