融合學科科研優勢的自動化專業教學體系建設研究

摘要：介紹了桂林電子科技大學依托學科優勢，在自動化專業教學體系建設中以科研團隊為龍頭，以培養求實創新人才為核心，將課程教學和承擔的科研項目緊密結合，進行以研促教、以教促學的一系列教學改革，在夯實學生專業理論基礎、融合專業相關知識、激發專業學習興趣方面取得了良好效果，提高了學生的創新和應用能力，對培養具有高素質的自動化專業人才起到了積極作用。

關鍵詞：研教融合；以研促教；以教促學；教學體系建設

作者簡介：楊青（1976-），女，瑤族，廣西桂林人，桂林電子科技大學電子工程與自動化學院，副教授；黨選舉（1965-），男，陜西武功人，桂林電子科技大學電子工程與自動化學院，教授。（廣西 桂林 541004）

基金項目：本文系桂林電子科技大學廣西區級自動化實驗示范中心（項目批準號：桂教高教〔2009〕109號）、校極教改資助項目（項目批準號：桂電教〔2011〕45號）的研究成果。

中圖分類號：G642.3 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0079（2013）32-0083-02

我國正以前所未有的速度高速發展，這對以培養人才、服務社會為目標的國內高等教育提出了新的高標準要求。當今學生不僅需要具有扎實的理論知識，還必須具有開闊的國際眼界。傳統的人才培養模式，注重以教材為核心培養學生的理論知識，在開闊學生的國際視野、培養學生的適應力和創新力等方面缺乏有針對性的措施，因此需要進行改革。[1]本文基于桂林電子科技大學自動化專業的科研優勢，面向該專業高質量人才的培養目標，在研教融合、以研促教、以教促學等方面進行了闡述和分析，指出了科研對人才培養具有的積極作用。

一、專業學科基礎

桂林電子科技大學的自動化本科專業于1985年創辦，至今已有28年的歷史。多年的精心建設使該專業擁有“控制科學與工程”一級學科碩士學位點，下設“控制理論與控制工程”、“系統工程”、“模式識別與智能系統”、“檢測技術與自動化裝置”、“導航、制導與控制”共五個二級學科碩士學位點，其中“控制理論與控制工程”學科為廣西高校重點學科。該專業還擁有兩個廣西區級實驗教學示范中心——“自動化實驗教學中心”和“測控技術與儀器實驗教學中心”，一個廣西區級重點實驗室——“自動檢測技術實驗室”，兩個廣西高校重點實驗室——“智能綜合自動化實驗室”和“虛擬儀器技術實驗室”。自動化專業學科優勢突出，現有教授8人，副教授8人，其中博士生導師3人，博士10人，廣西優秀專家2人，入選廣西“十百千人才工程”3人，“廣西百名中青年學科帶頭人”3人。本著為地方經濟服務的宗旨，經過多年的實踐和凝練已形成三個特色科研團隊，分別是非線性控制與智能控制研究團隊、新能源汽車電子與控制研究團隊、過程質量控制研究團隊。近年來獲兩項廣西科技進步二等獎，國家發明專利授權10余項，承擔了國家基金、廣西基金等多項縱向和大量的橫向科研項目。

多年的建設使自動化專業在科研平臺、重點實驗室等方面取得了良好的成績，但呈現出一個新的問題是科研與教學存在脫節，在重視科研發展的基礎上沒有保證教學的同步前進，這一方面體現在從事科研的教師沒有將前沿知識、新思想引入到課堂上，以開闊學生的視野，提升學生的創新思維能力；另一方面學生的實踐環節過于傳統，沒有與時俱進的設計更新，使得學生的理論知識得不到有效檢驗。科研活動、教學活動、實踐活動沒有有機融合，互相服務，爭取利益最大化。

針對上述問題，以自動化專業教學體系建設為主要目標，以培養求實創新人才為核心，近年來積極探索，充分利用學科現有優勢，以科研項目為導向，將課程教學和承擔的科研項目緊密結合，進行了研教融合、以研促教、以教促學的一系列教學改革。在夯實學生專業理論基礎，融合專業相關知識，激發學生專業學習興趣上取得了良好的效果，提高了學生的創新和應用能力，對培養具有高素質的自動化專業人才起到了積極作用。

