新工科下的自動(dòng)化專業(yè)人才培養(yǎng)及課程群建設(shè)

程國棟　張同莊　郭建鵬

[摘要]目前，大多數(shù)高校自動(dòng)化專業(yè)制定的人才培養(yǎng)方案仍偏重于傳統(tǒng)工業(yè)自動(dòng)化方向，所設(shè)置課程不利于新經(jīng)濟(jì)、新形勢(shì)下國家、社會(huì)對(duì)應(yīng)用型本科人才培養(yǎng)的新需求。根據(jù)中國礦業(yè)大學(xué)徐海學(xué)院的辦學(xué)宗旨和辦學(xué)特色，結(jié)合國家近期大力倡導(dǎo)的“智能制造”大方向及“新工科”人才培養(yǎng)體制，以自動(dòng)化專業(yè)背景為依托，提出一種新工科下的人才培養(yǎng)方案改革思路;同時(shí)對(duì)自動(dòng)化專業(yè)課程體系及內(nèi)容進(jìn)行優(yōu)化整合，形成一種新工科下的智能控制類課程群，為獨(dú)立學(xué)院培養(yǎng)適應(yīng)于新經(jīng)濟(jì)形勢(shì)下的應(yīng)用型、復(fù)合型人才奠定基礎(chǔ)。

[關(guān)鍵詞] 新工科;應(yīng)用型人才;人才培養(yǎng)模式;課程群

[中圖分類號(hào)]? G642?????? ?? ??????? [文獻(xiàn)標(biāo)志碼]? A???????? ????????????? [文章編號(hào)]? 2096-0603（2018）34-0028-02

一、引言

隨著“智能制造2025”的提出，以新技術(shù)、新業(yè)態(tài)、新產(chǎn)業(yè)為特點(diǎn)的新經(jīng)濟(jì)已成為發(fā)展趨勢(shì)。與傳統(tǒng)工科人才相比，新經(jīng)濟(jì)需要的是實(shí)踐能力強(qiáng)、具備國際競(jìng)爭(zhēng)力的高素質(zhì)“新工科”人才。中國礦業(yè)大學(xué)徐海學(xué)院作為一所以“應(yīng)用型本科教育”為特色的獨(dú)立學(xué)院，堅(jiān)持“重實(shí)踐、強(qiáng)能力、高素質(zhì)的應(yīng)用型人才”的培養(yǎng)目標(biāo)。為適應(yīng)新經(jīng)濟(jì)下社會(huì)對(duì)應(yīng)用型人才的新需求，徐海學(xué)院對(duì)新工科體制進(jìn)行了深入研究。本文從新經(jīng)濟(jì)對(duì)自動(dòng)化專業(yè)人才的新要求出發(fā)，分析了現(xiàn)有人才培養(yǎng)方案、課程體系與新需求之間的矛盾，提出一種新工科體制下的自動(dòng)化專業(yè)人才培養(yǎng)方案及課程群建設(shè)思路。

二、自動(dòng)化專業(yè)人才培養(yǎng)方案及課程體系現(xiàn)狀分析

通過前期對(duì)自動(dòng)化相關(guān)企業(yè)、高校、畢業(yè)生及在校生的深入調(diào)研，總結(jié)出目前人才培養(yǎng)方案及課程體系存在如下問題：

（一）培養(yǎng)方案存在問題

1.現(xiàn)有培養(yǎng)方案仍然偏重傳統(tǒng)工業(yè)自動(dòng)化方向，無法與國家最新倡導(dǎo)的“智能制造”方向（如機(jī)器人技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)等）有機(jī)結(jié)合。

2.現(xiàn)有培養(yǎng)方案雖注重應(yīng)用型人才的培養(yǎng)，配置了大量實(shí)踐環(huán)節(jié)，但這些實(shí)踐環(huán)節(jié)大多依托于學(xué)校實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，無法結(jié)合工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際系統(tǒng)，達(dá)不到“學(xué)以致用”的效果。

3.現(xiàn)有培養(yǎng)方案是由學(xué)校、教師對(duì)學(xué)生進(jìn)行培養(yǎng)，忽略了相關(guān)企業(yè)在學(xué)生培養(yǎng)環(huán)節(jié)中的重要地位，缺乏校企合作及相關(guān)的工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)習(xí)、專業(yè)技能訓(xùn)練等環(huán)節(jié)。

