關(guān)于自動(dòng)化專業(yè)課程體系改革的思考

陳芳芳

【摘要】本文結(jié)合我?，F(xiàn)狀，針對(duì)第四次工業(yè)革命到來(lái)之際，自動(dòng)化專業(yè)對(duì)技術(shù)人才提出的新要求，分析了現(xiàn)有自動(dòng)化專業(yè)課程體系改革的迫切性，存在的問(wèn)題，提出了通過(guò)知識(shí)更新、教學(xué)方式改進(jìn)等方面來(lái)推進(jìn)課程體系改革的幾點(diǎn)思考和建議。

【關(guān)鍵詞】自動(dòng)化 課程體系 改革 突破點(diǎn)

【中圖分類號(hào)】G642.0 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】2095-3089（2017）05-0235-02

隨著德國(guó)“工業(yè)4.0”概念的提出，在全球掀起了以“智能制造”為主導(dǎo)的第四次工業(yè)革命?！爸悄苤圃臁钡年P(guān)鍵是信息物理融合系統(tǒng)（CPS）。CPS是集成了計(jì)算系統(tǒng)、大規(guī)模通信網(wǎng)絡(luò)、大規(guī)模傳感器網(wǎng)絡(luò)、控制系統(tǒng)和物理系統(tǒng)的新型互聯(lián)系統(tǒng)，其長(zhǎng)期發(fā)展目標(biāo)是成為一切大規(guī)模工程系統(tǒng)的基礎(chǔ)，而各個(gè)行業(yè)系統(tǒng)如交通、物流、制造、能源、醫(yī)療等均將成為統(tǒng)一的CPS的子系統(tǒng)。CPS的基本功能邏輯單元可抽象為一個(gè)簡(jiǎn)單的閉環(huán)反饋控制，其核心就是一個(gè)網(wǎng)絡(luò)化控制——自動(dòng)化問(wèn)題。

一、自動(dòng)化專業(yè)課程體系改革的迫切性

1.人才培養(yǎng)的要求。

“智能制造”的實(shí)現(xiàn)主要表現(xiàn)為生產(chǎn)方法由“自動(dòng)化”向“智能化”的轉(zhuǎn)變，這就促使當(dāng)前的自動(dòng)化技術(shù)產(chǎn)生了跨越式的發(fā)展。隨著“工業(yè)4.0”時(shí)代的到來(lái)、我國(guó)作為快速崛起的制造大國(guó)，為實(shí)現(xiàn)“中國(guó)制造”由大到強(qiáng)的戰(zhàn)略轉(zhuǎn)變，已印發(fā)了《中國(guó)制造2025》。中國(guó)制造2025與CPS的加速推出使得相關(guān)專業(yè)技術(shù)人員的培養(yǎng)也迫在眉睫。

2.技術(shù)發(fā)展的要求。

目前，自動(dòng)化專業(yè)的發(fā)展明顯落后于自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展，自動(dòng)化專業(yè)的畢業(yè)生已難以勝任自動(dòng)化一線的技術(shù)工作，遠(yuǎn)不能滿足自動(dòng)化企業(yè)的需求，更談不上為“未來(lái)自動(dòng)化”準(zhǔn)備知識(shí)。2015年麥肯錫發(fā)布了一項(xiàng)報(bào)告，研究了科學(xué)技術(shù)對(duì)未來(lái)經(jīng)濟(jì)的影響程度，報(bào)告中提到了12大顛覆技術(shù)到2025年的預(yù)估經(jīng)濟(jì)影響力，其中“知識(shí)工作自動(dòng)化”排名第二，僅次于移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)。所謂“知識(shí)工作自動(dòng)化”就是用機(jī)器（人）自動(dòng)執(zhí)行、完成高度依賴人的知識(shí)（智力）才能執(zhí)行、完成的任務(wù)。使用機(jī)器自動(dòng)地完成知識(shí)性工作是我們?nèi)祟悾ㄓ绕涫强萍冀纾?mèng)寐以求并為此奮斗了近一個(gè)世紀(jì)（主要是研究人工智能）的技術(shù)，無(wú)論從學(xué)術(shù)還是經(jīng)濟(jì)價(jià)值，知識(shí)工作自動(dòng)化都將是自動(dòng)化發(fā)展的下一個(gè)重要臺(tái)階。而目前自動(dòng)化專業(yè)在這方面的課程上，不論是教材還是實(shí)驗(yàn)教學(xué)條件都很欠缺，就我校而言，人工智能方向的課程還未開設(shè)。各校雖一直在改革（推出系列精品課程），但 10多年來(lái)除了計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)課程以外，專業(yè)核心課程（知識(shí)域、知識(shí)點(diǎn)）沒(méi)有大的變化，核心課程未覆蓋“機(jī)器人”領(lǐng)域。

