電氣工程及其自動化專業教育改革思考

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一、新工科理念內涵及其特征

在我國，電氣工程及其自動化專業歷史悠久。近年來，隨著工業4.0的提出，各國致力于發展智能制造技術，將人工智能與自動化技術融合發展是未來的大趨勢。為從容應對因新一輪科技和產業升級帶來的變革，研究電氣工程及其自動化專業的建設和如何培養適應新形勢發展的復合型專業人才，成為一個值得重視的課題。

1.新工科理念的內涵。新工科理念的含義有狹義與廣義之別。狹義的新工科理念是指在工科領域范疇，以產業需求為導向，以培育跨學科、綜合全面、面向未來能適應和引領產業持續發展的創新型人才為宗旨的人才培養理念。廣義的新工科理念則可以應用到所有學科，它成為一種理論、思想、文化，并對各行業專業建設起著指導作用的人才培養理念。本文“新工科理念”主要是指狹義的范疇，筆者總結為全面、創新、開拓、引領。

2.新工科理念的特征。在工科領域，新工科理念的特征是以產業需求為導向，多學科交叉整合，培養的人才須符合時代發展、綜合全面、創新突破。具體涉及以下四個方面：以產業需求為導向，新科技伴隨產業行業共同發展；學科交叉融合，大量吸納“人工智能”“互聯網+”等新興技術，進行工業信息化的深度融合與發展；突出綜合全面的創新能力，注重成果轉化能力、工程實踐能力；主動適應新一輪的產業技術變革與行業轉型，變“跟跑”為“并跑”或“領跑”。

二、新工科理念下專業的社會需求及人才培養問題調研分析

目前國內多數研究都側重介紹高校的電氣工程及其自動化專業建設和人才培養體系，剖析高校內部教育面臨的問題，探討專業的新工科建設，缺乏對工業界人才需求問題的研究與分析。本文基于國家戰略發展需求，實地調研綿陽富臨精工機械股份有限公司、皇龍破碎股份有限公司等省內10多家企業和開設相關專業的高校，訪談企業管理人員、技術人員、高校教師200余人，系統分析了社會需求和人才培養存在的問題。

1.電氣工程及其自動化專業的社會需求。（1）國家層面。我國正大力推進科技創新驅動，智能制造以及“中國制造2025”的發展規劃，重點發展的新能源、節能環保、電力裝備等新十大領域都需要電氣專業的支撐。我園對電氣工程領域的人才需求會長期持續增長，同時，對電氣專業的發展也提出了新的要求。（2）省級層面。四川省的“十四五”發展規劃重點提出：要促進信息化、智能化、自動化技術融入電氣工程專業，促使電氣工程專業服務智能生產、工業機器人、軌道交通裝備等先進制造業。四川省的裝備制造業已初具規模，技術的開發和應用極大地增強了企業的核心競爭力，2020年中國制造業企業500強中有四川制造業企業13個。（3）企業層面。首先，復合知識結構。制造業的迭代升級，得益于大數據、人工智能、物聯網等新技術的有力支撐和推動。新技術的融入促進了多學科交叉融合發展，加快了產業的升級轉型。其次，綜合職業能力。智能制造系統從設計、生產、裝調、維護、使用等各個環節均需要具有系統綜合分析能力和設計能力的人才。從業者除完成生產流程外，同時需通曉相關行業知識，擁有管理能力、決策能力和溝通協作能力。再次，創新實踐能力。智能制造是圍繞產業開展的，需要學生具備很強的工程創新實踐能力。最后，傳統工匠精神。愛國主義精神是學生需要具備的精神基礎。此外，學生還需提高自主學習能力和獨立思考能力，培育砥礪奮進的良好素質；培養愛崗敬業、誠實守信的職業道德；養成追求卓越，勇攀高峰的工匠精神。

2.電氣工程及其自動化人才培養存在的主要問題。調研中，本研究就電氣工程及其自動化人才培養所面臨的問題開展了深入考察。在各高校，人才培養同質化現象較普遍，也面臨著許多共性問題。（1）課程內容脫節，落后時代要求。智能制造的突出特征就是智能化，把人工智能和自動控制有機融合，是自動化技術發展的趨勢。目前的電氣工程及其自動化專業沒有根據智能化要求進行實質的課程重構，僅在人培方案中增加了少量人工智能領域的教學內容，明顯無法滿足時代對本專業人才的需求。（2）學科體系固化，創新意識不強。智能制造融合了機械工程、電子技術、人工智能等多個學科知識。目前，高校存在專業體系壁壘化，創新活力不足的問題。許多企業反映學校在電氣工程及其自動化學科教育上出現理論和實踐脫節的狀況，課程體系、教學內容分散，缺乏系統性。學生的專業知識外延不足，發散和創新思維乏力，難以符合用人單位需求。

