自動化專業(yè)核心課程體系與課程模塊建設(shè)

王華忠，孫自強，凌志浩

(華東理工大學(xué)自動化系，上海 200237)

筆者通過認真研讀教育部“高等學(xué)校電子信息與電氣學(xué)科教學(xué)指導(dǎo)委員會自動化專業(yè)教學(xué)指導(dǎo)分委員會”制定的自動化專業(yè)指導(dǎo)性規(guī)范［1，3］(以下簡稱“規(guī)范”)，并結(jié)合我校自動化專業(yè)的歷史特色、師資、設(shè)備、生源和學(xué)科優(yōu)勢等具體情況，參考國外相關(guān)學(xué)科的課程體系［4，5］，對我校自動化專業(yè)的培養(yǎng)計劃進行了科學(xué)、系統(tǒng)和全面的完善。

1 自動化專業(yè)指導(dǎo)性規(guī)范解讀

1.1 核心課程體系要符合規(guī)范的要求

“規(guī)范”提出了自動化專業(yè)的知識體系與課程設(shè)置要求，強調(diào)了規(guī)范性與多樣性相統(tǒng)一。規(guī)范性是保證和必要條件，多樣性是特色。只有滿足該“規(guī)范”的基本要求，人才培養(yǎng)的基本質(zhì)量才能得到最低保證。我們認為本校自動化專業(yè)的培養(yǎng)計劃在以下幾個方面有待完善。

(1)知識體系需要完善—由于傳統(tǒng)的化工特色和化工行業(yè)背景，我校自動化專業(yè)過于偏重過程控制方向，課程體系不盡完善。即使電力電子技術(shù)等電氣類知識領(lǐng)域知識比重偏少，過程控制相關(guān)的理論、技術(shù)類知識比重過高。

(2)知識單元有待優(yōu)化—現(xiàn)有的知識單元與“規(guī)范”的要求有一定差距，主要表現(xiàn)在部分知識單元的劃分及其重要性(必須或選修)設(shè)置上欠合理。例如，在計算機控制技術(shù)知識領(lǐng)域，我校把DCS設(shè)置為必修，而PC-Based控制系統(tǒng)和組態(tài)軟件等知識單元內(nèi)容設(shè)置為選修。在計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)知識領(lǐng)域，知識單元的內(nèi)容也設(shè)置不足。

(3)專業(yè)實踐類課程急待加強—自動化專業(yè)是實踐性很強的工科類專業(yè)，強調(diào)培養(yǎng)動手能力和實踐能力，包括實驗技能、工程設(shè)計、技術(shù)協(xié)調(diào)和項目管理等。要求學(xué)生能根據(jù)系統(tǒng)性能指標和用戶要求，設(shè)計并實施所需的控制系統(tǒng);能對給定的控制系統(tǒng)進行系統(tǒng)調(diào)試、運行、操作及系統(tǒng)性能和效能評估;能運用硬件和軟件開發(fā)工具，設(shè)計并開發(fā)實際的控制系統(tǒng);而近年來，學(xué)生的專業(yè)實踐教學(xué)被弱化。

1.2 在“規(guī)范”的基礎(chǔ)上強化特色

我校是一所化工行業(yè)特色鮮明的院校。自動化專業(yè)在課程體系和課程設(shè)置上就十分注重和加強“過程自動化”的特色。在新的培養(yǎng)計劃的制定時，如何傳承和發(fā)展我校自動化專業(yè)的這一特色，一直是制定培養(yǎng)計劃的重點之一。

2 專業(yè)課程體系的優(yōu)化

2.1 自動化專業(yè)知識總體框架

根據(jù)“規(guī)范”的要求，我校自動化專業(yè)的培養(yǎng)計劃做進一步的優(yōu)化。由于我校對培養(yǎng)計劃總的學(xué)時有規(guī)定，我們將課程體系分為通識教育平臺、學(xué)科基礎(chǔ)教育平臺、專業(yè)課程平臺和實踐課程平臺四大部分，在制定自動化專業(yè)培養(yǎng)計劃時，就要受到學(xué)校平臺劃分的制約。通過對“規(guī)范”的分析，結(jié)合我校的實際情況，以合格自動化人才的培養(yǎng)為最低目標，我們確定了自動化專業(yè)總的學(xué)分為179。其中通識教育平臺為44學(xué)分，學(xué)科基礎(chǔ)教育平臺38學(xué)分，專業(yè)平臺課程為64.5學(xué)分，實踐教學(xué)平臺為32.5學(xué)分。

2.2 專業(yè)課程知識體系

“規(guī)范”將自動化專業(yè)的知識體系和教學(xué)內(nèi)容劃分為通識教育、專業(yè)教育、實踐教學(xué)和綜合教育四部分，總學(xué)時數(shù)約2880。這四部分各占總學(xué)時的比例為30%、40%、25%和5%。其中的核心知識體系分為自動化基礎(chǔ)理論、計算機硬件技術(shù)、計算機軟件技術(shù)、計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、傳感器、檢測與儀表、電力電子技術(shù)、計算機控制技術(shù)、運動控制技術(shù)和過程控制技術(shù)等10部分。“規(guī)范”還將9個知識領(lǐng)域所含知識單元和知識點進行了細化，它們涵蓋了自動化專業(yè)的核心知識。然而，“規(guī)范”規(guī)定的知識點所用的學(xué)時數(shù)只占專業(yè)教育學(xué)時數(shù)的45%，還有不少于55%的學(xué)時數(shù)(約640學(xué)時，40學(xué)分)留給學(xué)校自行安排。