二、以科研創新為導向的人才培養方案設計

為了體現科研在人才培養中的導向作用，首先根據本專業的中長期科研任務凝練出三個特色研究方向；然后對自動化專業的人才培養方案進行了重新設計，讓現有的三個特色研究方向指導自動化學科的人才培養方案制定。新的培養方案保證了學生具有明確的學習目標，有效鍛煉了學生的創新思維，提升了學生的培養質量。

1.非線性控制與智能控制研究

針對該領域的研究需求，開設了“智能控制”、“智能信息處理”、“嵌入式系統技術”、“生物信息處理”等相關課程，并優化了課程內容。這些課程能有效支持學生在非線性系統建模與智能控制、智能信號處理、嵌入式系統的軟硬件協同設計技術、傳感器網絡及其微協議、人體脈絡建模與分析及疾病診斷、精密制造系統中微/納級控制、玻璃、橡膠等化工流程自動化工程等方面展開初級研究并進行深入學習。

2.新能源汽車電子與控制研究

在該研究領域，通過校企合作和充分調研深入了解該領域的實際需求，開設了“汽車電子控制技術及應用”、“工業通信與控制網絡”、“節能控制新理論”等相關課程，以滿足這個具有挑戰性的研究領域的需求。這些課程能有效支持學生在電動汽車行駛狀態監控和實時故障診斷、動力電池SOC測試、智能輪胎系統和車身平衡/穩定系統、汽車網絡通信協議及實現、汽車運動控制與隊列協同等方面進行實踐與深入探索。

3.過程質量控制研究

該研究需要其他專業的輔助知識，筆者有針對性地開設了“THZ測試技術”、“過程控制”、“電子測量與儀器”等選修課程。這些課程能有效支撐學生開展流程工業過程工藝參數檢測與質量控制方面的探索，例如從事物質的近紅外、太赫茲光譜及建模算法設計，用于藥物檢測、原油評價及環境監測等。

上述環節的設計使得學生的學習目標明確，而且能感受到理論知識的具體應用場景，激發了學生的學習興趣和探索精神，收到了良好效果。

三、融合科研創新的自動化專業教學體系建設

為了培養基礎理論扎實、實踐能力強的具有特色的自動化專業人才，不僅需要依靠科研來制定人才培養方案，也需要將這種指導思想融入到教學實踐環節中。以特色科研為指導，主要在授課內容的與時俱進、實踐環節的設計等環節進行了改革，建立了研教融合且切實可行的自動化專業教學體系。

1.科研隊伍與教學隊伍有機融合

在教師隊伍建設上，注重教師業務能力的培養。首先，通過合理的任務分配，讓不同的教師在科研和教學上有所側重；其次，為避免教學和科研有所脫節，以教學為主的教師必須參與科研的討論和設計環節，但一般不具體參與科研的實施環節，這樣既能保證其工作重心在教學任務上，同時又能保證視野的開闊性，及時地將新信息傳遞到課堂上。教學隊伍融入到科研隊伍中，在保證以教學為中心的前提下，在基礎知識的講授和前沿知識的引導方面起到了很好的平衡作用。[2]

2.科研問題與教學內容有機融合

科研過程的很多問題都是學生感興趣、可參與甚至可解決的，將這些問題引入到教學過程中，一方面為課堂上的理論教學提供了現實案例，找到了應用場景；另一方面將其作為學生的課后作業，讓學生利用所學知識解決具體問題，達到了學為所用的效果。經過積累，每門專業課程有5～10個案例來自教師自己的科研項目，生動的案例激發了學生的學習興趣。同時，經過充分科研訓練的學生也能成為課題組的重要力量。科研問題與教學內容的有機融合，讓知識與問題進行了對應，讓教學過程更加接近現實應用，提升了學生的自信心和使命感。

