教学成果总结报告


《中国制造2025》是我国向制造强国转变的国家战略,控制工程研究生教育是国家培养高层次智能制造行业专门人才的主渠道,是主动服务创新性国家建设的重要路径,然而目前控制工程人才培养存在理念模糊、模式趋同、创新缺位、工程脱节等问题。

青岛大学自动化学院立足于山东省智能制造产业发展实际,把控制工程人才培养的着眼点放在山东新旧动能转换以及上合经贸合作示范区发展的大背景与大未来中,以主持的“产学研结合培养研究生协作精神与创新能力:以控制工程为例”等3项山东省研究生教育计划创新项目为依托,以智能制造行业需求为导向,以工程实践为牵引,以学生为中心,重构了培养方案,形成了“五个观念-五位一体-五条路径-五种能力”多元并举的研究生培养改革与实践的创新模式,成果总体框图如图1所示

1 成果总体框图

一、成果主要内容

1. 构建了五个观念”控制工程研究生培养方案

智能制造的核心是智能系统,智能系统的基础则是智能技术,智能技术的关键是控制。分析了山东省智能制造对控制工程研究生培养规格(知识、能力、素质)、能力建设(研发、应用、管理)、创新实践(交叉、融合、发现)等方面的要求,明确了培养目标和学科定位,以毕业要求倒推课程体系,以智能制造需求倒推课程内容,基于“五个观念”(实践观、工程观、系统观、集成观、智能观)系统设计了培养模块和课程体系,明确了培养理念。

具体设计了实践观、工程观、系统观、集成观、智能观5个培养模块,如图2所示。根据智能制造区域发展对控制工程研究生培养的要求,提出了“时代需求-学科定位-培养目标-毕业要求-课程体系”反推重构的智能制造时代控制工程研究生培养改革思路,制定了“校内+校外+云上”课堂相结合的课程体系,构建了“学院-学科-导师”三级培养质量监控体系:学院负责培养目标、学科负责培养结果、导师负责培养过程

2 “五个观念”研究生培养模块

1)培养研究生的实践观:学科要求所培养研究生能够较为熟练地掌握本学科的科研方法和实验技能,具有从事控制工程及相关研究领域内科学研究和技术开发的能力。贯穿整个控制工程研究生学程的科研实践、课内实验、创新实践、创业活动、社会实践等教学实践活动,全面培养研究生的实践观。

2)培养研究生的工程观:强调从熟悉实际工程方面来培养学生,尤其注重培养研究生发现问题和针对复杂情况运用所学知识解决实际问题的能力,本学科培养方案中设置了系统工程理论与方法工业互联网与物联网技术(省专业学位研究生教学案例库)等课程并通过研究生参与企业课题等,着力培养研究生树立工程观。

3)培养研究生的系统观:培养方案中所设置的一些基础课程和专业课程都是为系统设计服务的,培养方案中设置了线性系统理论教育部研究生课程建设试点课程、省研究生教育优质课程、双语课程)、先进控制技术(省研究生教育优质课程、双语课程)等课程,此外,通过参与学科竞赛、学术交流等活动,力求使研究生树立系统观

4)培养研究生的集成观:在智能制造及各种先进工程系统中,控制工程与数学、机械、电气、计算机、微电子等多学科交叉融合,推进集成创新、多学科交叉融合创新已成为培养和造就高水平人才的重要手段。为此,研究生通过参与企业横向项目,选修集成类课程,如现代电力电子与运动控制《数据驱动控制理论与应用》(本硕博通开)等,使研究生树立集成观。

5)培养研究生的智能观:随着人工智能和计算机技术的发展,培养控制工程研究生将自动控制和人工智能以及系统科学等相结合,建立一种适用于复杂系统的控制理论和技术,成为研究生培养的一个重要方向。为此,本学科培养方案中设置了智能类课程,如企业导师授课的《人工智能机器人学》(云上课程)、《模式识别与机器学习》等,推动培养研究生树立智能观。

2. 建立了五位一体控制工程研究生培养模式

习近平总书记指出:“研究生教育在培养创新人才、提高创新能力、服务经济社会发展、推进国家治理体系和治理能力现代化方面具有重要作用为适应智能制造时代的发展,构建创新型控制工程研究生培养模式,建立了国家级名师、名课、名教材、名团队、名学科 五位一体研究生培养模式,实现了高端复合型人才培养

1)以名师为引领。引育国家万人计划教学名师1发达国家院士3人、长江学者1、国家杰青1人、国家特聘专家3人、IEEE Fellow 3中国自动化学会会士2泰山学者5山东省教学名师2山东省优秀研究生指导教师4青岛大学首席教授6人。经过多年建设与发展,学科已引育了一批具有国际影响力的高端人才,形成了一支实力雄厚、结构合理、富有创新能力和协作精神、符合控制工程发展要求的梯队。

2)以名课为示范。在课程建设方面,获教育部研究生课程建设试点青岛大学立项课程1项、省研究生教育优质课程2门、省专业学位研究生教学案例库课程1。此外,积极推进双语教学工作,加强前沿讲座,开设了线性系统理论》、《先进控制技术》等双语研究生专业课程。

