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植根于交叉融合的创新型工程人才培养——广州大学机械与电气工程学院人才培养工作纪实
2022-10-07 19:45:00
广州大学
  走进广州大学机械与电气工程学院智能制造拔尖班的实验室,犹如徜徉在创新王国,智能垃圾分类装置、智能菠萝采摘机、自动叠衣机、海洋垃圾处理装置等,令人眼花缭乱。拔尖班负责人刘老师给我们介绍起机电信息类创新人才培养经验。
第九届机创大赛 

  自2009年,该院就在进行“三元协同、四维评价”创新型工程人才培养模式探索与实践工作,在创新型人才培养方面结出了诸多硕果:获“挑战杯”国赛特等奖、ARM ST创新大赛特等奖(全国冠军)等省级以上竞赛奖235项,申请专利289件,立项创新创业项目272项。连续10届均有学生获学校“十佳学生”,学生考研及出国深造率近三年翻两番……

  在成立不到两年时,机械与电气工程学院就获批教育部“以CDIO(C-构思、D-设计、I-实施、O-运行,涵盖工程产品的全生命周期)模式为特色”的第二类特色专业建设点,成为机电工程创新型人才培养的试验田。对于这一时代使命,该如何迎接挑战,在高等工程教育改革中闯出一片新天地的呢?

  理念创新;全方位服务学生

  走进机械与电气工程学院,接触机电的学生,明显感觉到“德才兼备、分类培养、交叉融合、创新发展”的气息。正如该院教学院长柳晶晶所说的,为应对粤港澳大湾区新一代信息技术、智能制造和机器人等产业快速发展,学院在广州大学人才培养底色基础上凝练了 “德才兼备、分类培养、交叉融合、创新发展”的创新型工程人才培养理念,通过人才培养方案及教学模式改革,将学生创新与实践能力的提升作为人才培养工作的重要内涵,并贯穿于教学和科研训练的全过程,从而解决了创新实践能力培养与其它培养环节彼此分割、未能有效贯通融合等问题。构建以专业交叉融合、学生团队融合、教学团队融合、实践平台融合为基础的质量支撑体系,培养学生解决复杂工程问题并提出新问题的能力。在该培养理念的引领下,在课程、组队、师资、实践平台等方面服务学生。

海扁虫仿生机器人

  探访该学院的卓越班,发现有几组学生在安装调整的各组的装置。其中陈思霖团队正在调试仿生海扁虫的水下波动推进装置,五位同学分别来自机械设计制造及其自动化、机器人工程、电子信息工程三个专业。“这个项目涉及机械、图像识别、运动协调控制等方面,单靠一个专业做不来,我们来自不同的专业,分工协作,才能完成这个波动推进装置”陈思霖总结道。

  “院内很多课程都体现了学科融合,也配备了学科融合的师资进行课程教学与项目指导,保证学生团队在项目进展的各个阶段得到知识支持”成果负责人(学院前院长)张春良教授介绍道。通过查阅学院的人才培养方案与课程大纲,每个专业都开设了10多门与时俱进的学科融合类选修课,也在核心专业课程增加跨学科的知识,以扩大学生的视野,提升专业融合意识。各融合课程组教学成员来自不同专业,包括教学名师、杰出青年获得者、教育部跨世纪优秀人才等大咖,能够随时为学生项目组提供专业融合的知识服务。

学生创新实践 

  在实践平台融合方面,该院搭建了科研创新、学科竞赛、产业实践、创新基地、学生社团等“五位一体”的创新实践平台,促进优质实践教学资源的有效利用,为学生提供了全方位的实践平台。参加校企班的罗湛腾介绍道:“通过到企业进行项目实践,收获许多工程实践的体验,比如工程图纸,企业的图纸非常规范,给我们很多触动,强化我们遵守规范的意识。还有项目也是真实的项目,让我们体验了真实的工程环境,设计中要严谨,不能随心所欲”。正是这些资源融合的实践平台,让学生做中学,理论与实践同步提升,专业技能与创新能力同步提升。

