新工科背景下智控類專業(yè)集群建設改革與實踐

楊忠 楊榮根 田小敏

［摘 要］ 通過新工科背景下應用型高校專業(yè)建設思路和方案的探索分析，結合金陵科技學院的辦學特色、專業(yè)布局和發(fā)展需要，提出并討論了新工科背景下產教融合促進學生就業(yè)、創(chuàng)教融合促進學生創(chuàng)業(yè)、科教融合促進學生創(chuàng)新、賽教融合促進學生綜合素質提升；學科、專業(yè)、團隊、實驗室、人才培養(yǎng)基地一體化建設；線上與線下資源相結合，智能控制類專業(yè)集群建設改革與實踐等應用型高校專業(yè)建設路徑與策略。以期對新工科背景下應用型高校專業(yè)建設和學科建設有所借鑒。

［關鍵詞］ 新工科；專業(yè)集群；智能控制類；應用型高校

［基金項目］ 2021—2023年度教育部產學合作協(xié)同育人項目“新工科背景下應用型本科高校專業(yè)建設路徑與策略”（202102355002）；2019—2021年度國家自然科學基金項目“基于全源網絡信息的穩(wěn)瞄吊艙高精度對準技術研究”（61803188）；2022—2025年度江蘇省高等學校基礎科學（自然科學）研究重大項目“陣列式超聲電機驅動的精密傳送機理及協(xié)調控制研究”（2022047）

［作者簡介］ 楊 忠（1968—），男，江蘇南京人，博士，金陵科技學院智能科學與控制工程學院院長，二級教授，碩士生導師，主要從事智能控制理論與應用、機械工程及自動化、人工智能研究；楊榮根（1979—），男，江蘇海安人，博士，金陵科技學院智能科學與控制工程學院副教授，主要從事智能信息處理、人工智能研究；田小敏（1987—），女，安徽宣城人，博士，金陵科技學院智能科學與控制工程學院副教授，主要從事分數(shù)階非線性系統(tǒng)分析與控制研究。

［中圖分類號］G642.0［文獻標識碼］ A［文章編號］ 1674-9324（2023）13-0000-05［收稿日期］ 2022-08-10

推進新工科建設是主動應對新一輪科技革命和產業(yè)變革、推動高等教育改革創(chuàng)新的迫切需要。高等教育改革創(chuàng)新涉及學科建設、專業(yè)建設、課程建設和教師隊伍建設等，其中專業(yè)建設是“綱”。為了應對專業(yè)建設和產業(yè)發(fā)展需求之間的脫節(jié)問題，專業(yè)集群建設成為應用型高校專業(yè)建設的優(yōu)先選擇。所謂“專業(yè)集群”是指對應某一新興產業(yè)的產業(yè)鏈、創(chuàng)新鏈，依托學?，F(xiàn)有的優(yōu)勢專業(yè)，整合其他專業(yè)，新增與新產業(yè)相關的專業(yè)，組建相應的專業(yè)群，形成集群式專業(yè)結構［1］。

一、智能控制類專業(yè)集群建設策略

新工科是在經濟社會發(fā)展對專業(yè)人才的需求與傳統(tǒng)專業(yè)人才培養(yǎng)之間的矛盾背景下提出的，旨在加快發(fā)展新興工程專業(yè)，為國家經濟社會發(fā)展培養(yǎng)新型工程人才。結合新工科思想，針對金陵科技學院智能控制類新工科專業(yè)集群建設提出以下五點建設策略。

（一）反向設計教學

反向設計是從教學目的出發(fā)，根據(jù)對人才的需求而設計相應的課程，使得培養(yǎng)出來的學生符合市場需要。正向教學設計是以課程為主導，設計各個專業(yè)的系列課程，提出明確的課程目標，學生只需達到課程目標即可。而反向課程設計則不同，具體步驟是先通過人才市場需求決定培養(yǎng)目標，再由培養(yǎng)目標制定畢業(yè)要求，最后由畢業(yè)要求來設計課程體系，并且全面達到工程教育專業(yè)認證的要求。通過反向設計課程，正向教學，市場需求既是培養(yǎng)的起點也是終點，能夠有效地保證培養(yǎng)結果滿足市場需求。

