“中國制造2025”背景下自動化專業(yè)人才培養(yǎng)模式創(chuàng)新

趙眾 龐俊秋 吳佳偉

摘 ?要：“中國制造2025”對我國制造業(yè)發(fā)展提出了新要求，我國制造業(yè)即將迎來新的發(fā)展趨勢。根據(jù)“中國制造2025”對工業(yè)自動化提出的全新要求，探索自動化專業(yè)人才培養(yǎng)新模式，改革自動化專業(yè)教育教學(xué)模式迫在眉睫。通過校企聯(lián)合培養(yǎng)、跨學(xué)科交叉教學(xué)和沉浸式教學(xué)等教學(xué)方式改革，提出理論與實踐相結(jié)合的自動化專業(yè)人才培養(yǎng)新模式。教學(xué)實踐結(jié)果表明，新模式對于提高自動化專業(yè)學(xué)生的綜合素質(zhì)、學(xué)習(xí)能力和動手能力等具有顯著作用，能有效適應(yīng)“中國制造2025”對自動化專業(yè)人才的需求。

關(guān)鍵詞：中國制造2025;自動化專業(yè)人才培養(yǎng);校企聯(lián)合;沉浸式教學(xué)

高青松[1]、逯東[2]、孫曉[3]等學(xué)者指出“中國制造2025”的發(fā)布，標(biāo)志著我國的新工業(yè)時代，即工業(yè)4.0（生產(chǎn)智能化）時代將正式到來。根據(jù)其戰(zhàn)略部署，我國將在十年內(nèi)由制造業(yè)大國發(fā)展成為制造業(yè)強國。但目前我國大多數(shù)企業(yè)都還處在電氣化時代階段，信息化水平落后，不能適應(yīng)新工業(yè)時代的變化和需求，對具有高端技術(shù)的自動化專業(yè)人才的需求尤為迫切。此外，自動化技術(shù)的前沿性、時代性、普適性、系統(tǒng)性、信息性及其自適應(yīng)和自學(xué)習(xí)等特性對自動化專業(yè)人才的培養(yǎng)也提出了新的要求。高等學(xué)校作為人才培養(yǎng)的搖籃，擔(dān)負(fù)著為國家培養(yǎng)高端人才的艱巨任務(wù)，這要求高校應(yīng)當(dāng)秉承“以人為本，以人才為重”的理念，堅持“理論聯(lián)系實際”的原則，以“培養(yǎng)高精尖人才”為導(dǎo)向，以實現(xiàn)“人才振興與技術(shù)更新”為使命，培養(yǎng)出適應(yīng)新工業(yè)時代需求的自動化專業(yè)人才。在“中國制造2025”背景下，高等院校原有的人才培養(yǎng)機制、師資隊伍和實踐條件已不足以支撐國家發(fā)展戰(zhàn)略下的自動化專業(yè)人才培養(yǎng)，迫切需要建立人才培養(yǎng)新模式。因此，從“中國制造2025”內(nèi)涵出發(fā)，研究自動化專業(yè)面向中國制造2025校企深度融合協(xié)同育人新模式具有重要的意義[4]。

基于北京化工大學(xué)自動化專業(yè)課程設(shè)置（含理論和實踐），結(jié)合校企合作經(jīng)驗，依托沉浸式教育方法，本文提出適應(yīng)“中國制造2025”發(fā)展需求的自動化專業(yè)人才培養(yǎng)新模式。實踐結(jié)果表明，該培養(yǎng)模式在我校的自動化專業(yè)人才培養(yǎng)中效果良好。

