田 海， 崔桂梅， 劉慧博， 劉丕亮， 李愛蓮

(內蒙古科技大學 信息工程學院，內蒙古 包頭 014010)

0 引 言

隨著我國由“中國制造”逐漸轉變?yōu)椤爸袊鴦?chuàng)造”的產業(yè)結構升級調整的關鍵歷史時期，創(chuàng)新驅動成為新時期國家的重要發(fā)展戰(zhàn)略。近年來我國高等教育的發(fā)展戰(zhàn)略從規(guī)模和數(shù)量的擴張逐步轉向質量和內涵的提高，教育價值觀也正由“應試教育”向“素質教育”轉變。探索如何培養(yǎng)大量的高素質創(chuàng)新性人才是目前我國高等教育必須面對的重大課題[1]。

我校自動化專業(yè)2005年被評為內蒙古自治區(qū)第一批品牌專業(yè)，2008年被評為國家特色專業(yè)，2012年被教育部評為國家級 “卓越計劃”試點專業(yè)，2015年被評為自治區(qū)重點建設專業(yè)。畢業(yè)生的一次就業(yè)率多年保持在較高水平，普遍受到用人單位的一致好評。近幾年，基于“大工程”背景，探索企業(yè)、大學、科研院所三位一體相融合的自動化專業(yè)工程實踐能力培養(yǎng)模式，形成了自動化專業(yè)人才卓有成效的培養(yǎng)特色。逐步建立了較為完善的創(chuàng)新型人才培養(yǎng)體系，不斷嘗試實驗教學和課堂教學的方法創(chuàng)新，積極引導學生進行創(chuàng)新性學習，激發(fā)學生的創(chuàng)造性思維。在落實和鞏固教學改革成果的基礎上，隨著教學改革的不斷深入，深切的感受到教學質量仍有提升空間，尤其實踐性教學環(huán)節(jié)是高效培養(yǎng)學生創(chuàng)新能力的“肥沃土壤”，還有許多亟待革新和完善的內容[2]。

在創(chuàng)新型教學改革向深層次探索和推進的過程中，通過多種途徑深度探求實踐性環(huán)節(jié)教學內容和方法的創(chuàng)新，努力提升和激發(fā)學生學習興趣，在新型的實踐性教學環(huán)境中重點培養(yǎng)學生綜合的創(chuàng)新素養(yǎng)和創(chuàng)新能力，是目前教學深化改革的主攻方向。在強調“創(chuàng)新性”的同時，也要充分考慮到人才培養(yǎng)的“全面性”。采取研究生導師型的“一對一”培養(yǎng)方式，加強師生有效溝通，不僅僅在專業(yè)方向上加強鍛煉，還在綜合素養(yǎng)方面加以正確引導，力爭將具有創(chuàng)新潛質的學生造就成擁有較強的團隊合作精神、組織管理能力和練達的社會交往能力的高素質“全面型”創(chuàng)新人才[3]。

1 探索全新的實訓培養(yǎng)模式

在我校自動化專業(yè)創(chuàng)新型人才實踐環(huán)節(jié)培養(yǎng)計劃中，在原有基礎實驗課的基礎上，有針對性開設了以下實訓課程：以提高可編程序控制器應用為目標的“電機拖動與PLC實訓”(16學時)；以培養(yǎng)控制網(wǎng)絡集成設計能力為目標的“PLC及控制網(wǎng)絡工程設計實訓”(32學時)；以培養(yǎng)高級微處理器研發(fā)和應用能力為核心的“微計算機應用及計控技術實訓”(20學時)；以加強過程控制能力和組態(tài)軟件應用為核心的“流程控制自動化技術實訓”(20學時)等。經過幾年的積累、完善和提高，這些實訓課程的建設和實施取得了預期的成果，激發(fā)了學生自主學習和創(chuàng)新的積極性。與此同時，對于基礎知識扎實、工程實踐能力和創(chuàng)新意識較強的學生，在圓滿完成上述實訓課程任務后，仍然有“吃不飽”的感覺，希望能夠參加更接近于工程實際的具有真實性和挑戰(zhàn)性的實訓環(huán)節(jié)，參加實戰(zhàn)性和對抗性更強的創(chuàng)新活動[4]。

