关于自动化专业课程体系改革的思考

陈芳芳

【摘要】本文结合我校现状，针对第四次工业革命到来之际，自动化专业对技术人才提出的新要求，分析了现有自动化专业课程体系改革的迫切性，存在的问题，提出了通过知识更新、教学方式改进等方面来推进课程体系改革的几点思考和建议。

【关键词】自动化 课程体系 改革 突破点

【中图分类号】G642.0 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2017）05-0235-02

随着德国“工业4.0”概念的提出，在全球掀起了以“智能制造”为主导的第四次工业革命。“智能制造”的关键是信息物理融合系统（CPS）。CPS是集成了计算系统、大规模通信网络、大规模传感器网络、控制系统和物理系统的新型互联系统，其长期发展目标是成为一切大规模工程系统的基础，而各个行业系统如交通、物流、制造、能源、医疗等均将成为统一的CPS的子系统。CPS的基本功能逻辑单元可抽象为一个简单的闭环反馈控制，其核心就是一个网络化控制——自动化问题。

一、自动化专业课程体系改革的迫切性

1.人才培养的要求。

“智能制造”的实现主要表现为生产方法由“自动化”向“智能化”的转变，这就促使当前的自动化技术产生了跨越式的发展。随着“工业4.0”时代的到来、我国作为快速崛起的制造大国，为实现“中国制造”由大到强的战略转变，已印发了《中国制造2025》。中国制造2025与CPS的加速推出使得相关专业技术人员的培养也迫在眉睫。

2.技术发展的要求。

目前，自动化专业的发展明显落后于自动化技术的发展，自动化专业的毕业生已难以胜任自动化一线的技术工作，远不能满足自动化企业的需求，更谈不上为“未来自动化”准备知识。2015年麦肯锡发布了一项报告，研究了科学技术对未来经济的影响程度，报告中提到了12大颠覆技术到2025年的预估经济影响力，其中“知识工作自动化”排名第二，仅次于移动互联网。所谓“知识工作自动化”就是用机器（人）自动执行、完成高度依赖人的知识（智力）才能执行、完成的任务。使用机器自动地完成知识性工作是我们人类（尤其是科技界）梦寐以求并为此奋斗了近一个世纪（主要是研究人工智能）的技术，无论从学术还是经济价值，知识工作自动化都将是自动化发展的下一个重要台阶。而目前自动化专业在这方面的课程上，不论是教材还是实验教学条件都很欠缺，就我校而言，人工智能方向的课程还未开设。各校虽一直在改革（推出系列精品课程），但 10多年来除了计算机、网络课程以外，专业核心课程（知识域、知识点）没有大的变化，核心课程未覆盖“机器人”领域。

3.工程教育认证的要求。

自2013年我国成为《华盛顿协议》的签约成员以来，各校工程教育认证的工作都提上了议程。工程教育认证标准规定的毕业要求 12项内容中有8项与“复杂工程问题”有关。各种先进的自动化系统均为“复杂工程问题”，但是如何“设计”合适的“综合性训练”实验、课程，真正提高学生解决“复杂工程问题”的能力，却困扰着自动化专业的教学。

二、现行自动化专业课程体系存在的问题

1.现有课程体系的知识覆盖面不够。

自动化教学指导委员会制订的专业规范中，自动化专业核心知识体系包括了以下9个知识领域：自动化基础理论，计算机硬件技术，计算机软件技术，计算机网络技术，传感器、检测与仪表，电力电子技术，计算机控制技术，运动控制技术，过程控制技术[1]。在这9个知识领域涉及的知识中，工业化自动化方向的教学基本完善，信息化自动化方向的教学尚未完善仅涉及了基础部分，知识自动化方向的教学还是空白，亟待重新梳理，重铸自动化专业的知识、课程体系。

2.教学环节不够完善。

高校“重科研轻教学”的现象由来已久、未见改善，各校在教学改革上的投入相对较少，课程建设的力度不够。近年来自动化技术快速发展，相关领域的新知识、新技术不断涌现，而自动化专业的教材、实践环节、课程体系等并没有多大改变，教学内容与工业实际脱节严重，自动化专业教学的发展明显落后于自动化技术的发展。而教学环节的实行者——教师，多数是从校门到校门，缺乏实际工程经验，对专业知识的理解也仅停留在书本上，对相关领域新知识、新技术的学习不够，自己都无法解决“复杂工程问题”，更谈不上教会学生去解决。

