主頁 > 技術(shù)文章 > 試析自動化本科專業(yè)學(xué)生實踐創(chuàng)新能力培養(yǎng)模式探索 2024-09-28

試析自動化本科專業(yè)學(xué)生實踐創(chuàng)新能力培養(yǎng)模式探索

摘要：自動化專業(yè)口徑寬，適應(yīng)面廣，是當(dāng)前我國高校的熱門專業(yè)之一。但是，隨著經(jīng)濟的發(fā)展、科技的進步、社會的變革，使自動化專業(yè)的建設(shè)面臨著諸多發(fā)展中的新問題。本著以學(xué)生為中心，以切實培養(yǎng)學(xué)生能力為出發(fā)點的指導(dǎo)思想，大中院校在自動化專業(yè)學(xué)生實踐、創(chuàng)新能力培養(yǎng)方面進行了一些有益的探索。
一、教學(xué)型高校自動化專業(yè)培養(yǎng)目標定位：
　　自動化專業(yè)是橫跨眾多應(yīng)用學(xué)科的偏基礎(chǔ)性工科專業(yè)，其寬口徑的特點使得學(xué)生就業(yè)情況較理想，自動化專業(yè)人才需求遍布工業(yè)、農(nóng)業(yè)、服務(wù)業(yè)領(lǐng)域；目前我國眾多領(lǐng)域內(nèi)的自動化水平相對偏低，大多企業(yè)市場競爭力也較弱。為了提升企業(yè)內(nèi)力，加強市場競爭力，重要途徑之一就是提高企業(yè)的自動化水平，提高企業(yè)應(yīng)用自動化技術(shù)、開發(fā)自動化產(chǎn)品的能力。因而，自動化專業(yè)畢業(yè)生的一次就業(yè)率高。
　　考慮本專業(yè)畢業(yè)生就業(yè)去向及自動化科學(xué)技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀，大中院校自動化專業(yè)本科生的專業(yè)能力培養(yǎng)目標確定為：具備電工技術(shù)、電子技術(shù)、控制理論、自動檢測與儀表、信息處理、系統(tǒng)工程、計算機技術(shù)與應(yīng)用和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等較寬的工程技術(shù)基礎(chǔ)和專業(yè)知識，能在運動控制、工業(yè)過程控制、電力電子技術(shù)、檢測與自動化儀表、電子與計算機技術(shù)、信息處理、管理與決策等領(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)與研究等方面工作。
　　與上述培養(yǎng)目標相適應(yīng)，自動化專業(yè)的畢業(yè)生應(yīng)具備較扎實的自然科學(xué)基礎(chǔ)，較好的人文社會科學(xué)基礎(chǔ)和外語綜合能力；掌握本專業(yè)領(lǐng)域必需的較寬的技術(shù)基礎(chǔ)理論知識，主要包括電路理論、電子技術(shù)、控制理論、信息處理、計算機軟硬件基礎(chǔ)及應(yīng)用知識等；較好地掌握運動控制、工業(yè)過程控制、電力電子技術(shù)及信息處理等方面的知識，具有本專業(yè)1-2個專業(yè)方向的專業(yè)知識和技能，了解和跟蹤本專業(yè)學(xué)科前沿和發(fā)展趨勢；獲得較好的系統(tǒng)分析、系統(tǒng)設(shè)計及系統(tǒng)開發(fā)方面的工程實踐訓(xùn)練；在本專業(yè)領(lǐng)域內(nèi)具備一定的科學(xué)研究、科技開發(fā)和組織管理能力，具有較強的工作適應(yīng)能力；具有團隊合作精神，并具備所需的溝通技能，包括與其他許多不同領(lǐng)域?qū)＜疫M行有效溝通的能力；具有較強的組織管理、系統(tǒng)協(xié)調(diào)能力，包括對系統(tǒng)全局的洞察力和處理復(fù)雜問題的能力。
二、自動化專業(yè)課程體系建設(shè)：
