一、专业概况
南京航空航天大学自动化专业前身是1952年成立的航空仪表制造专业,后历经航空自动器(1956年)、航空陀螺及惯性导航(1960年)、飞行器制导与控制(1970年)、电气工程与自动化-自动化方向(1982年)等沿革,1998年更名为“自动化”专业至今。目前本专业已形成飞行控制、工业自动化和导航与测控三个专业方向。
依托“导航、制导与控制”国家重点(培育)学科,“控制科学与工程”江苏省一级重点学科和“物联网与控制技术”江苏省优势学科,本专业已成为国家特色专业(2008年)、国防重点专业(2007年)、工业和信息化部重点专业(2012年)、江苏省特色专业(2003年)、江苏省“十二五”重点专业类(2012年)。本专业也是教育部(2013年)和江苏省(2012年)卓越工程师教育培养计划专业,于2015年和2018年两次通过工程教育专业认证。2019年获首批国家一流专业建设点。本专业于2019年通过了工程教育专业认证,认证结论为“通过认证,有效期6年(有条件)”,认证有效期自2019年1月1日至2024年12月31日。
本专业专职从事本专业教学与科研的师资队伍共68人,其中教授28人,副教授23人,讲师10人,实验技术人员7人。每年招收本科生约180名,在校生700余名。
二、专业建设的创新举措、特色做法
(一)人才培养模式创新
1.需求牵引,建立产教融合合作与人才培养长效机制
依据南京航空航天大学建设高水平高校的战略目标,依托“控制科学与工程”国家级一流学科,全面深化产教融合工作,以市场和企业需求为导向,以“产教深度融合,校企协同育人”为抓手,在充分调研的基础上结合学校实际制订多项规章制度,逐步建立并完善了产教融合工作开展的保障制度和体系。
在新工科背景下完善产教融合的育人理念,提出“共建共赢”产教融合育人长效机制,促进双方持续发展。构筑了协同创新、“五航”驱动的产教融合协同育人环境。依托合作企业,聘任企业专家长期担任相关专业的教学指导委员会成员,校企联合,共同优化和制定专业的人才培养方案,实施人才协同培养。
同时,树立“面向工业界、面向未来、面向世界”的工程教育理念,发挥南京航空航天大学工程教育特色,以完善知识结构、提高学生的工程意识与素质、强化工程实践能力为培养核心,通过不断丰富工程内涵、优化学生知识结构、强化学生素质教育、重视学生能力培养、突出学生工程实践、加强与企业合作,以达到强化整合培养的要求。
图1 南京航空航天大学与航空工业南京机电共同讨论人才培养方案
图2 合作企业参与自动化、电气工程及其自动化教学指导委员会
2.面向需求,建立了产教融合企业课程合作机制
定期召开企业课程建设会议,落实“引企入教”的校企协同育人理念,积极开设企业课程。近三年来,共开设企业课程13门,举办讲座20场。促进课程内容与技术发展衔接、教学过程与生产过程对接、人才培养与产业需求融合。
在实习实训方面,以航空航天重大工程为背景,校企联动、研教融合,将航空航天特色内容引入实验实践环节,丰富实验实践教学的内涵和外延,创建“实验教学夯实、专项实践启发、综合设计提升、科创竞赛攀高”多维递进的实验实训教学体系,从点到面、从单元到系统、从基础训练到综合设计及研究创新的培养流程,形成“基础全覆盖、拔尖有渠道”的培养模式。通过不断加强优化实验教学建设,培养全体学生的实践能力和发散思维;借助课程设计等综合性实验,提高学生的动手实践水平;通过参加各类工程专项实践,启发创新思维、培养工程素养;最后,通过院、校、省、国家等多层次、多批次的科创探索项目,提升创新能力、启蒙科学研究兴趣,遴选优质项目和团队,冲刺科技竞赛。
图3产教融合多元实践资源
专业教育与创新实践融合,建设飞行器综合控制、集群无人系统等12个实验室和虚拟仿真平台,建成了51项系列化递进式创新实践项目。研教融合,开放高水平教学和学科平台,创建8个航空特色主题创新区。产教融合,整合校企资源,与合作单位共建校企协同育人平台和实践基地,共设企业课程、科创项目和科创赛事。
