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關于高校自動化專業人才培養改革探索

摘要：針對自動化專業現有人才培養的不足，并結合自動化技術發展的現狀，分析了當前高校自動化專業培養中存在的問題。研究探索對高校自動化專業人才培養模式進行改革，實施卓越工程師計劃，著重培養學生工程應用能力和創新能力；改革教學模式，引入先進教學方法，以考試改革為抓手，著重提高學生的學習興趣和自主學習的能力；改革自動化專業課程體系，加大控制類課程的改革力度，著重提高學生關于控制方面的專業素質，增加網絡技術課程群和新型電子技術課程群，以適應工業信息化的發展迫切要求，滿足社會對自動化專業人才的需求。
一、自動化專業人才培養存在的問題：
　　1.人才培養模式老化，工程應用能力、創新能力弱：
　　在我國，重學輕術的傳統文化根深蒂固，所以我國的教育片面強調學術的特征，重視書本知識的傳授與學習。我國高校人才培養模式是在計劃經濟體制下建成的知識傳授體系模式，在我國教育發展史上起過非常積極的作用，為社會培養了大批適合計劃經濟模式的專業建設人才。隨時代的發展，其缺點和弊端已越來越明顯。然而隨著科學技術的迅猛發展，知識經濟時代迎面而來，社會對實踐性專業人員的需求集中顯現，對創新人才的需求更加迫切。我國當前大部分專業的培養模式還是停留在過去的知識傳授體系模式，自動化專業也是這樣。這種培養模式導致的結果是：學生工程應用能力和創新能力不高，理論課程和實驗、實踐課程的設置與工程應用脫離，學生重理論、輕實踐，動手能力和解決實際問題的能力不強，創新能力更是無從談起。
　　2.教學模式單一，自主學習能力低下，難以調動學生學習的興趣：
　　長期以來我國高校教學目標、教學過程的設計都是圍繞教師進行的，在教學的過程中重點放在學生能否掌握教材的重點、難點上，重視的是如何教，而往往忽略了教學的中心在于如何學。在這種以“教”為中心的學習環境下，由于“學”圍繞教轉，課堂教學只是教師機械地完成預先設計的教案，學生成為觀看教師表演的觀眾，師生間缺乏溝通、互動，學習氛圍沉悶，學生成為被動接受知識的容器，使學生逐漸喪失了學習的自主性。傳統教學模式下多是采取滿堂灌、填鴨式的教學模式，在這樣的教學模式中，教師往往比較重視對知識內容的傳達，往往要學生關注知識內容的細節而不強調知識當中所蘊含的科學方法、科學思維、創新精神。這種傳統的注入式的方法具有教學效率高的優點，能充分發揮教師的主導作用，但這種教學模式的直接后果是，學生處于被動學習的狀態，學生的積極型越來越差，自主學習和興趣常常被扼殺，更談不上創新能力了。經常出現教師站在講臺上興致勃勃地講，下面學生昏昏欲睡的現象。課堂教學是教學體系中重要的一環，學生大部分專業知識和能力的積累來源于課堂教學，這種傳統的教學模式無論是對學生知識的傳授和能力的培養方面都出現了較大的問題。
　　3.眉毛胡子一把抓，忽視專業主干課，學生的專業素質下降：
　　由于特殊的國情，縱觀我國大多數本科生的教學計劃，特別是改革開放以來出現了一種普遍的現象：學生在本科4年間學習的科目有五六十門，與國外學生相比，除了多一二十個學分的外語課程之外，還有近10個學分的政治、法律、道德品質等科目的學習任務，各種素質教育又占10多個學分。并不是說英語、思想政治或素質教育課的學習可有可無，這些科目的設置有其客觀性，但這些課的開設必然要擠占學生的學習時間，因為學生4年學習的總學分數是固定的，因此很多高校培養方案中的專業課門數有一定程度的減少，專業課的學時也一再被減少。自動化專業更是這樣，原來七八十學時的自動控制理論現在基本上被減到五六十學時，實踐性非常強的自動控制系統也變成了只講理論的選修課程。又由于自動化專業本身是一門適應性強、應用面廣的工程技術學科，具有學科內涵豐富、外延寬廣、綜合交叉、容易造成課程多等特點。種種因素導致現行自動化專業培養方案特色不明顯，導致課程門門有，課時都均點，眉毛胡子一把抓，專業主干課淪為一般專業課，一般專業課淪為專業選修課。這種培養方案導致學生學得太雜，該學的沒有學透，至關重要的專業基礎理論學得不透，專業基礎不扎實，專業素質不高，實踐能力差等。
　　4.知識更新慢，教材建設不能與時俱進：