　　自動化本科培養(yǎng)計劃實時融入本領(lǐng)域發(fā)展的新技術(shù)及本校學(xué)科發(fā)展的新特點，注重基礎(chǔ)知識扎實，并注重知識結(jié)構(gòu)、專業(yè)特色、創(chuàng)新能力等方面的結(jié)合，力圖形成較為明顯的專業(yè)特色。
　　根據(jù)培養(yǎng)目標及能力要求，將自動化專業(yè)理論教學(xué)課程分為公共基礎(chǔ)課、專業(yè)基礎(chǔ)課、專業(yè)模塊、專業(yè)模塊選修課、專業(yè)任選課、公共選修課等六類。
　　公共基礎(chǔ)課：大學(xué)英語A，體育，高等數(shù)學(xué)A，思想道德修養(yǎng)，馬克思主義哲學(xué)原理，計算機文化，軍事理論，高級語言程序設(shè)計，大學(xué)物理A，實驗物理，法律基礎(chǔ)，毛澤東思想概論，馬克思主義政治經(jīng)濟學(xué)原理，鄧小平理論概論。
　　專業(yè)基礎(chǔ)課：工程圖學(xué)C，線性代數(shù)，復(fù)變函數(shù)與積分變換，電路A，概率與數(shù)理統(tǒng)計，模擬電子技術(shù)A，電機與拖動，數(shù)字電子技術(shù)，計算機網(wǎng)絡(luò)，檢測與轉(zhuǎn)換技術(shù)，自動控制理論，專業(yè)英語，微機原理與接口技術(shù)B，計算機控制技術(shù)，電力電子技術(shù)基礎(chǔ)，現(xiàn)代控制理論，數(shù)字信號處理。
　　專業(yè)模塊：運動控制系統(tǒng)，過程控制系統(tǒng)（限選一門）。
　　專業(yè)模塊選修課：組1（工廠供電，樓宇自動化，電器控制，數(shù)控機床），組2（單片機原理，現(xiàn)代數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計，DSP技術(shù)及應(yīng)用，現(xiàn)場總線技術(shù)），組3（智能控制，控制系統(tǒng)的計算機輔助分析，最優(yōu)化理論，人工智能基礎(chǔ)）。組1、2、3任選一組。選擇一組后，其他二組內(nèi)的課程可作為任選課選修，計入任選課學(xué)分。
　　專業(yè)任選課：學(xué)科前沿講座，自適應(yīng)控制，系統(tǒng)辨識，系統(tǒng)工程導(dǎo)論，數(shù)字圖像處理。
　　其中，專業(yè)模塊選修課以課程組群的方式形成專業(yè)特色，又保證學(xué)生在有限學(xué)時下，知識結(jié)構(gòu)合理。該部分設(shè)置了三組課程，組1以工廠電氣與建筑智能技術(shù)為核心，使學(xué)生具備一般的工廠自動化知識；組2以嵌入式控制及工業(yè)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)為核心，體現(xiàn)新一代數(shù)字控制系統(tǒng)實現(xiàn)技術(shù)的特征；組3以先進的控制理論及智能技術(shù)為主，強調(diào)自動化科學(xué)領(lǐng)域的基礎(chǔ)科學(xué)與方法。學(xué)生可以根據(jù)自己的興趣和未來的職業(yè)規(guī)劃選擇相關(guān)的課程組，通過成體系的一組課程的完整學(xué)習(xí)，系統(tǒng)掌握相關(guān)知識。同時，通過選中一組后其他組的課程可以作為任選課的方式，使學(xué)有余力的學(xué)生可以有機會擴大知識面。
　　培養(yǎng)計劃制訂過程中，完全站在專業(yè)和學(xué)科發(fā)展的高度，徹底改變因人設(shè)課的情況，真正以學(xué)生為本，真正反映科學(xué)的體系、規(guī)律和前沿。同時，上述課程設(shè)置及課程開設(shè)時間的安排上，也兼顧了學(xué)生就業(yè)與考研的不同需求。在課程教學(xué)之外，還會適時安排專業(yè)知識講座，或者開拓學(xué)生知識面，或者引領(lǐng)學(xué)生規(guī)劃自己的課程學(xué)習(xí)，或者答疑解惑，成為提升課程學(xué)習(xí)效果的良好催化劑。