(二)教学模式改革
1.需求牵引,融合出新,构建航空航天特色的“人工智能+控制”课程体系
优化控制理论课程群:适应不同专业人才培养要求,延拓理论核心课,融入专业背景同步开设系统设计课,形成四大类多规格控制理论课。强化航空航天特色课程群:综合航电、导航与飞行控制技术,突出系统设计和工程应用,拓展探测与制导、飞行控制等特色课。新建人工智能课程群:紧跟人工智能发展新动向,体现多学科与多专业交叉融合,新增人工智能基础、感知与人机交互和智能自主无人系统等课程。重构创新实践课程群:贯彻工程教育理念,增设实验探究课、专项训练和综合设计等,设置多层次创新实践模块,将科创竞赛、创新创业导学纳入课程体系。三大特色课程群与核心课程群联动发展,形成有机整体。
2.协同融合,实践育人,打造“三融合”综合实践教学资源,创建递进式实践教学模式
科教融合,依托“控制科学与工程”“航空宇航科学与技术”国家双一流学科和3个国家级实验教学示范中心,创建集群无人系统等8个主题创新区。产教融合,汇聚行业特色资源,与国防单位共建校企协同育人平台和实践基地,共设企业课程、科创项目和科创赛事。专业教育与创新实践融合,结合飞行控制系统等专业课程,构建旋翼飞行器、舰载机着舰等12个特色实验室,设置50余项开放创新项目。
依托综合实践教学资源,探索“问题导向、主题探讨、专题应用、项目驱动、以赛促练”培养机制,创建“实验教学夯实——创新技能训练、课程设计提高——创新意识激发、专项实践启发——创新思维培养、科创竞赛攀高——创新能力强化”递进式实践教学模式,实现学生自主创新能力的全方位、多维度培养。
3.行业铸魂,团队引领,协同创新多措并举,构筑“五航”驱动的课程育人环境
深入航空航天企业,开展“智慧蓝天”青年教师企业实践和国防企业面对面等品牌活动,聘请行业领域院士和总师,铸造工程背景深厚的师资队伍。发挥国家级教学团队先导作用,深入开展教学改革与研究,融入科技成果编著新形态和数字化教材,将航空航天工程特色和思政元素贯穿教材、教学与实践全过程。
联合成立工信部高校自动化类课程思政创新联盟,开展“紫冬话坊——院士有约沙龙”和“三航记忆”等活动进课堂,推进行业大师、教学团队和学生群体“导-教-学”深度融合,培养学生“军工情、报国志”。针对不同专业培养目标,实施“教学内容精准规划;知识深度精准分层;实践模式精准定制;评价方法精准设计”四准举措,构筑“五航”课程育人环境。
(三)教学团队建设
1.构建校企融合育人生态,为校企师资共建共享提供平台条件
依托产教融合平台,共建校企协同育人生态。开展校企党支部共建,聘请合作企业航空工业金城南京机电液压工程研究中心总工程师陈丽君为企业特聘导师,聘请合作企业的李运祥、肖喆等多位研究员作为南航的项目导师,组成校企联合指导教师团队,完善课程与能力培养的协同创新模式。通过打造“创新实践基地-校企项目合作-产教融合课程”的校企协同育人生态,全方位激发学生航空报国和航空强国的使命感。本基地产教融合平台以企业实习、项目式实习、校企毕设为切入点,组建了由高校专任教师和合作方专业技术人员、管理人员等共同组成的百人教学队伍,具有较强的技术实力和人才储备,核心骨干人员稳定。高校专任教师中“双师双能型”教师70人,其中“长江学者”特聘教授2名,国家“万人计划”“领军人才”2名,“杰出青年基金”获得者2名,先后有30余名教师入选国家级、省部级人才工程。企业方参与产教融合教学工作、开设讲座,具有中、高级专业技术职称的人员30人,其中具有高级专业技术职称的人员17人。团队构成全面覆盖校企高水平导师,为校企师资共建共享机制的顺利开展提供了有力平台条件。
2.创立产教融合岗位与轮训促提升机制,提高师资队伍教育教学能力