3.成熟科研項目向實踐環節轉化

為了滿足工科學生培養的需求，自動化專業設計了較多實踐類課程，但這些課程的實踐內容過于生硬，而且類型、內容等長期不變，對學生的實踐能力和創新能力的訓練不夠。科研項目既具有時效性又具有現實意義，從橫向和縱向科研項目中選取合適的題材進行設計，轉換成實踐類課程，讓學生選擇、參與或獨立解決。畢業設計選題部分來源于教師的橫向與縱向科研項目，如永磁直線電機智能控制，傳送帶同步的隨動控制系統設計，無刷直流電動機數字控制系統的研究，智能交流電機調速控制器的設計，基于DSP的開關磁阻電機控制，基于英飛凌單片機的開關磁阻電機控制，高頻響音圈電機建模與控制研究，五軸聯動數控系統的零傳動直線電機驅動等。[3]

依靠學科優勢，以科研內容指導自動化專業的教學體系建設，從培養方案、教師隊伍、教學內容、實踐環節四個方面加強建設，使人才培養方案更加具有特色和合理，提升了教師隊伍的整體業務水平，豐富了課堂的教學內容和實踐內容，讓學生切實體會到了所學知識的用處，激發了他們的專業興趣。

四、建設效果

將科研成果引入教學，大大增強了學生的學習興趣，對學習不再感到枯燥乏味，對專業方向更加明確；課堂上認真聽課，實驗預習更加充分，實驗過程更加投入，課外科技活動、各種電子設計競賽、大學生創新項目等參與更加踴躍；更喜歡和教師交流問題，課余進入實驗室、實習實訓基地、科協、創新基地的學生明顯增多。在濃厚的科研氛圍熏陶下，學生對教師的科研成果也表現出了濃厚的興趣，學生較早地進入實驗室參與科學研究訓練，在富有實踐經驗的導師指導下，課內外實踐教學效果良好，培養鍛煉了學生較強的科學研究能力和工程實踐能力，深受用人單位歡迎和好評，如廣州軍區、中國航天科工集團801廠、中國電信、比亞迪、諾基亞、華為、廣州周立功、Haier電器、TCL電器、玉柴、廣西柳工等國內知名企事業單位，對畢業生思想品德、敬業精神、工作態度、專業知識、工作能力、創新能力的綜合評價較高。學生考取研究生后，所在學校如電子科技大學、西安電子科技大學、華中科技大學、華南理工大學、北京郵電大學、北京交通大學、中國科學院等普遍反映學生理論基礎扎實，工程實踐能力和科學創新意識較強。

五、總結與展望

本文圍繞科研服務于教學的教學設計理念，探討了如何基于學科優勢和科研特色，設計有效的培養方案和教學體系，培養具有自己特色的自動化專業人才。通過科研方向的凝練，使其指導培養方案設計；基于科研活動，讓教學角色人員參與，深度發現可為教學使用的材料和案例，在教學活動和科研活動有效融合機制上進行積極實踐，在培養創新性應用人才目標上取得了良好的效果。盡管以科研內容為導向的教學體系建設取得了一定成效，但鑒于科研活動和教學活動的獨立性，例如教學活動要求是豐富多樣的，強調基礎性和寬泛性，而科研活動通常集中于一個較窄的領域，強調專業性和研究深度，兩者的深入融合仍需進一步的積極探索，尋求有效地融合機制，使得不僅讓科研活動服務于教學活動，同時讓教學的核心成果，即培養的人才，能對科研活動產生反饋和推動作用。

綜上所述，教學體系建設是一項復雜的需要不斷推進的工作，本文在研教融合、以研促教、以教促學方面進行了有意義的探索和實踐。

參考文獻：

[1]郭曉華，田作華.影響自動化專業教育教學的若干因素[J].電氣電子教學學報，2012，34（4）：4-6.

[2]張德江，劉克平.自動化專業教學改革與團隊建設[J].中國大學教學，2011，（9）：78-80.

[3]楊青，黨選舉，趙學軍.“電力拖動自動控制系統”課程建設的改革與實踐[J].中國電力教育，2013，（2）：76-77.