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

試析自動(dòng)化本科專(zhuān)業(yè)學(xué)生實(shí)踐創(chuàng)新能力培養(yǎng)模式探索

摘要：自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)口徑寬，適應(yīng)面廣，是當(dāng)前我國(guó)高校的熱門(mén)專(zhuān)業(yè)之一。但是，隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展、科技的進(jìn)步、社會(huì)的變革，使自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)的建設(shè)面臨著諸多發(fā)展中的新問(wèn)題。本著以學(xué)生為中心，以切實(shí)培養(yǎng)學(xué)生能力為出發(fā)點(diǎn)的指導(dǎo)思想，大中院校在自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)學(xué)生實(shí)踐、創(chuàng)新能力培養(yǎng)方面進(jìn)行了一些有益的探索。
一、教學(xué)型高校自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)定位：
　　自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)是橫跨眾多應(yīng)用學(xué)科的偏基礎(chǔ)性工科專(zhuān)業(yè)，其寬口徑的特點(diǎn)使得學(xué)生就業(yè)情況較理想，自動(dòng)化專(zhuān)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(guó)眾多領(lǐng)域內(nèi)的自動(dòng)化水平相對(duì)偏低，大多企業(yè)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力也較弱。為了提升企業(yè)內(nèi)力，加強(qiáng)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，重要途徑之一就是提高企業(yè)的自動(dòng)化水平，提高企業(yè)應(yīng)用自動(dòng)化技術(shù)、開(kāi)發(fā)自動(dòng)化產(chǎn)品的能力。因而，自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)畢業(yè)生的一次就業(yè)率高。
　　考慮本專(zhuān)業(yè)畢業(yè)生就業(yè)去向及自動(dòng)化科學(xué)技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀，大中院校自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)本科生的專(zhuān)業(yè)能力培養(yǎng)目標(biāo)確定為：具備電工技術(shù)、電子技術(shù)、控制理論、自動(dòng)檢測(cè)與儀表、信息處理、系統(tǒng)工程、計(jì)算機(jī)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(zhuān)業(yè)知識(shí)，能在運(yùn)動(dòng)控制、工業(yè)過(guò)程控制、電力電子技術(shù)、檢測(cè)與自動(dòng)化儀表、電子與計(jì)算機(jī)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(jì)、系統(tǒng)運(yùn)行、科技開(kāi)發(fā)與研究等方面工作。
　　與上述培養(yǎng)目標(biāo)相適應(yīng)，自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)的畢業(yè)生應(yīng)具備較扎實(shí)的自然科學(xué)基礎(chǔ)，較好的人文社會(huì)科學(xué)基礎(chǔ)和外語(yǔ)綜合能力；掌握本專(zhuān)業(yè)領(lǐng)域必需的較寬的技術(shù)基礎(chǔ)理論知識(shí)，主要包括電路理論、電子技術(shù)、控制理論、信息處理、計(jì)算機(jī)軟硬件基礎(chǔ)及應(yīng)用知識(shí)等；較好地掌握運(yùn)動(dòng)控制、工業(yè)過(guò)程控制、電力電子技術(shù)及信息處理等方面的知識(shí)，具有本專(zhuān)業(yè)1-2個(gè)專(zhuān)業(yè)方向的專(zhuān)業(yè)知識(shí)和技能，了解和跟蹤本專(zhuān)業(yè)學(xué)科前沿和發(fā)展趨勢(shì)；獲得較好的系統(tǒng)分析、系統(tǒng)設(shè)計(jì)及系統(tǒng)開(kāi)發(fā)方面的工程實(shí)踐訓(xùn)練；在本專(zhuān)業(yè)領(lǐng)域內(nèi)具備一定的科學(xué)研究、科技開(kāi)發(fā)和組織管理能力，具有較強(qiáng)的工作適應(yīng)能力；具有團(tuán)隊(duì)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(jìn)行有效溝通的能力；具有較強(qiáng)的組織管理、系統(tǒng)協(xié)調(diào)能力，包括對(duì)系統(tǒng)全局的洞察力和處理復(fù)雜問(wèn)題的能力。
二、自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)課程體系建設(shè)：
　　自動(dòng)化本科培養(yǎng)計(jì)劃實(shí)時(shí)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(diǎn)，注重基礎(chǔ)知識(shí)扎實(shí)，并注重知識(shí)結(jié)構(gòu)、專(zhuān)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(zhuān)業(yè)特色。
　　根據(jù)培養(yǎng)目標(biāo)及能力要求，將自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)理論教學(xué)課程分為公共基礎(chǔ)課、專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課、專(zhuān)業(yè)模塊、專(zhuān)業(yè)模塊選修課、專(zhuān)業(yè)任選課、公共選修課等六類(lèi)。
　　公共基礎(chǔ)課：大學(xué)英語(yǔ)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(jì)算機(jī)文化，軍事理論，高級(jí)語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)，大學(xué)物理A，實(shí)驗(yàn)物理，法律基礎(chǔ)，毛澤東思想概論，馬克思主義政治經(jīng)濟(jì)學(xué)原理，鄧小平理論概論。
