重创新要素,强全链培养——自动化专业学生创新能力培养模式创建纪事

时间:2018-11-13 09:09 来源:南理工 浏览数:368

培养创新型人才是国家创新驱动发展战略赋予高校的重要使命,自动化专业系统性、综合性、实践性强,培养创新型人才的新的理念、模式、途径和教学体系等亟需探索和实践。我校自动化专业源于哈军工的随动系统专业,有着悠久和厚重的办学历史和经验,在新的时代要求下更应有责任担当。吴晓蓓教授带领自动化专业教学团队不断学习国内外知名高校在创新教育上的先进经验,结合我校自动化专业的特点,提出了坚持创新意识、创新精神和创新技能三要素并重的培养理念,构建了“全链培养、生态优化、平台独特”的专业教育体系。日前,该团队取得的教学成果《重创新要素,强全链培养——自动化专业学生创新能力培养模式的探索与实践》获江苏省教学成果特等奖,国家级教学成果评奖结果近日即将揭晓。

创建“全链”培养新模式,学生创新意识、创新精神、创新技能三要素并重

“教育观念是一切教学行为的灵魂,学生创新力的释放取决于教育的生态。围绕国家经济社会建设,尤其是工程技术领域对自动化人才创新能力的需求,结合自动化专业内涵及学校实际,我们提出了‘高度自觉的创新意识、奋力进取的创新精神、扎实宽广的创新技能’的学生创新能力培养理念。我们立足创新能力中的创新意识、创新精神、创新技能这三个关键要素,从创新生态、培养过程、创新能力培养的教学组织形式和方法等方面开展教育教学研究与实践,探寻提升学生创新能力的培养思路,并进行顶层设计,实现创新意识养成‘时时有’,创新精神教育‘处处在’,创新技能提升‘步步高’的新局面。”吴晓蓓教授向记者讲述了该教学成果的设计理念。

团队深知学生创新能力的培养不是几门课程能够完成的。他们将创新意识的养成、创新精神的塑造以及创新技能的提升,通过第一第二课堂有机融合、知识学习和能力培养并重、学习与研究共进、师生研学同行等具体方式,不断深入和落实在各项教学活动中。

他们通过举办新生研讨、名家讲座、课堂引导、科技竞赛等途径,使得创新意识教育贯穿于四年的本科教学中。他们利用校史教育、国防教育、励志教育等一系列活动,传承“哈军工”国防献身精神,学习成功企业家坚持不懈品质,使得创新精神教育融入学生学习和生活。他们科学设置教学计划,将创新技能的培养设计在不同的教学环节,比如:围绕典型复杂控制系统(自行火炮随动系统),由单元到系统、由简单到复杂组织教学,逐步培养学生从系统分析到系统设计,再到系统优化的创新基本技能。他们以项目为牵引,在科研训练、学科竞赛、毕业设计等实践环节中,锻炼学生的创新实训实战技能。

近年来,自动化专业新增新生研讨、学科前沿讲座、机器人技术等近10门课程,改造和完善了控制工程基础、运动控制系统等12门专业核心课程,新增和改进综合实验50余项,开展科研训练近300项。

吴晓蓓教授介绍,我们通过这些教学形式,使学生创新能力的培养在时间上贯通大学始终,内容上融入学业全过程,形式上植入学习生活各方面,形成纵向逐层递进,横向互联支撑,构成了创新能力培养的“全链”模式。

优化创新教育“微生态”,重塑专业教育体系

为了实现“全链”的培养过程,大力集聚和优化创新教育资源,团队对师资队伍、课程内容、教育教学方法、创新平台等教育教学环节进行设计与完善,营造了良好的专业创新教育“微生态”。

团队紧随科技发展,不断调整自动化专业知识体系,科学设置教学内容。吴晓蓓教授说,我们于200920132017年分别对培养计划、教学大纲和实施计划进行了3次全面修订,将先进运控、机器人、复杂过控、人工智能、导航制导等热点知识及时纳入教学内容,重点讲授反馈思想、优化原理、系统设计方法,夯实自动化核心理论知识。

团队通过引进和培养教师,邀请名师专家、企业行家、成功人士等,集聚了一批高水平师资资源,引领学生进行创新实践。长期聘请国内外自动化领域的专家、创新成功人士到校开设讲座或授课。近10年共计200余人次来校讲学,如北京大学黄琳院士、航天502所吴宏鑫院士,IEEE Fellow、新加坡国立大学陈本美教授和香港城市大学冯刚教授,以及国内外知名校友和学者等,使学生们了解学科前沿,拓展了学术思路。

团队通过科研成果转化、高水平设备购置、自制教学设备、校企共建教学基地等举措,集聚了高水准硬件资源,构建了高层次创新实践的平台。“近年来,自动化专业由教师科研成果直接转化的教学实验装置近20种、200多台套,很多学生直接参与了设备的研制。团队购置的三维姿态采集分析系统、三机械手智能协同控制实验系统、无人机DIY设备、多种竞赛机器人、加拿大Quanser运动控制平台等高水平设备为本科生科研训练提供了一流的创新实践条件。”自动化学院实验中心主任王海梅说。2016年,团队自制的“多变量组合式过程控制实验系统”获全国高等学校自制实验仪器三等奖。2012年自动化实验中心被评为“江苏省实验教学示范中心”,2016年电气工程及自动化实验中心被评为“国家级虚拟仿真实验教学中心”。

