自动化专业应用型人才培养模式与教学体系的改革

马莉 王超 汤吉昀

[摘要]针对自动化专业应用型人才培养模式及教学体系的改革是确保相关院校对此类人才的培养能达到预期目标、满足市场需求的主要途径。为了保证具体改革工作的开展成效，从明确自动化专业定位及培养目标、确定培养思路及培养计划、对课程体系及教学内容进行改革、构建自动化专业应用型人才培养平台等几方面展开论述。

[关键词]自动化专业;应用型人才;培养模式;教学体系

[中图分类号]G642

[文献标志码]A

[文章编号]2096-0603（2019）07-0202-02

随着自动化技术的不断发展，市场上对自动化专业人才的需求也随之有了很大程度的增加，对开设了自动化专业的院校来说，这些学校必须能在原有基础之上针对学生的实践能力进行锻炼，确保学生在理论知识储备及实践操作技能两方面都能满足用人单位要求。对这样的要求来说，相关院校应针对自动化专业现有的培养模式及教学体系进行改革，以培养应用型人才为根本目标展开教学，满足市场上对此类人才的需求。结合现状来看，大部分高校都存在教学过程中重理论、轻实践的问题，在这样的教学模式之下，不但学生对教学内容的兴趣难以得到保证，学生进入工作岗位后也很有可能因为实践经验的缺乏而无法迅速融入工作环境之中。为了避免这样的状况出现，相关院校必须针对自动化专业人才培养体系进行全面改革，本文将在后续内容中对具体的改革办法进行详细论述。

一、明确专业定位及培养目标

结合现有数据来看，昌吉学院大部分自动化专业学生都会在毕业后进入工矿企业、能源企业、电力制造科研院所等从事设计、生产、运行、维护管理等工作，因此，自动化专业学生在经过有目的的培养之后应具备扎实的基础理论储备、较强的实践操作能力、一定的创新意识及独立分析解决问题的能力。

对自动化专业人才培养目标来说，学生应掌握的知识和应具备的能力主要包含以下内容：系统掌握本专业领域所必需的技术基础理论知识，如电工理论、电子技术、信息处理、控制理论计算机软硬件基本原理等;获得较好的工程实践训练，具备较为熟练的计算机操作能力;具备本专业领域内1至2个专业方向的专业知识及技能，有了解本专业相关学科前沿信息的能力;具备一定的工作适应能力、科研能力组织管理能力等。

二、确定培养思路及培养计划

结合上文中提到的培养目标，相关院校应在此基础上针对21世纪自动化专业发展对人才的要求进行研究，进而确定最终的培养思路。从培养思路方面来说，自动化专业应用型人才的培养应从加强基础、重视实践性教学环节、明确专业岗位群、划分专业方向、突出教学主干拓宽专业主干等几方面入手。对培养计划来说，本院可以参考以下模式进行改革：学生一年级进入学院公共基础平台进行通识理论和基础知识学习，二年级进入专业学科基础课程和实验学习，同时配合面向专业岗位群的企业认知实习，三年级进入专业技术主干课程模块学习，同时，在学生进入专业技术基础学习阶段之后，学校应通过选修内容的设置来确保学生具备专业方向课程的学习及知识交叉、学科交叉的知识和能力。最后，学生可以根据自身意愿选择计算机控制模式完成专业方向工程技术实训。

三、对课程体系及教学内容进行改革

根据专业方向的不同，自动化专业课程体系及教学内容的改革应从以下几方面入手。

（一）工业过程控制方向

工业过程控制主要是指以自动控制、计算机技术等为支撑，针对工业生产过程实现自动控制。对本文所讨论的问题来说，工业自动化控制技术的发展趋势主要包含以下几点内容：（1）未来可编程控制器。PLC正在向着微型化和网络化的方向发展，性能和结构的提升是PLC未来主要的发展趋势。（2）DCS控制系统到现场总线。这一发展趋势意味着全开放和互操作的最新工业控制系统自动化系统将投入实际的工业生产过程之中。结合这些内容，为了满足应用型人才的基础要求，自动化专业工业过程控制方向应设置信号检测与变换、过程控制、现场总线控制、智能控制、计算机控制系统等课程来确保学生经过培养之后能适应工业自动化控制行业的发展需求。

