關于自動化專業課程體系改革的思考

陳芳芳

【摘要】本文結合我?，F狀，針對第四次工業革命到來之際，自動化專業對技術人才提出的新要求，分析了現有自動化專業課程體系改革的迫切性，存在的問題，提出了通過知識更新、教學方式改進等方面來推進課程體系改革的幾點思考和建議。

【關鍵詞】自動化 課程體系 改革 突破點

【中圖分類號】G642.0 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089（2017）05-0235-02

隨著德國“工業4.0”概念的提出，在全球掀起了以“智能制造”為主導的第四次工業革命?！爸悄苤圃臁钡年P鍵是信息物理融合系統（CPS）。CPS是集成了計算系統、大規模通信網絡、大規模傳感器網絡、控制系統和物理系統的新型互聯系統，其長期發展目標是成為一切大規模工程系統的基礎，而各個行業系統如交通、物流、制造、能源、醫療等均將成為統一的CPS的子系統。CPS的基本功能邏輯單元可抽象為一個簡單的閉環反饋控制，其核心就是一個網絡化控制——自動化問題。

一、自動化專業課程體系改革的迫切性

1.人才培養的要求。

“智能制造”的實現主要表現為生產方法由“自動化”向“智能化”的轉變，這就促使當前的自動化技術產生了跨越式的發展。隨著“工業4.0”時代的到來、我國作為快速崛起的制造大國，為實現“中國制造”由大到強的戰略轉變，已印發了《中國制造2025》。中國制造2025與CPS的加速推出使得相關專業技術人員的培養也迫在眉睫。

2.技術發展的要求。

目前，自動化專業的發展明顯落后于自動化技術的發展，自動化專業的畢業生已難以勝任自動化一線的技術工作，遠不能滿足自動化企業的需求，更談不上為“未來自動化”準備知識。2015年麥肯錫發布了一項報告，研究了科學技術對未來經濟的影響程度，報告中提到了12大顛覆技術到2025年的預估經濟影響力，其中“知識工作自動化”排名第二，僅次于移動互聯網。所謂“知識工作自動化”就是用機器（人）自動執行、完成高度依賴人的知識（智力）才能執行、完成的任務。使用機器自動地完成知識性工作是我們人類（尤其是科技界）夢寐以求并為此奮斗了近一個世紀（主要是研究人工智能）的技術，無論從學術還是經濟價值，知識工作自動化都將是自動化發展的下一個重要臺階。而目前自動化專業在這方面的課程上，不論是教材還是實驗教學條件都很欠缺，就我校而言，人工智能方向的課程還未開設。各校雖一直在改革（推出系列精品課程），但 10多年來除了計算機、網絡課程以外，專業核心課程（知識域、知識點）沒有大的變化，核心課程未覆蓋“機器人”領域。

3.工程教育認證的要求。

自2013年我國成為《華盛頓協議》的簽約成員以來，各校工程教育認證的工作都提上了議程。工程教育認證標準規定的畢業要求 12項內容中有8項與“復雜工程問題”有關。各種先進的自動化系統均為“復雜工程問題”，但是如何“設計”合適的“綜合性訓練”實驗、課程，真正提高學生解決“復雜工程問題”的能力，卻困擾著自動化專業的教學。

二、現行自動化專業課程體系存在的問題

1.現有課程體系的知識覆蓋面不夠。

自動化教學指導委員會制訂的專業規范中，自動化專業核心知識體系包括了以下9個知識領域：自動化基礎理論，計算機硬件技術，計算機軟件技術，計算機網絡技術，傳感器、檢測與儀表，電力電子技術，計算機控制技術，運動控制技術，過程控制技術[1]。在這9個知識領域涉及的知識中，工業化自動化方向的教學基本完善，信息化自動化方向的教學尚未完善僅涉及了基礎部分，知識自動化方向的教學還是空白，亟待重新梳理，重鑄自動化專業的知識、課程體系。

2.教學環節不夠完善。

高?！爸乜蒲休p教學”的現象由來已久、未見改善，各校在教學改革上的投入相對較少，課程建設的力度不夠。近年來自動化技術快速發展，相關領域的新知識、新技術不斷涌現，而自動化專業的教材、實踐環節、課程體系等并沒有多大改變，教學內容與工業實際脫節嚴重，自動化專業教學的發展明顯落后于自動化技術的發展。而教學環節的實行者——教師，多數是從校門到校門，缺乏實際工程經驗，對專業知識的理解也僅停留在書本上，對相關領域新知識、新技術的學習不夠，自己都無法解決“復雜工程問題”，更談不上教會學生去解決。