（二）成果導向教育

傳統(tǒng)教育以通過考試為準，要求學生完成規(guī)定的課程；而成果導向教育強調的是學習成果的獲取與否。傳統(tǒng)教育以教師為主導，教學內容和方法都是教師決定，學生被動接受，這樣教出的學生大多沒有創(chuàng)新能力；而成果導向教育則不同，是以學生學習為主，教師只是引導者，教師通過示范或建議來引導學生達到預期成果。傳統(tǒng)教育重視競爭，通過評分將學生區(qū)分開，將學生關系置于競爭當中；而成果導向則不同，以合作式學習為主，將學生關系置于團隊合作的氛圍當中，使學習能力好的變得更好，學習能力差的得到提升。

（三）持續(xù)改進教學

建立教學質量管理體系的目的是持續(xù)保證和提高質量，要建立反饋改進機制：計劃—執(zhí)行—反饋—改進。通過不間斷地改善培養(yǎng)目標，來保證培養(yǎng)的人才始終符合國內外人才市場的需求；通過不間斷地改善畢業(yè)要求，來保證畢業(yè)生始終符合培養(yǎng)目標；通過不間斷地改善教學活動，來保證教學活動始終符合學生的發(fā)展。教學活動的改善包括課程體系的改善、師資隊伍的改善、學習過程的優(yōu)化等。教學活動的改進對畢業(yè)要求達到的程度是非常重要的。

（四）“互聯(lián)網+教育”拓展傳統(tǒng)教學手段

互聯(lián)網資源提供的遠程共享、互動交流模式是網絡課程建設的基本途徑。在網絡資源充分共享的前提下，要依據(jù)學生的學習體驗與課程相關性進行課程群的設計。具體實施過程需要根據(jù)學習對象的學習體驗、智力水平、現(xiàn)有知識基礎來進行設計。在基礎課程確定的基礎上，融合有相通之處的專業(yè)相關課程，形成學習遞進的課程進階。通過“互聯(lián)網+”技術手段，結合課程內容，持續(xù)激發(fā)學生興趣，引導學生不斷深入學習。

（五）注重教師團隊建設

教學團隊各成員的教學方法各有專長，所以如何融合教師之長以及融合程度、團隊目標與核心知識脈絡如何構建等，都是課程建設中需要解決的問題。教師內部的溝通要順暢，通過不斷進行教學改革使課程群層次清晰、結構合理，進而形成可持續(xù)改進的合理課程體系。鼓勵高校教師在科研與教研成果的基礎上，優(yōu)化現(xiàn)有教材的內容，編著具有鮮明新工科特色的優(yōu)秀教材，目的是打造學以致用的系列教材，彌補新工科環(huán)境下教材建設滯后的問題。

二、深化“四融合、四促進”新工科人才培養(yǎng)實踐

主動對接南京及長三角區(qū)域經濟社會發(fā)展需求，積極推進教育教學改革，大力提升人才培養(yǎng)質量，促進學生成長成才。在產教融合促進學生就業(yè)、創(chuàng)教融合促進學生創(chuàng)業(yè)、科教融合促進學生創(chuàng)新、賽教融合促進學生綜合素質提升等方面進行探索和實踐［2］，如圖1所示。

（一）產教融合，以產促教

以南京及長三角智能制造產業(yè)需求為導向，智能制造產業(yè)工程應用能力為根本，用人單位滿意為質量標準，校企共同制（修）訂人才培養(yǎng)方案，優(yōu)化課程體系，進行實踐教學改革與就業(yè)模式探索，努力提升學生的職業(yè)能力。

1.加強與南京市工信局等行業(yè)主管機構，江蘇省自動化學會、南京市智能制造產業(yè)聯(lián)盟等行業(yè)協(xié)會，江蘇金智科技股份有限公司、南京天創(chuàng)電子技術有限公司等行業(yè)企業(yè)的聯(lián)系，建立由用人單位、行業(yè)專家和高校教師組成的專業(yè)指導委員會。企業(yè)與行業(yè)專家參與人才培養(yǎng)方案的制（修）訂，參與人才培養(yǎng)全過程。

