高校自動化專業信息類課程設置及實踐教學改革探索

王黎等

摘 要：針對移動互聯網、物聯網、云計算、大數據分析等新興互聯網應用技術對高校自動化專業教學提出的新挑戰、引發的新思路，探討了新形勢下自動化專業信息類課程教學應達到的綜合目標，著眼未來打造內容新穎的綜合性知識體系架構，著重對信息類課程設置及實踐教學方法進行了分析和研究，力求構建涵蓋信息處理閉環全過程的課程體系，建立健全系統完備、激發創新、重在綜合的實踐平臺，以形成一種可行的自動化專業復合型人才培養機制。

關鍵詞：自動化專業 信息類課程 課程設置 實踐教學

中圖分類號：G420 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）12（a）-0144-02

Abstract：In the light of new technological environment，the mobile Internet， the Internet of Things，Cloud Computing，Big Data and other emerging Internet application technology are presented to put forward the new challenges and create new ideas on the teaching of college automation specialty.This paper discusses the comprehensive goal of information coursesteaching for automation specialty under the new situation，focusing on the future and creating the comprehensive knowledge architecture with novel content.Furthermore， the？information courses and the practical teaching method is analyzed and studied，striving to build the course that can cover the whole procedure of closed-loop information processing and establishing a practice platform with complete system，stimulating innovation，and focusing on comprehensive.All of this will be useful to form a culture mechanism for feasible automation professional compound talent.

Key words：Automation； Information Course； Curriculum construction； Practice teaching

自動化專業屬高等院校傳統教學專業，據不完全統計目前我國開設有自動化專業的高校數量已達264所[1]，囊括了不同層次、不同領域、不同行業的高校。各高校在專業建設過程中結合各自行業、地域優勢，形成了各自高校的教學特色，如中南民族大學計算機科學學院，即把自動化專業與計算機相關專業相結合，重點加強計算機自動化控制領域的教學與學科建設，突出“強（電）弱（電）并重，軟（件）硬（件）兼施”的辦學特點。經過多年建設與發展，為國家經濟建設培養了大批專業建設人才。

然而，進入21世紀，隨著互聯網、物聯網、傳感器網絡、移動互聯網技術的不斷普及與推廣，其在不斷改造傳統行業的同時，也對高校自動化專業教學提出了新的挑戰，自動化專業也適時開設了如管理信息系統、計算機網絡等信息類教學課程，然而其并不能完全滿足新形勢下對于自動化專業復合型人才培養的需求。該文針對上述問題，結合教學實踐，對高校自動化專業在新形勢下所面臨的挑戰與機遇、相關信息類課程的設置及實踐教學環節進行了探討。

1 高校自動化專業所面臨的挑戰與機遇

自動化作為工業領域基礎學科，其學科領域特性決定了其在實踐中更多關注的是一個特定封閉系統的穩定、可靠和優化控制。基于此，高校自動化專業相應開設了自動控制原理、電氣控制技術、運動控制系統、過程控制系統、計算機控制系統等相關課程，這些課程為學生掌握自動化專業領域基本技能奠定了良好基礎。然而物聯網、傳感器網絡、移動互聯網的普及，云計算、大數據技術的應用給自動化領域提出了新的挑戰，同樣也給高校自動化專業的教學提出了新的要求和機遇。

1.1 數據信息聯網的要求

在工業實踐中，自動化專業所研究對象多為封閉系統，系統的控制規律、性能優化等工作多在實驗室內完成，其數據的獲取與展現多在控制設備本地完成。即使在大規模生產領域構建了工業控制總線等通信手段，其對于控制設備數據的管理也仍局限在生產基地局部區域。然而，物聯網、傳感器網絡的普及應用，迫切需要將自動化設備的控制參數、工作狀態等數據信息進行集中管理，這就需要構建大型的傳輸網絡、數據倉庫、信息系統進行上述數據信息的網絡傳輸、集中存儲以及分析展現。