3.工程教育認(rèn)證的要求。

自2013年我國(guó)成為《華盛頓協(xié)議》的簽約成員以來(lái)，各校工程教育認(rèn)證的工作都提上了議程。工程教育認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的畢業(yè)要求 12項(xiàng)內(nèi)容中有8項(xiàng)與“復(fù)雜工程問(wèn)題”有關(guān)。各種先進(jìn)的自動(dòng)化系統(tǒng)均為“復(fù)雜工程問(wèn)題”，但是如何“設(shè)計(jì)”合適的“綜合性訓(xùn)練”實(shí)驗(yàn)、課程，真正提高學(xué)生解決“復(fù)雜工程問(wèn)題”的能力，卻困擾著自動(dòng)化專業(yè)的教學(xué)。

二、現(xiàn)行自動(dòng)化專業(yè)課程體系存在的問(wèn)題

1.現(xiàn)有課程體系的知識(shí)覆蓋面不夠。

自動(dòng)化教學(xué)指導(dǎo)委員會(huì)制訂的專業(yè)規(guī)范中，自動(dòng)化專業(yè)核心知識(shí)體系包括了以下9個(gè)知識(shí)領(lǐng)域：自動(dòng)化基礎(chǔ)理論，計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)，計(jì)算機(jī)軟件技術(shù)，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，傳感器、檢測(cè)與儀表，電力電子技術(shù)，計(jì)算機(jī)控制技術(shù)，運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)，過(guò)程控制技術(shù)[1]。在這9個(gè)知識(shí)領(lǐng)域涉及的知識(shí)中，工業(yè)化自動(dòng)化方向的教學(xué)基本完善，信息化自動(dòng)化方向的教學(xué)尚未完善僅涉及了基礎(chǔ)部分，知識(shí)自動(dòng)化方向的教學(xué)還是空白，亟待重新梳理，重鑄自動(dòng)化專業(yè)的知識(shí)、課程體系。

2.教學(xué)環(huán)節(jié)不夠完善。

高?！爸乜蒲休p教學(xué)”的現(xiàn)象由來(lái)已久、未見改善，各校在教學(xué)改革上的投入相對(duì)較少，課程建設(shè)的力度不夠。近年來(lái)自動(dòng)化技術(shù)快速發(fā)展，相關(guān)領(lǐng)域的新知識(shí)、新技術(shù)不斷涌現(xiàn)，而自動(dòng)化專業(yè)的教材、實(shí)踐環(huán)節(jié)、課程體系等并沒(méi)有多大改變，教學(xué)內(nèi)容與工業(yè)實(shí)際脫節(jié)嚴(yán)重，自動(dòng)化專業(yè)教學(xué)的發(fā)展明顯落后于自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展。而教學(xué)環(huán)節(jié)的實(shí)行者——教師，多數(shù)是從校門到校門，缺乏實(shí)際工程經(jīng)驗(yàn)，對(duì)專業(yè)知識(shí)的理解也僅停留在書本上，對(duì)相關(guān)領(lǐng)域新知識(shí)、新技術(shù)的學(xué)習(xí)不夠，自己都無(wú)法解決“復(fù)雜工程問(wèn)題”，更談不上教會(huì)學(xué)生去解決。