3.課程體系缺乏參照系，專業涉及面太廣。

自動化專業與機械、電氣、計算機等專業不同，歐美等國家很少有自動化專業，因此沒有現成的“知識體系”版本可以參照，導致在制定課程體系、培養方案時缺乏參照系。自動化專業知識覆蓋面十分廣泛，涉及電子工程、計算機、機電工程、網絡、通訊等眾多領域，所學知識量大、面廣，與其他學科交叉甚多，幾乎所有工科專業都能與自動化掛鉤。這一特點雖是自動化專業的優勢，但由于知識面過廣反而沒有專精，導致自動化專業沒有突出的專業優勢，在專業目錄中就有很多專業都是在自動化專業的基礎之上發展起來的，如機械工程及自動化、電氣工程及其自動化等，只是側重的方向不同。專業教育的弱化，方向選擇的迷茫，自動化專業到底是“萬金油”，還是“四不像”。

三、課程體系改革的突破點

1.知識更新、體系重組。

我校當前自動化專業的課程體系主要還是以工業自動化相關課程為主，信息自動化和知識自動化方向的課程幾乎沒有，而國內許多研究型高校，其自動化專業的教學是以信息自動化方向的教學為主，工業自動化方向為輔，知識自動化方向目前也很弱。為跟上自動化技術發展的腳步，未來自動化專業的知識體系應以信息自動化方向的教學為主，工業自動化和知識自動化方向為輔。通過大幅度減少專業基礎課課時（通過精簡內容）、大幅度改革專業課，去除已過時內容、大幅度增加現代自動化原理、設備、系統的內容。2016年4月教育部高等學校自動化類專業教學指導委員會會同中國自動化學會教育工作委員會等單位，已開始進行“自動化專業課程體系改革與建設試點 ”工作。旨在通過有代表性的覆蓋985、211、一般院校的試點，摸索出適應當前自動化發展需求的“自動化專業新課程體系”，指導全國各高校的自動化專業課程。

2.合理運用現代教學手段。

現代教學手段如慕課、微課、翻轉課堂等已逐漸成為各高校的教學手段，但并非只要是慕課、微課、翻轉課堂就能收到好的效果，這些課程本身的質量和課程覆蓋面也需要提高，而這些課程的建設也需要一定的投入。如能集各校之力，建設大型、系列慕課，通過統一規劃、分擔建設，最終實現成果共享，將能做到“事半功倍”。針對不同的自動化應用（過程、運動、制造等），針對不同的現代自動化系統，從工作原理到實際系統，通過動畫、視頻等綜合方式，精心設計，制作出高水平（從原理、技術到實際系統）、高質量（易學、易懂、系統性）的系列課程供學生學習。

3.拓展學生提升通道，創建綜合實驗創新平臺。

應積極拓展學生提升通道，為學生創造更多的深造機會。就我校而言，應積極申報碩士點，使我校自動化專業的本科畢業生有更多的機會進一步學習。自動化專業的定位是培養應用型人才，因此應重視學生動手實踐能力的培養，加大投入創建綜合實驗創新平臺，加大校企合作力度，創建更多、更好的實訓基地，以切實提升學生的實踐能力。應結合工程認證畢業要求的12項內容修訂培養方案，把解決“復雜工程問題”的要求體現在培養計劃中。

4.加強師資隊伍的培訓力度，提升教學能力。

教師教學能力的提升，專業知識的更新也是課程體系改革的一個重要環節。教師是教學環節的實現者，教師專業水平的高低直接影響到教學的效果。應建立長期、有效的教師培訓機制，讓教師有機會到企業或研究機構學習相關領域的新知識、新技術，積累一定的工程經驗，以適應自動化技術飛速發展的要求。

課程體系的改革不是一蹴而就的，需要不斷的摸索。希望自動化類專業教學指導委員會在清華大學、中國地質大學、重慶郵電大學等試點學校開展的工作能盡快取得成效，摸索出適應當前自動化發展需求的“自動化專業新課程體系”，以指導全國各高校的自動化專業課程體系建設，改變現有課程體系不合理，跟不上技術發展要求的現狀。

參考文獻：

[1]普通高等學校自動化專業規范.教育部高等學校電子信息與電氣學科教學指導委員會自動化專業教學指導分委員會. 2010 年12月