1.2 控制理論受到新技術的挑戰

控制論作為信息社會最為基礎的理論體系，也是推動自動化專業發展的源動力。在工業實踐中，對于控制設備性能、控制規律的制定即在基礎控制理論的基礎上，針對特定控制對象進行特定化研究完成的。然而，云計算、大數據分析的時代，對大量相同工業設備運行狀態參數的獲取、云端集中海量存儲，并借助大數據分析技術，往往能夠獲得對單一設備進行控制優化研究所不能獲知的更多的設備運行規律，并借此制定出更適合特定設備的控制規律。這就給傳統的控制理論提出了新的挑戰，同時也給控制理論的發展引導了方向。endprint

1.3 復合型人才培養的需求

自動化傳統教學中以自動化相關理論為基礎，重點講解自動控制原理、電氣控制、過程控制等相關理論、行業應用知識，學生個人應用能力的培養也多集中于單片機、嵌入式系統、數字信號處理等相關硬件系統。然而，面對物聯網、大數據、云計算等新技術應用趨勢，上述課程結構所培養的人才能力過于局限，無法滿足實際工作中對于復合型人才的迫切需求，同時也在一定程度上使得培養的學生在后期競爭中處于劣勢。

1.4 高校自動化專業發展的良好機遇

挑戰也就意味著機遇，計算機技術、信息技術的發展為自動化理論知識的深度發掘提供了源動力。從自動化專業角度講，其具備天生與物聯網、傳感器網絡、云計算、大數據進行聯姻的基因。自動化設備作為信息生產、傳輸、完成控制動作的最前端，通過增設后端的信息系統，可以構建出具備海量數據獲取、傳輸、存儲以及分析應用的大型信息平臺。實際工業領域的未來應用，反過來也促進了高校自動化專業信息類課程的開設。通過增設及調整部分計算機、信息技術相關課程，可以進一步完善高校自動化專業的課程體系結構，提供給學生更完備的理論、應用知識框架，同時也能夠為進一步培養適應新形勢、新技術發展趨勢的復合型人才奠定堅實的基礎。

2 信息類課程的教學目標

在新形勢下，物聯網、云計算、大數據的應用使得高校自動化專業信息類課程從過去輔助性、擴展性的從屬地位，變成培養未來復合型人才所需知識體系架構中的重要一極。其課程體系的教學目標則是，以自動化專業控制理論基礎為核心，以電氣控制、過程控制等應用學科為基礎，通過搭建合理的信息類課程形成層次化、階段化、完備化的自動化專業外延，從而培養能夠適應自動化未來發展趨勢、能夠服務國家經濟建設的復合型自動化人才。概括起來，可以形成三句話：

一是“內容豐富、環環相扣”：通過設定合理的信息類課程體系結構，建立各課程之間的銜接、支撐關系，培養學生系統全面的知識體系、科學的思維方式，并且能夠將各門課程進行有機結合，形成“強（電）弱（電）并重，軟（件）硬（件）兼施”的知識能力。二是“內容新穎、重在實踐”：通過建立切合實際應用的課程內容，緊密跟蹤最新的信息技術，寓實踐應用于課程理論教學過程中，提高課程教學過程中學生領會掌握教學知識的程度，培養學生較強的實踐能力和有特色的、緊跟實踐應用發展的技術能力。三是“著眼未來、擴展性強”：通過設立具有前瞻性的信息類課程教學內容，著眼未來技術發展趨勢，針對有廣闊應用前景的技術進行導論性講授，重點關注通用性、共通性的課程內容，培養學生對新興技術的敏感度，激發學生的求知欲，從而培養學生的可持續發展潛力。

3 信息類課程設置

針對物聯網、云計算、大數據等新技術應用對高校自動化專業教學課程設置所提出的要求，并結合上述新形勢下自動化專業信息類課程教學目標，高校自動化專業信息類課程的設置應能夠體現信息化的特點，并且涵蓋自動化專業研究對象的信息獲取、信息傳輸、信息存儲及處理和信息利用等四個階段。

