礦業類高校自動化特色專業的建設和實踐

摘要：根據河南理工大學的區域特點及煤炭行業背景，以河南省特色專業建設為契機加強礦業特色的自動化專業建設。改革了人才培養模式，采用分方向培養，優化課程體系，以精品課程帶動課程建設。建設了具有礦山自動化專業知識的教學團隊。依托國家級電工電子實驗示范中心，改革實驗教學體系，提高學生工程實踐能力和創新意識。

關鍵詞：自動化；礦業；特色專業

作者簡介：陶慧（1979-），女，河南信陽人，河南理工大學電氣學院，講師；鄭征（1965-），女，河南南陽人，河南理工大學電氣學院副院長，教授。（河南 焦作 454000）

基金項目：本文系河南省教育教學規劃項目（項目編號：[2011]-JKGHAD-0291）、河南理工大學教改項目（項目編號：2009JG068）、河南省自動化特色專業建設和自動控制系統國家精品課程建設的研究成果。

中圖分類號：G642 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0079（2012）34-0046-02

煤炭是我國的重要能源。隨著煤炭需求和生產量的日益擴大以及社會對煤礦安全問題的日益關注，各煤礦企業競相采用自動化程度較高的現代化生產技術，提高產量的同時加強煤礦安全，因此，煤炭行業對自動化人才的需求越來越大。但長期以來，煤礦自動化人才緊缺。[1]河南理工大學是全國第一所礦業高等院校，自動化專業是河南省的特色和名牌專業，義不容辭地肩負著為煤炭行業輸送專門自動化人才的責任。河南理工大學以河南省特色專業建設為契機，根據當前的經濟形勢及區域背景，充分發揮礦業院校長期積累下來的有形及無形資源，改革人才培養模式，加強課程建設，建設具有礦山自動化專業知識的師資隊伍，改革實驗教學，加強礦業特色的自動化專業建設。

一、建設目標

河南理工大學的自動化專業于2009年被評為河南省特色專業。特色專業的建設結合學校的區域特點及行業背景，以礦山自動化為特色，以創新精神和實踐能力培養為重點，培養具備自動控制、過程控制、信息檢測與處理、計算機控制和信息網絡技術等方面的基本理論和相關專業知識的人才，注重培養工礦企業自動化生產急需的具有較強工程能力和一定研究能力的復合應用型人才。具體建設目標如下：

1.改革人才培養模式，優化課程體系，加強課程建設

借鑒國內外高水平大學的成功經驗制訂適應時代和行業要求的專業培養目標，完成專業課程設置與教學內容改革，建立科學合理的自動化特色專業培養方案和課程體系，以精品課程帶動自動化專業課程建設。

2.建設具備礦山自動化專業知識的高水平師資隊伍

高水平的師資隊伍是提高教育質量、培養高水平人才的關鍵。針對河南理工大學的背景，自動化專業的師資隊伍應了解礦業工程、具備礦業工程專業知識。

3.改革實踐教學，培養學生的工程能力

實踐教學是促使知識向能力、素質轉化的有效途徑。構建功能完善的實驗教學平臺和先進的實踐教學體系，為學生進行自主學習和創新實踐活動提供有利條件和機會，通過實踐教學使學生具備較強的工程實踐和創新能力，以適應行業需求。

二、完善人才培養方案，優化課程體系，加強課程建設

1.人才培養方案的修訂與完善

結合河南理工大學的實際情況，在部分畢業生的反饋信息和用人單位的需求信息基礎上，新的培養方案是以“突出特色、適應行業需求”為原則修訂的。為使河南理工大學培養的自動化學生既能滿足煤礦行業的需求，同時又能服務其他行業，在2011年的專業培養方案中進行了較大改革：分方向培養。[2]分方向培養是指前五個學期開展通識教育、公共基礎和專業基礎課程教育，從三年級的后半學期開始分成礦山自動化、電氣傳動自動化、過程自動化三個方向培養。學生可以選擇其中的一個或兩個方向，這樣畢業生有了更大的選擇空間。如果已完全確定就業方向，可集中精力專攻一個方向。如果不能確定就業方向，可選擇兩個方向，擴大就業范圍。比如選擇礦山自動化和過程自動化，學生就業既可以去礦業單位，也可以到相關工業過程自動化的企事業單位。因此畢業生既可服務于煤炭行業，也可輻射其他行業。