（二）課程體系存在問題

1.現(xiàn)有課程學(xué)分較多，理論課程任務(wù)重，且過多關(guān)注于通識(shí)性基礎(chǔ)課程，對(duì)實(shí)用性較強(qiáng)的專業(yè)課程及軟件工具類課程沒有重點(diǎn)突出。

2.部分課程所選教材偏重理論，實(shí)際案例講解較少;部分教材內(nèi)容陳舊，所講授知識(shí)遠(yuǎn)滯后于最新技術(shù)的發(fā)展，與現(xiàn)代企業(yè)需求相脫節(jié)的矛盾突出。

三、人才培養(yǎng)方案改革思路

本文針對(duì)現(xiàn)有培養(yǎng)方案存在問題進(jìn)行深入研究，結(jié)合自動(dòng)化行業(yè)發(fā)展趨勢(shì)，提出人才培養(yǎng)方案的改革思路。

（一）優(yōu)化自動(dòng)化專業(yè)人才培養(yǎng)方案

制定適用性、實(shí)用性及科學(xué)性的人才培養(yǎng)方案。以“智能制造2025”戰(zhàn)略為指導(dǎo)思想，將自動(dòng)化專業(yè)打造成新型智能制造行業(yè)的機(jī)器人技術(shù)及傳統(tǒng)工業(yè)自動(dòng)化中的PLC技術(shù)相結(jié)合的特色專業(yè)。

（二）加強(qiáng)校企合作，建立實(shí)踐實(shí)訓(xùn)教學(xué)體系

加強(qiáng)學(xué)校與自動(dòng)化高新技術(shù)企業(yè)之間的深度合作，建立實(shí)習(xí)、實(shí)訓(xùn)基地及聯(lián)合培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)室，為學(xué)生參與工業(yè)自動(dòng)化現(xiàn)場(chǎng)案例提供保障。同時(shí)，基于CDIO工程教育理念（構(gòu)思、設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)和運(yùn)作），結(jié)合自動(dòng)化專業(yè)自身特點(diǎn)，建立一個(gè)“循序漸進(jìn)、不斷提高、分層培養(yǎng)、注重實(shí)踐”的金字塔式實(shí)踐實(shí)訓(xùn)教學(xué)體系。

（三）建設(shè)自動(dòng)化專業(yè)課程教材

圍繞“智能制造2025”大方向，結(jié)合當(dāng)下工業(yè)自動(dòng)化機(jī)器人發(fā)展熱點(diǎn)，針對(duì)部分教材內(nèi)容滯后于自動(dòng)化最新技術(shù)等問題，開展《工業(yè)機(jī)器人技術(shù)及應(yīng)用》《S7-1200PLC原理及應(yīng)用》教材研發(fā)。

四、課程群建設(shè)思路

自動(dòng)化專業(yè)課程群建設(shè)應(yīng)滿足現(xiàn)代工業(yè)自動(dòng)控制實(shí)際需求，重點(diǎn)對(duì)實(shí)用性強(qiáng)、關(guān)聯(lián)性大的多門核心課程進(jìn)行內(nèi)容整合、結(jié)構(gòu)優(yōu)化。針對(duì)現(xiàn)代工業(yè)控制需求，建設(shè)智能控制類課程群。

（一）智能控制類課程群建設(shè)框架

選取自動(dòng)控制原理、現(xiàn)代控制理論、智能控制、電力拖動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng)、機(jī)器人技術(shù)及應(yīng)用、檢測(cè)與轉(zhuǎn)換技術(shù)、Matlab編程語言及應(yīng)用、通用設(shè)備控制、現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)共9門專業(yè)課整合為“智能控制類”課程群。

