SCI论文（www.lunwensci.com）:
摘要：工程教育认证体系中明确要求毕业生要具备解决复杂工程问题的能力，西安理工大学自动化专业积极调整和转变思路，聚焦学生解决复杂工程问题能力的培养，分别从优化实践课程体系及工程实践课程群、创新教学环节，加强校企合作力度、整合优质实践平台等方面进行探索与实践，取得了一定成果，以期为相关院校自动化专业提供参考。
关键词：复杂工程问题；自动化专业；工程实践
本文引用格式：焦尚彬,等.培养自动化专业学生解决复杂工程问题能力的探索与实践[J].教育现代化,2020,7(50):91-94.
Exploration and Practice of Training Automation Major Students’Ability to Solve Complex Engineering Problems
JIAO Shang-bin1,2，CHENG Gang1,2，LIU Han1,2，LIU Qing-feng1，XIN Jing1
(1.School of automation and Information Engineering,Xi'an University of Technology，Xi'an Shaanxi;2.National Experimental Teaching Demonstration Center of Information and Control Engineering of Xi'an University of Technology，Xi'an Shaanxi)
Abstract:In the engineering education certification system,graduates are clearly required to have the ability to solve complex engineering problems.The automation major of Xi’an University of Technology actively adjusts and changes ideas,focuses on the cultivation of students’ability to solve complex engineering problems,and focuses on optimizing the practice curriculum system,engineering practice curriculum group,innovative teaching links,strengthening the cooperation between schools and enterprises,and integrating high-quality practice platform We have made some achievements in the exploration and practice,in order to provide reference for the automation major of relevant colleges and universities.
Key words:Complex engineering problems;Automation major;Engineering practice
一引言
复杂工程是一个多学科的交叉和融合体，运用先进的科学理念、技术手段去改造客观世界，正确地理解复杂工程问题并培养出具有解决复杂工程问题能力的学生，是我国高等教育所有本科工程专业当前和今后必须重视和做好的重要工作[1,2]。我校自动化专业在2017年通过了工程教育认证复审（有效期6年），针对工程教育认证体系新要求，在充分总结卓越工程师教育培养计划经验、人才培养体系的基础上，以培养学生解决复杂问题的能力为导向，从适应产业需要转向满足产业需要和引领未来发展并重，拓展和提升工程教育改革内涵，充分利用地方资源，协同育人、增强学生就业创业能力，培养具有较强行业背景知识、工程实践能力、胜任行业发展需求的应用型和技术技能型人才，在培养学生解决复杂问题能力方面，加大对学生实践实训的力度，探索出了一条适合我校实际情况的培养路线[3-5]。
二 构建完整实践课程体系，加强综合实践能力培养
（一）构建完整实践课程体系
工程实践能力和创新精神的培养，是自动化专业人才培养的出发点和落脚点，本专业构建了一套完整的专业实践教学体系，总体架构如图1所示。包括：
1.人文社会实践：侧重通过军训、社会调研、志愿者等各类实践活动培养学生团队协作、吃苦耐劳的精神和社会责任感。
2.数学及自然科学实践：侧重通过数学建模实验培养学生将数学建模应用于工程建模的思想；通过复现发现自然科学现象实验的过程侧重培养学生严谨的实验科学思维与创新源于实践的方法论。
3.专业基本实践：侧重通过专业基础课程实验、课程设计环节，培养学生的基本的设计和完成自动化技术相关实验的能力，并能进行实验结果过分析；同时，通过工程技术实践环节，培养学生工程实践技能，体验工程过程，初步具备运用所学知识进行简单自动化装置分析、设计与开发的能力。
4.专业综合实践：侧重通过生产实习、毕业设计、课程设计、专业技术综合实践等进一步培养学生认识、了解企业实际，具有综合运用自动化理论，解决自动化工程实际问题的能力与创新意识。
（二）加强综合实践能力的培养
综合实践能力涵盖了工程分析能力、工程设计能力、工程研究能力以及工程应用能力，能力的培养是渐进的，因此专业分别在第3学期增加开设了《工程技术综合实践》课程（认识层面）、第5学期开设了《嵌入式系统及应用综合实践》课程（设计层面）、第7学期开设了《自动化系统综合课程实践》课程（系统层面），在这三个阶段实施过程中，学生掌握了信息资料的收集、分析、归类、系统化的基本能力，掌握简单工程项目的分析、设计和实践的基本方法，熟悉某个简单置的设计、制造、调试和产品文档撰写的全部过程，明确各种工程实际制约因素（包括人文、社会、经济和环境等），通过这个三个阶段循序渐进的培养，切实增强了学生的综合实践能力，为今后自身工程素质的提高、职业素养的养成、工程能力的培养，打下坚实的基础，达到提升自身的工程实践能力和综合素质的目的。