我們認為，要充分利用好余下的55%學(xué)時，通過強化知識結(jié)構(gòu)的設(shè)計與建設(shè)，特別是加強工程技術(shù)基礎(chǔ)、專業(yè)選修及專業(yè)技能等方面知識的教學(xué)，使得學(xué)生為專業(yè)核心課程的學(xué)習(xí)打好基礎(chǔ)。根據(jù)我校課程體系的劃分，我們將我校自動化專業(yè)課程知識體系分為四個平臺，分別是工程技術(shù)基礎(chǔ)、相關(guān)學(xué)科基礎(chǔ)、專業(yè)基礎(chǔ)及核心課程知識體系，共計74學(xué)分。

2.3 實踐課程體系

自動化專業(yè)是實踐性很強的工科類專業(yè)，非常有必要加強培養(yǎng)學(xué)生的動手能力和實踐能力，包括實驗技能、工程設(shè)計、技術(shù)協(xié)調(diào)和項目管理等，實現(xiàn)理論與實踐的更好結(jié)合。在新的培養(yǎng)計劃制定中，我們強化了實踐教學(xué)體系的建立和課程設(shè)置，以全面培養(yǎng)學(xué)生的動手能力、實踐能力和創(chuàng)新能力。

3 專業(yè)核心課程模塊設(shè)置

3.1 專業(yè)核心課程模塊設(shè)置

我校根據(jù)“規(guī)范”所給的知識體系，以信息獲取、處理、利用和控制為主線，以通識教育基礎(chǔ)上的寬口徑專業(yè)教育為理念，強化我校自動化專業(yè)的過程控制特色和行業(yè)背景為原則，進行了專業(yè)核心課程模塊設(shè)計。這些模塊涵蓋了規(guī)范所要求的自動化專業(yè)知識領(lǐng)域和知識單元，強化了模塊之間課程的內(nèi)在聯(lián)系。同時，又安排了規(guī)范中沒有明確的，但可以強化我校過程自動化特色的課程。這些模塊包括控制理論基礎(chǔ)模塊、測控裝置模塊、計算機控制系統(tǒng)模塊、過程控制工程模塊和運動控制模塊等。

我們還特別注重我校自動化專業(yè)過程控制特色，設(shè)置了過程控制工程模塊，包括“化工原理”、“化工原理實驗”、“工業(yè)過程建模”、“過程控制”和“過程控制實驗”等一系列課程。學(xué)生通過對該課程模塊的學(xué)習(xí)，不僅可以掌握“規(guī)范”中明確的自動化專業(yè)學(xué)科知識點，而且可以具有較強的過程控制系統(tǒng)分析、設(shè)計、運行和維護能力，能夠很好地滿足企業(yè)對自動化人才素質(zhì)的要求。該課程模塊中的“化工原理”和“化工原理實驗”兩門課程雖然不是“規(guī)范”所要求的，但是他們對于課程模塊顯現(xiàn)自動化特色是十分重要的。

3.2 專業(yè)實踐課程模塊

根據(jù)“規(guī)范”要求，我們制定了包括認識實習(xí)、畢業(yè)實習(xí)和課程設(shè)計等專業(yè)實踐課程模塊。在實踐教學(xué)的安排中，探索利用產(chǎn)學(xué)研合作辦學(xué)來解決學(xué)生實踐環(huán)節(jié)。現(xiàn)在，我校已與數(shù)家自動化相關(guān)的企業(yè)建立了聯(lián)合實驗室，如華東理工大學(xué)—西門子自動化集團先進控制聯(lián)合實驗室、華東理工大學(xué)—Emerson過程管理公司數(shù)字化工廠聯(lián)合實驗室、華東理工大學(xué)—E+H檢測儀表聯(lián)合實驗室等。為此，我們在實踐課程模塊制定時，把實踐教學(xué)重點放在這些聯(lián)合實驗室以及我校產(chǎn)學(xué)研實習(xí)基地進行。

4 結(jié)語

自動化專業(yè)指導(dǎo)性規(guī)范為我們結(jié)合我校自動化專業(yè)的具體情況制定自動化專業(yè)的培養(yǎng)計劃指明了方向。通過對專業(yè)課程體系的有機整合和優(yōu)化，使得新制定的培養(yǎng)計劃在課程體系的系統(tǒng)性、完善性上有了很大的提高。培養(yǎng)計劃更加科學(xué)合理，滿足了社會對有特色的自動化人才質(zhì)量的要求，也更符合人才培養(yǎng)規(guī)律。

［1］ 教育部高等學(xué)校自動化專業(yè)教學(xué)指導(dǎo)分委員會，自動化學(xué)科專業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略研究報告，北京:高等教育出版社.2007

［2］ 蕭德云，田作華，自動化專業(yè)的通識教育與綜合教育［J］.南京:電氣電子教學(xué)學(xué)報，2012(4):1-3

［3］ 郭曉華，田作華，影響自動化專業(yè)教育教學(xué)的若干因素［J］.南京:電氣電子教學(xué)學(xué)報，2012(4):4-7

［4］ 董旭梅，陳怡.MIT電氣工程和計算機科學(xué)系本科課程體系評價［J］.南京:電氣電子教學(xué)學(xué)報，2004(4):4-9

［5］ 王娟娟.國內(nèi)外電氣工程專業(yè)課程設(shè)置的特點及比較研究［J］.武漢:武漢理工高教研究，2007(3):94-95