該課程群中：自動(dòng)控制原理、現(xiàn)代控制理論及智能控制三門課程作為基礎(chǔ)課程，為后續(xù)核心課程及相關(guān)實(shí)驗(yàn)實(shí)踐環(huán)節(jié)提供理論支撐;機(jī)器人技術(shù)及應(yīng)用、電力拖動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng)、檢測(cè)與轉(zhuǎn)換技術(shù)三門課程作為核心課程，既保留傳統(tǒng)工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域廣泛使用的變頻控制技術(shù)及傳感器技術(shù)，同時(shí)加強(qiáng)自動(dòng)化高新技術(shù)領(lǐng)域中的機(jī)器人技術(shù);通用設(shè)備控制、Matlab編程語言及應(yīng)用、現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)三門課程作為開發(fā)類課程，順應(yīng)自動(dòng)化領(lǐng)域4C技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)，為學(xué)生掌握自動(dòng)化專業(yè)最新編程技術(shù)及后續(xù)調(diào)試工業(yè)實(shí)際控制系統(tǒng)提供有力保障。

（二）課程群內(nèi)課程優(yōu)化

為保證智能控制類課程群結(jié)構(gòu)合理、層次分明以及資源共享，對(duì)課程群所涉及的9門課程內(nèi)容進(jìn)行了整合、優(yōu)化。

1.自動(dòng)控制原理課程優(yōu)化

課程優(yōu)化前：開設(shè)于第5學(xué)期，共80學(xué)時(shí)。主要講解經(jīng)典控制理論，包括三種數(shù)學(xué)模型（時(shí)域、復(fù)數(shù)域及頻域）、兩種線性系統(tǒng)分析方法（根軌跡及Bode圖）、線性系統(tǒng)校正方法等。

課程優(yōu)化后：開設(shè)于第5學(xué)期，共72學(xué)時(shí)。減少時(shí)域數(shù)學(xué)模型、根軌跡分析等理論內(nèi)容，實(shí)驗(yàn)中增加直流電機(jī)控制系統(tǒng)的Matlab設(shè)計(jì)方法。

2.現(xiàn)代控制理論課程優(yōu)化

課程優(yōu)化前：開設(shè)于第7學(xué)期，共32學(xué)時(shí)。主要講解現(xiàn)代控制理論，包括狀態(tài)空間法、系統(tǒng)能控能觀測(cè)性和Lyapunov穩(wěn)定性分析等。

課程優(yōu)化后：開設(shè)于第6學(xué)期，共32學(xué)時(shí)。理論內(nèi)容精簡(jiǎn)壓縮，實(shí)驗(yàn)中增加基于LQR的單級(jí)倒立擺Matlab設(shè)計(jì)方法。

3.智能控制課程優(yōu)化

課程優(yōu)化前：開設(shè)于第7學(xué)期，共32學(xué)時(shí)。主要講解專家控制、模糊控制和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制等方法。

課程優(yōu)化后：開設(shè)于第7學(xué)期，共32學(xué)時(shí)。理論內(nèi)容精簡(jiǎn)壓縮，實(shí)驗(yàn)中增加基于模糊控制的單級(jí)倒立擺Matlab設(shè)計(jì)方法。

4.電力拖動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng)課程優(yōu)化

課程優(yōu)化前：開設(shè)于第6學(xué)期，共64學(xué)時(shí)。主要講解雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)、可逆控制、異步電機(jī)調(diào)壓調(diào)速、變頻調(diào)速等。

課程優(yōu)化后：開設(shè)于第6學(xué)期，共64學(xué)時(shí)。減少直流調(diào)速理論內(nèi)容，增加伺服控制系統(tǒng)講解;實(shí)驗(yàn)中增加機(jī)械臂伺服系統(tǒng)的Matlab設(shè)計(jì)方法。

5.機(jī)器人技術(shù)及應(yīng)用課程優(yōu)化

課程優(yōu)化前：開設(shè)于第6學(xué)期，共48學(xué)時(shí)。主要講解機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)、機(jī)器人動(dòng)力學(xué)、機(jī)器人控制、軌跡規(guī)劃及機(jī)器人外部信息的獲取方法等。

課程優(yōu)化后：開設(shè)于第6學(xué)期，共64學(xué)時(shí)。減少機(jī)器人設(shè)計(jì)等理論知識(shí)，增加工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用、操作及維護(hù)等內(nèi)容。

