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关于高校自动化专业人才培养改革探索

摘要：针对自动化专业现有人才培养的不足，并结合自动化技术发展的现状，分析了当前高校自动化专业培养中存在的问题。研究探索对高校自动化专业人才培养模式进行改革，实施卓越工程师计划，着重培养学生工程应用能力和创新能力；改革教学模式，引入先进教学方法，以考试改革为抓手，着重提高学生的学习兴趣和自主学习的能力；改革自动化专业课程体系，加大控制类课程的改革力度，着重提高学生关于控制方面的专业素质，增加网络技术课程群和新型电子技术课程群，以适应工业信息化的发展迫切要求，满足社会对自动化专业人才的需求。
一、自动化专业人才培养存在的问题：
　　1.人才培养模式老化，工程应用能力、创新能力弱：
　　在我国，重学轻术的传统文化根深蒂固，所以我国的教育片面强调学术的特征，重视书本知识的传授与学习。我国高校人才培养模式是在计划经济体制下建成的知识传授体系模式，在我国教育发展史上起过非常积极的作用，为社会培养了大批适合计划经济模式的专业建设人才。随时代的发展，其缺点和弊端已越来越明显。然而随着科学技术的迅猛发展，知识经济时代迎面而来，社会对实践性专业人员的需求集中显现，对创新人才的需求更加迫切。我国当前大部分专业的培养模式还是停留在过去的知识传授体系模式，自动化专业也是这样。这种培养模式导致的结果是：学生工程应用能力和创新能力不高，理论课程和实验、实践课程的设置与工程应用脱离，学生重理论、轻实践，动手能力和解决实际问题的能力不强，创新能力更是无从谈起。
　　2.教学模式单一，自主学习能力低下，难以调动学生学习的兴趣：
　　长期以来我国高校教学目标、教学过程的设计都是围绕教师进行的，在教学的过程中重点放在学生能否掌握教材的重点、难点上，重视的是如何教，而往往忽略了教学的中心在于如何学。在这种以“教”为中心的学习环境下，由于“学”围绕教转，课堂教学只是教师机械地完成预先设计的教案，学生成为观看教师表演的观众，师生间缺乏沟通、互动，学习氛围沉闷，学生成为被动接受知识的容器，使学生逐渐丧失了学习的自主性。传统教学模式下多是采取满堂灌、填鸭式的教学模式，在这样的教学模式中，教师往往比较重视对知识内容的传达，往往要学生关注知识内容的细节而不强调知识当中所蕴含的科学方法、科学思维、创新精神。这种传统的注入式的方法具有教学效率高的优点，能充分发挥教师的主导作用，但这种教学模式的直接后果是，学生处于被动学习的状态，学生的积极型越来越差，自主学习和兴趣常常被扼杀，更谈不上创新能力了。经常出现教师站在讲台上兴致勃勃地讲，下面学生昏昏欲睡的现象。课堂教学是教学体系中重要的一环，学生大部分专业知识和能力的积累来源于课堂教学，这种传统的教学模式无论是对学生知识的传授和能力的培养方面都出现了较大的问题。
　　3.眉毛胡子一把抓，忽视专业主干课，学生的专业素质下降：
　　由于特殊的国情，纵观我国大多数本科生的教学计划，特别是改革开放以来出现了一种普遍的现象：学生在本科4年间学习的科目有五六十门，与国外学生相比，除了多一二十个学分的外语课程之外，还有近10个学分的政治、法律、道德品质等科目的学习任务，各种素质教育又占10多个学分。并不是说英语、思想政治或素质教育课的学习可有可无，这些科目的设置有其客观性，但这些课的开设必然要挤占学生的学习时间，因为学生4年学习的总学分数是固定的，因此很多高校培养方案中的专业课门数有一定程度的减少，专业课的学时也一再被减少。自动化专业更是这样，原来七八十学时的自动控制理论现在基本上被减到五六十学时，实践性非常强的自动控制系统也变成了只讲理论的选修课程。又由于自动化专业本身是一门适应性强、应用面广的工程技术学科，具有学科内涵丰富、外延宽广、综合交叉、容易造成课程多等特点。种种因素导致现行自动化专业培养方案特色不明显，导致课程门门有，课时都均点，眉毛胡子一把抓，专业主干课沦为一般专业课，一般专业课沦为专业选修课。这种培养方案导致学生学得太杂，该学的没有学透，至关重要的专业基础理论学得不透，专业基础不扎实，专业素质不高，实践能力差等。
　　4.知识更新慢，教材建设不能与时俱进：
