自動(dòng)化專業(yè)課課程設(shè)置與教學(xué)模式研究

曹珍貫

摘 要 隨著社會(huì)的發(fā)展，原有的自動(dòng)化專業(yè)的課程設(shè)置已不能適應(yīng)社會(huì)對(duì)自動(dòng)化專業(yè)畢業(yè)生的要求，本文從課程內(nèi)容、教學(xué)進(jìn)度、教學(xué)手段及實(shí)踐能力培養(yǎng)四個(gè)方面指出了現(xiàn)階段自動(dòng)化的專業(yè)課程設(shè)置存在的問題，并以安徽理工大學(xué)自動(dòng)化的專業(yè)課程設(shè)置為例，系統(tǒng)地介紹了自動(dòng)化的專業(yè)課程設(shè)置，新的課程設(shè)置更新了知識(shí)內(nèi)容、強(qiáng)化了實(shí)踐環(huán)節(jié)、合理安排了課程進(jìn)度，改進(jìn)了教學(xué)模式，是自動(dòng)化專業(yè)課程設(shè)置方面的一次新的革新。

關(guān)鍵詞 自動(dòng)專業(yè) 課程設(shè)置 教學(xué)模式

中圖分類號(hào)：G424 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ? DOI：10.16400/j.cnki.kjdks.2015.10.043

Automation Specialized Curriculum Setting and Teaching Model

CAO Zhenguan

（Automation Department， College of Electrical and Information Engineering，

Anhui University of Science & Technology， Huainan， Anhui 232001）

Abstract With the development of society， the original automation professional curriculum can not meet the social requirements for automation graduates， this article from the course content， teaching schedule， teaching methods and practical ability training in four areas noted professional stage Automation Curriculum problems and Anhui University of automated professional curriculum， for example， the system introduced automated professional curriculum， new curriculum content knowledge update and strengthen the practical aspects， reasonable arrangements for the course progress， improve the teaching model， is a new and innovative automation professional curriculum areas.

Key words automation professional; curriculum setting; teaching mode

0 引言

隨著大學(xué)從精英教育向大眾教育的發(fā)展，社會(huì)對(duì)不同層次的人才需求發(fā)生變化，從目前社會(huì)現(xiàn)狀可以看到，工科類博士生主要是從事基礎(chǔ)研究，碩士生主要是從事應(yīng)用研究，而本科生則著重于技術(shù)應(yīng)用。①技術(shù)的飛速發(fā)展，自動(dòng)化專業(yè)的設(shè)置經(jīng)歷了從附屬于化工、礦業(yè)、動(dòng)力等傳統(tǒng)主干專業(yè)的一個(gè)專門方向，到設(shè)置不同領(lǐng)域的自動(dòng)化，如化工自動(dòng)化、煤礦自動(dòng)化、動(dòng)力自動(dòng)化等，再到近年來(lái)獨(dú)立設(shè)置的自動(dòng)化大類專業(yè)的不斷調(diào)整過(guò)程;②在研究生培養(yǎng)學(xué)科層次，自動(dòng)化專業(yè)（學(xué)科）也經(jīng)歷了從1998 年以前的自動(dòng)控制一級(jí)學(xué)科，調(diào)整為現(xiàn)在的控制科學(xué)與控制工程一級(jí)學(xué)科的過(guò)程，不論是本科專業(yè)目錄的調(diào)整，還是研究生培養(yǎng)學(xué)科名稱的變化，都客觀地反映了自動(dòng)化技術(shù)的不斷發(fā)展和其客觀具有的宏大內(nèi)涵的學(xué)科性質(zhì)。③因此自動(dòng)化專業(yè)旨在培養(yǎng)適應(yīng)21世紀(jì)科技發(fā)展需要，綜合素質(zhì)高，具有堅(jiān)實(shí)理論基礎(chǔ)和創(chuàng)新能力，能夠在自動(dòng)化領(lǐng)域從事系統(tǒng)分析、系統(tǒng)設(shè)計(jì)、系統(tǒng)運(yùn)行、科技開發(fā)及研究等方面工作的高級(jí)工程技術(shù)人才，這就對(duì)現(xiàn)行的自動(dòng)化專業(yè)的教學(xué)提出了更高的要求，特別是本科生的教育教學(xué)，要求能夠?yàn)椴煌袠I(yè)服務(wù)，知識(shí)更新速度快，動(dòng)手實(shí)踐能力強(qiáng)，使培養(yǎng)出的畢業(yè)生具備扎實(shí)的理論基礎(chǔ)、較強(qiáng)的動(dòng)手能力、技術(shù)創(chuàng)新和技術(shù)的二次開發(fā)能力。④⑤顯然，原有的本科生的自動(dòng)化專業(yè)課程設(shè)置重理論、輕實(shí)踐，已不適應(yīng)當(dāng)前社會(huì)的培養(yǎng)需求，必須對(duì)自動(dòng)化專業(yè)的專業(yè)課程設(shè)置進(jìn)行研究， 使培養(yǎng)的畢業(yè)生能夠滿足當(dāng)今社會(huì)需求，不與社會(huì)脫節(jié)。