　　專(zhuān)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(jì)，模擬電子技術(shù)A，電機(jī)與拖動(dòng)，數(shù)字電子技術(shù)，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，檢測(cè)與轉(zhuǎn)換技術(shù)，自動(dòng)控制理論，專(zhuān)業(yè)英語(yǔ)，微機(jī)原理與接口技術(shù)B，計(jì)算機(jī)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(hào)處理。
　　專(zhuān)業(yè)模塊：運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)，過(guò)程控制系統(tǒng)（限選一門(mén)）。
　　專(zhuān)業(yè)模塊選修課：組1（工廠供電，樓宇自動(dòng)化，電器控制，數(shù)控機(jī)床），組2（單片機(jī)原理，現(xiàn)代數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)，DSP技術(shù)及應(yīng)用，現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)），組3（智能控制，控制系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)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(jì)入任選課學(xué)分。
　　專(zhuān)業(yè)任選課：學(xué)科前沿講座，自適應(yīng)控制，系統(tǒng)辨識(shí)，系統(tǒng)工程導(dǎo)論，數(shù)字圖像處理。
　　其中，專(zhuān)業(yè)模塊選修課以課程組群的方式形成專(zhuān)業(yè)特色，又保證學(xué)生在有限學(xué)時(shí)下，知識(shí)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(dòng)化知識(shí)；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(shí)現(xiàn)技術(shù)的特征；組3以先進(jìn)的控制理論及智能技術(shù)為主，強(qiáng)調(diào)自動(dòng)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(lái)的職業(yè)規(guī)劃選擇相關(guān)的課程組，通過(guò)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(shí)。同時(shí)，通過(guò)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(jī)會(huì)擴(kuò)大知識(shí)面。
　　培養(yǎng)計(jì)劃制訂過(guò)程中，完全站在專(zhuān)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(shí)，上述課程設(shè)置及課程開(kāi)設(shè)時(shí)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(huì)適時(shí)安排專(zhuān)業(yè)知識(shí)講座，或者開(kāi)拓學(xué)生知識(shí)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(shí)與能力的培養(yǎng)：
創(chuàng)新意識(shí)和能力培養(yǎng)是教育的核心目標(biāo)之一。大中院校自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)一貫注意加強(qiáng)學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)、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(shí)，對(duì)學(xué)生終身發(fā)展所需要的知識(shí)和能力考慮不夠。我們鼓勵(lì)教師在教學(xué)過(guò)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(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)中重視培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、提出問(wèn)題、分析問(wèn)題和解決問(wèn)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(shí)，我們大力加強(qiáng)與改進(jìn)實(shí)踐教學(xué)手段與方式方法。我們認(rèn)識(shí)到，學(xué)生實(shí)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(wèn)題能力和創(chuàng)新能力的一種必不可少的途徑，要與設(shè)計(jì)理論教學(xué)體系一樣重視實(shí)踐教學(xué)體系的建設(shè)與運(yùn)行。
　　在課程的實(shí)驗(yàn)教學(xué)方面，通過(guò)驗(yàn)證型-設(shè)計(jì)型-研究型-跨課程/學(xué)科的綜合開(kāi)放型實(shí)驗(yàn)等不同層次的實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)，在提高實(shí)驗(yàn)設(shè)備利用率的同時(shí)，切實(shí)提高學(xué)生想像力、創(chuàng)造力和綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題的能力。
　　例如“現(xiàn)代數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)”課程的實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，交通燈控制是常見(jiàn)的一個(gè)驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)，通過(guò)對(duì)紅、黃、綠三個(gè)發(fā)光二極管點(diǎn)亮、熄滅的定時(shí)控制，可以達(dá)到掌握基本概念、熟悉開(kāi)發(fā)工具、鞏固所學(xué)知識(shí)的目的。在此基礎(chǔ)上，可以引導(dǎo)學(xué)生自主設(shè)計(jì)、增加功能，使這個(gè)實(shí)驗(yàn)逐步擴(kuò)展為設(shè)計(jì)型、研究型或綜合型實(shí)驗(yàn)。例如，首先增加紅、黃、綠燈的組數(shù)，嘗試進(jìn)行一個(gè)十字路口的紅綠燈控制；然后，增加紅、黃、綠燈點(diǎn)亮持續(xù)時(shí)間的在線手動(dòng)（鍵盤(pán)）設(shè)置/更改功能；進(jìn)一步，利用方波信號(hào)發(fā)生器給出可調(diào)頻脈沖信號(hào)模擬車(chē)流量觀測(cè)，設(shè)計(jì)能夠根據(jù)車(chē)流量自動(dòng)調(diào)整紅、黃、綠燈點(diǎn)亮持續(xù)時(shí)間的十字路口紅綠燈控制裝置。這些實(shí)驗(yàn)都不提供實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)，僅給出實(shí)驗(yàn)?zāi)康�，并提供�?shí)驗(yàn)條件，由學(xué)生自主完成。在此過(guò)程中，實(shí)驗(yàn)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(duì)學(xué)生的設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn)過(guò)程把關(guān)，以免損壞實(shí)驗(yàn)設(shè)備。