3)以名教材为载体。教材建设应以学科建设为中心, 跟踪学科前沿,结合生产实践, 优化课程内容。在教材建设方面,共主编教材9部,中英文专著5《微型计算机控制技术》获首届全国优秀教材建设奖二等奖

4)以名团队为中心。获批了全国高校黄大年式教师团队(负责人:于海生),山东省优秀研究生导学团队(负责人:于金鹏),山东省教学团队(负责人:于海生),山东省高等学校青年创新团队(负责人:赵林),山东省高等学校青创人才引育计划立项建设团队(负责人:刘华波)。通过将研究生融入到科研团队中,使学生能够把握专业发展方向和前沿知识,锻炼及培养其自身的创新思维。

5)以名学科保障建有教育部卓越工程师教育培养计划研究生层次学科(控制工程)、山东省重点学科(控制理论与控制工程)、“工程学”山东省一流学科(建设经费1亿元)、全球前3‰学科(工程学)

3. 设计了“五条路径”强化研究生创新能力

设计了国家平台、重大项目、学科竞赛、协同培养、开放办学“五条路径”,构建了“导师引领+环境熏陶+工程历练+自我塑造”的研究生创新能力提升举措,开展“案例式教学+项目式培养+探究式学习”,制定“以赛促研,以研带赛的赛研一体培养方式,采用双导师联合培养,因材施教,通过学术熏陶、工程实践等助力研究生科研水平,通过国际交流、导师互聘等多种方式,引导学生自我塑造,全面强化研究生实践能力。

1)以国家平台为支撑。拥有电动汽车智能化动力集成国家地方联合工程研究中心、山东省工业控制技术重点实验室、山东省民用飞机智能化试验验证工程研究中心、青岛市智能制造与先进控制工程研究中心等,这些平台的建立对进一步提高学科在控制领域的科研能力、加快研究生培养质量、提高学科竞争力发挥了重要作用。

2)以重大项目为依托2015年至今,学科承担国家重点研发计划3、国家自然科学重点项目7国家/省部级科研课题84项,企业课题120项,开展项目式培养,培养研究生攻坚克难的精神的意识,提高研究生科研创新能力。

3)以学科竞赛为牵引为了提高研究生的科研创新与实践能力、培养团队精神,本学科积极鼓励和支持研究生参与“挑战杯”、“创青春”、全国机器人大赛等国家级学科竞赛竞赛参与率100%“创青春”国家金奖等省部级以上奖励276项,鼓励探究式学习,营造“以赛促研、以研带赛”的科研创新环境。

4)以协同培养为手段。学科充分利用校外优质资源培养研究生,主动寻求与科研院所、企事业单位联合,开展协同培养,共建产学研结合的研究生联合培养基地,建有全国大学生校外实践教育基地、山东省研究生教育联合培养基地(青岛大学-青岛利多电子设备有限公司研究生联合培养基地)实习实训基地15

5)以开放办学为动力通过国际交流、师生访学、导师互聘等多种方式和途径,开辟与国内外高等学校、科研院所合作培养研究生的渠道,建立了开放的研究生培养体系。近年来,参加国际交流200余人次,共有29位教师毕业于新加坡国立大学、英国曼彻斯特大学、加拿大阿尔伯塔大学、日本名古屋大学等国外知名大学或到美国、新加坡、香港等多地访学,并与海尔、颐中等大型企业互聘兼职导师。

4. 提出了五种能力建设研究生导师队伍

研究生导师队伍在面向智能制造的人才创新培养中作用十分关键。学科提出了思政育人能力、工程应用能力、学术创新能力、双语教学能力、协同育人能力“五种能力”,建设一流导师队伍。

1思政育人能力。强化导师思政,举办课程思政培训与研讨并将学术道德教育贯穿研究生培养的始终,获山东省“工人先锋号”1项,以身垂范,为学生树立榜样。

2)工程应用能力。实施“请进来,走出去”战略,通过校企联培、课题联合攻关、挂职实践等,提升工程应用能力;另外,聘请企业、研究所等行业内专家作为研究生校外导师。近年来,研究生导师与海尔集团、颐中集团、青岛烟草等企业签订企业课题120项,提高研究生导师自身理论联系实践的能力

3)学术创新能力。把加强导师自身的学术创新能力,作为提高研究生能力的前提,研究生导师紧跟智能制造国际前沿和区域产业发展,参加与国际水平接轨的高质量科研课题,承担了国家重点研发计划,国家基金重点项目等各类科研课题204项。

4)双语教学能力。随着智能制造的快速发展,要努力提高导师双语教学的能力与国际化教育的能力。通过组织参加国际会议、鼓励导师出国访学等措施,提升导师口语表达与交际能力,学科建立了线性系统理论”、“先进控制技术”等双语课程,并双双获批山东省研究生教育优质课程。

