电气工程及其自动化专业教育改革思考

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一、新工科理念内涵及其特征

在我国，电气工程及其自动化专业历史悠久。近年来，随着工业4.0的提出，各国致力于发展智能制造技术，将人工智能与自动化技术融合发展是未来的大趋势。为从容应对因新一轮科技和产业升级带来的变革，研究电气工程及其自动化专业的建设和如何培养适应新形势发展的复合型专业人才，成为一个值得重视的课题。

1.新工科理念的内涵。新工科理念的含义有狭义与广义之别。狭义的新工科理念是指在工科领域范畴，以产业需求为导向，以培育跨学科、综合全面、面向未来能适应和引领产业持续发展的创新型人才为宗旨的人才培养理念。广义的新工科理念则可以应用到所有学科，它成为一种理论、思想、文化，并对各行业专业建设起着指导作用的人才培养理念。本文“新工科理念”主要是指狭义的范畴，笔者总结为全面、创新、开拓、引领。

2.新工科理念的特征。在工科领域，新工科理念的特征是以产业需求为导向，多学科交叉整合，培养的人才须符合时代发展、综合全面、创新突破。具体涉及以下四个方面：以产业需求为导向，新科技伴随产业行业共同发展；学科交叉融合，大量吸纳“人工智能”“互联网+”等新兴技术，进行工业信息化的深度融合与发展；突出综合全面的创新能力，注重成果转化能力、工程实践能力；主动适应新一轮的产业技术变革与行业转型，变“跟跑”为“并跑”或“领跑”。

二、新工科理念下专业的社会需求及人才培养问题调研分析

目前国内多数研究都侧重介绍高校的电气工程及其自动化专业建设和人才培养体系，剖析高校内部教育面临的问题，探讨专业的新工科建设，缺乏对工业界人才需求问题的研究与分析。本文基于国家战略发展需求，实地调研绵阳富临精工机械股份有限公司、皇龙破碎股份有限公司等省内10多家企业和开设相关专业的高校，访谈企业管理人员、技术人员、高校教师200余人，系统分析了社会需求和人才培养存在的问题。

1.电气工程及其自动化专业的社会需求。（1）国家层面。我国正大力推进科技创新驱动，智能制造以及“中国制造2025”的发展规划，重点发展的新能源、节能环保、电力装备等新十大领域都需要电气专业的支撑。我园对电气工程领域的人才需求会长期持续增长，同时，对电气专业的发展也提出了新的要求。（2）省级层面。四川省的“十四五”发展规划重点提出：要促进信息化、智能化、自动化技术融入电气工程专业，促使电气工程专业服务智能生产、工业机器人、轨道交通装备等先进制造业。四川省的装备制造业已初具规模，技术的开发和应用极大地增强了企业的核心竞争力，2020年中国制造业企业500强中有四川制造业企业13个。（3）企业层面。首先，复合知识结构。制造业的迭代升级，得益于大数据、人工智能、物联网等新技术的有力支撑和推动。新技术的融入促进了多学科交叉融合发展，加快了产业的升级转型。其次，综合职业能力。智能制造系统从设计、生产、装调、维护、使用等各个环节均需要具有系统综合分析能力和设计能力的人才。从业者除完成生产流程外，同时需通晓相关行业知识，拥有管理能力、决策能力和沟通协作能力。再次，创新实践能力。智能制造是围绕产业开展的，需要学生具备很强的工程创新实践能力。最后，传统工匠精神。爱国主义精神是学生需要具备的精神基础。此外，学生还需提高自主学习能力和独立思考能力，培育砥砺奋进的良好素质；培养爱岗敬业、诚实守信的职业道德；养成追求卓越，勇攀高峰的工匠精神。

2.电气工程及其自动化人才培养存在的主要问题。调研中，本研究就电气工程及其自动化人才培养所面临的问题开展了深入考察。在各高校，人才培养同质化现象较普遍，也面临着许多共性问题。（1）课程内容脱节，落后时代要求。智能制造的突出特征就是智能化，把人工智能和自动控制有机融合，是自动化技术发展的趋势。目前的电气工程及其自动化专业没有根据智能化要求进行实质的课程重构，仅在人培方案中增加了少量人工智能领域的教学内容，明显无法满足时代对本专业人才的需求。（2）学科体系固化，创新意识不强。智能制造融合了机械工程、电子技术、人工智能等多个学科知识。目前，高校存在专业体系壁垒化，创新活力不足的问题。许多企业反映学校在电气工程及其自动化学科教育上出现理论和实践脱节的状况，课程体系、教学内容分散，缺乏系统性。学生的专业知识外延不足，发散和创新思维乏力，难以符合用人单位需求。

