自动化专业建设与教学改革的浅析

摘　要：本文论述了面向21世纪自动化专业学生所应具备的核心能力和使学生建立“系统理念”的重要性，及自动化专业学生核心能力培养体系的组建。最后结合自身体会，提出自动化专业建设和教学改革方向，及在教学过程中始终贯穿“控制与系统”这根主线，创新能力与实践能力相结合的培养，务实求精，不断进步。

    关键词：自动化专业 系统和理念 核心能力培养 专业建设和教学改革

一、自动化专业学生核心能力概述

自动化专业学生应具备的核心能力应是核心知识和能力的综合。那么，试问什么才是自动化专业学生所应该掌握的核心知识与能力呢？自动化的核心是“控制与系统”，这已经是自动化领域科技工作者的共识。因此，自动化专业的核心知识应由紧密围绕“控制与系统”的课程内容所组成，而其能力则包含工程实践能力与自我创新能力。

面对当今世界知识的爆炸式增长、自动化控制手段不断更新、自动化对象不断扩大、自动化控制理论不断的今天，掌握该核心能力的学生不但可以通过自主学习来掌握新知识、新手段、新理论，而且更可以自如地应用这些新知识、新手段和新理论。这样，自动化学生在未来的竞争中，将立于不败之地，因为他们已初步具备了核心竞争能力。

二、创建自动化专业学生核心能力的培养体系

让学生能更好地掌握自动化专业的核心知识，我觉得可以按照“控制与系统”这条主线来合理安排课程体系。对于涉及到“控制与系统”这一核心内容的课程，在教学时应给予充分的保证。一般来说，自动化专业学生的知识结构分为基础知识层、控制理论知识层和系统知识层这三个层次，应贯穿于大学四年，甚至毕业工作以后。

“基础层”的课程主要包括高等数学、大学普通物理、机等，在大一、大二年级开设，虽然这一层次的课程跟“控制与系统”关系不紧密，但这一阶段主要让学生增进对“控制与系统”的了解。按照常规，学生在这一层次往往是孤立地学习各门基础课程，许多学生不了解这些课程与专业之间的联系，不了解这些课程跟“控制与系统”的关系。因此，学生在学习过程中往往缺乏兴趣，缺乏主动性。解决这一问题的有效方法是有意识地让学生接触实际的“控制与系统”，为学生创造了解“控制与系统”的机会。只有这样，才能有效提高学生的学习兴趣，提高学习的主动性，从而使学生能比较牢固地掌握核心知识，在制订基础知识层阶段的培养计划时，我们应尽可能增加学生接触真实的控制系统的机会，另外通过开展数学建模竞赛等环节，让学生对系统有初步了解。

“控制理论层”阶段，课程涉及到控制与智能、执行与驱动、建模与仿真、计算与处理、计算机，以及传感器与检测技术等众多知识领域。这些课程本身就紧紧围绕自动控制系统展开，可以用自动控制基本传闭环控制原理框图来表示（如图1）。因此，在这一阶段的教学过程中，我们应有意识地向学生讲解各门课程在整个控制系统中的作用，让学生把所学的课程融会贯通到整个控制系统中，使学生加深对“控制与系统”的理解。

“系统层”阶段，课程设置的本身就是给学生讲授控制系统（像运动控制系统、过程控制等等）。在前两个层次的基础上，再加上相应的实验、短期课程设计和综合实验等环节，学生经过强化学习后，控制与系统的理念将在学生心目中根深蒂固。

从以上三个知识层次中可以看出，“控制与系统”贯穿了整个所设课程的全过程。值得注意的是，要取得切实可行的效果，为学生营造一个“在本系统中学习本系统”的氛围十分重要。所谓“在本系统中学习本系统”就是在学生整个培养过程中尽可能多地为学生提供接触实际控制系统的机会，就是向学生不断灌输“系统理念”，就是让学生在学习“控制与系统”时不断线、不脱节。我认为，对于自动化专业的学生来讲，具备系统理念很重要。所谓系统理念，就是强调从本系统的角度来分析、研究和实现各种目标，具备了系统理念，学生学习“控制与系统”时就掌握了主动权。