2.課程體系建設

課程體系以數理課程為知識基礎，以三電課程（電路、電子和電機）為專業支柱，以控制理論和信號與系統課程為橋梁，以專業方向課程群為應用基礎，建立起本專業的核心知識構架，并在此基礎上廣泛開設反映自動化前沿技術的專業選修課程，盡可能地拓寬知識面，從而建立合理、科學的知識結構體系。由于首次采用分方向培養，專業方向課程群的建設是課程體系建設的重中之重。這三個方向相互聯系又相互區別，課程的設置有所側重。礦山自動化方向設置煤礦固定設備控制、數字化礦山技術、采煤概論和運動控制系統等課程。電氣傳動自動化設置有DSP原理及應用、運動控制系統、現代交流調速和電氣設備的故障診斷技術等課程。過程自動化方向有信號檢測、現場總線與工業網、過程控制工程等課程。課程群的建設在整體優化的高度上明確了各課程的分工，組成了一個完整的有機實體。

3.以精品課程帶動課程建設

河南理工大學有“自動控制系統”、“供電技術”兩門國家級精品課程和多門省校級精品課程。精品課程的建設思路、過程與要求及其引發的人才培養模式變革為其他課程的建設注入了新的活力，提供了示范作用。[3]在精品課程的帶動下，自動化專業主干課程“電力電子技術”、“自動控制原理”和“微型計算機控制技術”等都建設成為精品課程，提升了教師整體素質，更新了教育理念，從而促進教學研究和科學研究、提高教學管理水平。

三、具備礦山自動化專業知識的高水平師資隊伍建設

1.建設結構合理的高水平師資隊伍

按照“培養、提高、穩定、引進”的原則，科學合理地配置教師資源，建立健全師資培訓制度，加大中青年學術帶頭人和骨干教師的培養力度。經過建設，目前本專業專職教師70人，其中專業課任課教師具有博士學位者達60%以上；具有國內外大學進修學習經歷者達到50%以上；形成了“三電”、“供電系統自動化”、“自動控制原理與系統”教學團隊等多個專業教學團隊。其中“三電”基礎課程教學團隊為國家級教學團隊。并聘請了10位煤礦企業和研究院所的具有較強工程和科研經驗的高級技術人員擔任兼職教師，指導學生的課程設計和其他工程實踐。

2.開展教師下煤礦調研活動，加強礦山自動化知識

定期組織教師到大型煤礦進行調研，使教師及時了解和掌握煤礦現場的生產情況，讓教師與生產現場實現零距離對接。鼓勵教學任務不太繁重的教師到現場工作一年或半年時間，根據煤礦自動化的現場要求積極開展科學和技術研究，解決煤礦的實際問題。三年來已形成了教師定期下基層的制度，共組織教師下煤礦調研10余次，有5名教師在煤礦實習半年以上，有10余名教師長期在煤礦開展科學研究。目前自動化專業教師都非常熟悉礦山自動化的生產技術現狀，具備深厚的礦山自動化專業知識。

3.積極開展教研活動，提高教師教學水平

以工程型和創新型人才培養模式的改革作為自動化專業建設的客觀背景，組織教師進行教育思想大討論，更新教育思想和教學觀念，引導自動化專業改革和教學實踐。通過教研活動提升教師的業務能力和教學研究能力；加強對教學內容和方法手段的研究，形成人人參與教學研究的氛圍。

四、改革實踐教學，培養學生工程和創新能力

構建功能完善的實驗教學平臺，加大實驗室建設投入，全面改善實驗室條件，為實踐教學提供有利條件。改革實踐教學體系，增加綜合設計性試驗比例，增設綜合性課程設計和創新實踐環節，切實提高學生工程和實驗能力。

1.實驗教學平臺建設

實驗平臺包括硬件實驗平臺和虛擬實驗平臺。將虛擬實驗與實物實驗有機結合起來，實踐與理論并重，提高了實踐效率。

（1）硬件實驗平臺。近5年來學校投入1000多萬元對實驗室進行了大規模擴建。目前，實驗中心建設成為國家級實驗教學示范中心。自動化專業的實驗教學平臺分三個層次（基礎實驗教學平臺、檢測與信號處理實驗教學平臺和自動化實驗教學平臺），可實現自動化系統的基本理論實驗、系統設計、過程實施的全過程工程素質訓練，具備培養具有創新意識和工程能力人才的必要條件。