2.聯(lián)合行業(yè)大中型企業(yè)成立智能控制工程實踐教育中心。實踐教育中心成員企業(yè)有：江蘇金智科技股份有限公司、南京美均電子科技有限公司、南京鋼鐵集團有限公司、南京天創(chuàng)電子技術有限公司等，以上單位均有較強的綜合實力。工程性較強的課程由企業(yè)工程技術人員參與課程的教學。派一線教師到企業(yè)現(xiàn)場鍛煉，參與生產現(xiàn)場組織和技術攻關，組織教師參加行業(yè)執(zhí)業(yè)資格考試，對于教師“行業(yè)化”“雙師化”方面積極開展工作。

3.優(yōu)化課程體系，以工程理論和工程應用教育為核心，重新整合知識體系，形成注重產業(yè)行業(yè)特色的專業(yè)人才培養(yǎng)方案，構建基礎、專業(yè)、應用三個層次，公共基礎、專業(yè)基礎、專業(yè)方向、專業(yè)拓展、工程實踐五大模塊組成的課程體系。其中，專業(yè)基礎、專業(yè)方向、專業(yè)拓展課程模塊形成專業(yè)教學平臺；專業(yè)拓展課主要由面向專業(yè)類方向、體現(xiàn)學科交叉的特色課和反映技術前沿的系列選修課組成；專業(yè)教學平臺課程設有課內實驗和課程設計、綜合實訓、認知實習、綜合實習，為培養(yǎng)學生的工程能力提供支撐，形成鮮明的新工科特色。

（二）創(chuàng)教融合，以創(chuàng)促教

以學生創(chuàng)業(yè)創(chuàng)新能力培養(yǎng)為目標，以大學生科技創(chuàng)業(yè)項目為載體，促進專業(yè)辦學質量和學生創(chuàng)業(yè)能力的提升，促進專業(yè)內涵建設的提升，努力提升學生的專業(yè)學科能力和創(chuàng)業(yè)能力。

1.教師指導學生申報國家專利和軟件著作權、撰寫科技論文，使學生掌握專利查新、專利材料組織、科技論文寫作和發(fā)表等各個環(huán)節(jié)，培養(yǎng)學生發(fā)現(xiàn)問題、解決問題和總結提煉的能力，培養(yǎng)學生創(chuàng)業(yè)意識和能力。

2.教師指導學生參加“挑戰(zhàn)杯”等相關的國家和省部級科技創(chuàng)業(yè)創(chuàng)新活動，培養(yǎng)學生的創(chuàng)業(yè)創(chuàng)新意識和能力。教師指導學生申請大學生實踐創(chuàng)新訓練計劃項目，培養(yǎng)學生創(chuàng)業(yè)創(chuàng)新意識，通過項目培養(yǎng)學生團隊合作精神和創(chuàng)業(yè)創(chuàng)新能力。

3.教師和學生授權發(fā)明專利和軟件著作權爭取實現(xiàn)銷售轉化。智能控制類專業(yè)集群與企業(yè)進行產學研合作，將“窗戶太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)”等專利技術產業(yè)化，產業(yè)化推廣取得了顯著的經濟效益和社會效益。

（三）科教融合，以科促教

以人才培養(yǎng)為中心，專業(yè)學科團隊三位一體建設，教學科研互相融合、互相促進，將教師科研項目、科研成果應用到專業(yè)教學和人才培養(yǎng)中。促進專業(yè)辦學水平與質量的提升，促進專業(yè)內涵建設的提升，提升學生的專業(yè)學科能力和創(chuàng)新能力。

1.教師將學生招募到教師縱向科研項目團隊中，通過參與科研項目，提高學生學習能力，培養(yǎng)學生創(chuàng)新意識和合作能力。近年來，教師主持各級科研課題33項，其中，國家自然科學基金項目5項、教育部產學合作協(xié)同育人項目16項、江蘇省現(xiàn)代教育技術研究課題12項、校級科教融合課題7項、教改課題6項。