（3）实践环节匮乏，综合应用不足。电气工程及其自动化专业人才培养的终极目标是实践应用。但是目前，专业的实验与实践教学存在较严重的“形式化”倾向。多数学校的试验仪器和平台与工业界实际应用的仪器设备存在代差，不能在实践教学环节反映行业现状。究其原因如下：其一，高校教师拥有高学历，多数是毕业后直接就业，既无工厂工作经历，又缺乏生产实践经验，授课时重工程理论研究，轻动手操作，强调理论教学，弱化实践应用。其二，实践教学平台构建难度大，运营、维护成本高，较多学校因经费受限，难以承担。

（4）教学手段落后，知识渠道单一。电气工程及其自动化专业的培养方式仍以“讲授式”居多，单一的课堂教学方式使学生难以提升知识的应用能力。尤其是在信息技术日新月异的今天，电气工程及其自动化专业已与物联网、大数据等领域交叉融合，学生需要掌握最新、最前沿的知识。因此，传统的课堂教学方法难以适应本学科培养需要。

三、电气工程及其自动化专业教育改革思考

新工科理念下，电气工程及其自动化专业需要在专业建设上实施多方面改革，融入人工智能、大数据分析等新兴科技，重构一整套适应产业发展的新课程体系，探寻适应信息多元化的新模式，发展专业实践新路径。

1.融入新技术，构建课程新体系。智能制造涉及人工智能、机器人、大数据分析等许多智能化学科，因此，须运用智能自动化知识体系对原有课程设置进行重构。在基础类课程中，高校可加入人工智能的认知科学等基础课程，以提高学生在人工智能领域的基础能力。因此，高校应优化核心课程，可加入人工智能技术基础、智能机器人、机器学习等课程，强化学生在人工智能基本原理和方法、智能机器人理论和机器学习方面的知识储备。在专业选修课中，高校可开设人工智能模块课，涉及计算智能、大数据分析及知识挖掘、机器视觉与模式识别等课程。同时，教师向学生介绍最新科研成果，凸显“教研合一”的特色，具体措施包括：利用专业讲座等形式，向学生介绍自动化领域的前沿科学技术；以案例教学的方式向学生展示科研工作和科研成果；吸引部分优秀学生参加科学研究项目，提升学生的创新与实践水平；引导和鼓励学生参加各级各类行业技能大赛，以赛促教，以赛促学。

2.跨学科融合，培养创新型人才。自动化专业的人才培养可采用“自动化+（信息通信、机械工程等）”的跨学科融合方式，形成创新型人才学科体系，即在自动化学科主干课程基础上，教师让学生选取一些其他学科模块课程，这些跨学科模块课程包含二至三门本专业的特色课程，帮助学生了解新理论、新方法、新发展，以增强学生的创新力。

3.校企共合作，探索实践新路径。为解决工科学院实践教学环节匮乏，师生实践技能薄弱的问题，校企双方可通过“产教融合”提升师生的实践经验和实践能力，通过“校企合作”推进“新工科”建设。首先，高校要强化教师的实践意识和应用能力，可借助举办“青年教师下厂实践，企业高管理上课讲学”活动，共同助力实践教学平台建设。同时校企双方可通过建立产、学、研合作示范基地丰富平台建设内容，加大平台建设深度，共同培养学实兼优的应用型人才。其次，融合学校、企业和科研机构的优质资源，共同建设使用多元一体的“社会实践资源共享库”，达成低成本、高效率的实践性教学目的。

4.推陈并出新，教学手段多元化。首先，教师要改变现行“课堂授课”的单一方式，以学生为中心，信息化手段为牵引，不断拓宽学生获取知识的渠道。其次，教师要完善“多元化”人才的培育模式，通过课程与项目教学相融合的方式、MOOC/SPOC+翻转课堂教学模式、探究式与小班研讨式学习方法、校企合作协同育人和企业见习、跨国交换学习与国际合作培养教学模式等，培养符合时代需求的新工科人才。新工科理念是一个了不起的创新，它是在洞察全社会发展形势、教育演变进程、人才培养效能等方面后提出的。“新工科”理念下电气工程及其自动化专业建设改革是一项艰巨而长期的课题。笔者在对工业界的需求进行深入调研的基础上，认真分析了目前专业人才培养中存在的突出问题，阐述了本专业人才培养在课程体系、多学科融合、创新实践能力培养、教学手段改革等方面的思考，希望为高等学校的新工科专业人才培养提供一定的参考依据。

参考文献：

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作者：曾蓉 单位：四川幼儿师范高等专科学校