自動化專業(yè)課課程設(shè)置與教學(xué)模式研究

曹珍貫

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

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

中圖分類號：G424 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：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，社會對不同層次的人才需求發(fā)生變化，從目前社會現(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，自動化專業(yè)的設(shè)置經(jīng)歷了從附屬于化工、礦業(yè)、動力等傳統(tǒng)主干專業(yè)的一個專門方向，到設(shè)置不同領(lǐng)域的自動化，如化工自動化、煤礦自動化、動力自動化等，再到近年來獨立設(shè)置的自動化大類專業(yè)的不斷調(diào)整過程;②在研究生培養(yǎng)學(xué)科層次，自動化專業(yè)（學(xué)科）也經(jīng)歷了從1998 年以前的自動控制一級學(xué)科，調(diào)整為現(xiàn)在的控制科學(xué)與控制工程一級學(xué)科的過程，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，具有堅實理論基礎(chǔ)和創(chuàng)新能力，能夠在自動化領(lǐng)域從事系統(tǒng)分析、系統(tǒng)設(shè)計、系統(tǒng)運行、科技開發(fā)及研究等方面工作的高級工程技術(shù)人才，這就對現(xiàn)行的自動化專業(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)，要求能夠為不同行業(yè)服務(wù)，知識更新速度快，動手實踐能力強(qiáng)，使培養(yǎng)出的畢業(yè)生具備扎實的理論基礎(chǔ)、較強(qiáng)的動手能力、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化專業(yè)課程設(shè)置重理論、輕實踐，已不適應(yīng)當(dāng)前社會的培養(yǎng)需求，必須對自動化專業(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)今社會需求，不與社會脫節(jié)。

1 自動化專業(yè)課設(shè)置與教學(xué)模式存在的問題

近來年，科技發(fā)展日新月異，自動化領(lǐng)域的知識更新發(fā)展較快，無論從控制理論與算法，還是硬件器件來講，其發(fā)展速度都是比較驚人的。縱觀自動化專業(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)今社會對人才培養(yǎng)的要求，主要存在以下幾點問題：（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，沒有及時更新補(bǔ)充新的研究成果;另一方面課程學(xué)時與內(nèi)容安排不合理，造成重要的專業(yè)課學(xué)時太倉促。（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)不能按照知識接受的先后順序進(jìn)行，同時各學(xué)期的學(xué)時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，造成大家一涌而上，而不論該課程是否適合使用多媒體，特別對于自動化專業(yè)來講，要充分考慮專業(yè)課程特點和學(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，而不能一味使用多媒體。（4）缺乏足夠的實踐教學(xué)環(huán)節(jié)。自動化專業(yè)特別強(qiáng)調(diào)培養(yǎng)學(xué)生的動手能力，在大學(xué)期間培養(yǎng)動手能力主要靠利用學(xué)生的實驗和相應(yīng)的設(shè)計、實習(xí)來培養(yǎng)，而目前自動化專業(yè)類的實驗與實習(xí)還采用傳統(tǒng)的實驗與實習(xí)方法，雖然部分課程有所改革，但與真正培養(yǎng)學(xué)生的動手能力還有一定的差距。

除此之外，對于培養(yǎng)適應(yīng)社會需要的自動化專業(yè)人才來講，還有許多地方需要改進(jìn)與改革，因此必須對現(xiàn)有的自動化專業(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化專業(yè)學(xué)生的專業(yè)素養(yǎng)，使之適應(yīng)于社會需要，而不與社會脫節(jié)，真正使自動化專業(yè)的學(xué)生面臨就業(yè)時有更強(qiáng)的競爭力。

2 課程設(shè)置與教學(xué)模式改進(jìn)

安徽理工大學(xué)是一所省屬重點高校，曾隸屬于煤炭部，長期從事礦山領(lǐng)域的相關(guān)研究，其自動化專業(yè)歷史悠久，其專業(yè)特色是建立在煤礦自動化的基礎(chǔ)上，主要培養(yǎng)面向煤礦及其他行業(yè)的調(diào)速、供電、過程控制、監(jiān)測監(jiān)控等方面的自動化專業(yè)人才。我校自動化專業(yè)為了與社會發(fā)展相適應(yīng)，實行每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)過大量的調(diào)研與研究，新修訂了新的自動化專業(yè)教學(xué)大綱與計劃，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)在以下幾個方面。