（二）智能制造方向

为了确保自动化专业应用型人才的培养能符合第四次工业革命（工业4.0）的发展需求，培养具备先进制造及自動化基础理论知识，精通计算机辅助设计与辅助制造技术、熟知智能制造过程及工业要求的专业人才是非常有必要的。在这样的背景之下，自动化专业智能制造方向课程体系的改革应确保学生能熟练掌握机械设计的基础知识、熟练运用CAD/CAM/CAE等软件，并以未来智能制造为目标学习3D制造技术、计算机技术应用等内容，强化学习能力、分析、解决问题的能力，适应未来智能制造业的个性化需求。从具体的课程设置上来说，相关院校应通过智能制造概论、计算机辅助设计（CAD）、智能制造系统、现代智能制造技术、单片机原理与应用、嵌入式系统结构与原理DSP原理与应用、智能检测等课程的设置确保针对学生的培养能满足智能制造业的发展需求。

（三）电气工程及电力自动化方向

对电气工程及电力自动化方向的学生来说，这部分学生应能在经过培养后从事电力系统自动化、工厂企业、楼宇系统的供电、电气控制、监控等领域的设计开发、维护和管理工作。从这一需求出发，学生应能有效掌握电气控制技术、电机拖动技术PLC应用技术、供电技术、电力系统自动化和继电保护、电力工程等内容，因此，相关院校也应结合这些内容来设置课程。在此基础之上，学校应向学生提供充分的实践机会，保证学生对实践技能的掌握能满足电气工程的发展需求。

四、人才培养平台的构建及教学实践策略

（一）自动化应用型人才培养平台的构建

结合上文中的内容，自动化专业实践教学主要的体系结构如下图所示，在这一体系结构的基础之上，自动化应用型人才专业能力培养平台的搭建应从以下几方面做起。

1.将原有的实验室依照课程性质结合起来。传统教学模式下，学校实验空间、资源等方面的不足是导致学生实践能力难以得到有效锻炼的主要原因之一，因此，在针对这一部分内容进行改革的过程中，相关工作人员首先要做的就是将现有实验室进行整合，进而构建出专业的实训中心，实现实验资源的共享。在此基础之上，学校应确保这些实训中心能完成运动控制系统、过程控制系统等大型综合设计性实验，确保学生在实训中心能有效提升自身实践技能。且制订灵活多样的实践内容，致力于实验室课程体系的形成，如下图。

2.建立创新技能开发平台。自动化行业的发展是非常快的，因此，除了针对课本上的实践内容进行设计之外，学校仍应针对市场上的新型技术及理念等建立创新技能开发平台，这一平台应能支持EDA技术、计算机技术、嵌人式系统、自动控制、数字通信等内容，确保学生能通过对平台中各类功能的应用及与其他装置的组合构成复杂的控制系统，最终达到培养学生创新能力的目标。

3.建立校内科研基地。这一基地应能涵盖目前市场上最具代表性的自动化专业实习平台：（1）代表冶金行业快速运动控制特色的电线加塑自动化生产线。（2）代表化工、制药等行业控制特色的网络化过程控制系统。（3）代表现代制造业CIMS特色的自动装配生产线。通过对上述三种实习平台的应用和学习，学生自然能更深入地理解自动控制系统的具体构成、独立完成自动控制系统的运行调试等工作，并对学生分析问题、解决问题的能力进行培养。

（二）教学实践

为了突出专业特色、提升应用型人才的质量和竞争力，学校应在实际教学过程中确保学生具备以下专业核心能力：（1）以PLC可编程控制器为核心的电气控制系统应用能力。学生应能针对此类电气控制系统进行设计安装调试、运行维护等，具体课程包括电路原理现代电气与PLC控制技术、过程控制等。（2）以单片机为核心的计算机控制系统的应用能力。学生应能对单片机应用系统及计算机控制系统进行设计、编程、调试等，主要课程包含单片机原理及应用、计算机控制技术、传感器及检测技术等。（3）以自动化应用软件为核心的计算机技术应用能力。计算机基础、C语言、EDA技术、Matlab与系统仿真、自动化应用新软件等课程都属于对学生这一能力进行培养和锻炼的过程，相关教师应确保学生能掌握具体的计算机技能。（4）以实习为核心的综合自动化技术应用能力。这一能力主要是指学生能否将自身所掌握的知识和技能综合应用起来，解决实际工作过程中所遇到的实际问题。对这部分内容来说，学校应通过校内实训和校外实践等方式来对学生进行培养。

综上所述，自动化专业应用型人才培养模式及教学体系的改革应从确定专业方向和培养目标、确定培养思路及培养计划改革教学体系及课程内容、构建实践平台等几方面做起。在后续发展过程中，学校应进一步针对市场上对自动化应用型人才的具体要求进行研究，进而结合这些内容对现有的教学体系和教学内容做出改革，以此来保证学校对自动化专业学生的培养能满足市场需求，促进我国自动化行业的发展。

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