　　教材是教学内容的主要依据，自动化专业的多门核心课程虽经过多次改版，但很多内容仍显得陈旧，一些在现时已经被淘汰的内容、方法仍然作为教学的内容；反之，一些新的、实用性强的内容却没有被包含在教学的内容当中，或者仅被一笔带过。譬如，随着计算机技术的发展，计算机控制已经成为自动控制的核心方法，所以很多高校非常重视计算机控制技术课程的设置，但大部分学校的计算机控制课程还在以8086计算机为基础进行教学，这种机型方法已经完全退出了市场，代之而来的是各种嵌入式的微处理器技术，但很多高校对这种已经被市场广泛接受的各式微处理器的控制技术涉及得太少，出现很大的脱节现象。同样，数字电子技术在现代控制系统中的重要性人所共知，但很多高校的数字电子技术还在围绕门电路和数字电路进行教学，完全无视电子技术飞速发展的现状，实际上现实设计中的自动化控制系统很难再见到这些简单的门电路了。当今的电子技术必须更多地学习各种新型大规模集成电路的具体应用，可惜这些新型大规模集成器件的应用很少出现在教科书中，这就导致当前的教学与现实脱节，怎能不出现学生毕业面对实际设计束手无策的现象呢？
一些新技术的出现也彻底改变了自动控制系统的构成，譬如说网络技术的出现，当今的自控系统不再是孤岛模式，而是整个工厂、整个企业乃至企业间的综合自动化管理信息系统，所以，当前网络技术在自动控制系统中的应用已经相当普及。然而自动化专业现行的培养计划中，工业控制网络知识涉及很少，与之相关的课程体系不健全，已经完全不能适应信息社会的发展需要。
二、自动化专业人才培养模式改革：
　　1.实施卓越工程师计划，改革人才培养模式，提高学生的工程应用能力和创新能力
　　教育部“卓越工程师教育培养计划”（简称“卓越计划”）是贯彻落实《国家中长期教育改革和发展规划纲要（2010-2020年）》的重大改革项目，也是促进我国由工程教育大国迈向工程教育强国的重大举措。该计划旨在培养造就一大批创新能力强、适应经济社会发展需要的高质量各类型工程技术人才，为国家走新型工业化发展道路、建设创新型国家和人才强国战略服务。该计划对促进高等教育面向社会需求培养人才，全面提高工程教育人才培养质量具有十分重要的示范和引导作用。以实施卓越工程师为契机，探索联合培养和工程教育新模式，探索以工程项目为驱动的工程教育新模式。自动化专业先后与许继集团等国内电气设备龙头企业建立战略合作协议，充分利用这些企业在行业的技术优势。校企双方共同制订专业培养计划，企业利用自身的优势资源，作为学校的校企合作基地，接收学校的教师挂职锻炼，安排学生参加工程项目的锻炼，通过企业实习和训练完成专业知识、技能的实训、毕业设计等教学环节。从根本上改变大学生象牙塔式的传统教育模式，注重教学过程的知行统一，更加注重学生工程应用能力和创新精神的培养，密切结合行业背景与企业需求，进一步完善校企紧密结合的应用型人才联合培养模式。
　　2.课堂教学模式与考核模式联动改革，提高学生自主学习的能力：
　　在自动化专业创新型人才培养教学模式上，倡导适应个别指导，因材施教，根据学生的学习态度、自学能力等情况进行有针对性的学法指导，实施分层教学，充分调动学生的学习积极性，让学生掌握学习的金钥匙，让学生不仅仅是“学会”，更重要的是“爱学、会学、乐学”。鼓励教师改变以往单纯灌输的教学模式，强调把教学的重心从怎么教转到怎么学上，避免把学生的头脑当容器，把知识生硬地“灌”或“填”进去的做法。让学生成为参与者，老师和学生共同探讨，共同交流，构建师生平等对话的关系，学生以平等、积极主动的身份出现在课堂教学的过程中，逐渐学会自主学习的方法。特别强调在传授知识的基础上更加突出素质和能力培养，选择一些适合不同模式的课程进行改革试点：倡导启发式、讨论式、体验式、实践式、探究式、研究性等教学方法。为了避免教学改革虎头蛇尾，在进行课堂教学改革的同时必须改革考试方法，形成互动，引导广大学生改变过分注重知识学习、忽视能力培养的习惯，提倡研究式、设计式、问题式、开放式的考核方式。改变过去一张卷子、死记硬背的应付式的考核方式。课堂教学模式和考核模式的联动改革使得教学改革能够彻底得以贯彻执行，激发了学生的学习兴趣。参与教学改革的课程教学完全活了起来，学生学习的积极性、创造性被激发了出来，被动应付学习的局面得以改变，学习效果也明显提高。