图1　自动化专业控制理论层对应的知识领域模型传递框图

三、自动化专业的教学改革

（一）密切围绕学生的“系统和理念”来培养

1.培养学生的“系统和理念”应从新生入学时抓起

为了更好的使自动化专业的学生一开始就对自动控制系统产生感性的认识，从而为建立“系统和理念”打下扎实基础。在新生报到时，可以向他们发放《自动化专业介绍》小册子，册子中汇集自动化学科的发展，包括在自动化发展过程中的一些重要人物、重要事件和自动控制系统领域最新研究成果，内容通俗易懂，便于学生阅读。入学时，可以安排他们到相应的控制实验室看真实的控制系统，利用实验室具有模拟生产过程控制系统的优势，让新生身临其境地感受一下生产过程控制系统。通过此举，使学生对控制系统有一个初步了解。

2.让学生“在本系统中学习本系统”

对于学生来讲，系统理念的形成绝非一朝一夕，应在整个教学过程中始终贯穿，为学生营造一个良好的氛围。充分利用实验室的现有条件，充分利用学生有限的实习机会，为学生创造亲手接触控制系统的机会。具体的做法可以是：多带学生去自动化程度高的参观自动控制系统，体验“控制与系统”：提供更多的机会，让学生多进实验室，多动手操作。宁波大学针对这一情况，现已设立“开放性实验室”等。

3.设立与生产实际紧密相结合的过程控制实验室

4.加强工程实训中心建设

工程实训中心的建设，为自动化专业学生提供更多的锻炼机会，为学生“在本系统中学习本系统”提供硬件保障。自动化专业学生在校期间应接触工控MCGS组态软件等，了解其主要功能和组态方法，为他们毕业后所从事的工作奠定良好基础。

（二）学生综合能力的培养

1.创新能力培养

开设创新实验室，建立创新基地，鼓励学生自选题目到该实验室开展研究，鼓励专业教师吸收学生参加一些科研工作，让一部分学生提前进入毕业设计。宁波大学信息与工程学院创新基地的建设，已经取得较好的效果，在全国各大竞赛、学生科研中取得满意的成绩，学生的科研意识和动手能力显著提高。

2.实践能力培养

在实践教学环节中，要突出实践能力培养，通过改革实验教学体系，改革实验内容，改进有效的实验方法，尤其要抓课程设计、实习、毕业设计这些环节，工科学生除要掌握一定的工程技术知识外，还要有较强的实际动手能力。实践性教学环节过去一向是学生培养中的薄弱环节，有的学校往往还会忽视这一点，重理论轻实践是过去学生培养中的弊端，加强学生实践能力的培养要通过改革实践性环节入手，形成新的实践教学体系，可以实行校际合作，固定时间送学生去企业锻炼。

学校教研组要积极努力构建基于三个层次的新实验教学和毕业设计管理体系。第一层次为基础理论与操作技能；第二层次为系统设计和综合应用；第三层次为科学技术与创新实践。

宁波大学自动化系在单片机实验中，开发了多个结合工程实际雏形的单片机控制题目，编写了设计指导书，并且在课程设计过程中，单片机实验室全面开放。通过该课程设计，使学生的软、硬件综合设计能力、程序调试能力、分析问题、解决问题的能力都有十分明显的提高。在电力拖动自动控制系统课程中，由课堂教学、实验和仿真三部分组成，对学生进行了系统能力训练。自动化专业毕业设计的课题尽量结合工程实际，课题的选择达到让学生得到综合训练的要求，培养学生综合运用所学知识来分析与解决问题的能力。严格毕业设计的过程管理，把好毕业设计答辩关，达不到要求的坚决不予通过。

四、结束语

自动化专业的建设，教学过程中始终贯穿“控制与系统”，创造“在本系统中学习本系统”的氛围，培养学生树立系统理念，掌握自动化专业核心知识。同时，通过创新能力与实践能力相结合的培养，使学生提高分析问题与解决问题的能力。注重实践性教学环节，不断改革课堂教学与实验课教学的方案，相信高校能够培养出德、智、体等全面，适应社会主义化建设需要，掌握现代自动控制理论与技术的专业人才。

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[1] 王兆安.关于我国电气工程高等改革之管见[Z].第一届全国高校电气工程及其自动化专业教学改革研讨会集,2002

[2] 吴澄.对自动化学科现状和发展的讨论[Z].2001自动化教育学术年会论集,2001

[3] 华容.“电气工程及其自动化”专业建设和课程设置的思考及探索[J].上海应用技术学院学报(科学版), 2002