一、自動化專業(yè)人才培養(yǎng)現(xiàn)狀及存在問題

（一）自動化專業(yè)人才培養(yǎng)現(xiàn)狀

自“中國制造2025”發(fā)布以來，根據(jù)社會需求，各高校對自動化專業(yè)的教學(xué)改革不斷進(jìn)行調(diào)整和完善，并一直在探索新的培養(yǎng)模式。培養(yǎng)模式主要目的是：第一，打牢學(xué)生控制理論的基礎(chǔ);第二，培養(yǎng)學(xué)生理解、掌握以及應(yīng)用信息和網(wǎng)絡(luò)等技術(shù)的綜合能力;第三，綜合自動化技術(shù)應(yīng)用范疇，一定程度地補充專業(yè)知識。為此，部分高校自動化專業(yè)作出相應(yīng)調(diào)整：第一，改革主要以第一課堂的理論學(xué)習(xí)為主，對于實踐類課程，做了少量調(diào)整。例如，增加了樓宇自動化、機器人技術(shù)等實踐類課程[5]。此外，在自動化控制理論課程設(shè)計上，增加了系統(tǒng)辨識、優(yōu)化理論等[6]。第二，為了培養(yǎng)學(xué)生信息科學(xué)技術(shù)能力，部分學(xué)校增加了基于計算機專業(yè)的交叉學(xué)科課程，如網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和嵌入式系統(tǒng)開發(fā)等。

（二）自動化專業(yè)人才培養(yǎng)存在問題

盡管培養(yǎng)模式調(diào)整在一定層面上滿足了社會對自動化專業(yè)人才的部分需求，但總體來講，還僅是理論知識方面的簡單補充，并未對自動化專業(yè)的教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)體系以及教學(xué)方法進(jìn)行深入探究和有效整合，難以滿足“中國制造2025”對自動化專業(yè)人才培養(yǎng)的新需求。在自動化專業(yè)學(xué)生培養(yǎng)的方面問題主要體現(xiàn)在培養(yǎng)內(nèi)容、培養(yǎng)資源和培養(yǎng)理念三個方面。第一，在專業(yè)人才培養(yǎng)內(nèi)容方面，供與需有待統(tǒng)一，自動化專業(yè)培養(yǎng)知識體系嚴(yán)重滯后。在教學(xué)內(nèi)容上：一方面，主要體現(xiàn)在課程設(shè)置不合理、教學(xué)質(zhì)量不理想、實踐類課程缺乏有效管理和專業(yè)教育相對滯后;另一方面，企業(yè)界尚未參與到學(xué)校教學(xué)培養(yǎng)工作上，學(xué)校的新技術(shù)以及企業(yè)的新工藝并未得到有效結(jié)合。第二，在專業(yè)人才培養(yǎng)資源上，產(chǎn)與學(xué)尚需協(xié)同，校企間供需不平衡尤為突出。在教學(xué)實踐中：一方面，作為雙贏模式的產(chǎn)學(xué)研并未得到有效結(jié)合，工程教育的質(zhì)量沒有得到有效提高;另一方面，校企之間在學(xué)生培養(yǎng)課程體系設(shè)置、師資隊伍配置和素質(zhì)教育平臺搭建等方面并未得到有效緊密的結(jié)合，即使有部分結(jié)合的，但是效果并不明顯并且不持續(xù)。第三，在專業(yè)人才培養(yǎng)理念上，科與教急需融合，師資力量“非工化”現(xiàn)象依然突出。一方面，現(xiàn)行體制對對高校教師體系評價仍以科研產(chǎn)出和社會職能為主，而嚴(yán)重忽略了教師在教學(xué)上的業(yè)績，背離了科教融合發(fā)展的基本教學(xué)原則;另一方面，人才的培養(yǎng)以及教學(xué)工作的產(chǎn)出是一項細(xì)水長流的長期工程，其評價和反饋周期相對較長，因此其重要程度常被忽視，從而導(dǎo)致教師在教學(xué)上的動力也稍顯不足。因此，深入改革，探索自動化專業(yè)面向“中國制造2025”的新型人才培養(yǎng)模式探索迫在眉睫[7]。

二、自動化專業(yè)人才培養(yǎng)模式創(chuàng)新

（一）自動化專業(yè)人才培養(yǎng)模式的創(chuàng)新內(nèi)容

基于“中國制造2025”的大背景，高校自動化專業(yè)人才培養(yǎng)模式應(yīng)包括課程內(nèi)容研究、自動化專業(yè)沉浸式教學(xué)及產(chǎn)學(xué)合作的協(xié)同育人等新模式，圍繞課程、教學(xué)與協(xié)同育人展開專業(yè)化人才培養(yǎng)，以滿足社會發(fā)展需要。

1.課程內(nèi)容

“以人為本”是“中國制造2025”的基本理念?！爸袊圃?025”的戰(zhàn)略計劃為各大高校人才培養(yǎng)模式改革指明方向，即以適應(yīng)工業(yè)變化新形勢為目標(biāo)。新型人才不僅需要具有較強理論知識和學(xué)習(xí)能力，還需要具有較強動手能力、跨學(xué)科知識綜合應(yīng)用的能力以及分析問題和解決實際問題的能力。