2.學生參與教師橫向科研項目，在教師指導下，分析和解決問題，將所學專業(yè)知識應用到企業(yè)實際項目研發(fā)中，培養(yǎng)學生團隊合作意識，提高學生工程應用能力。智能控制類專業(yè)集群與企業(yè)簽署產學研合作協(xié)議，合作進行太陽能光伏發(fā)電領域的新產品研發(fā)，目前，合作研發(fā)的新產品已應用到社會主義新農村建設、上海世博會聯(lián)合國館光伏建筑一體化等項目中。

3.將科研成果轉化為教學和實驗內容，使學習內容貼近科技前沿和工業(yè)生產實際。獲軍隊科技進步二等獎成果“空地協(xié)同應急智能管控與指揮平臺”應用到“人工智能”課程教學中。在“專業(yè)綜合設計與訓練”等綜合實踐課程中引入生產實際課題“給水管網故障智能監(jiān)測系統(tǒng)”設計等，激發(fā)學生實踐的熱情。將科研成果引入課程開發(fā)和教材建設中，編著教材《人工智能及其應用》獲江蘇省高等學校重點教材。

（四）賽教融合，以賽促教

以學生創(chuàng)新能力培養(yǎng)和綜合素質提升為主線，以科技競賽和科技創(chuàng)新活動為載體，進行實踐能力培養(yǎng)與創(chuàng)新能力培養(yǎng)改革，強化辦學特色、提高人才培養(yǎng)質量，努力提升學生的實踐能力和綜合素質。

1.教師指導學生參加全國機器人大賽暨RoboCup公開賽等國家和省部級科技競賽，培養(yǎng)學生的實踐能力和綜合素質。這類競賽活動是人才培養(yǎng)的一個重要組成部分，對培養(yǎng)學生的專業(yè)興趣、工程實踐能力均有較大幫助，科技創(chuàng)新競賽可以成為提升學生綜合素質和創(chuàng)新能力的重要抓手。

2.舉辦控制與自動化設計大賽、物聯(lián)網工程應用大賽、機器人工程應用大賽等，組織智能控制領域暑期工程實踐團等，提高學生的參與比率，盡量覆蓋所有學生，培養(yǎng)提升學生的學習興趣、實踐能力和綜合素質。

3.教師組織和指導學生參加科技創(chuàng)新活動，培養(yǎng)學生的團隊意識、創(chuàng)新意識，提升學生的實踐能力和綜合素質。通過科技創(chuàng)新活動促進師生交流，在培養(yǎng)學生的同時，也可以鍛煉和提高教師的實踐能力、創(chuàng)新能力。

三、學科專業(yè)團隊實驗室人才培養(yǎng)基地“五位一體”建設

進一步探索和實踐學科、專業(yè)、團隊、實驗室、人才培養(yǎng)基地“五位一體”建設，如圖2所示，培養(yǎng)符合社會發(fā)展需要和用人單位需求的新工科應用型人才［3］。

（一）堅持學科支撐作用，促進專業(yè)辦學水平與專業(yè)內涵建設的提升

學科建設堅持學科專業(yè)團隊一體化建設的理念，貼近學科專業(yè)發(fā)展前沿和區(qū)域經濟社會發(fā)展需求，凝練學科方向。將教師科研項目、科研成果應用到專業(yè)教學和人才培養(yǎng)中，促進專業(yè)辦學水平與質量的提升，促進專業(yè)內涵建設的提升。

1.學生通過參與教師科研項目，提高了學習能力，培養(yǎng)了創(chuàng)新意識和合作能力。教師指導學生申報國家專利、撰寫科技論文，使學生掌握專利查新、專利材料組織、科技論文寫作和發(fā)表等各個環(huán)節(jié)，培養(yǎng)學生發(fā)現(xiàn)問題、解決問題和總結提煉的能力。