1 自動(dòng)化專業(yè)課設(shè)置與教學(xué)模式存在的問題

近來(lái)年，科技發(fā)展日新月異，自動(dòng)化領(lǐng)域的知識(shí)更新發(fā)展較快，無(wú)論從控制理論與算法，還是硬件器件來(lái)講，其發(fā)展速度都是比較驚人的?？v觀自動(dòng)化專業(yè)的專業(yè)課程設(shè)置與教學(xué)模式，可以發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)有的自動(dòng)化專業(yè)的專業(yè)課程設(shè)置與教學(xué)模式已不能適應(yīng)當(dāng)今社會(huì)對(duì)人才培養(yǎng)的要求，主要存在以下幾點(diǎn)問題：（1）部分專業(yè)課的課程內(nèi)容設(shè)置不合理。主要體現(xiàn)在一方面內(nèi)容已經(jīng)陳舊，沒有及時(shí)更新補(bǔ)充新的研究成果;另一方面課程學(xué)時(shí)與內(nèi)容安排不合理，造成重要的專業(yè)課學(xué)時(shí)太倉(cāng)促。（2）專業(yè)課的課程進(jìn)程設(shè)置不合理。主要體現(xiàn)在課程的進(jìn)度安排、內(nèi)容安排不合理，造成專業(yè)課的學(xué)習(xí)不能按照知識(shí)接受的先后順序進(jìn)行，同時(shí)各學(xué)期的學(xué)時(shí)安排不能做到兼顧平均，造成有的學(xué)期課程學(xué)習(xí)緊張，有的學(xué)期相對(duì)輕松;此外部分課程相互沖突，或者內(nèi)容重復(fù)。（3）教學(xué)手段的使用不合理。由于現(xiàn)有的教學(xué)手段逐步現(xiàn)代化，多媒體大有取代傳統(tǒng)板書的趨勢(shì)，造成大家一涌而上，而不論該課程是否適合使用多媒體，特別對(duì)于自動(dòng)化專業(yè)來(lái)講，要充分考慮專業(yè)課程特點(diǎn)和學(xué)生的學(xué)習(xí)效率，綜合使用多媒體，多媒體與板書取兩者之長(zhǎng)，而不能一味使用多媒體。（4）缺乏足夠的實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)。自動(dòng)化專業(yè)特別強(qiáng)調(diào)培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力，在大學(xué)期間培養(yǎng)動(dòng)手能力主要靠利用學(xué)生的實(shí)驗(yàn)和相應(yīng)的設(shè)計(jì)、實(shí)習(xí)來(lái)培養(yǎng)，而目前自動(dòng)化專業(yè)類的實(shí)驗(yàn)與實(shí)習(xí)還采用傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)與實(shí)習(xí)方法，雖然部分課程有所改革，但與真正培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力還有一定的差距。