三、學(xué)生創(chuàng)新意識與能力的培養(yǎng)：
創(chuàng)新意識和能力培養(yǎng)是教育的核心目標之一。大中院校自動化專業(yè)一貫注意加強學(xué)生創(chuàng)新意識、創(chuàng)新方法的培養(yǎng)，引導(dǎo)學(xué)生尋找、發(fā)現(xiàn)創(chuàng)新領(lǐng)域。傳統(tǒng)教學(xué)方法只注重向?qū)W生傳授知識，對學(xué)生終身發(fā)展所需要的知識和能力考慮不夠。我們鼓勵教師在教學(xué)過程中既要培養(yǎng)學(xué)生的順向思維，又要重視培養(yǎng)逆向思維；推行啟發(fā)式、引導(dǎo)式理論教學(xué)模式，在各個教學(xué)環(huán)節(jié)中重視培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、提出問題、分析問題和解決問題的能力。
在注重課堂教學(xué)的內(nèi)容和教學(xué)方法的同時，我們大力加強與改進實踐教學(xué)手段與方式方法。我們認識到，學(xué)生實踐能力的培養(yǎng)不應(yīng)附屬于理論教學(xué)，而應(yīng)使之成為培養(yǎng)學(xué)生工程能力、解決問題能力和創(chuàng)新能力的一種必不可少的途徑，要與設(shè)計理論教學(xué)體系一樣重視實踐教學(xué)體系的建設(shè)與運行。
　　在課程的實驗教學(xué)方面，通過驗證型-設(shè)計型-研究型-跨課程/學(xué)科的綜合開放型實驗等不同層次的實驗環(huán)節(jié)，在提高實驗設(shè)備利用率的同時，切實提高學(xué)生想像力、創(chuàng)造力和綜合運用所學(xué)知識解決實際問題的能力。
　　例如“現(xiàn)代數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計”課程的實驗教學(xué)中，交通燈控制是常見的一個驗證型實驗，通過對紅、黃、綠三個發(fā)光二極管點亮、熄滅的定時控制，可以達到掌握基本概念、熟悉開發(fā)工具、鞏固所學(xué)知識的目的。在此基礎(chǔ)上，可以引導(dǎo)學(xué)生自主設(shè)計、增加功能，使這個實驗逐步擴展為設(shè)計型、研究型或綜合型實驗。例如，首先增加紅、黃、綠燈的組數(shù)，嘗試進行一個十字路口的紅綠燈控制；然后，增加紅、黃、綠燈點亮持續(xù)時間的在線手動（鍵盤）設(shè)置/更改功能；進一步，利用方波信號發(fā)生器給出可調(diào)頻脈沖信號模擬車流量觀測，設(shè)計能夠根據(jù)車流量自動調(diào)整紅、黃、綠燈點亮持續(xù)時間的十字路口紅綠燈控制裝置。這些實驗都不提供實驗指導(dǎo)書，僅給出實驗?zāi)康�，并提供實驗條件，由學(xué)生自主完成。在此過程中，實驗指導(dǎo)教師起到兩方面的作用。一是答疑解惑，引導(dǎo)學(xué)生走出困境；另一方面，對學(xué)生的設(shè)計與實驗過程把關(guān)，以免損壞實驗設(shè)備。