為滿足社會企業(yè)發(fā)展與人才梯隊建設(shè)的需求，北京化工大學(xué)信息學(xué)院與北京清大華億公司共同制定了適用于我校自動化專業(yè)學(xué)生的系統(tǒng)的“先進(jìn)控制工程師培養(yǎng)計劃”，其內(nèi)容如下：

第一，培養(yǎng)對象。培養(yǎng)對象主要包括兩種類型，一是北京化工大學(xué)自動化系本科畢業(yè)生，學(xué)習(xí)過化工過程方面的課程，并專業(yè)課成績良好;二是有控制和化工知識基礎(chǔ)的碩士畢業(yè)生。（注：如有先進(jìn)控制項目實施經(jīng)驗，則無需培訓(xùn)，可直接入職。）

第二，培養(yǎng)過程。參與培訓(xùn)的學(xué)員與清大華億公司簽訂實習(xí)培訓(xùn)合同，以實習(xí)生的身份全職培訓(xùn)半年。公司提供住宿，并發(fā)放基本生活費。課程內(nèi)容分為兩部分：一部分為高校理論課程，另一部分課程為清大華億資深技術(shù)專家結(jié)合實踐進(jìn)行講授。培訓(xùn)完成后，對培訓(xùn)內(nèi)容進(jìn)行考核，其內(nèi)容分為理論筆試、口試以及實踐。結(jié)合考核成績，最終由清大華億公司對學(xué)員進(jìn)行綜合評價，并發(fā)放結(jié)業(yè)證書。

第三，轉(zhuǎn)正與后續(xù)工作安排。綜合考核成績優(yōu)異者可以與公司簽訂勞動合同，無試用期。

第四，培訓(xùn)課程設(shè)置。課程主要包括集散控制系統(tǒng)（DCS）、化工動態(tài)學(xué)及其應(yīng)用、現(xiàn)代控制理論、先進(jìn)控制技術(shù)及其應(yīng)用、軟測量技術(shù)及其應(yīng)用和PACROS/Profit Controller/DMC Plus軟件應(yīng)用介紹等。

在“中國制造2025”的基本理念下培養(yǎng)自動化人才，基于社會發(fā)展需求探索學(xué)校自動化人才培養(yǎng)新模式，通過“校企合作”實現(xiàn)學(xué)校課程內(nèi)容的創(chuàng)新，為學(xué)生提供良好的實踐創(chuàng)新條件。

2.沉浸式教學(xué)模式

根據(jù)沉浸式理論，挑戰(zhàn)（challenge）與技巧（skill）是影響沉浸的兩個關(guān)鍵因素。一方面，如果挑戰(zhàn)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出學(xué)生的能力水平，會使其產(chǎn)生強烈的失控感與挫敗感[8]。另一方面，如果挑戰(zhàn)對于學(xué)生而言過于簡單，那將會使其失去對實踐項目的興趣。一個良好的沉浸狀態(tài)應(yīng)當(dāng)在這兩種狀態(tài)之間平衡，既能引起參與者學(xué)習(xí)探討興趣，又不會使其感到彷徨與挫敗。為學(xué)生提供一個優(yōu)良的環(huán)境，發(fā)揮學(xué)生的最大主觀能動性。

3.產(chǎn)學(xué)合作的協(xié)同育人模式

從“中國制造2025”背景出發(fā)，對協(xié)同育人模式發(fā)展現(xiàn)狀進(jìn)行分析，以創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)為核心，以產(chǎn)學(xué)研深度融合為基礎(chǔ)，探究協(xié)同育人新模式，以加快自動化專業(yè)教育改革的進(jìn)程。高等教育的核心是服務(wù)社會，高等工程教育的核心是培養(yǎng)有社會責(zé)任感、創(chuàng)新精神和求知欲的工程技術(shù)人才，人才培養(yǎng)的新模式是面向“中國制造2025”背景下新工科建設(shè)的核心內(nèi)容之一。借助政府、行業(yè)、企業(yè)及科研院所的力量，搭建高品質(zhì)的產(chǎn)學(xué)合作協(xié)同育人平臺，培養(yǎng)具有創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)執(zhí)行力的新產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域急需的自動化專業(yè)技術(shù)人才，正是面向“中國制造2025”背景下人才培養(yǎng)新模式的積極探索和實踐目標(biāo)。