2.將科學研究成果中的新知識引入課程開發(fā)和教材建設中。不斷優(yōu)化課程體系，以工程理論和工程應用教育為核心，形成注重產業(yè)行業(yè)特色的智能控制類專業(yè)集群人才培養(yǎng)方案。

（二）堅持專業(yè)導向作用，促進學科建設水平與學科建設層次的提升

專業(yè)建設堅持學科專業(yè)團隊一體化建設的理念，專業(yè)發(fā)展貼近區(qū)域經濟社會發(fā)展需求和智能制造產業(yè)發(fā)展需要，調整課程體系和資源投入方向。將教師專業(yè)教學、人才培養(yǎng)和科研項目、科研成果相結合，提高學科建設水平。

1.專業(yè)建設促進科學研究的開展和水平的提高。智能控制類專業(yè)集群與行業(yè)主管機構、行業(yè)協(xié)會、行業(yè)企業(yè)保持著密切的聯(lián)系，建立由用人單位、行業(yè)專家和高校教師組成的專業(yè)指導委員會。在專業(yè)指導過程中，同時獲悉行業(yè)學術前沿動態(tài)及最新成果，促進科學研究的選題和研究活動的開展。

2.教師指導學生科技創(chuàng)新競賽，提升學生創(chuàng)新能力和創(chuàng)新意識，營造科學研究氛圍，為學生進入教師科研項目奠定基礎。教師可以指導學生參加全國和省部級智能控制類科技創(chuàng)新競賽。

（三）堅持團隊建設的紐帶作用，促進學科建設、專業(yè)建設的融合發(fā)展與同步提升

學科、專業(yè)建設是高等學校的基本建設任務，實現(xiàn)上述任務根本在于教師團隊建設。智能控制類專業(yè)集群教師團隊作為江蘇省工程研究中心科研團隊和南京市科技創(chuàng)新團隊，充分發(fā)揮團隊建設在人才培養(yǎng)、教學改革等方面的重要作用，通過外引內培，不斷優(yōu)化團隊結構，促進學科建設、專業(yè)建設融合發(fā)展。

1.加強教學團隊建設，在教師“行業(yè)化”“雙師化”方面積極開展工作。推動教學內容和方法改革研究，開發(fā)教學資源，推進教學工作中的老中青相結合，發(fā)揚“傳幫帶”的作用。通過持續(xù)建設，形成一個科研能力強、教學質量高、結構合理的教學團隊。

2.加強科研團隊建設，依托“十三五”江蘇省重點建設學科“控制科學與工程”和江蘇省自主移動機器人智能控制技術與應用工程研究中心的人才優(yōu)勢、產學研合作的企業(yè)技術優(yōu)勢，培養(yǎng)一批具有豐富工程經驗和科學技術理論的學術帶頭人，成為科研技術骨干。

（四）以實驗室建設為支撐的新工科改革

加強實驗室和創(chuàng)新平臺建設，促進與智能制造產業(yè)行業(yè)領先企業(yè)的合作，強化實驗室建設保障教學，使人才培養(yǎng)條件適應江蘇及長三角智能制造產業(yè)需求。實驗室要完成專業(yè)集群理論課程的實踐教學內容，有效實現(xiàn)理論與實踐的統(tǒng)一，保證學生的理論知識不脫離實際。

1.校企聯(lián)合共建實驗室，完成校內理論和仿真教學。引入主流工業(yè)級軟硬件資源，改善實驗、實習等實踐教學條件，提高人才培養(yǎng)水平和就業(yè)質量。建設好江蘇省“自主移動機器人智能控制技術及應用”工程研究中心和智能控制實驗中心，引入企業(yè)智力和產業(yè)資源，促進人才培養(yǎng)質量提升。

2.探索將“智能控制技術及應用”科技創(chuàng)新團隊與“自主移動機器人智能控制技術及應用”省級工程研究中心、“自動化”省級一流專業(yè)、“智能控制技術及應用”市級重點實驗室、校外合作基地產業(yè)化平臺“五位一體”建設，貢獻智能控制技術行業(yè)發(fā)展，并逐漸在國內同類高校及智能控制領域發(fā)揮引領輻射作用。

