他山之石丨自动化专业发展的“新工科”实践

编者按：2018年3月，教育部发布首批612个新工科研究与实践项目。经过两年实施，2020年6月，教育部发文公布首批新工科研究与实践项目结题验收结果，其中96个项目验收结论为优秀。为了宣传推广优秀项目的典型经验，全国新工科教育创新中心遴选了部分优秀项目进行集中推送展示，以期推动新工科建设再深化、再拓展、再突破、再出发。本期推送的是自动化类项目群和航空航天、交通运输类项目群。

以智能和系统为特色的自动化专业“新工科”发展实践

清华大学自动化系 周杰

新工科研究与实践项目——自动化专业发展的“新工科”实践，由清华大学联合东南大学、西安交通大学、青岛大学和高教出版社依托教育部高等学校自动化类专业教学指导委员会共同完成。本项目在明确自动化专业的发展方向的基础上，抓住自动化专业教育教学的关键要素“智能”与“系统”，对自动化类专业建设“新工科”人才培养模式、培养方案、课程体系和实施路径进行了新的探索。

一.主要举措及成果

1.1 修订清华大学自动化专业本科培养方案

落实清华大学“价值塑造、能力培养和知识传授”三位一体的培养理念，坚持“厚基础、重实践、求创新”的培养特色，梳理了专业发展的方向，突出理论与实践相结合，加强了“智能”课程，形成了厚基础宽口径、具备柔性的2017级自动化专业培养方案。

1.2 拓展建设“交叉项目综合训练”挑战性课程

结合学生课外科技赛事，拓展开设了仿人机器人、合成生物学、智能车、空中机器人等多个“交叉项目综合训练”课堂，选课学生来自自动化、计算机、生物科学、临床医学、机械工程、工程力学、建筑学等，2018年61人、2019年69人；该课程学生在国际科技比赛中屡获佳绩。

(1)队员合影

(2)奖状

图1.赵明国老师带领的“清华火神队”2018年获得ROBOCUP国际比赛人形组技术挑战赛亚军、一对一足球比赛季军

(1)队员合影

(2)奖状

图2.谢震老师和王小我老师带领的清华大学A队获2018年国际遗传机器大赛iGEM金奖

图3.2019年清华大学自动化系“以学科前沿牵引的高质量课程体系建设”获得中国自动化学会高等教学成果奖特等奖

1.3 建设以“智能”和“学科交叉”为特色的辅修专业

依托清华大学高水平的学科群，在“机器人技术创新创业”、“智能交通技术创新创业”辅修专业培养方案的基础上，持续推进“智能机器人”、“智能交通”、“人工智能创新创业”辅修专业人才培养。2018年-2019年校内辅修专业学生合计66人。

1.4 持续推进跨院系的交叉学科专业建设

联合清华大学美术学院等设立了“智能工程与创意设计”专业，目标是培养具有科技与艺术的融合能力的高素质复合型人才。该专业学制五年，授予自动化专业工学第一学位和工业设计艺术学第二学位。截至2019年已招收3届学生共33人。

1.5 积极探索自动化专业人才培养新模式

清华大学和高教出版社等，通过建设在线资源，探索了实现优质自动化专业教育资源在全国范围内充分共享的新模式；东南大学针对自动化专业发展智能化阶段特点，开展了知识体系、能力素质培养途径、课程体系升级改造路径等方面的战略研究；西安交通大学开展了“人工智能与自动化”专业建设；青岛大学开展了以包含智能机器人等新方向的2+1+1+X人才培养模式整体探索，在校企合作方面积累了成功经验。

此外，清华大学联合东南大学、西安交通大学、青岛大学，依托教指委，每年至少召开1-2次专业建设和实践研讨会、师资培训会等，推动了全国自动化专业的建设。

二．项目创新及特色

（1）确立了自动化专业的发展方向，修订自动化专业培养方案；（2）突出了自动化专业的交叉性特点，建设“智能”相关辅修专业，为学生成长提供了更广阔的空间；（3）与清华大学美术学院深度合作，建设实施了国内第一个5年制的“智能工程与设计”专业，培养高端复合型人才；（4）通过“交叉项目综合训练”课程建设，不断将最新的科研方向引入教学，通过实践夯实了自动化专业的发展方向；（5）依托清华大学，联合其他高校和高教出版社，做到了有高度有视野，有引领有示范，有共享有推广。

三．项目应用与推广以及其他情况

清华大学自动化系全部课程完成辅助材料的数字化并发布在校内网络学堂上；以此为基础完成了7门主修课程的在线课程建设，其中5门MOOC课程发布在学堂在线平台上（截止2019年12月MOOC上线选课人数达到22.6万人次），2门课程获“国家精品在线开放课程”。西安交通大学的“自动控制原理”课程在MOOC平台、SPOC平台上线，其中2018-2019年为校内2200名学生开展线上线下混合教学，取得了显著的教学效果。同时通过线上互动为3.48万社会学习者提供跟踪指导。青岛大学的“自动化专业综合改革与优质教学资源建设”成果在西安交通大学、中国海洋大学、西安建设科技大学、青岛理工大学、山东理工大学、青岛大学等高校使用，受益4500余名学生、80余名教师。高教出版社在自动化教指委的推动下，联合国内优势高校完成自动化专业课程的优质MOOC资源建设，推动在国家级平台上线；并建设和出版了一批高质量的自动化专业系列数字课程。

图4.清华大学自动化系教育部精品资源共享课《电子技术基础》负责人王红教授上课截图

图5.清华大学自动化系教育部精品资源共享课《自动控制理论》负责人赵千川教授上课截图

来源丨新工科

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