　　教材是教學內容的主要依據，自動化專業的多門核心課程雖經過多次改版，但很多內容仍顯得陳舊，一些在現時已經被淘汰的內容、方法仍然作為教學的內容；反之，一些新的、實用性強的內容卻沒有被包含在教學的內容當中，或者僅被一筆帶過。譬如，隨著計算機技術的發展，計算機控制已經成為自動控制的核心方法，所以很多高校非常重視計算機控制技術課程的設置，但大部分學校的計算機控制課程還在以8086計算機為基礎進行教學，這種機型方法已經完全退出了市場，代之而來的是各種嵌入式的微處理器技術，但很多高校對這種已經被市場廣泛接受的各式微處理器的控制技術涉及得太少，出現很大的脫節現象。同樣，數字電子技術在現代控制系統中的重要性人所共知，但很多高校的數字電子技術還在圍繞門電路和數字電路進行教學，完全無視電子技術飛速發展的現狀，實際上現實設計中的自動化控制系統很難再見到這些簡單的門電路了。當今的電子技術必須更多地學習各種新型大規模集成電路的具體應用，可惜這些新型大規模集成器件的應用很少出現在教科書中，這就導致當前的教學與現實脫節，怎能不出現學生畢業面對實際設計束手無策的現象呢？
一些新技術的出現也徹底改變了自動控制系統的構成，譬如說網絡技術的出現，當今的自控系統不再是孤島模式，而是整個工廠、整個企業乃至企業間的綜合自動化管理信息系統，所以，當前網絡技術在自動控制系統中的應用已經相當普及。然而自動化專業現行的培養計劃中，工業控制網絡知識涉及很少，與之相關的課程體系不健全，已經完全不能適應信息社會的發展需要。
二、自動化專業人才培養模式改革：
　　1.實施卓越工程師計劃，改革人才培養模式，提高學生的工程應用能力和創新能力
　　教育部“卓越工程師教育培養計劃”（簡稱“卓越計劃”）是貫徹落實《國家中長期教育改革和發展規劃綱要（2010-2020年）》的重大改革項目，也是促進我國由工程教育大國邁向工程教育強國的重大舉措。該計劃旨在培養造就一大批創新能力強、適應經濟社會發展需要的高質量各類型工程技術人才，為國家走新型工業化發展道路、建設創新型國家和人才強國戰略服務。該計劃對促進高等教育面向社會需求培養人才，全面提高工程教育人才培養質量具有十分重要的示范和引導作用。以實施卓越工程師為契機，探索聯合培養和工程教育新模式，探索以工程項目為驅動的工程教育新模式。自動化專業先后與許繼集團等國內電氣設備龍頭企業建立戰略合作協議，充分利用這些企業在行業的技術優勢。校企雙方共同制訂專業培養計劃，企業利用自身的優勢資源，作為學校的校企合作基地，接收學校的教師掛職鍛煉，安排學生參加工程項目的鍛煉，通過企業實習和訓練完成專業知識、技能的實訓、畢業設計等教學環節。從根本上改變大學生象牙塔式的傳統教育模式，注重教學過程的知行統一，更加注重學生工程應用能力和創新精神的培養，密切結合行業背景與企業需求，進一步完善校企緊密結合的應用型人才聯合培養模式。
　　2.課堂教學模式與考核模式聯動改革，提高學生自主學習的能力：
　　在自動化專業創新型人才培養教學模式上，倡導適應個別指導，因材施教，根據學生的學習態度、自學能力等情況進行有針對性的學法指導，實施分層教學，充分調動學生的學習積極性，讓學生掌握學習的金鑰匙，讓學生不僅僅是“學會”，更重要的是“愛學、會學、樂學”。鼓勵教師改變以往單純灌輸的教學模式，強調把教學的重心從怎么教轉到怎么學上，避免把學生的頭腦當容器，把知識生硬地“灌”或“填”進去的做法。讓學生成為參與者，老師和學生共同探討，共同交流，構建師生平等對話的關系，學生以平等、積極主動的身份出現在課堂教學的過程中，逐漸學會自主學習的方法。特別強調在傳授知識的基礎上更加突出素質和能力培養，選擇一些適合不同模式的課程進行改革試點：倡導啟發式、討論式、體驗式、實踐式、探究式、研究性等教學方法。為了避免教學改革虎頭蛇尾，在進行課堂教學改革的同時必須改革考試方法，形成互動，引導廣大學生改變過分注重知識學習、忽視能力培養的習慣，提倡研究式、設計式、問題式、開放式的考核方式。改變過去一張卷子、死記硬背的應付式的考核方式。課堂教學模式和考核模式的聯動改革使得教學改革能夠徹底得以貫徹執行，激發了學生的學習興趣。參與教學改革的課程教學完全活了起來，學生學習的積極性、創造性被激發了出來，被動應付學習的局面得以改變，學習效果也明顯提高。