“創(chuàng)新素質”的培養(yǎng)是必須通過一些有效的方法和途徑才能完成，“創(chuàng)新能力”的提高是必須提供一些良好的創(chuàng)新訓練平臺并積極加以引導才能實現(xiàn)。為了給這部分基礎好、有需求的同學提供專業(yè)性、針對性更強的實訓創(chuàng)新環(huán)境，使他們快速的成長為具有創(chuàng)新潛質的優(yōu)秀學生[5]。解決這一關鍵問題的措施之一是，以全國高水平的專業(yè)科技大賽為實訓環(huán)節(jié)教學平臺，組織他們參加具有挑戰(zhàn)性和創(chuàng)新性的專業(yè)性強、影響面廣的全國大賽，在“實戰(zhàn)”環(huán)境中提高實訓的效果。為此新開設了“創(chuàng)新性綜合自動化實訓”課程，以學生在大賽前研發(fā)創(chuàng)新的表現(xiàn)和能力、參賽技術方案的質量、比賽成績等方面來評定實訓成績。

全國每年舉辦的各種大賽五花八門、良莠不齊，選擇一個滿足“創(chuàng)新性綜合自動化實訓”培養(yǎng)目標的科技大賽是當務之急。經過專業(yè)課教師(下稱創(chuàng)新導師)認真篩選，最終選定的賽項之一是全國大學生"西門子杯"工業(yè)自動化挑戰(zhàn)賽(2016年更名大學生中國智能制造挑戰(zhàn)賽)，該賽項是由教育部高等學校自動化專業(yè)教學指導分委員會、西門子有限公司和中國系統(tǒng)仿真學會聯(lián)合主辦的(始創(chuàng)于2006年)，是以模擬典型工業(yè)自動化系統(tǒng)為對象的工程科技創(chuàng)新競賽，是面向全國自動化、機電一體化及相關專業(yè)大學生的一項創(chuàng)新性科技活動。根據(jù)2011年1月由教育部與西門子有限公司簽署的合作備忘錄，本項賽事是教育部認定的大學生創(chuàng)新性競賽活動之一，并獲得教育部質量工程的資助。大學生中國智能制造挑戰(zhàn)賽不僅提出了卓越工程師的能力培養(yǎng)模型，還將卓越的含義具體化，將工程實踐和創(chuàng)新能力作為培養(yǎng)的優(yōu)先方向，為此專門設計了相應的培訓和競賽環(huán)節(jié)來引導學生注重全面工程實踐能力的培養(yǎng)和創(chuàng)新素質的提升。

在我校自動化專業(yè)2012、2013級卓越工程師班中先后選拔出重點培養(yǎng)學生，在創(chuàng)新老師的輔導下，組織他們分別參加了2015、2016全國大學生“西門子杯”工業(yè)自動化挑戰(zhàn)賽。該項工作在自動化專業(yè)2012、2013卓越工程師班已順利完成。在大賽的前期學習準備、創(chuàng)新開發(fā)和強度極高的挑戰(zhàn)性競賽過程中，錘煉和提高了學生的創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力。

根據(jù)全國大學生“西門子杯”工業(yè)自動化挑戰(zhàn)賽組委會年初公布的大賽樣題和進程安排，有針對性地制定了詳細的賽前學習和創(chuàng)新開發(fā)計劃。每個階段創(chuàng)新導師要對每個組每一名隊員的進展情況進行嚴格考核。創(chuàng)新導師制定的2015年大賽計劃進程見圖1。

圖1 參加2015全國大學生“西門子杯”工業(yè)自動化挑戰(zhàn)賽計劃進程

在上述的計劃進程中，3～5月階段主要是自主學習階段，由于學生前期的知識儲備嚴重不足，必須在創(chuàng)新導師的輔導下按計劃學習，進入5～7月階段，就是創(chuàng)新開發(fā)階段，創(chuàng)新導師只在方向和進度上加以控制，不進行過多的干預，讓學生充分展開自由思想的空間、張揚自身的聰明智慧，進行獨立的創(chuàng)新開發(fā)。通過2015和2016兩屆比賽，我校自動化專業(yè)共獲得全國總決賽二等獎3名，全國分賽區(qū)特等獎1名、一等獎2名和二等獎2名的佳績。收獲榮譽的同時，鍛煉和提升了綜合創(chuàng)新能力，極大的增強了自信心，為他們今后的職業(yè)發(fā)展奠定了堅實的基礎。圖2所示為本校自動化專業(yè)學生2015年參加大賽的獲獎照片。