（二）自動化專業(yè)人才培養(yǎng)模式的創(chuàng)新途徑

1.理論教學(xué)改革

（1）搭建校企合作平臺。學(xué)校與企業(yè)共建師資隊伍，分為校內(nèi)導(dǎo)師與校外導(dǎo)師，學(xué)生成績評定分為校內(nèi)理論課程成績與校外實踐項目成績。目前，大部分企業(yè)的新技術(shù)與新工藝并沒有納入到高校人才培養(yǎng)計劃與教學(xué)體系中;此外，實踐環(huán)節(jié)（設(shè)計、實驗、實習(xí)、見習(xí)及畢業(yè)設(shè)計等）的時間設(shè)置也極其有限。針對這一問題，通過與企業(yè)簽訂產(chǎn)學(xué)研合作協(xié)議，為校企深度融合協(xié)同育人新模式提供研究基礎(chǔ)和支撐條件。政府、行業(yè)、企業(yè)和科研院所共同合作，借助多主體的力量搭建高品質(zhì)的產(chǎn)學(xué)合作協(xié)同育人平臺，培養(yǎng)具有創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力的自動化專業(yè)技術(shù)人才，以滿足新產(chǎn)業(yè)的需求。在此過程中，學(xué)校和企業(yè)都是培養(yǎng)人才的主體。企業(yè)不再只是一個工作場所，而是具有研究和制定教學(xué)目標(biāo)、培養(yǎng)計劃、教學(xué)內(nèi)容和培養(yǎng)方式的人才培育基地，與學(xué)校一起參與教育方案的制定和實施，并建立校企共同評價機制，共建“師資隊伍”。從而使校內(nèi)理論課程與校外培訓(xùn)實習(xí)和實踐及時接軌，以培養(yǎng)出一批具有規(guī)劃、設(shè)計、開發(fā)、實踐及應(yīng)用創(chuàng)新能力相結(jié)合的綜合型人才。

（2）多學(xué)科交叉知識整合與運用?！爸袊圃?025”要求人才應(yīng)當(dāng)具有綜合運用物理[9]、自動化和計算機等多學(xué)科知識的能力。因此，應(yīng)當(dāng)以培養(yǎng)高素質(zhì)自動化專業(yè)人才為目標(biāo)，以實訓(xùn)為手段，理論聯(lián)系實際，整合各學(xué)科知識，總體協(xié)調(diào)與規(guī)劃，構(gòu)建開放培養(yǎng)的教學(xué)模式，使學(xué)生能將知識深度融合并運用到實踐項目中。

2.實踐教學(xué)改革

（1）建立校企合作基地和基金。人才培養(yǎng)應(yīng)與產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展協(xié)同發(fā)展，與企業(yè)產(chǎn)學(xué)合作實現(xiàn)雙贏?！爸袊圃?025”為教育改革指明了方向，這要求校企聯(lián)合設(shè)立實踐培育基地，共同制定理論培養(yǎng)課程，設(shè)立學(xué)生創(chuàng)新項目基金，設(shè)立企業(yè)兼職教授基金，完善校企協(xié)同評價機制，從而為校企聯(lián)合育人創(chuàng)造良好環(huán)境條件。因此，公司與學(xué)?？梢晕嗑哂凶詣踊⒖刂?、石油化工工藝和信息工程等方面的高級技術(shù)人才，為具有針對性地培養(yǎng)出高級工程師、項目經(jīng)理和專業(yè)專家等后備人才，實現(xiàn)有梯度的人才培養(yǎng)提供有力保障。

（2）增加實踐課程設(shè)置。[10]除了校內(nèi)設(shè)置的理論課程以外，應(yīng)當(dāng)在企業(yè)設(shè)立實踐基地，設(shè)置實踐課程;由企業(yè)導(dǎo)師以及學(xué)校共同制定課程計劃，將理論與實踐相結(jié)合。核心課程包括：集散控制系統(tǒng)（DCS）、化工動態(tài)學(xué)及其應(yīng)用、現(xiàn)代控制理論、先進(jìn)控制技術(shù)及其應(yīng)用、軟測量技術(shù)及其應(yīng)用及PACROS/Profit Controller/DMC Plus軟件應(yīng)用介紹等。