2.1 課程設(shè)置合理

我校自動化專業(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)任選課及實踐課程，整個自動化專業(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，由于自動化專業(yè)對數(shù)學(xué)要求較高，因此將復(fù)變函數(shù)與積分變換獨立成一門課，并安排了48學(xué)時，此外將機(jī)械設(shè)計基礎(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，將過程控制與運動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，自動化專業(yè)的學(xué)生可以根據(jù)個人的興趣愛好，在專業(yè)核心課的基礎(chǔ)上，根據(jù)自己的興趣愛好，對專業(yè)任選課進(jìn)行選擇。通過表3可以看出，課程的設(shè)置給予學(xué)生更多的選擇空間，同時與自動化專業(yè)發(fā)展、社會需求緊密聯(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)備的實際應(yīng)用課程。

通過表1、表2、表3的課程設(shè)置可以看到，我校的自動化專業(yè)課程設(shè)置從多個角度考慮了學(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)系實際，同時也緊隨自動化專業(yè)的發(fā)展，并結(jié)合行業(yè)特色，因此我校自動化專業(yè)的課程設(shè)置是培養(yǎng)具有煤礦特色的礦山自動化人才。

2.2 教學(xué)進(jìn)度合理

由于自動化專業(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化教學(xué)大綱不足的基礎(chǔ)上，對專業(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，同時又是為單片機(jī)等課程作鋪墊，因此本次自動化專業(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，將主要的實踐課程安排到大四，兼顧了大四學(xué)生的考研與實踐能力的培養(yǎng)。因此新的自動化專業(yè)課程在充分考慮課時量、教學(xué)進(jìn)度與學(xué)生實際學(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 實踐課程

2.3 強(qiáng)調(diào)理論與實踐相結(jié)合

新的自動化專業(yè)的課程設(shè)置強(qiáng)化了學(xué)生實踐能力的培養(yǎng)，在原有的實驗實習(xí)的基礎(chǔ)上，對一些實踐性較強(qiáng)的課程單獨開設(shè)了實踐環(huán)節(jié)，表4為實踐環(huán)節(jié)的課程設(shè)置，分為課程實踐模塊與專業(yè)實踐模塊。表4中可以看出課程實踐模塊中包含了單片機(jī)、PLC、過程控制等專業(yè)的課程設(shè)計，同時加強(qiáng)了電子電路實訓(xùn)、自動化流水線實訓(xùn)、井下供電與運輸實訓(xùn)等系統(tǒng)性的實訓(xùn)環(huán)節(jié)，主要在實驗室中完成;專業(yè)實踐環(huán)節(jié)主要為認(rèn)識實習(xí)、生產(chǎn)實習(xí)與畢業(yè)實習(xí)，該環(huán)節(jié)主要在通過來企業(yè)完成。通過學(xué)校與企業(yè)的實習(xí)交互，使本科生的實踐經(jīng)驗與實踐能力得到全面發(fā)展，因此通過表4可以看出，新的自動化專業(yè)的課程設(shè)置大大加大了實踐環(huán)節(jié)的課時，并針對專業(yè)性較強(qiáng)的課程單獨開設(shè)實踐課程，不但從專業(yè)課程方面提升學(xué)生的動手能力，同進(jìn)又利用系統(tǒng)性的實訓(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。

2.4 教學(xué)手段多樣化的有機(jī)統(tǒng)一

以新的自動化專業(yè)課程設(shè)計為契機(jī)，對教學(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，結(jié)合板書與多媒體的優(yōu)點，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，改變過去單一的板書或單一的PPT模式，實現(xiàn)教與學(xué)的互動。

3 結(jié)論

隨著社會的發(fā)展、自動化專業(yè)知識的更新以及社會對自動化專業(yè)人才的不同層次需求，對自動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)自動化專業(yè)在結(jié)合行業(yè)特色的基礎(chǔ)上，對自動化專業(yè)的課程設(shè)置進(jìn)行了研究，并制定出了適應(yīng)社會發(fā)展要求的教學(xué)大綱，通過前文課程設(shè)置的分析可以得出，新的課程設(shè)置更新了知識內(nèi)容、強(qiáng)化了實踐環(huán)節(jié)、合理安排了課程進(jìn)度，改進(jìn)了教學(xué)模式，能夠為培養(yǎng)出服務(wù)于不同行業(yè)，知識更新速度快，動手實踐能力強(qiáng)，具備扎實的理論基礎(chǔ)與較強(qiáng)的動手能力的本科畢業(yè)生提供良好的課程平臺，是自動化專業(yè)課程設(shè)置方面的一次革新。

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

注釋

① 岑紅蕾，張曉海，李宏偉.自動化方向?qū)I(yè)課程實踐教學(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.自動化專業(yè)卓越工程師課程體系的改革與實踐.實驗室研究與探索.2011.30（10）.

⑤ 楊玨.自動化專業(yè)實驗教學(xué)管理考核模式的探索.中國電力教育，2014.35.