　　3.加大控制类课程群的改革力度，切实提高学生的专业素质：
　　为了培养自动化学生的专业素质，研究理论课程内在联系，加大自动控制理论课程群的改革力度，建立自动化专业合理的控制理论系统的知识结构，组建由自动控制原理、计算机控制技术、过程控制组成的控制课程群。建立控制系统整体的观念，打破各门课程各自为政的局面，避免这些课程之间的交叉重复内容，并且引入实际工程项目帮助学生真正体会自动控制系统的实质，打破这些课程孤立的局面，让学生在计算机控制和过程控制中理解自动控制的原理，在理解自动控制原理的基础上设计计算机控制和过程控制。在计算机控制系统课程教学中，让学生自行选择自己感兴趣的微处理器，选择典型工业控制参数进行目标设计，以任务驱动的模式进行课程学习。这种教学改革既让学生真正了解了自动控制的本质，也让学生以体验式的实践学习方法真正提高了自己的动手能力，又激发了一部分学生的创新潜能，学生的设计能力得到极大提高，起到了很好的学习效果。
　　4.更新知识内容，增加新型电子技术实践课程群，密切教学与实际应用之间的联系：
　　当今社会，随着微电子技术的迅猛发展，出现了满足自动控制系统设计的一大趋势：以应用为主的各类新型大规模集成电。这种趋势是为满足嵌入式控制系统的需要，各式新型微机外围大规模集成电路日新月异，可以说各行各业需要的各式芯片层出不穷，应有尽有，发展至极致。设计者所做的工作就是挑选现有的各式集成电路，搭建相应的自动控制系统，这已成了当今自动控制系统设计的一个常态。这种设计方法为现在的自动化专业提出了一个新的要求：学生必须学会各类集成电路的使用与接口，而不是把各类集成电路的原理搞得十分楚楚。传统的电子技术教学恰恰相反，重在原理的理解，重在理论的把握，而对具体应用一笔带过，所以传统教学模式导致的后果是理论学得头头是道，见到实际的设计却傻了眼。为了彻底改变这一尴尬的局面，适应社会发展的需要，我们对传统的电子技术课程体系进行了全面的改革，建立以应用为目的的新型电子技术课程群：适当压缩传统的模拟和数字电路的理论课时，理论学习以够用为主，加大应用新型电路的实践性课时。以实践带动理论理解，经过大量各型新型大规模集成电路的实践，让学生边实践边理解，这反倒加深了学生对理论知识的理解。新构建的电子技术课程群包括模拟电子电子技术基础、数字电子技术基础、微机外围新器件应用、大规模集成电路及应用等。这种实践教学模式改革充分重视实践教学，把实践能力培养看成与理论知识教育同等重要，从培养学生的创新精神着眼，更能激发学生的创造潜能。
　　5.增加网络技术课程群，满足信息化社会对自动化专业人才的需求：
　　工业时代的自控系统是自动化孤岛模式，一个工段、一个车间或一个过程采用计算机控制系统，而信息时代的目标是建设整个工厂、整个企业乃至企业间的综合自动化管理信息系统。该系统能综合应用自动化技术、信息技术、计算机及网络技术、生产加工技术和现代管理科学，从生产过程的全局出发，通过对各种所需信息的集成，实现生产的过程控制、先进控制、在线优化、生产调度、企业管理、经营决策等功能，达到提高企业经济效益、适应能力和竞争能力的目的。随着工业控制网的快速发展和关键技术的突破，使得工业自动化领域控制级以上的通信网络正在统一到以太网，并正在向下逐渐延伸；在控制级，出现了现场总线也在让位给工业以太网的局面。传统自动化专业的培养方案把对网络技术的学习当成是一种时髦，只是蜻蜓点水式地介绍一些因特网的知识，让学生仅仅知道一些网络的基本方法。实际上信息社会的迅速发展使得网络技术不再仅仅是个摆设，而是控制系统不可分割的组成部分，现在的自动控制系统如果没有网络功能是难以被市场接受的。因此对工业控制网的系统掌握是当代自动化工程师的基本技能，为适应这一时代发展的要求，自动化专业必须构建系统的网络技术课程群。适应工业信息化要求的自动化专业网络技术课程群的构建遵循：以增强学生网络技术知识为目的，以工业控制网络实践技术为要求，全面系统介绍因特网技术、工业控制网技术、现场总线技术等，学生可以任选一门现场总线工业控制网的学习为主攻方向，进行细致深入的学习和设计，达到会用的目的，切实把网络技术当成是一种基本技能。

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