除此之外，對(duì)于培養(yǎng)適應(yīng)社會(huì)需要的自動(dòng)化專業(yè)人才來(lái)講，還有許多地方需要改進(jìn)與改革，因此必須對(duì)現(xiàn)有的自動(dòng)化專業(yè)的專業(yè)課程設(shè)置和教學(xué)模式進(jìn)行改革，才能從源頭上提高自動(dòng)化專業(yè)學(xué)生的專業(yè)素養(yǎng)，使之適應(yīng)于社會(huì)需要，而不與社會(huì)脫節(jié)，真正使自動(dòng)化專業(yè)的學(xué)生面臨就業(yè)時(shí)有更強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)力。

2 課程設(shè)置與教學(xué)模式改進(jìn)

安徽理工大學(xué)是一所省屬重點(diǎn)高校，曾隸屬于煤炭部，長(zhǎng)期從事礦山領(lǐng)域的相關(guān)研究，其自動(dòng)化專業(yè)歷史悠久，其專業(yè)特色是建立在煤礦自動(dòng)化的基礎(chǔ)上，主要培養(yǎng)面向煤礦及其他行業(yè)的調(diào)速、供電、過(guò)程控制、監(jiān)測(cè)監(jiān)控等方面的自動(dòng)化專業(yè)人才。我校自動(dòng)化專業(yè)為了與社會(huì)發(fā)展相適應(yīng)，實(shí)行每4年修訂一次教學(xué)大綱，完善現(xiàn)有教學(xué)大綱，為解決自動(dòng)化專業(yè)的專業(yè)課程設(shè)置與教學(xué)模式存在的問題，經(jīng)過(guò)大量的調(diào)研與研究，新修訂了新的自動(dòng)化專業(yè)教學(xué)大綱與計(jì)劃，與原有的教學(xué)大綱相比，取得了較大的突破與進(jìn)步，主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。

2.1 課程設(shè)置合理

我校自動(dòng)化專業(yè)的課程設(shè)置除公共基礎(chǔ)課外，還包括學(xué)科專業(yè)基礎(chǔ)課、專業(yè)核心課、專業(yè)任選課及實(shí)踐課程，整個(gè)自動(dòng)化專業(yè)的教學(xué)大綱在考慮專業(yè)基礎(chǔ)課的前提條件下，將專業(yè)任選課分成三個(gè)模塊，進(jìn)行課程設(shè)置，專業(yè)基礎(chǔ)課的設(shè)置如表1所示。

表1中可以看到，由于自動(dòng)化專業(yè)對(duì)數(shù)學(xué)要求較高，因此將復(fù)變函數(shù)與積分變換獨(dú)立成一門課，并安排了48學(xué)時(shí)，此外將機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)與采煤概論納入基礎(chǔ)課，以結(jié)合我校的行業(yè)特色，加強(qiáng)特色行業(yè)的自動(dòng)化專業(yè)的學(xué)生培養(yǎng)。專業(yè)核心課如表2所示，專業(yè)核心課中，將過(guò)程控制與運(yùn)動(dòng)控制的主干課程納入到專業(yè)必修課中，為后面的專業(yè)任選課提供基礎(chǔ)。

表1 專業(yè)基礎(chǔ)課

專業(yè)任選課如表3所示，表3中的專業(yè)任選課分為模塊一、模塊二和公共任選課模塊，自動(dòng)化專業(yè)的學(xué)生可以根據(jù)個(gè)人的興趣愛好，在專業(yè)核心課的基礎(chǔ)上，根據(jù)自己的興趣愛好，對(duì)專業(yè)任選課進(jìn)行選擇。通過(guò)表3可以看出，課程的設(shè)置給予學(xué)生更多的選擇空間，同時(shí)與自動(dòng)化專業(yè)發(fā)展、社會(huì)需求緊密聯(lián)系在一起，比如在控制器學(xué)習(xí)方面，不但有單片機(jī)、PLC，還有DSP與嵌入式系統(tǒng)可供選擇;在控制方面，除經(jīng)典控制理論外，還有智能控制與圖像處理課程;除了理論課程外，還有礦山電氣設(shè)備的實(shí)際應(yīng)用課程。