圖2 本校師生參加2015全國大學生“西門子杯”工業(yè)自動化挑戰(zhàn)賽獲獎照片

2 發(fā)揮企業(yè)工程教學的重要作用

創(chuàng)新人才培養(yǎng)的實踐環(huán)節(jié)教學要求在課程結構、內容設置中體現(xiàn)先進性、工程性、創(chuàng)造性和實用性。由于自動化專業(yè)的特點是知識更新速度較快，高校的現(xiàn)有實驗設備很難與學科前沿發(fā)展技術相匹配，導致實踐環(huán)節(jié)課程往往滯后于實際的工程應用。企業(yè)與學校在創(chuàng)新型人才培養(yǎng)的實踐教學中長期深度合作，可以有效解決高校實驗設備陳舊、實驗資金不足和工程型師資匱乏等問題。目前很多高技術企業(yè)所具備的自動化控制設備是許多高校都無法滿足的，如果采取學校和企業(yè)聯(lián)合培養(yǎng)人才的模式，既使高校節(jié)約大型實驗設備和系統(tǒng)的購置成本，又能使學生在真實的工程環(huán)境中掌握前沿專業(yè)技術，使學生的創(chuàng)新實踐能力和工程創(chuàng)新意識得到快速提升。同時，拉近了“校門”與“廠門”之間的距離，為學生畢業(yè)后能夠快速適應和勝任工作崗位創(chuàng)造了有利條件，為今后職業(yè)生涯的工程創(chuàng)新奠定基礎[6-7]。

包頭鋁業(yè)(集團)有限責任公司是目前國內唯一采用世界領先技術偏析法工藝生產高純鋁的大型高新技術企業(yè)，包鋁集團一貫把產學研合作作為提高自身科技創(chuàng)新能力的重要途徑之一。多年來我校與包鋁集團在人才聯(lián)合培養(yǎng)、工程技術應用研究、科技成果轉化等方面有著良好的傳統(tǒng)合作關系。為了在創(chuàng)新型人才培養(yǎng)方面充分發(fā)揮企業(yè)工程教學的作用，我校依托包鋁集團建立了“國家級工程實踐教育中心”，發(fā)揮校企各自優(yōu)勢，構建聯(lián)合培養(yǎng)創(chuàng)新人才的綜合科技平臺。

在培養(yǎng)模式上打破原有的“基礎課—專業(yè)課—工程實習”三個獨立分割階段的教學模式，在基于“大工程”的人才培養(yǎng)理念背景下，采用“專業(yè)能力進階”的培養(yǎng)模式，進一步實現(xiàn)校、企業(yè)之間的無縫連接。對企業(yè)工程教學內容進行合理、科學的組合和優(yōu)化，實施全過程采用多年實踐中已經逐漸成熟的“案例驅動教學法”和“工程對象教學法”，校企雙方交錯融合、多維度、螺旋式提高學生的綜合工程實踐和創(chuàng)新能力。

3 采取創(chuàng)新導師“一對一”培養(yǎng)方式

以往的教學模式不管是課堂教學還是實踐教學，主要還是采取以班級為對象的群體式教學模式，教師處于主動地位，學生處于被動地位，學生的學習積極性調動不起來[8-9]。

在班級式的教學模式中，有突出培養(yǎng)價值的學生不能及時被發(fā)現(xiàn)，學生的個性才能得不到張揚。在本課題教學的探索實踐中，對于自動化專業(yè)有重點培養(yǎng)價值和需求的學生，提出“加餐、吃小灶”個性化人才培養(yǎng)模式，吸取研究生導師制的優(yōu)點，采取“一對一”培養(yǎng)方式。將這些學生在大三的第二學期直接分到各創(chuàng)新導師名下，由創(chuàng)新導師充分統(tǒng)籌現(xiàn)有的教學資源，同時緊密結合自身的研究方向后，提前確定畢業(yè)設計題目。由學生根據(jù)自己的興趣選擇題目，在創(chuàng)新導師“一對一”輔導中，提前半年開展本科畢業(yè)設計。目前2012級卓越工程師班的部分學生通過該種培養(yǎng)方式已經圓滿的完成畢業(yè)設計任務。

俗話說得好，“全身是鐵能打幾根釘”，今后學生漫長的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)之路是否成功，除了擁有一定的獨立創(chuàng)新能力和工程實踐經驗之外，還必須具備較強的綜合素質。這些知識在正常的教學中很少涉及，這些素養(yǎng)在群體性的課堂教學中很難獲取,采取導師制的培養(yǎng)方式可以使學生在導師的真實科研創(chuàng)新氛圍中快速成長，與自己的創(chuàng)新導師直接“親密接觸”“耳濡目染”，通過導師有意識的“言傳身教”可以快速提升學生的綜合創(chuàng)新素養(yǎng)。同時，由于大多數(shù)的創(chuàng)新導師都是研究生導師，讓這部分學生融入到研究生的培養(yǎng)環(huán)境中，讓研究生起到“傳、幫、帶”的作用。甚至，這部分學生可以直接參與到創(chuàng)新導師的科研活動中，在幫助創(chuàng)新導師完成一些科研任務的基礎上，引導和組織他們獨立申報和完成課題，在科學研究的“實戰(zhàn)環(huán)境”中提高學生自身的創(chuàng)新能力[10-11]。