　　在課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)之外，實(shí)行“邊學(xué)習(xí)、邊研究、邊實(shí)踐”的教育模式，逐步培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐、研究與認(rèn)知能力、創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)新能力，提高綜合素質(zhì)。具體來(lái)說(shuō)，建立專(zhuān)業(yè)課程開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室，由教師根據(jù)實(shí)驗(yàn)設(shè)備情況，給出課程實(shí)驗(yàn)以外的推薦自主實(shí)驗(yàn)?zāi)夸�，學(xué)生預(yù)約選做，以提高學(xué)生對(duì)基礎(chǔ)理論知識(shí)的理解程度與應(yīng)用能力；建立EDA、DSP、SOPC等開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室，結(jié)合學(xué)生興趣和專(zhuān)長(zhǎng)，由學(xué)生自主選擇、自主設(shè)計(jì)、自主安排，并有專(zhuān)業(yè)教師指導(dǎo)其設(shè)計(jì)、制作、調(diào)試，有力地培養(yǎng)學(xué)生實(shí)驗(yàn)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(shí)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(zhuān)業(yè)，利用開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室資源，開(kāi)展小發(fā)明、小創(chuàng)造和小制作活動(dòng)，并以項(xiàng)目立項(xiàng)資助、評(píng)比等形式鼓勵(lì)學(xué)生創(chuàng)新；大力提倡畢業(yè)設(shè)計(jì)真刀真槍?zhuān)箤W(xué)生切實(shí)動(dòng)手實(shí)踐；組織高年級(jí)學(xué)生直接參與科研項(xiàng)目開(kāi)發(fā)、科技成果推廣和社會(huì)實(shí)踐，讓學(xué)生接觸新知識(shí)、掌握新技術(shù)、探索新領(lǐng)域，鼓勵(lì)學(xué)生創(chuàng)造、實(shí)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(shí)的渠道多樣，具有良好的創(chuàng)新意識(shí)，經(jīng)常會(huì)有新想法、新思維，只是缺少實(shí)際動(dòng)手去實(shí)現(xiàn)想法的機(jī)會(huì)，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(shí)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(shí)踐自己想法的過(guò)程中鍛煉能力、應(yīng)用并鞏固已學(xué)知識(shí)。例如，幾年前有學(xué)生提出想做“手機(jī)應(yīng)急充電器”，希望在出游或回家的旅途中不會(huì)因?yàn)槭謾C(jī)電池沒(méi)電而影響通信；也有學(xué)生提出設(shè)計(jì)“自習(xí)室噪聲監(jiān)測(cè)器”的想法，希望能夠通過(guò)對(duì)突發(fā)噪聲的監(jiān)測(cè)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(lái)自于學(xué)生日常生活，又是能夠利用自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)所學(xué)知識(shí)來(lái)實(shí)現(xiàn)的，學(xué)生實(shí)踐熱情高，真正起到了培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐與創(chuàng)新能力的目的。
　　近年來(lái)，通過(guò)上述多層次、多渠道、全方位實(shí)踐教學(xué)體系的逐步建立與靈性運(yùn)行，使學(xué)生實(shí)踐技能、創(chuàng)新能力明顯提高，在各級(jí)各類(lèi)競(jìng)賽中取得了優(yōu)異成績(jī)。
四、結(jié)語(yǔ)：
　　自動(dòng)化本科專(zhuān)業(yè)面向控制對(duì)象，強(qiáng)調(diào)系統(tǒng)組成，強(qiáng)弱電并重，軟硬件兼顧，強(qiáng)調(diào)從理論到實(shí)踐，其自然科學(xué)性與工程技術(shù)性并存，它的發(fā)展與國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展息息相關(guān)，自動(dòng)化技術(shù)也已經(jīng)滲透到國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)的各行各業(yè)，成為國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)的支柱技術(shù)之一，對(duì)自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)人才的需求也在逐年增加。針對(duì)自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)建設(shè)面臨的新問(wèn)題，本著以學(xué)生為中心、以切實(shí)培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐動(dòng)手能力和創(chuàng)新能力為出發(fā)點(diǎn)的指導(dǎo)思想，在自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)建設(shè)方面進(jìn)行了一些探索。有些措施仍處于探索與發(fā)展中，有待進(jìn)一步改進(jìn)和完善。

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