信息獲取階段應重點開設檢測技術、傳感器技術等相關課程。信息傳輸階段則應重點開設計算機通信技術、計算機網絡、現場總線、無線通信網絡等相關課程。信息存儲及處理則應重點開設數據庫原理及應用、管理信息系統、模式識別、人工智能、面向對象程序設計等相關課程。而在信息利用階段則應重點開設單片機原理及應用、嵌入式系統、虛擬儀器、機器學習、系統工程等相關課程。

上述四個階段的課程內容相輔相成、環環相扣，充分體現了自動化專業研究對象數據信息的大范圍、全過程閉環流轉過程，數據信息已經不僅僅停留在研究對象的內部，而是完成了大數據的存儲、云端計算，并且能夠借助大數據分析滿足新的應用模式對于數據價值的深度挖掘要求。從教學角度講，上述四個階段也充分體現了信息類課程的教學目標，構建一個“內容環環相扣、新穎并重在實踐、著眼未來并易于擴展”的自動化專業信息類課程知識體系結構。

4 實踐教學環節

良好的自動化專業信息類課程體系構建僅僅是完成了理論教學內容的搭建，實踐教學作為理論教學的補充又是必不可少的，這尤其體現在信息類課程上，其主要由信息學科強實踐性決定[2]。特別地，其在培養學生實踐創新能力方面甚至超過理論教學。因此，對信息類課程的實踐教學環節應重點關注以下三方面：

第一，搭建完備的綜合性實驗環境、實踐場所。除了建立傳統的自動化專業實驗室，如過程控制、電氣控制實驗室之外，還需要考慮如何構建各實驗室之間、實驗設備之間的信息溝通渠道，如計算機操作實驗室與專業實驗室實驗設備的互通，從而建立有效的數據信息的傳輸、存儲及利用通道，做到實踐過程的完備化。進一步激發實踐教學過程中學生的團隊合作能力、探索能力。第二，建立專門的教師科研與學生實踐創新對接平臺。擺脫過去照本宣科、驗證性實驗的教學方式，建立教師科研與學生實踐創新對接機制，將科研中的強實踐性問題抽象化后對接成為學生的實踐創新主題，充分發揮學生實踐的主觀能動性，并激發解決未知問題的求知欲。第三，弱化“小”實驗，重塑“大”實驗。摒棄一門課程配套一組實驗的傳統實踐設置模式，重點打造自動化專業信息類課程“大”實驗。從信息類課程詮釋的數據信息四個階段出發，建立囊括四個階段全過程的大實踐體系，明確體系中的各環節內容，并將其對應映射到不同學期的不同課程中，使得學生隨著學習過程的不斷推進，逐步完成大實踐過程的不同細節，最終完成“積木式”的信息類課程大實踐。

5 結語

信息新技術的不斷推廣應用在顛覆式的改造傳統行業，高校作為傳統行業的一員，也必然會受到新技術應用的沖擊，這不僅體現在教學形式上，也必然體現在教學體系的建設上。自動化專業作為距離信息技術最近的一個專業，信息類課程的建設及實踐教學環節同樣也受到新技術應用的引領。搭建完備的信息類課程體系結構，并且建立良好的實踐教學環節不僅是各高校自動化專業迫切需要開展的工作，同時也能夠為進一步激發學生的創新意識、實踐熱情，培養經濟建設需要的復合型人才奠定重要的基石。

參考文獻

[1] 博大網絡.自動化專業[EB/OL].（2014-09-16）[2014-11-09].http：//baike.baidu.com/view/145782.htm.

[2] 艾矯燕，韋善革.自動化專業信息類課程群教學改革與實踐[J].理工高教研究，2009，28（3）：132-134.

[3] 鄒逢興，陳立剛，徐曉紅，等.關于自動化專業電子信息類課程教學改革的探索與思考[J].中國大學教學，2011（9）：37-40.endprint