通過(guò)表1、表2、表3的課程設(shè)置可以看到，我校的自動(dòng)化專業(yè)課程設(shè)置從多個(gè)角度考慮了學(xué)生的綜合能力培養(yǎng)，課程面較寬、學(xué)生可選擇性強(qiáng)，不但理論聯(lián)系實(shí)際，同時(shí)也緊隨自動(dòng)化專業(yè)的發(fā)展，并結(jié)合行業(yè)特色，因此我校自動(dòng)化專業(yè)的課程設(shè)置是培養(yǎng)具有煤礦特色的礦山自動(dòng)化人才。

2.2 教學(xué)進(jìn)度合理

由于自動(dòng)化專業(yè)課程面廣，系統(tǒng)的內(nèi)容較多，前后緊密銜接在一起，因此在自動(dòng)化專業(yè)課程設(shè)置方面必須考慮到課程的前后關(guān)系，同時(shí)又要考慮到學(xué)生每學(xué)期的課程量，因此在吸取以往自動(dòng)化教學(xué)大綱不足的基礎(chǔ)上，對(duì)專業(yè)的課程設(shè)置做了大量的調(diào)整，使課程安排更加合理。如：微機(jī)原理這門課需要模電與數(shù)電的相關(guān)知識(shí)，同時(shí)又是為單片機(jī)等課程作鋪墊，因此本次自動(dòng)化專業(yè)的課程調(diào)整，將微機(jī)原理提前到第四學(xué)期并緊跟著模電和數(shù)電后面開課;大三是本科生在校學(xué)習(xí)的黃金時(shí)期，因此將主要的專業(yè)課程安排在大三學(xué)習(xí);多數(shù)學(xué)生大四面臨考研，在考慮學(xué)生考研現(xiàn)狀的同時(shí)，將主要的實(shí)踐課程安排到大四，兼顧了大四學(xué)生的考研與實(shí)踐能力的培養(yǎng)。因此新的自動(dòng)化專業(yè)課程在充分考慮課時(shí)量、教學(xué)進(jìn)度與學(xué)生實(shí)際學(xué)習(xí)情況的基礎(chǔ)上進(jìn)行設(shè)置的，做到課程安排適當(dāng)、教學(xué)進(jìn)度合理。

表4 實(shí)踐課程

2.3 強(qiáng)調(diào)理論與實(shí)踐相結(jié)合

新的自動(dòng)化專業(yè)的課程設(shè)置強(qiáng)化了學(xué)生實(shí)踐能力的培養(yǎng)，在原有的實(shí)驗(yàn)實(shí)習(xí)的基礎(chǔ)上，對(duì)一些實(shí)踐性較強(qiáng)的課程單獨(dú)開設(shè)了實(shí)踐環(huán)節(jié)，表4為實(shí)踐環(huán)節(jié)的課程設(shè)置，分為課程實(shí)踐模塊與專業(yè)實(shí)踐模塊。表4中可以看出課程實(shí)踐模塊中包含了單片機(jī)、PLC、過(guò)程控制等專業(yè)的課程設(shè)計(jì)，同時(shí)加強(qiáng)了電子電路實(shí)訓(xùn)、自動(dòng)化流水線實(shí)訓(xùn)、井下供電與運(yùn)輸實(shí)訓(xùn)等系統(tǒng)性的實(shí)訓(xùn)環(huán)節(jié)，主要在實(shí)驗(yàn)室中完成;專業(yè)實(shí)踐環(huán)節(jié)主要為認(rèn)識(shí)實(shí)習(xí)、生產(chǎn)實(shí)習(xí)與畢業(yè)實(shí)習(xí)，該環(huán)節(jié)主要在通過(guò)來(lái)企業(yè)完成。通過(guò)學(xué)校與企業(yè)的實(shí)習(xí)交互，使本科生的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)與實(shí)踐能力得到全面發(fā)展，因此通過(guò)表4可以看出，新的自動(dòng)化專業(yè)的課程設(shè)置大大加大了實(shí)踐環(huán)節(jié)的課時(shí)，并針對(duì)專業(yè)性較強(qiáng)的課程單獨(dú)開設(shè)實(shí)踐課程，不但從專業(yè)課程方面提升學(xué)生的動(dòng)手能力，同進(jìn)又利用系統(tǒng)性的實(shí)訓(xùn)提高學(xué)生的綜合能力，并為學(xué)生的創(chuàng)新訓(xùn)練提供平臺(tái)。