团队与南京中电熊猫等多家企业建立了实训实习基地,开设了多种综合能力训练项目,极大地增强了学生多学科知识交叉融合与科技创新能力。他们与中电熊猫公司建立的联合工程实践教育中心,2014年被评为“国家级工程实践教育中心”。他们还与西门子数控(南京)等企业建立了联合实验室。团队藉此开展各类综合、创新实验项目,开阔学生的眼界,锻炼学生综合运用知识的能力。

构建“无限自动”新平台,激活学生内生创新动力

团队以学生为中心,构建了释放学生内生活力的“无限自动”创新平台。他们成立跨专业跨年级的科技俱乐部,组建了“机器人”、“无人机”、“智能车”、“武器控制系统”等多个主题创新工作室,组织创新沙龙、各类科技竞赛,制订了以学生自我管理为特色的规章制度,在时间、空间、形式上满足学生的创意创新需求,助力学生“无限创意”、“无限创新”。学生由兴趣开始、低年级进入,随着专业知识的不断积累,形成了由“兴趣爱好牵引到专业知识巩固再到创新能力提升”的创新能力培养链。

他们采用“观点碰撞”、“我上讲台”、“交换空间”等多种以学生为主的教学组织形式,引导学生勇于开拓、善于创新。除了在“学科前沿讲座”、“新生研讨课”、“运动控制系统”、“移动机器人综合实验”等课程中设置了培养学生创新能力的各种有效方式外,在“科研训练”环节,要求学生全程参与课题申报、开题、实施、结题等一系列科研过程。在课题申报环节,激发学生的创新意识,鼓励学生自由申报课题;在课题实施过程中,引导学生打破思维惯性,以超常规甚至反常规的方法和视角去思考问题,提出与众不同的解决方案,从而提高学生的创新技能。当学生在课题研究过程中遇到困难时,鼓励学生迎难而上、坚持不懈,使其更好地体会创新精神的内涵。

专业品牌效应凸显,师生和社会广泛认同

经过多年建设,本项目已经取得了明显的成效。学生创新能力显著提升。自动化学院副院长吴益飞介绍,近10年来,自动化专业累计培养了1500余名毕业生,就业的学生中70%以上进入航空航天、兵器装备、工业自动化、电子通讯等领域,就业层次逐年提高。近5年,学生出国升学率超60%。一批毕业生创新创业成就瞩目:2008届毕业生朱智——芝麻科技创始人、CEO入选2014福布斯中国3030岁以下创业者榜单;2013届毕业生、南京聚微生物科技总经理章伟开发新产品,年营业额2000余万元。

学生参加科研训练和各类科技竞赛的比例逐年提高,在“挑战杯”、中国机器人大赛暨RoboCup公开赛、全国大学生智能汽车竞赛等多项国家和省级科技竞赛中,成绩突出。学生通过科研训练、创新项目、科技竞赛等有效地培养了创新能力。朱智说,我们在学校参与的科技项目,不仅激发了我们的创新思维,提升了创新技能,更使我们体会到创新是一个艰难的过程,唯有坚持才能取得成功,这一切使我们受益匪浅。

以中国工程院院士、清华大学吴澄教授为组长的鉴定委员会认为,该成果目标明确,理念先进,特色鲜明,具有示范和推广应用价值,达到国内领先水平。教育部自动化类教指委原主任委员周东华教授也充分肯定了专业创新人才培养成果,认为值得在全国范围内推广。

据负责学生工作的范彬老师介绍,在收到的用人单位反馈中,90%以上的单位对自动化专业学生的创新能力给予了充分肯定,毕业生在工作中均能表现出强烈的创新意识和持之以恒的创新精神,在新项目、新产品、新技术研发中表现出扎实稳健又不拘一格的创新技能。

该团队学生创新能力培养成效受到了CCTV新闻频道、中国教育报、人民网、江苏电视台、新华日报等多家媒体报道,引起社会广泛关注。

我校自动化专业已经两次通过中国工程教育专业认证,成为国家特色专业和江苏省A类品牌专业。该教学成果中的主要内容也形成了有效的辐射,团队教师应邀在全国和江苏省专业建设大会上作创新教育的专题报告,完成各级各类教学改革课题近20项,在国内期刊和国际国内会议上发表教学论文40余篇。国内外80余所高校300余名教师来校参观、交流和学习。

该项成果凝聚了自动化专业广大教师多年来在教育教学工作中的辛勤努力和教改成果,教育教学改革永远在路上。自动化专业全体教师表示,在科学技术日新月异发展的今天,教育必需创新,人才培养模式必需创新,他们将以更加饱满的热情、更加昂扬的斗志、更加扎实的作风,为培养时代需要的自动化人才而加倍努力。