（3）實踐環節匱乏，綜合應用不足。電氣工程及其自動化專業人才培養的終極目標是實踐應用。但是目前，專業的實驗與實踐教學存在較嚴重的“形式化”傾向。多數學校的試驗儀器和平臺與工業界實際應用的儀器設備存在代差，不能在實踐教學環節反映行業現狀。究其原因如下：其一，高校教師擁有高學歷，多數是畢業后直接就業，既無工廠工作經歷，又缺乏生產實踐經驗，授課時重工程理論研究，輕動手操作，強調理論教學，弱化實踐應用。其二，實踐教學平臺構建難度大，運營、維護成本高，較多學校因經費受限，難以承擔。

（4）教學手段落后，知識渠道單一。電氣工程及其自動化專業的培養方式仍以“講授式”居多，單一的課堂教學方式使學生難以提升知識的應用能力。尤其是在信息技術日新月異的今天，電氣工程及其自動化專業已與物聯網、大數據等領域交叉融合，學生需要掌握最新、最前沿的知識。因此，傳統的課堂教學方法難以適應本學科培養需要。

三、電氣工程及其自動化專業教育改革思考

新工科理念下，電氣工程及其自動化專業需要在專業建設上實施多方面改革，融入人工智能、大數據分析等新興科技，重構一整套適應產業發展的新課程體系，探尋適應信息多元化的新模式，發展專業實踐新路徑。

1.融入新技術，構建課程新體系。智能制造涉及人工智能、機器人、大數據分析等許多智能化學科，因此，須運用智能自動化知識體系對原有課程設置進行重構。在基礎類課程中，高?？杉尤肴斯ぶ悄艿恼J知科學等基礎課程，以提高學生在人工智能領域的基礎能力。因此，高校應優化核心課程，可加入人工智能技術基礎、智能機器人、機器學習等課程，強化學生在人工智能基本原理和方法、智能機器人理論和機器學習方面的知識儲備。在專業選修課中，高?？砷_設人工智能模塊課，涉及計算智能、大數據分析及知識挖掘、機器視覺與模式識別等課程。同時，教師向學生介紹最新科研成果，凸顯“教研合一”的特色，具體措施包括：利用專業講座等形式，向學生介紹自動化領域的前沿科學技術；以案例教學的方式向學生展示科研工作和科研成果；吸引部分優秀學生參加科學研究項目，提升學生的創新與實踐水平；引導和鼓勵學生參加各級各類行業技能大賽，以賽促教，以賽促學。

2.跨學科融合，培養創新型人才。自動化專業的人才培養可采用“自動化+（信息通信、機械工程等）”的跨學科融合方式，形成創新型人才學科體系，即在自動化學科主干課程基礎上，教師讓學生選取一些其他學科模塊課程，這些跨學科模塊課程包含二至三門本專業的特色課程，幫助學生了解新理論、新方法、新發展，以增強學生的創新力。

3.校企共合作，探索實踐新路徑。為解決工科學院實踐教學環節匱乏，師生實踐技能薄弱的問題，校企雙方可通過“產教融合”提升師生的實踐經驗和實踐能力，通過“校企合作”推進“新工科”建設。首先，高校要強化教師的實踐意識和應用能力，可借助舉辦“青年教師下廠實踐，企業高管理上課講學”活動，共同助力實踐教學平臺建設。同時校企雙方可通過建立產、學、研合作示范基地豐富平臺建設內容，加大平臺建設深度，共同培養學實兼優的應用型人才。其次，融合學校、企業和科研機構的優質資源，共同建設使用多元一體的“社會實踐資源共享庫”，達成低成本、高效率的實踐性教學目的。

4.推陳并出新，教學手段多元化。首先，教師要改變現行“課堂授課”的單一方式，以學生為中心，信息化手段為牽引，不斷拓寬學生獲取知識的渠道。其次，教師要完善“多元化”人才的培育模式，通過課程與項目教學相融合的方式、MOOC/SPOC+翻轉課堂教學模式、探究式與小班研討式學習方法、校企合作協同育人和企業見習、跨國交換學習與國際合作培養教學模式等，培養符合時代需求的新工科人才。新工科理念是一個了不起的創新，它是在洞察全社會發展形勢、教育演變進程、人才培養效能等方面后提出的?！靶鹿た啤崩砟钕码姎夤こ碳捌渥詣踊瘜I建設改革是一項艱巨而長期的課題。筆者在對工業界的需求進行深入調研的基礎上，認真分析了目前專業人才培養中存在的突出問題，闡述了本專業人才培養在課程體系、多學科融合、創新實踐能力培養、教學手段改革等方面的思考，希望為高等學校的新工科專業人才培養提供一定的參考依據。

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作者：曾蓉 單位：四川幼兒師范高等專科學校