  三元协同:全程支撑学生

  创新人才培养,需要机制支撑。在广州大学致力于培养具有广大底色的创新型人才的氛围下,机械与电气工程学院经过长期的CDIO工程教育模式实践,构建了研学协同、赛学协同、产学协同的“三元协同”育人机制,以生为本,实施创新型工程人才培养。研学协同是通过创新教学模式,融合“教”、“研”、“学”内核,启智促学;以创新基地、科研创新平台为支撑,实现优势科研方向与课程模块、标志性成果与专业课程、科研平台与创新实践教学“三个一体化”。赛学协同是通过创新实践模式,拓展“教”、“研”、“学”深度,引压促学;以学生社团、学科竞赛平台为支撑,课赛结合,任务驱动,团队合作,提升实践能力和创新能力。产学协同是通过创新实践资源,拓展“教”、“研”、“学”空间,开物铸才,并以产业实践基地为支撑,将社会优势资源转化为育人资源,增加学生工程实践机会。

海滩垃圾处理装置

  该院出台的一系列教学管理规范文件均显示了三元协同育人机制的运作方式。从成果负责人张春良教授那里得知学院教学改革历程:“学院刚成立时,师资基础较差,教学科研均相对薄弱,决定以教学改革为突破口,2009年铆足劲申报了国家特色专业,并获得立项,开启了教学模式改革,在CDIO工程教育模式实践方面逐步取得了不错的成绩,教研项目、教学管理均在学校表现出色。教学改革取得成果后,也促进了教师科研的发展,很多教师拿到了国家级项目,通过项目研究,将研究成果反哺教学,又进一步促进教学改革深入,形成了成效显著的教学科研相长的共赢发展局面,逐渐建立了三元协同育人机制”。

  碰到学院四年级学生梁家乔,一提到赛学协同,他就兴奋地讲开了,三年来,参加各类科技类赛事,获第十七届“挑战杯”全国大学生课外学术科技作品竞赛国赛二等奖、第七届中国国际“互联网+”大学生创新创业大赛国赛银奖、第十届全国大学生光电设计大赛“初创组”国赛一等奖、第八届中国国际“互联网+”大学生创新创业赛省赛金奖等,申请专利12件,其中11件为发明专利(4项国际专利),已授权发明专利4件,实用新型专利1件。这些丰硕的成果无不得益于赛学协同机制。

学生创业路演

  “张教授耐心的科研启发,使我的研究兴趣得以充分激发。”获得 “挑战杯”全国大学生课外学术科技作品竞赛国赛二等奖的卫雯奇如是说,科研道路并不是顺畅的,需要严格的学术训练,本科生底子薄,老师们严谨求实的科研态度感染了我们,在各位老师的言传身教与人文关怀下,促进我们自主学习、主动探索,经过长期的项目研究与总结,才取得了好的竞赛成绩。

  “针对创新型工程人才培养过程,我们采用了“兴趣激发—项目实践—创新设计”的递进式全过程创新人才培养路径”,柳院长给我们介绍道,以“1+X”课程及探究性教学方法激发学生学习兴趣,构建了基于项目驱动的课程体系,依托“三元协同”,全面提升学生的专业知识与实践能力,以动态化的教学策略应对个性需求和社会需要,实现因材施教。

学生参加竞赛一体化打包机

  第一阶为面向全体学生的学科基础课、兴趣课程群与创新研讨课等。兴趣课程群由“1+X”课程组成,即1个专业的课程辅助“X组”学科融合的选修课程群。该阶段集中在大学第一年,目标为:建立专业兴趣,选定主修专业,确定兴趣课程群,掌握学科基础知识,增强自驱力。

  第二阶为项目实践,在资源融合的实践平台支持下,以“实践能力+兴趣”为指引,激励学生参加课内外实践、学科竞赛、科学研究项目等实践活动,提升创新创业能力。该阶段集中在大学第二、三年,目标为:掌握专业知识与创新方法知识,负责或参与项目团队,与团队成员协同完成项目,熟悉项目的构思、设计、实施、运行过程,能够知行合一、专创融合。