（五）校企共建人才培養(yǎng)基地探索

以學生創(chuàng)新能力培養(yǎng)和綜合素質提升為主線，以校企合作辦學為載體，校企共同制（修）訂人才培養(yǎng)方案，進行實踐能力培養(yǎng)與創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力培養(yǎng)改革探索，提高人才培養(yǎng)質量，提升學生的實踐能力和綜合素質，培養(yǎng)綜合素質高、勝任智能制造產業(yè)發(fā)展需要的應用型人才。

1.以南京及長三角智能制造產業(yè)需求為導向，智能制造產業(yè)工程應用能力為根本，用人單位滿意為質量標準，校企共同制（修）訂人才培養(yǎng)方案，優(yōu)化課程體系，進行實踐教學改革與就業(yè)模式探索，努力培養(yǎng)“下得去”“用得上”的新工科人才。

2.拓展智能控制類專業(yè)集群人才培養(yǎng)基地現(xiàn)有企業(yè)：江蘇金智科技股份有限公司、南京菲尼克斯電氣有限公司、南京天創(chuàng)電子技術有限公司、南京麒麟科技創(chuàng)新園等。工程性較強的實踐課程，由企業(yè)高級工程技術人員參與課程的教學和指導。

四、把握新工科機遇，迎接新工科挑戰(zhàn)

未來幾十年，新一輪科技革命和產業(yè)變革將同我國加快轉變經濟發(fā)展方式歷史性交匯，工程在社會中的作用發(fā)生著深刻的變化，工程科技進步和創(chuàng)新也將成為推動人類社會發(fā)展的重要動力。在此背景下，要發(fā)揮高校自身優(yōu)勢，依托地方產業(yè)結構，充分利用地方資源，對接地方經濟社會發(fā)展需要和企業(yè)技術創(chuàng)新要求，實施工程教育強國，深化政產學研用融合、協(xié)同育人，鼓勵實施傳統(tǒng)工科專業(yè)改造升級計劃，鼓勵應用型高校開展新工科研究和實踐，以立德樹人為引領，以應對變化、塑造未來為建設理念，以繼承與創(chuàng)新、協(xié)調與共享、交叉與融合為主要途徑，通過轉變理念、增強新工科的辦學意識，加強專業(yè)內涵建設，改革創(chuàng)新教育教學方法、提升“應用型”教育教學素養(yǎng)，從而全面培養(yǎng)服務區(qū)域經濟社會發(fā)展的多元化、創(chuàng)新應用型工程技術人才［4］。

參考文獻

［1］俞斌，賈雅瓊，李欣，等.新工科背景下地方應用型本科院?；旌鲜浇虒W的開展［J］.西部素質教育，2019，5（19）：121-123.

［2］楊忠，陳小虎，司海飛.自動化專業(yè)“四融合、四促進”創(chuàng)新型應用人才培養(yǎng)模式研究與實踐［J］.教育現(xiàn)代化，2019，6（43）：8-12.

［3］楊忠，陳小虎，田小敏.學科專業(yè)團隊實驗室人才培養(yǎng)基地五位一體建設探索與實踐［J］.教育教學論壇，2019（42）：162-164.

［4］楊忠，陳小虎，吳有龍.新興應用型高等學校教學資源建設研究與實踐［J］，高教學刊.2020（17）：10-12.

Abstract： Based on the exploration and analysis of the ideas and plans for specialty construction in applied-oriented universities in the context of new engineering disciplines， and taking into account the school-running characteristics， specialty layout and development needs of Jinling Institute of Technology， this paper puts forward and discusses the integration of industry and education to promote students employment， creation and education to promote students entrepreneurship， science and education to promote students innovation， and competition and education to promote students comprehensive quality under the background of new engineering， integrated construction of discipline， specialty， team， laboratory and talent training base， combining on-line and off-line resources， the reform and practice of the cluster construction of intelligent control specialty in the new engineering background. It can be used for reference to the specialty construction and discipline construction under the background of new engineering discipline in applied-oriented universities.

Key words： new engineering; professional cluster; intelligent control class; applied-oriented universities