3.課程體系缺乏參照系，專業(yè)涉及面太廣。

自動(dòng)化專業(yè)與機(jī)械、電氣、計(jì)算機(jī)等專業(yè)不同，歐美等國(guó)家很少有自動(dòng)化專業(yè)，因此沒(méi)有現(xiàn)成的“知識(shí)體系”版本可以參照，導(dǎo)致在制定課程體系、培養(yǎng)方案時(shí)缺乏參照系。自動(dòng)化專業(yè)知識(shí)覆蓋面十分廣泛，涉及電子工程、計(jì)算機(jī)、機(jī)電工程、網(wǎng)絡(luò)、通訊等眾多領(lǐng)域，所學(xué)知識(shí)量大、面廣，與其他學(xué)科交叉甚多，幾乎所有工科專業(yè)都能與自動(dòng)化掛鉤。這一特點(diǎn)雖是自動(dòng)化專業(yè)的優(yōu)勢(shì)，但由于知識(shí)面過(guò)廣反而沒(méi)有專精，導(dǎo)致自動(dòng)化專業(yè)沒(méi)有突出的專業(yè)優(yōu)勢(shì)，在專業(yè)目錄中就有很多專業(yè)都是在自動(dòng)化專業(yè)的基礎(chǔ)之上發(fā)展起來(lái)的，如機(jī)械工程及自動(dòng)化、電氣工程及其自動(dòng)化等，只是側(cè)重的方向不同。專業(yè)教育的弱化，方向選擇的迷茫，自動(dòng)化專業(yè)到底是“萬(wàn)金油”，還是“四不像”。

三、課程體系改革的突破點(diǎn)

1.知識(shí)更新、體系重組。

我校當(dāng)前自動(dòng)化專業(yè)的課程體系主要還是以工業(yè)自動(dòng)化相關(guān)課程為主，信息自動(dòng)化和知識(shí)自動(dòng)化方向的課程幾乎沒(méi)有，而國(guó)內(nèi)許多研究型高校，其自動(dòng)化專業(yè)的教學(xué)是以信息自動(dòng)化方向的教學(xué)為主，工業(yè)自動(dòng)化方向?yàn)檩o，知識(shí)自動(dòng)化方向目前也很弱。為跟上自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展的腳步，未來(lái)自動(dòng)化專業(yè)的知識(shí)體系應(yīng)以信息自動(dòng)化方向的教學(xué)為主，工業(yè)自動(dòng)化和知識(shí)自動(dòng)化方向?yàn)檩o。通過(guò)大幅度減少專業(yè)基礎(chǔ)課課時(shí)（通過(guò)精簡(jiǎn)內(nèi)容）、大幅度改革專業(yè)課，去除已過(guò)時(shí)內(nèi)容、大幅度增加現(xiàn)代自動(dòng)化原理、設(shè)備、系統(tǒng)的內(nèi)容。2016年4月教育部高等學(xué)校自動(dòng)化類專業(yè)教學(xué)指導(dǎo)委員會(huì)會(huì)同中國(guó)自動(dòng)化學(xué)會(huì)教育工作委員會(huì)等單位，已開始進(jìn)行“自動(dòng)化專業(yè)課程體系改革與建設(shè)試點(diǎn) ”工作。旨在通過(guò)有代表性的覆蓋985、211、一般院校的試點(diǎn)，摸索出適應(yīng)當(dāng)前自動(dòng)化發(fā)展需求的“自動(dòng)化專業(yè)新課程體系”，指導(dǎo)全國(guó)各高校的自動(dòng)化專業(yè)課程。