3.课程体系缺乏参照系，专业涉及面太广。

自动化专业与机械、电气、计算机等专业不同，欧美等国家很少有自动化专业，因此没有现成的“知识体系”版本可以参照，导致在制定课程体系、培养方案时缺乏参照系。自动化专业知识覆盖面十分广泛，涉及电子工程、计算机、机电工程、网络、通讯等众多领域，所学知识量大、面广，与其他学科交叉甚多，几乎所有工科专业都能与自动化挂钩。这一特点虽是自动化专业的优势，但由于知识面过广反而没有专精，导致自动化专业没有突出的专业优势，在专业目录中就有很多专业都是在自动化专业的基础之上发展起来的，如机械工程及自动化、电气工程及其自动化等，只是侧重的方向不同。专业教育的弱化，方向选择的迷茫，自动化专业到底是“万金油”，还是“四不像”。

三、课程体系改革的突破点

1.知识更新、体系重组。

我校当前自动化专业的课程体系主要还是以工业自动化相关课程为主，信息自动化和知识自动化方向的课程几乎没有，而国内许多研究型高校，其自动化专业的教学是以信息自动化方向的教学为主，工业自动化方向为辅，知识自动化方向目前也很弱。为跟上自动化技术发展的脚步，未来自动化专业的知识体系应以信息自动化方向的教学为主，工业自动化和知识自动化方向为辅。通过大幅度减少专业基础课课时（通过精简内容）、大幅度改革专业课，去除已过时内容、大幅度增加现代自动化原理、设备、系统的内容。2016年4月教育部高等学校自动化类专业教学指导委员会会同中国自动化学会教育工作委员会等单位，已开始进行“自动化专业课程体系改革与建设试点 ”工作。旨在通过有代表性的覆盖985、211、一般院校的试点，摸索出适应当前自动化发展需求的“自动化专业新课程体系”，指导全国各高校的自动化专业课程。

2.合理运用现代教学手段。

现代教学手段如慕课、微课、翻转课堂等已逐渐成为各高校的教学手段，但并非只要是慕课、微课、翻转课堂就能收到好的效果，这些课程本身的质量和课程覆盖面也需要提高，而这些课程的建设也需要一定的投入。如能集各校之力，建设大型、系列慕课，通过统一规划、分担建设，最终实现成果共享，将能做到“事半功倍”。针对不同的自动化应用（过程、运动、制造等），针对不同的现代自动化系统，从工作原理到实际系统，通过动画、视频等综合方式，精心设计，制作出高水平（从原理、技术到实际系统）、高质量（易学、易懂、系统性）的系列课程供学生学习。

3.拓展学生提升通道，创建综合实验创新平台。

应积极拓展学生提升通道，为学生创造更多的深造机会。就我校而言，应积极申报硕士点，使我校自动化专业的本科毕业生有更多的机会进一步学习。自动化专业的定位是培养应用型人才，因此应重视学生动手实践能力的培养，加大投入创建综合实验创新平台，加大校企合作力度，创建更多、更好的实训基地，以切实提升学生的实践能力。应结合工程认证毕业要求的12项内容修订培养方案，把解决“复杂工程问题”的要求体现在培养计划中。

4.加强师资队伍的培训力度，提升教学能力。

教师教学能力的提升，专业知识的更新也是课程体系改革的一个重要环节。教师是教学环节的实现者，教师专业水平的高低直接影响到教学的效果。应建立长期、有效的教师培训机制，让教师有机会到企业或研究机构学习相关领域的新知识、新技术，积累一定的工程经验，以适应自动化技术飞速发展的要求。

課程体系的改革不是一蹴而就的，需要不断的摸索。希望自动化类专业教学指导委员会在清华大学、中国地质大学、重庆邮电大学等试点学校开展的工作能尽快取得成效，摸索出适应当前自动化发展需求的“自动化专业新课程体系”，以指导全国各高校的自动化专业课程体系建设，改变现有课程体系不合理，跟不上技术发展要求的现状。

参考文献：

[1]普通高等学校自动化专业规范.教育部高等学校电子信息与电气学科教学指导委员会自动化专业教学指导分委员会. 2010 年12月