在师资队伍教学能力培养方面,研究新形势下电气与自动化专业产教融合教学团队建设发展的趋势和改革创新思路。首先,设立若干企业教师专岗和产业教授岗,师资队伍参加覆盖基地所有本科生的生产实习培训。在此基础上,选拔优秀师资组建校企联合指导的项目式科技创新团队,为学生提升基地技能、参与科创竞赛提供支撑。此外,建立高校专任教师定期赴航空工业南京机电跟岗和轮训制度,教师通过学习与训练发布工程实践性强、理论与实际联系紧密的校企联合毕业设计。最后,促进企事业单位技术骨干、管理骨干与高校专业教学骨干双向交流,以企业需求为导向,努力培训与打造涵盖校企师资、研究生、本科生的校企联合科研团队。
(四)教学资源建设
1.以一流学科建设为引领,促进学科专业协同发展
本专业一直践行“专业建设锚定学科发展、科学研究反哺本科教学”的建设思路,在江苏省优势学科、国防特色学科、省级科研团队和国家一流学科等建设项目的引领下,将无人机集群协同控制、自主控制、智能导航、探测与识别等新一代人工智能科研成果引入教学,探索航空航天特色“人工智能+自动化”专业发展模式,建设教学科研平台和实践基地,促进控制科学与工程学科和自动化专业协同发展、共生共赢,在坚持科研反哺教学的实践中取得了突出成绩。
2.以教育教学改革为引领,建设优质教学资源
建立多层面的教学研究机制。围绕国家、省部教改项目,设立12个教学研究专题和47项教改立项,深化课程教学改革。以研究性教学为重点,采用问题式、研讨式、翻转课堂等教学模式,促进教学研究成果的运用。开设系列科技学术讲座、研讨课、企业课程和国际课程。开展成果导向、过程考核和综合评价研究,实行基于反馈的课程考核和改进机制。
突出教材建设的先行地位。坚持“精品示范、优化核心、强化特色”,促进教学内容不断更新,新知识和新方法进教材、进课堂、进实验。近3年出版教材13部,其中省部以上规划和重点教材6部,辐射面广。自动控制原理系列教材出版100多万册,在全国三百余所高校使用,起到了引领作用。
自动控制原理系列国家级规划教材
建设优质课程和综合实践教学资源。建设了国家精品资源共享课、江苏省在线开放课程、江苏省外国留学生英文授课精品课程、江苏省优秀研究生课程等课程资源。坚持产学研结合,创建大学生创新基地和主题创新区,行业专家与教师合作设计实践项目,构建多元化创新实践平台。
三、专业建设成效
本专业始终坚持以服务航空、航天、民航以及国防和地方经济建设为己任,直面国家航空航天重大需求,重点建设高水平专业和学科平台,积极承担国家重大、重点科研项目,大力开展科学研究和人才培养。本专业70多年的建设与发展历程同我国的国防事业、电子信息产业等领域的发展密切相连,专业由最初的航空仪表制造专业逐步发展到目前的以航空航天应用为背景,以自动控制为主线,面向工业化、信息化和国防现代化的国家一流本科专业,与社会经济发展需求紧密吻合。
取得的建设成效有:
2003年,入选江苏省特色专业
2007年,入选国防重点专业
2008年,入选国家特色专业
2012年,入选工业和信息化部重点专业
2012年,入选江苏省“十二五”重点专业类
2012年,入选江苏省卓越工程师教育培养计划专业
2013年,入选教育部卓越工程师教育培养计划专业
2015年和2018年,两次通过工程教育专业认证
2019年,获首批国家一流专业建设点
依托本专业,建有“国家工科基础课程电工电子教学基地(1996年)”“国家电工电子实验教学示范中心(2006年)”“航空工程国家级实验教学示范中心(2009年)”“电气工程与自动化国家级实验教学示范中心(2012年)”“飞行器综合控制江苏省实践教育中心(2015年)”,还建有自动控制原理实验室、控制系统工程实验室、工业控制基础实验室、飞行综合控制实验室和导航与测控实验室等本科教学实验室。拥有国家级教学团队“自动控制系列课程教学团队”,国家级精品课程和国家级精品资源共享课、国家级线上一流课程、江苏省在线开放课程“自动控制原理”,国家级双语示范课程、江苏省外国留学生英文授课精品课程“控制系统工程”,国家级线下一流课程“制导与控制系统”,江苏省优秀课程群“信号、系统与控制”。