2.合理運(yùn)用現(xiàn)代教學(xué)手段。

現(xiàn)代教學(xué)手段如慕課、微課、翻轉(zhuǎn)課堂等已逐漸成為各高校的教學(xué)手段，但并非只要是慕課、微課、翻轉(zhuǎn)課堂就能收到好的效果，這些課程本身的質(zhì)量和課程覆蓋面也需要提高，而這些課程的建設(shè)也需要一定的投入。如能集各校之力，建設(shè)大型、系列慕課，通過(guò)統(tǒng)一規(guī)劃、分擔(dān)建設(shè)，最終實(shí)現(xiàn)成果共享，將能做到“事半功倍”。針對(duì)不同的自動(dòng)化應(yīng)用（過(guò)程、運(yùn)動(dòng)、制造等），針對(duì)不同的現(xiàn)代自動(dòng)化系統(tǒng)，從工作原理到實(shí)際系統(tǒng)，通過(guò)動(dòng)畫、視頻等綜合方式，精心設(shè)計(jì)，制作出高水平（從原理、技術(shù)到實(shí)際系統(tǒng)）、高質(zhì)量（易學(xué)、易懂、系統(tǒng)性）的系列課程供學(xué)生學(xué)習(xí)。

3.拓展學(xué)生提升通道，創(chuàng)建綜合實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新平臺(tái)。

應(yīng)積極拓展學(xué)生提升通道，為學(xué)生創(chuàng)造更多的深造機(jī)會(huì)。就我校而言，應(yīng)積極申報(bào)碩士點(diǎn)，使我校自動(dòng)化專業(yè)的本科畢業(yè)生有更多的機(jī)會(huì)進(jìn)一步學(xué)習(xí)。自動(dòng)化專業(yè)的定位是培養(yǎng)應(yīng)用型人才，因此應(yīng)重視學(xué)生動(dòng)手實(shí)踐能力的培養(yǎng)，加大投入創(chuàng)建綜合實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新平臺(tái)，加大校企合作力度，創(chuàng)建更多、更好的實(shí)訓(xùn)基地，以切實(shí)提升學(xué)生的實(shí)踐能力。應(yīng)結(jié)合工程認(rèn)證畢業(yè)要求的12項(xiàng)內(nèi)容修訂培養(yǎng)方案，把解決“復(fù)雜工程問(wèn)題”的要求體現(xiàn)在培養(yǎng)計(jì)劃中。

4.加強(qiáng)師資隊(duì)伍的培訓(xùn)力度，提升教學(xué)能力。

教師教學(xué)能力的提升，專業(yè)知識(shí)的更新也是課程體系改革的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。教師是教學(xué)環(huán)節(jié)的實(shí)現(xiàn)者，教師專業(yè)水平的高低直接影響到教學(xué)的效果。應(yīng)建立長(zhǎng)期、有效的教師培訓(xùn)機(jī)制，讓教師有機(jī)會(huì)到企業(yè)或研究機(jī)構(gòu)學(xué)習(xí)相關(guān)領(lǐng)域的新知識(shí)、新技術(shù)，積累一定的工程經(jīng)驗(yàn)，以適應(yīng)自動(dòng)化技術(shù)飛速發(fā)展的要求。

課程體系的改革不是一蹴而就的，需要不斷的摸索。希望自動(dòng)化類專業(yè)教學(xué)指導(dǎo)委員會(huì)在清華大學(xué)、中國(guó)地質(zhì)大學(xué)、重慶郵電大學(xué)等試點(diǎn)學(xué)校開展的工作能盡快取得成效，摸索出適應(yīng)當(dāng)前自動(dòng)化發(fā)展需求的“自動(dòng)化專業(yè)新課程體系”，以指導(dǎo)全國(guó)各高校的自動(dòng)化專業(yè)課程體系建設(shè)，改變現(xiàn)有課程體系不合理，跟不上技術(shù)發(fā)展要求的現(xiàn)狀。

參考文獻(xiàn)：

[1]普通高等學(xué)校自動(dòng)化專業(yè)規(guī)范.教育部高等學(xué)校電子信息與電氣學(xué)科教學(xué)指導(dǎo)委員會(huì)自動(dòng)化專業(yè)教學(xué)指導(dǎo)分委員會(huì). 2010 年12月