6.檢測(cè)與轉(zhuǎn)換技術(shù)課程優(yōu)化

課程優(yōu)化前：開設(shè)于第5學(xué)期，共56學(xué)時(shí)。主要講解檢測(cè)技術(shù)基礎(chǔ)、誤差分析基礎(chǔ)、電阻應(yīng)變、電容式、電感式、霍爾等傳感器原理。

課程優(yōu)化后：開設(shè)于第5學(xué)期，共56學(xué)時(shí)。減少各種傳感器原理等理論內(nèi)容，增加傳感器使用場(chǎng)合、使用方法、在智能控制系統(tǒng)中的作用等內(nèi)容。

7.通用設(shè)備控制課程優(yōu)化

課程優(yōu)化前：開設(shè)于第6學(xué)期，共48學(xué)時(shí)。主要講解常用控制電器、繼電器-接觸器控制系統(tǒng)、PLC200原理及控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。

課程優(yōu)化后：開設(shè)于第6學(xué)期，共48學(xué)時(shí)。減少繼電器接觸器控制系統(tǒng)介紹，將PLC200升級(jí)為PLC1200，增加PLC控制系統(tǒng)實(shí)例及PLC通信聯(lián)網(wǎng)功能。

8.現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)課程優(yōu)化

課程優(yōu)化前：開設(shè)于第6學(xué)期，共48學(xué)時(shí)。主要講解現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)的發(fā)展、網(wǎng)絡(luò)與通信基礎(chǔ)、CAN總線應(yīng)用技術(shù)、Profinet總線應(yīng)用技術(shù)等。

課程優(yōu)化后：開設(shè)于第6學(xué)期，共48學(xué)時(shí)。理論內(nèi)容精簡(jiǎn)壓縮，增加總線通信應(yīng)用實(shí)例及物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)。

9.Matlab編程語言及應(yīng)用課程優(yōu)化

課程優(yōu)化前：開設(shè)于第5學(xué)期，共16學(xué)時(shí)。主要講解Matlab語言基礎(chǔ)知識(shí)及應(yīng)用和仿真算法控制系統(tǒng)仿真。

課程優(yōu)化后：該課程刪除，將內(nèi)容整合到自動(dòng)控制原理、現(xiàn)代控制理論、智能控制及電力拖動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng)課程中。

五、結(jié)論

本文以中國礦業(yè)大學(xué)徐海學(xué)院為例，分析了自動(dòng)化專業(yè)人才培養(yǎng)方案及課程體系普遍存在的弊端。根據(jù)自動(dòng)化領(lǐng)域高新技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)，結(jié)合國家倡導(dǎo)的“智能制造”大方向及“新工科”人才培養(yǎng)體制，提出一種新工科下的自動(dòng)化專業(yè)人才培養(yǎng)方案改革及智能控制類課程群建設(shè)思路，對(duì)獨(dú)立學(xué)院培養(yǎng)新經(jīng)濟(jì)形勢(shì)下的應(yīng)用型、復(fù)合型人才具有一定的指導(dǎo)意義。

參考文獻(xiàn)：

[1]吳愛華，侯永峰，楊秋波，等.加快發(fā)展和建設(shè)新工科 主動(dòng)適應(yīng)和引領(lǐng)新經(jīng)濟(jì)[J].高等工程教育研究，2017（1）：1-9.

[2]施曉秋，趙燕，李校堃.融合、開放、自適應(yīng)的地方院校新工科體系建設(shè)思考[J].高等工程教育研究，2017（4）：10-15.

[3]李華，胡娜，游振聲.新工科：形態(tài)、內(nèi)涵與方向[J].高等工程教育研究，2017（4）：16-19.

[4]夏建國，趙軍.新工科建設(shè)背景下地方高校工程教育改革發(fā)展芻議[J].高等工程教育研究，2017（3）：15-19.

[5]董瑋，王世勇.基于TOPCARES-CDIO的專業(yè)人才培養(yǎng)方案之評(píng)估[J].高等工程教育研究，2017（4）：169-173.

[6]胡志剛，任勝兵，陳志剛，等.工程型本科人才培養(yǎng)方案及其優(yōu)化：基于CDIO-CMM的理念[J].高等工程教育研究，2010（6）：20-28.

[7]顧容，楊青青，張蜜，等.面向能力培養(yǎng)的課群結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)[J].高等工程教育研究，2018（1）：54-57.