　　在課程實驗教學(xué)之外，實行“邊學(xué)習(xí)、邊研究、邊實踐”的教育模式，逐步培養(yǎng)學(xué)生的實踐、研究與認知能力、創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力，提高綜合素質(zhì)。具體來說，建立專業(yè)課程開放實驗室，由教師根據(jù)實驗設(shè)備情況，給出課程實驗以外的推薦自主實驗?zāi)夸�，學(xué)生預(yù)約選做，以提高學(xué)生對基礎(chǔ)理論知識的理解程度與應(yīng)用能力；建立EDA、DSP、SOPC等開放實驗室，結(jié)合學(xué)生興趣和專長，由學(xué)生自主選擇、自主設(shè)計、自主安排，并有專業(yè)教師指導(dǎo)其設(shè)計、制作、調(diào)試，有力地培養(yǎng)學(xué)生實驗研究能力，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和創(chuàng)造性；組織學(xué)生參與創(chuàng)業(yè)實踐，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)業(yè)素質(zhì)和創(chuàng)業(yè)能力；廣泛組織學(xué)生結(jié)合專業(yè)，利用開放實驗室資源，開展小發(fā)明、小創(chuàng)造和小制作活動，并以項目立項資助、評比等形式鼓勵學(xué)生創(chuàng)新；大力提倡畢業(yè)設(shè)計真刀真槍，使學(xué)生切實動手實踐；組織高年級學(xué)生直接參與科研項目開發(fā)、科技成果推廣和社會實踐，讓學(xué)生接觸新知識、掌握新技術(shù)、探索新領(lǐng)域，鼓勵學(xué)生創(chuàng)造、實踐，允許失敗，著力培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和創(chuàng)新能力。
　　現(xiàn)在的學(xué)生，接觸各方面新知識的渠道多樣，具有良好的創(chuàng)新意識，經(jīng)常會有新想法、新思維，只是缺少實際動手去實現(xiàn)想法的機會，所以這些思想常常只是停留在想的階段。而上述措施則為這些思想的實現(xiàn)或嘗試提供了途徑，指導(dǎo)教師的有效參與則起到了良好的引導(dǎo)作用，使得學(xué)生能夠在實踐自己想法的過程中鍛煉能力、應(yīng)用并鞏固已學(xué)知識。例如，幾年前有學(xué)生提出想做“手機應(yīng)急充電器”，希望在出游或回家的旅途中不會因為手機電池沒電而影響通信；也有學(xué)生提出設(shè)計“自習(xí)室噪聲監(jiān)測器”的想法，希望能夠通過對突發(fā)噪聲的監(jiān)測與適當(dāng)方式的提醒，改善自習(xí)環(huán)境。這些想法，都直接來自于學(xué)生日常生活，又是能夠利用自動化專業(yè)所學(xué)知識來實現(xiàn)的，學(xué)生實踐熱情高，真正起到了培養(yǎng)學(xué)生的實踐與創(chuàng)新能力的目的。
　　近年來，通過上述多層次、多渠道、全方位實踐教學(xué)體系的逐步建立與靈性運行，使學(xué)生實踐技能、創(chuàng)新能力明顯提高，在各級各類競賽中取得了優(yōu)異成績。
四、結(jié)語：
　　自動化本科專業(yè)面向控制對象，強調(diào)系統(tǒng)組成，強弱電并重，軟硬件兼顧，強調(diào)從理論到實踐，其自然科學(xué)性與工程技術(shù)性并存，它的發(fā)展與國民經(jīng)濟的發(fā)展息息相關(guān)，自動化技術(shù)也已經(jīng)滲透到國民經(jīng)濟建設(shè)的各行各業(yè)，成為國民經(jīng)濟建設(shè)的支柱技術(shù)之一，對自動化專業(yè)人才的需求也在逐年增加。針對自動化專業(yè)建設(shè)面臨的新問題，本著以學(xué)生為中心、以切實培養(yǎng)學(xué)生實踐動手能力和創(chuàng)新能力為出發(fā)點的指導(dǎo)思想，在自動化專業(yè)建設(shè)方面進行了一些探索。有些措施仍處于探索與發(fā)展中，有待進一步改進和完善。

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