　　3.加大控制類課程群的改革力度，切實提高學生的專業素質：
　　為了培養自動化學生的專業素質，研究理論課程內在聯系，加大自動控制理論課程群的改革力度，建立自動化專業合理的控制理論系統的知識結構，組建由自動控制原理、計算機控制技術、過程控制組成的控制課程群。建立控制系統整體的觀念，打破各門課程各自為政的局面，避免這些課程之間的交叉重復內容，并且引入實際工程項目幫助學生真正體會自動控制系統的實質，打破這些課程孤立的局面，讓學生在計算機控制和過程控制中理解自動控制的原理，在理解自動控制原理的基礎上設計計算機控制和過程控制。在計算機控制系統課程教學中，讓學生自行選擇自己感興趣的微處理器，選擇典型工業控制參數進行目標設計，以任務驅動的模式進行課程學習。這種教學改革既讓學生真正了解了自動控制的本質，也讓學生以體驗式的實踐學習方法真正提高了自己的動手能力，又激發了一部分學生的創新潛能，學生的設計能力得到極大提高，起到了很好的學習效果。
　　4.更新知識內容，增加新型電子技術實踐課程群，密切教學與實際應用之間的聯系：
　　當今社會，隨著微電子技術的迅猛發展，出現了滿足自動控制系統設計的一大趨勢：以應用為主的各類新型大規模集成電。這種趨勢是為滿足嵌入式控制系統的需要，各式新型微機外圍大規模集成電路日新月異，可以說各行各業需要的各式芯片層出不窮，應有盡有，發展至極致。設計者所做的工作就是挑選現有的各式集成電路，搭建相應的自動控制系統，這已成了當今自動控制系統設計的一個常態。這種設計方法為現在的自動化專業提出了一個新的要求：學生必須學會各類集成電路的使用與接口，而不是把各類集成電路的原理搞得十分楚楚。傳統的電子技術教學恰恰相反，重在原理的理解，重在理論的把握，而對具體應用一筆帶過，所以傳統教學模式導致的后果是理論學得頭頭是道，見到實際的設計卻傻了眼。為了徹底改變這一尷尬的局面，適應社會發展的需要，我們對傳統的電子技術課程體系進行了全面的改革，建立以應用為目的的新型電子技術課程群：適當壓縮傳統的模擬和數字電路的理論課時，理論學習以夠用為主，加大應用新型電路的實踐性課時。以實踐帶動理論理解，經過大量各型新型大規模集成電路的實踐，讓學生邊實踐邊理解，這反倒加深了學生對理論知識的理解。新構建的電子技術課程群包括模擬電子電子技術基礎、數字電子技術基礎、微機外圍新器件應用、大規模集成電路及應用等。這種實踐教學模式改革充分重視實踐教學，把實踐能力培養看成與理論知識教育同等重要，從培養學生的創新精神著眼，更能激發學生的創造潛能。
　　5.增加網絡技術課程群，滿足信息化社會對自動化專業人才的需求：
　　工業時代的自控系統是自動化孤島模式，一個工段、一個車間或一個過程采用計算機控制系統，而信息時代的目標是建設整個工廠、整個企業乃至企業間的綜合自動化管理信息系統。該系統能綜合應用自動化技術、信息技術、計算機及網絡技術、生產加工技術和現代管理科學，從生產過程的全局出發，通過對各種所需信息的集成，實現生產的過程控制、先進控制、在線優化、生產調度、企業管理、經營決策等功能，達到提高企業經濟效益、適應能力和競爭能力的目的。隨著工業控制網的快速發展和關鍵技術的突破，使得工業自動化領域控制級以上的通信網絡正在統一到以太網，并正在向下逐漸延伸；在控制級，出現了現場總線也在讓位給工業以太網的局面。傳統自動化專業的培養方案把對網絡技術的學習當成是一種時髦，只是蜻蜓點水式地介紹一些因特網的知識，讓學生僅僅知道一些網絡的基本方法。實際上信息社會的迅速發展使得網絡技術不再僅僅是個擺設，而是控制系統不可分割的組成部分，現在的自動控制系統如果沒有網絡功能是難以被市場接受的。因此對工業控制網的系統掌握是當代自動化工程師的基本技能，為適應這一時代發展的要求，自動化專業必須構建系統的網絡技術課程群。適應工業信息化要求的自動化專業網絡技術課程群的構建遵循：以增強學生網絡技術知識為目的，以工業控制網絡實踐技術為要求，全面系統介紹因特網技術、工業控制網技術、現場總線技術等，學生可以任選一門現場總線工業控制網的學習為主攻方向，進行細致深入的學習和設計，達到會用的目的，切實把網絡技術當成是一種基本技能。

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