三 优化教学环节，探索创新型教学模式
以培养学生解决复杂问题的能力为导向，不断从教学手法、教学方式、教学模式等多方面进行优化改进，随着混合式教学、翻转课堂、慕课、微课等崭新教学模式的出现，重构了教学过程与师生关系，教师逐渐从教学活动的主体转变为教学过程的组织者、引导者，从传统的教学模式向“互联网+”教学模式转变，不仅调动学生的学习兴趣，也确保了良好的教学质量，受到学生们的欢迎和肯定，促进了高等教育的教学创新。
（一）翻转课堂的实践
基于《自动控制理论》的国家级精品资源，根据课程教学内容，进行翻转课堂的教学实践。主要分为课前导学（知识获取过程）和课堂指导（知识内化过程），在导学部分，教师设计“自主学习任务单”，引导学生有效进行自主学习，主要包括：
（1）提前归纳总结出每章节的知识点，对应的视频起止时间和教材内容；（2）明确学生通过自主学习应该解决达成的目标；（3）采用基于问题驱动的形式，帮助学生使自主学习更有效；（4）学生记录困惑疑点，以便老师在课堂上有针对性地解决学生真正需要帮助的问题。
在课堂指导部分，主要包括：（1）互动释疑，拓展探究：针对难以理解的知识点或者基础规律之外的特殊情况，提出问题，小组讨论，代表讲解，老师点评；（2）练习巩固：根据时间情况，布置分层次（易，中，难）作业，学生独立完成，计算量稍大的题目可以提出解题思路，老师巡视，帮助有困难的学生完成；（3）总结梳理：系统化总结所学知识结构和思维导图，总结解题方法和技巧。帮助学生内化知识结构。提出问题，为下节课做铺垫。
（二）基于研究项目驱动的教学模式探索
《检测与传感技术》是自动化专业的必修课，课程涉及十多种传感器，学生通过课程学习掌握正确选择、使用传感器的能力，同时还要建立起检测系统的概念，以及与后续课程信息流的关系。因此，通过教学法研究，课程小组提出了基于检测系统的项目的驱动教学模式。在授课过程中通过案例分析，使学生了解不同传感器与测量对象的转换规律，传感器基本特性与测量环境的关系，并建立成本意识，掌握查阅文献的方法。通过正确选择传感器，再进行检测功能的设计，运用已有的电学知识，同时引出后续课程可能的处理方案。每位学生有独立的研究项目，题目如表1所示，学生也可以根据兴趣或以往参加科技活动的项目自行申报，并对指定被测量的检测进行深入分析，提交研究报告。最终根据设计的评分标准，如表2所示，考察学生对传感器和检测系统的理解、系统设计、分析、应用等能力以及表达能力，最后给出答辩成绩[6]。
（三）将具有国际视野和工程背景的工程师请进课堂
采购了一套艾默生当前主流的工业现场常用的DeltaV集散控制系统，将原有的6套过程控制实验对象接入该系统，实现了与目前工业环境控制系统相同的网络结构，同时，与艾默生公司签订了校企联合培养计划，聘请艾默生的资深工程师作为企业导师，把他们请进课堂和到企业现场上课的方式进行。将工业现场的工程知识与学校的理论知识得到了有效的结合，提升了学生的工程背景，增强了国际视野。同时，课程设计提出了更高的要求，要求学生构建半虚拟仿真过程，用matlab搭建虚拟被控对象，使用真实控制器进行控制，数据通过OPC技术进行交互，学生可以在集散控制系统平台之上搭建更为复杂的控制系统，从而培养了学生解决复杂工程问题的能力。
四 整合特色资源，搭建优质实践平台
优质的实践平台是培养学生工程实践能力的前提保障，专业在建设过程中，研发了一批面向自动化专业重要行业应用的实验教学装置，用于强化培养学生的实践工程能力。包括“电力系统自动化综合实验装置”、“先进控制技术与机器人实验装置”、“模拟风力发电实验装置”、“太阳能聚热发电实验装置”。通过实验平台的建设，努力使实验由“验证型、认识型、单一型”转变为“设计型、综合型、创新型”，培养学生应用专业理论和知识、掌握基本实验技能及综合分析、发现和解决问题的能力，促进学生形成科学严谨的作风，使学生具有创新、创业精神和实践能力。
如何将各类实践平台有机整合，为学生提供优越的硬件实践资源，是我校自动化专业在培养学生解决复杂工程问题能力的过程中思考的问题。专业依托教育晶体生长设备与控制技术工程中心、陕西省复杂系统控制与智能信息处理重点实验室、晶体生长设备与系统集成国家工程中心、信息与控制工程国家级实验教学示范中心、工程训练国家级实验教学示范中心等资源，构建了“一基地、三平台”体系，如图2所示，将所有实验平台打通，采取网上预约管理，全年开放，为学生课程设计、毕业设计、大学生课外科技活动、科技竞赛、研究创新提供优质实验条件，在培养学生解决复杂工程问题能力的过程中发挥了重要作用。
五 结语
我校自动化专业在人才培养方面，紧跟时代步伐，勇于探索，大胆革新，以工程教育认证为契机，以培养学生解决复杂问题能力为主线，充分发挥专业优势资源，积极调整、改革课程体系，开设综合类实践课程群、整合优质实践平台资源等措施，探索出符合我校实际情况的工程教育体系培养模式。
参考文献
[1]林健.如何理解和解决复杂工程问题——基于《华盛顿协议》的界定和要求[J].高等工程教育研究,2016(05):17-26+38.
[2]邢晓凯.聚焦解决复杂工程问题能力培养的研究与探索[J].化工高等教育,2018,35(06):22-26.
[3]李祥琴.基于解决复杂工程问题能力的卓越工程师培养模式的研究[J].科技资讯,2018,16(30):188-189.
[4]李擎,崔家瑞,杨旭,等.面向解决复杂工程问题的自动化专业实践能力培养体系研究[J].高等理科教育,2017(03):113-118.
[5]杨毅刚,王伟楠,孟斌.以提升解决“复杂工程问题”能力为目标的工程教育培养模式改进研究[J].高等工程教育研究,2017(04):63-67.
[6]谢建宏.基于项目驱动的传感器原理课程教学改革研究[J].实验室研究与探索,2018,37(10):216-218+261.
关注SCI论文创作发表，寻求SCI论文修改润色、SCI论文代发表等服务支撑，请锁定SCI论文网！ 文章出自SCI论文网转载请注明出处：https://www.lunwensci.com/jiaoyulunwen/31510.html