2.4 教學(xué)手段多樣化的有機(jī)統(tǒng)一

以新的自動(dòng)化專業(yè)課程設(shè)計(jì)為契機(jī)，對(duì)教學(xué)手段與教學(xué)模式進(jìn)行改革，充分利用多媒體的優(yōu)勢(shì)，結(jié)合板書與多媒體的優(yōu)點(diǎn)，引入相關(guān)的模擬與仿真軟件完成課堂教學(xué)工作。如利用proteus軟件完成模擬電路與數(shù)字電路的仿真，將proteus與KEIL結(jié)合，完成單片機(jī)與DSP等課程的課堂編程演示，利用matlab軟件完成控制系統(tǒng)的仿真，利用STEP7與S7-200SIM完成PLC的編程演示等，改變過(guò)去單一的板書或單一的PPT模式，實(shí)現(xiàn)教與學(xué)的互動(dòng)。

3 結(jié)論

隨著社會(huì)的發(fā)展、自動(dòng)化專業(yè)知識(shí)的更新以及社會(huì)對(duì)自動(dòng)化專業(yè)人才的不同層次需求，對(duì)自動(dòng)化本科生的教育提出了更高的要求，作為具有煤礦特色的高等學(xué)校，安徽理工大學(xué)自動(dòng)化專業(yè)在結(jié)合行業(yè)特色的基礎(chǔ)上，對(duì)自動(dòng)化專業(yè)的課程設(shè)置進(jìn)行了研究，并制定出了適應(yīng)社會(huì)發(fā)展要求的教學(xué)大綱，通過(guò)前文課程設(shè)置的分析可以得出，新的課程設(shè)置更新了知識(shí)內(nèi)容、強(qiáng)化了實(shí)踐環(huán)節(jié)、合理安排了課程進(jìn)度，改進(jìn)了教學(xué)模式，能夠?yàn)榕囵B(yǎng)出服務(wù)于不同行業(yè)，知識(shí)更新速度快，動(dòng)手實(shí)踐能力強(qiáng)，具備扎實(shí)的理論基礎(chǔ)與較強(qiáng)的動(dòng)手能力的本科畢業(yè)生提供良好的課程平臺(tái)，是自動(dòng)化專業(yè)課程設(shè)置方面的一次革新。

基金項(xiàng)目：安徽理工大學(xué)教研項(xiàng)目資助，項(xiàng)目編號(hào)：2012xjjy069

注釋

① 岑紅蕾，張曉海，李宏偉.自動(dòng)化方向?qū)I(yè)課程實(shí)踐教學(xué)改革的研究與探索.農(nóng)業(yè)網(wǎng)絡(luò)信息，2015.2.

② 朱鳳武，胡俊海，滕艷玲.自動(dòng)化專業(yè)創(chuàng)新型人才培養(yǎng)模式的探索[J].教育教學(xué)論壇，2014.10.

③ 馬潔.中美名校自動(dòng)化專業(yè)課程體系特色分析.黑龍江高教研究，2014.2.

④ 韓璞，林永君，劉延泉等.自動(dòng)化專業(yè)卓越工程師課程體系的改革與實(shí)踐.實(shí)驗(yàn)室研究與探索.2011.30（10）.

⑤ 楊玨.自動(dòng)化專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)管理考核模式的探索.中國(guó)電力教育，2014.35.