5)协同育人能力。通过科教融合、产学研合作、校企联合、导师互聘、国际交流与合作等多方协同,着力构建多元人才培养模式,获批了国家级和省级教师团队、打造了“科教+校院+校企+国际”的协同育人新模式,产生了贴近工程实际和区域产业发展的培养效果。

二、成果的创新点

针对控制工程研究生培养理念模糊、模式趋同、创新缺位、工程脱节,难以满足智能制造时代需求,本成果立足于山东新旧动能转换综合试验区和上合经贸合作示范区发展国家战略,分析了智能制造对研究生培养规格、能力建设、创新实践等方面的要求,提出了“五个观念-五位一体-五条路径-种能力”多元并举的智能制造时代控制工程研究生培养改革与实践新模式。

1围绕“为谁培养研究生,培养什么样的研究生”,构建了“五个观念”研究生培养方案,提出了时代需求-学科定位-培养目标-毕业要求-课程体系反推重构的智能制造时代控制工程研究生培养改革思路,制定了“校内+校外+云上相结合的课程体系,建立了学院-学科-导师三级培养质量监控体系。

2围绕“如何培养研究生”,建立了“五位一体”研究生培养模式,设计了“五条路径”强化研究生实践创新能力,构建了“导师引领+环境熏陶+工程历练+自我塑造的研究生创新能力提升举措,开展案例式教学、项目式培养、探究式学习”,制定了“以赛促研、以研带赛”的赛研一体化培养方式,提高了研究生创新能力和解决复杂工程问题的实践能力。

3围绕“导师教什么怎么教”,提出了“五种能力”推进导师队伍建设,科教+校院+校企+国际同育人,实施“请进来,走出去”战略,打通企业参与人才培养通道,扩展校企合作的广度和深度,全面提升了导师育人能力,建设了一流导师队伍。

三、成果的推广应用效果

1)主要成效

研究生培养质量显著提升

共培养控制工程研究生370人,毕业去向包括到清华大学、中科院自动化所、上海交大等读博和到海尔、中车、华为、青岛港、潍柴、罗克韦尔、颐中等就业,广受用人单位好评。获省优秀学生/优秀毕业生等15项,获省优秀研究生论文7篇,省研究生优秀成果奖5项,实现了面向智能制造区域发展的人才培养定位和目标。

研究生科创成绩斐然

在卓越期刊、IEEE汇刊等发表论文527篇,授权专利/软著等111项。学科竞赛参与率100%,获创青春全国金奖、全国机器人大赛一等奖、挑战杯全国三等奖等国家/省级奖励276项。

学科教学改革成绩突出

获全国高校黄大年式教师团队、省优秀研究生导学团队;国家教学名师1人、省教学名师2人、省优秀研究生指导教师4人;教育部研究生课程建设试点课程1门、省研究生优质课/案例库3门;首届全国优秀教材建设二等奖1项、中英文专著5部、出版教材9部;获国家/省部级教改项目15项,教研论文6篇;省教学成果一等奖1项、省学会教学成果一等奖2项。

校企融合效果显著

建设国家级校外实践基地、省研究生联合培养基地等15个实习实训基地;依托国家地方联合工程中心、山东省重点实验室/工程研究中心,与海尔等联合承担国家重点研发计划、横向课题等123项,为研究生实践创新提供了重要保障。

2)成果推广

主管部门/同行认可、媒体报道

获省一流学科、全球前3‰学科、省工人先锋号、省研究生样板支部、省先进基层党组织。

在全国自动化教育年会、全国高校自动化教学论坛等介绍研究生培养改革经验12次,育人成果被中国教育在线、凤凰网、新浪网、青岛日报、大众网、今日头条等媒体报道。

辐射推广效应

成果吸引了浙大、上海交大等36所国内高校和美国加州大学英国伦敦国王学院新加坡国立大学等22所国外高校线上线下交流。

已在大连理工、海大、燕大、江苏大学、曲师大、青科大、青理工、南京林业、辽宁工业、山东工商学院等10所高校推广应用,培养研究生两千余人,并得到山大、东南、南开、中南、中国地质(武汉)等双一流高校专家认可,深受好评。

成果通过了专家组鉴定,认为本成果建立了符合中国智能制造实际的控制工程研究生培养模式,具有重要借鉴价值。

研究生教材《微型计算机控制技术》获首届全国优秀教材建设奖二等奖,累计出版50.6万册,已在山大、东南、中南、中国地质(武汉)、大连理工、江苏大学、青科大、青理工、南京林业、辽宁工业、山东工商学院等作为研究生教材推广应用。

四、成果水平

本成果通过了以国务院控制科学与工程学科评议组成员、国家杰青、中科院自动化所谭民研究员担任组长的专家组鉴定,专家组一致认为本成果重构了青岛大学控制工程研究生培养方案,总结了“五个观念-五位一体-五条路径-五种能力”多元并举的智能制造时代控制工程研究生培养改革与实践的创新模式。本成果在国内同类院校中具有重要的推广应用价值和借鉴意义。