4 初步成果、存在問題及改進措施

4.1 初步成果

對于我校2012級學生，一年級學習結束后在自動化專業(yè)4個班180余人中，學院提前進行宣傳，并根據(jù)學生創(chuàng)新潛質、實踐基礎、學生意愿和面試成績選拔進入自動化專業(yè)“卓越計劃”班的33人中，①在全國大學生西門子杯工業(yè)自動化挑戰(zhàn)賽、全國信息技術應用水平大賽、全國大學生機器人大賽等各級科技賽項中獲得國家級一等獎1項、二等獎5項，省部級特等獎一項、一等獎7項、二等獎6項等。②有16人考取了碩士研究生，其中10人考取985或211院校。③其余17人全部應聘到自己滿意的工作單位，其中不乏是百里挑一的工作崗位，就業(yè)質量和百分比較高。④提前半年開始畢業(yè)設計的12人中，有10人畢業(yè)設計成績評定為優(yōu)秀，優(yōu)秀率達到83.3%。

該計劃是在每屆學生中循環(huán)進行，直接受益人數(shù)每屆學生大約35人，同時該項目的建設對自動化專業(yè)4個班的學生具有引領和示范作用，間接受益學生人數(shù)每屆180人左右。

4.2 存在問題及改進措施

(1) 由于多年的教學習慣，創(chuàng)新導師大多已經習慣了“滿堂灌、填鴨式”的課堂教學模式[12]。就像一個健美操領舞教練一樣，喜歡學生跟我學、跟我做。在創(chuàng)新活動中有時因為學生的開發(fā)進度慢而著急，甚至給學生提供現(xiàn)成的設計或越俎代庖。這些做法都極大地抑制了學生創(chuàng)造性思維方式的培養(yǎng)，使學生的創(chuàng)新能力得不到有效的鍛煉和提高。對于該問題的解決，課題組采取的主要方法是從創(chuàng)新導師本身入手，組織他們學習相關創(chuàng)新方法的課程、統(tǒng)一思想、改變原來固化的教學方法。對該部分學生的創(chuàng)新指導，采取總體控制技術方向和進度的前提下，主要采取啟發(fā)、誘導、質疑、激勵等指導方式[13]。

(2) 創(chuàng)新教師普遍存在具有高水平的理論素養(yǎng)，但缺乏較強的實踐工程能力。他們大多從一個校門進入另一個校門，缺乏工廠的實踐經驗和工程背景，對于學生的工程實踐方面的創(chuàng)新指導常常深感力不從心。為了解決這一問題，本課題組組織創(chuàng)新教師，尤其是青年教師到工廠去參觀、調研和跟班實習，參與研發(fā)高水平的企業(yè)實際工程項目，將專業(yè)課教師培養(yǎng)成為“雙師型創(chuàng)新導師”[14]。

(3) 對于進入該培養(yǎng)計劃的學生，學校在學分認定、評獎、評優(yōu)等方面的配套制度還不夠完善，需要學校政策的大力支持。今后要積極和學校教務部門協(xié)商，努力推進教學改革實踐和制度建設同步進行。

5 結 語

在逐步完善創(chuàng)新型人才培養(yǎng)體系，落實教學改革成果的基礎上，通過多種途徑深度挖掘培養(yǎng)創(chuàng)新型人才的新模式。對實訓課程進行革新，提供專業(yè)性、針對性強的創(chuàng)新環(huán)境，使學生得到高強度、有價值的創(chuàng)新鍛煉；充分發(fā)揮企業(yè)工程教學在創(chuàng)新人才培養(yǎng)中的作用；采取創(chuàng)新導師“一對一”培養(yǎng)模式，針對學生的不同特點采取個性化培養(yǎng)方案，加強師生有效溝通，將具有創(chuàng)新潛質的學生造就成具備綜合素質較強的“全面型”創(chuàng)新人才[15-16]。該計劃的實踐與探索目前已取得初步成果，還在不斷的革新和完善的過程中。

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