学生参赛-立体自行车停放装置

  第三阶为创新设计,结合学生发展与产业需求,通过系统级的实践课程、科学研究、学科竞赛和毕业设计,对学生实施最高阶的工程实践能力和创新能力培养。以成果为导向,所设计方案在教师和企业技术人员指导下进行升级迭代与优化,逐步具备实用性和产业化的特征。该阶段集中在大学第四年,目标为:精通专业方向知识,能够求解复杂工程问题,负责或参与复杂工程项目,在其中一方面做出自己的独特贡献,具有创新方法应用、创新解决工程问题的能力。

服务机器人-学生作品

  每个阶段按照这些目标指标进行考核,达标即进入下一个阶段,不达标则分析原因,并补充训练,直到达到阶段目标。创新的教学路径,使得创新型人才培养成果斐然:机电类专业毕业生在就业、升学深造中显现出很强的竞争力。不少保送读研上海交通大学、复旦大学、华中科技大学、中国科学技术大学、卡内基梅隆大学等国内外顶尖名校留学深造的优秀学子,如电子信息专业学生魏子熙在美国卡内基梅隆大学深造后任谷歌总部软件工程师。

  四维评价:全程聚焦创新

  创新型人才评价是一个难点,机械与电气学院在创新型工程人才培养实践中,聚焦于评价学生的创新能力,用评价值对学生进行分型培养。成果负责人张春良教授具体介绍了四维评价方法:以客观评价学生的创新能力为目标,采用创新能力积分制进行多元化、全过程的量化评估。方法涵盖了创新知识、创新实践、创新素养、创新成果四大维度和十六个细化评价指标。

学生创业公司的展示

  基础知识、专业知识、交叉知识和前沿知识的识记和理解是提升创新能力的根基,通过这四个指标的评价用来衡量学生创新知识的掌握程度;知识更新和信息检索决定创新能力的可持续发展,发现问题和解决问题是创新能力的核心技能,通过这四个指标来评价学生的创新实践能力;创新想象是创新之源,创新人格决定了创新的价值导向,发散思维和逻辑思维是创新能力的主导力量,通过这四个指标来评价学生的创新素养;成果产出是问题解决的结果,是创新能力的具象表达,采用学生在发明专利、产品原型、科研论文和学科竞赛四个方面取得的成果,来评价学生的创新成果产出。

自动叠衣机-学生作品

智能垃圾分类系统

  学生在学习与实践过程中获得相应指标分值,按指标权重计算创新能力综合积分,结合学生职业愿景,确定发展路径(拔尖创新型、卓越工程型),并动态调整,实现个性化培养。定期分析评价结果,修订人才培养方案,优化教学方式方法,实现校内优化循环;结合校外反馈意见,验证评价合理性,调整指标权重,实现校外改进循环,持续改进人才培养过程。

  已经在读研究生的利恒浩同学对这种评价深有感触,正是由于创新成果产出的激励,他在本科阶段获得了2019年“挑战杯”全国大学生课外学术科技作品竞赛国家级一等奖、2020年“互联网+”大学生创新创业大赛省级银奖、2020年挑战杯创青春广东大学生创业大赛省级银奖等10余项奖励,在保研中优势突出,成功胜出。

教材与学生获奖证书

  艰辛的创新型工程人才培养探索与实践,除了学生受益外,专业与教师教研方面均结出了硕果:2019年入选国家一流本科专业建设点。电子信息工程专业入选2020年国家一流本科专业建设点。电气工程、机器人工程、通信工程等一批专业入选省一流本科专业建设点、省战略新兴产业特色专业等省级专业建设点。校企协同合作重点企业广州数控入选国家产教融合型企业(广东仅6家)。拥有教育部“智能制造领域中外人文交流人才培养基地”、广州实施国家产教融合试点城市建设项目(广州智能制造产教融合实训基地、智能机器人产业学院)等省市级以上学科专业平台17个,获批省一流课程和精品课程11门,省教学团队3个,获批教育部第二批新工科研究与实践项目“跨学科多元协同的机器人专业创新型工程人才培养模式研究与实践”等省部级或以上教改项目83项,编写教材专著16部。

  从无到有、从有到优。广州大学机械与电气工程学院积极推广“三元协同、四维评价”创新型工程人才培养模式,在深化工程教育改革的道路上,在培养工程创新人才的探索道路上,将会越走越远。

中国教育在线 林剑 通讯员 江帆

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