3.沉浸式教學(xué)改革

基于“中國制造2025”的新要求，結(jié)合校企聯(lián)合培養(yǎng)的應(yīng)用實例，利用沉浸理論，引入目標(biāo)導(dǎo)向式教學(xué)，搭建了面向自動化專業(yè)人才的“過程控制先進(jìn)控制技術(shù)沉浸式教學(xué)實驗系統(tǒng)”，并進(jìn)行自動化專業(yè)先進(jìn)控制技術(shù)沉浸式教學(xué)實踐。通過提出具有適當(dāng)挑戰(zhàn)的問題，引導(dǎo)學(xué)生思考，進(jìn)行知識講解，師生共同探討解決方案，從而實現(xiàn)自動化專業(yè)的教學(xué)模式的創(chuàng)新。一方面，從問題的角度著手，能有效對學(xué)生思路進(jìn)行引導(dǎo)，使學(xué)生實現(xiàn)從被動接受到主動學(xué)習(xí)的轉(zhuǎn)變，從而提高學(xué)生綜合運用知識的能力和解決實際問題的能力;另一方面，教學(xué)方式從原來閉塞模式變成了開放模式，發(fā)現(xiàn)問題-分析問題-學(xué)習(xí)知識-解決問題過程均由學(xué)生和教師共同參與，使得讓學(xué)生從聆聽者變成參與者，有效提升其自主學(xué)習(xí)能力。

4.突破產(chǎn)學(xué)合作瓶頸，探索協(xié)同育人新模式

協(xié)同創(chuàng)新作為合作的創(chuàng)新行為，實際是管理上的創(chuàng)新，其中“創(chuàng)新”是協(xié)同創(chuàng)新的中心點，“協(xié)同”是多主體、多因素的相互協(xié)調(diào)與補充。在“中國制造2025”背景下，高等院校原有的人才培養(yǎng)機制、師資隊伍和實踐條件已不足以支撐國家發(fā)展戰(zhàn)略下的自動化專業(yè)人才培養(yǎng)的需求。新經(jīng)濟(jì)、新產(chǎn)業(yè)的發(fā)展需要建立自動化專業(yè)的人才培養(yǎng)新模式。[11]因此，需要將高校自動化專業(yè)課程教學(xué)及時植入到企業(yè)實際設(shè)計與技術(shù)開發(fā)環(huán)節(jié)。一方面，在解決實際問題中，及時發(fā)現(xiàn)問題，從而斷進(jìn)行培養(yǎng)模式的優(yōu)化;另一方面，將優(yōu)化后的新型人才培養(yǎng)新模式，進(jìn)行實際應(yīng)用，從而檢驗其時效性。以此加深學(xué)生對專業(yè)的理解，提高其對知識的綜合運用能力，從而為社會培養(yǎng)更多理論和實踐相結(jié)合的創(chuàng)新型人才。

三、總結(jié)

實踐證明，理論與實踐教學(xué)結(jié)合沉浸式教學(xué)方法的新型人才培養(yǎng)模式已取得初步成功。通過校企合作，對學(xué)生先進(jìn)控制理論以及實踐操作進(jìn)行聯(lián)合培養(yǎng)，開拓學(xué)生思維，使得學(xué)生對先進(jìn)控制有更深的理論知識儲備和較強的實踐操作能力。有效解決自動化專業(yè)人才培養(yǎng)內(nèi)容、培養(yǎng)資源和培養(yǎng)理念三個方面存在的問題。學(xué)生的理論性成績和實踐能力均得到提高，較好地改善校企在人才培養(yǎng)不協(xié)調(diào)、產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)脫節(jié)的情況。培養(yǎng)跨專業(yè)、具有實踐創(chuàng)新能力和綜合運用能力的創(chuàng)新型人才是工業(yè)4.0發(fā)展與中國制造2025戰(zhàn)略實施的重要支撐，而該類人才的培養(yǎng)必須依靠創(chuàng)新的人才培養(yǎng)模式，必須要結(jié)合中國制造2025制造業(yè)的內(nèi)涵、方向和重點領(lǐng)域，從而調(diào)整師資隊伍，構(gòu)建新型教學(xué)模式，以順應(yīng)當(dāng)代新需求。

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責(zé)任編輯 ?楊慧芝