（2）虛擬實驗平臺。目前專業課程基本都建立了虛擬實驗平臺。虛擬實驗可輔助理論教學，幫助學生理解抽象的理論知識；將實驗擴展到實驗室之外，突出了以學生為中心的開放摸式，使每個學生都能動手分析和設計電路，并與理論結果進行對照，及時驗證設計的正確性。在這樣的實驗環境中，學生快速加深了對理論知識的理解，提高了實驗質量和效率，從而增加了學習興趣，激發了創新意識。因此，虛擬實驗平臺為綜合設計性、工程創新性實驗提供了一條捷徑，為學生的課外科技活動提供了一個良好的實驗環境。

2.改革實踐教學體系

（1）改革實驗類型，降低驗證性實驗所占比例，增加大量優秀的綜合設計性實驗項目。由于綜合設計性試驗需要學生自己設計實驗方案，可以培養其創新意識。學生在實驗過程中會遇到一些障礙，有利于鍛煉學生發現問題、思考問題和獨立解決問題的能力。目前電路等基礎課程的實驗驗證性占60%，綜合設計性占40%。自動控制原理等專業基礎課程的實驗驗證性占40%、綜合設計性占60%，專業課程實驗驗證性占25%＼綜合設計性占75%。

（2）加強課程設計環節。原來培養計劃中對多門課程都開設有課程設計環節，但大多都是針對一門課程的，且不要求做出實物。新的培養計劃增設了綜合課程設計，[5]在有條件的情況下要求做出實物，并進行答辯。如原“自動控制原理”課程要求學生根據給定的系統傳函下設計調節器以滿足其性能指標，現在將其與“運動控制系統”課程結合起來，開設為期兩周的綜合課程設計內容，要求設計一個完整的雙閉環直流調速系統。其內容不僅涉及到“自動控制原理”和“運動控制系統”課程知識，還包含電力拖動、電子技術、電力電子技術方面的知識，涉及的知識面廣，能訓練學生綜合運用多門課程知識分析和解決問題的能力。

（3）增設選修創新模塊，鼓勵學生參加各類科技競賽。培養計劃在第七學期增加了供學生選修的創新模塊，主要包括創新實驗、科研訓練、論文發表、科技發明和科技競賽等。其中每個環節為兩個學分，要求學生至少取得4個學分。積極培養引導學生參加電子設計競賽、科研訓練計劃、“飛思卡爾”智能汽車大賽和“挑戰杯”等全國賽事。近 5 年自動化學生共參與相關課題研究 50 多項；5人獲電子設計大賽國家二等獎，42 人獲河南賽區一、二、三等獎；4人獲“飛思卡爾”大賽全國總決賽二、三等獎，16人獲西北賽區二、三等獎；13人獲“挑戰杯”課外作品競賽一等獎。

五、結語

根據河南理工大學的區域特點及煤炭行業背景，以河南省特色專業建設為契機，自動化專業建設取得了一定成效，改革了人才培養模式、優化了課程體系，建立了“突出特色，適應行業需求”、強調創新意識和工程能力培養的人才培養方案，多門課程建設成為國家級、省級和校級精品課程。通過具備礦山自動化專業知識的師資隊伍建設，培育了國家級“三電”教學團隊；依托國家級電工電子實驗教學示范中心的實驗室資源，改革實驗教學體系，自動化學生在全國性科技競賽取得優異成績，提高了學校的知名度和聲譽。

參考文獻：

[1]程紅，鄒甲，王彥文.具有礦業特色的電氣工程與自動化專業建設探索與實踐[J].中國科技信息，2010，（2）：87-88.

[2]喬美英，陶慧，王泰華.煤礦類高校自動化專業培養方案改革[J].高教論壇，2010，（9）：50-55.

[3]陶慧，鄭征，李冰峰.國家精品課程建設的探索與實踐——以“自動控制系統”為例[J].中國電力教育，2009，（12）：101-103.

[4]楊靜，黃江平，楊輝，陳世明，等.“運動控制系統”課程虛擬實驗室建設的探索[J] 電氣電子教學學報，2009，（9）：62-64.

[5]鄒甲，程紅.具有礦業特色的電氣工程專業綜合課程設計[J].中國電力教育，2010，（35）：90-91.

（責任編輯：王祝萍）