《中共中央国务院关于深化教育改革,全面推进素质教育的决定》指出:“当今世界,科学技术突飞猛进,知识经济已见端倪,国力竞争日趋激烈。教育在综合国力的形成中处于基础地位,国力的强弱越来越取决于劳动者的素质,取决于各类人才的质量和数量,这对于培养和造就我国21世纪的一代新人提出了更加迫切的要求。”教育部部长周济指出:高等学校的根本任务是培养德智体全面发展的高素质创造型人才,教书育人是高等学校永恒的主题,教学工作始终是高校的中心工作,必须按照“巩固、深化、提高、发展”的要求加强教学工作,全面提高人才培养质量。另外,随着教育体制的改革和外资办学的介入,人才培养的质量已经成为我国高等学校的生命线。因此,加强实践教育,培养创新人才既是提高综合国力需求,也是高校自身发展的需要。
1 自动化学科特点及人才培养的定位
自动化是指设备、过程或系统,在没有人或少人参与情况下,通过自动运行或自动控制的方式,按照人的要求自动完成其承担的任务的一门科学技术。
1.1自动化学科特点 自动化学科以控制论、系统论和信息论为理论基础,以计算机、电子和通讯等技术作为工具,研究复杂过程及其它演化系统中信息与控制的一般规律。自动化是一个学科交叉性强、内含丰富、知识面宽广、通用性非常强的学科。纵观自动化学科的发展史,不难发现自动化技术的进步始终离不开社会实践的推动,因此,自动化学科具有显明的实践性。
1.2自动化学科的作用 自动化学科经过了近60年的发展,已经发生了日新月异的变化。今天,自动化概念已家喻户晓,人们正在不经意中享受自动化技术带来的便捷。自动化系统已不只是人类的手、眼功能的延伸,而正在向代替人类脑力劳动的方向发展。纵观当前国内外的高新技术,无不蕴含着自动化技术的机理。在某种意义上讲,没有自动化就没有现代化。实践证明,自动化技术在20世纪各国的技术进步和经济发展中发挥了巨大的作用。我国自然科学领域的资深院士宋健指出:“预计21世纪,自动化技术仍将是高技术前沿,仍然是推进新技术革命的核心力量。”
1.3自动化专业人才培养的定位 在我国过去由于行业部门办学,所以有些学校的自动化专业具有明显的行业特点,比如化工自动化、机械自动化、冶金自动化、电气自动化等。这些专业在人才培养方面有明显的倾向性,学生更多地进入对应的行业工作。他们的特点是熟悉行业知识,进行工作状态快。不利的一面是知识面相对狭窄,难以满足社会的多方面需求。纵观当今世界,知识经济初见端倪,科学技术发展迅猛,自动化技术已不再局限于某个行业,它已渗透到社会各个领域,如经济、人口、交通、生态等复杂大系统的调控。这就要求新时期的大学生必须掌握宽广深厚的自动化基础知识。因此,北京工业大学自动化专业本科生的教育一直坚持厚基础、宽口径的培养模式,以培养应用型、复合型高级工程技术人才为目标。
2 教学计划的修订
自动化学科是以电子技术、计算机技术为基础,以控制理论为核心的一门通用性很强的学科。自动化专业的大学生必须具备控制理论、电子技术、计算机技术、检测技术、系统工程以及网络技术等专业基础知识,才能适应社会实践的需求。鉴于此,2004年我校实行电子信息类大专业招生,即把过去自动化、电子工程、通信工程、电子科学与技术四个专业,按电子信息科学与技术一个专业招生,两年以后再按照四个专业进行分离。这样做的目的就是为了拓宽学生的专业知识面,适应社会多层次的需求。
2.1教学内容的规划 自动化专业培养的学生属于工科类,学科的基础是“信息”、核心是“控制”、目标是“系统”。由于我们是以培养应用型、复合型高级工程技术人才为目标,因此,我们的教学计划更多地体现出工程实践性。其定要考虑自动化学科的这一特点。
(1) 必修课的规划 我校自动化专业必修课分为基础必修课和专业必修课两类。基础必修课除了“电路分析”、“数字电子技术”、“模拟电子技术”、“自动控制原理”和“微机原理及应用”之外,又增设了“信号与系统”和“集成电路分析与设计”。专业必修课包括“线性系统理论”、“电力电子技术”、“计算机软件基础”、“自动检测技术”、“数字信号处理”、“单片机及接口技术”、“电机原理及基础”。
(2) 选修课的规划 我校自动化专业选修课又分为本专业选修课和本、跨专业选修两类。专业选修课调整的原则是既要覆盖自动化基础知识,又要体现出我校的学科建设及科研特色。具体包括“运动控制系统”、“过程控制系统”、“计算机控制系统”、“现代控制理论”、“智能控制技术”、“仪器、仪表智能化”等,结合我校自动化系目前从事的科研工作,还开设了“机器人控制导论”、“数字社区工程”、“现代通信技术”、“智能交通系统”、“现代电气控制技术”、“嵌入式系统概论”、“DSP技术”等课程。另外,面向全校开设“C程序设计基础”、“计算机网络技术”、“可视化程序设计”、“数据库技术与应用”等课程。
(3) 实践教学的规划 当今世界经济逐步走向全球化,国与国之间的竞争日趋激励。在这个与狼共舞的时代,如何保证在竞争中赢得主动,创新人才的培养是关键。实践教学是提高学生的综合素质与实践能力必不可少的环节,是培养学生的创新精神最有效的途径。因此,我校教学计划修订的主导思想理论教学体现出知识的先进性和学科的工程实践性,实践教学要体现出学生的自主创新性;在学时安排上,要提高实践教学在整个教学活动中的比例;在教学方式上,实践教学一改过去呆板的模式,采用课程设计、课程实验、独立实验、自主工程实训、毕业设计等多种模式培养学生的工程实践能力。真正做到学以致用,理论联系实际。在实践教学内容的安排上,摒弃了过去以配合课堂教学为目的的设置方法,而是以培养自动化工程技术人才所必需的工程实践训练为依据,制订了与课堂教学相互独立、相互促进的实践教学体系。目前,我校自动化专业实践教学部分内容:“电路与电子实验”、“微机原理及接口技术实验”、“控制原理实验”、“程序设计实践训练”、“电子工程设计训练”、“控制系统实践训练”、“运动控制实践训练”、“过程控制实践训练”、“现代通信技术课设”、“DSP技术实验”及毕业设计等。
3 实践教学内容的实施
自动化是一门综合性、实践性很强的学科,必须通过实践训练活动才保证人才培养质量。当今世界信息技术的发展日新月异,自动化专业知识更新的周期越来越短,单纯传授知识显然不是理想的人才培养模式,必须注重知识、能力和素质培养的协调发展。因此,自动化专业的大学生必须具有良好的获取新知识能力和自我创新能力。我们认为自动化专业的理论教学只要教师讲清概念、方法和思路,突出知识的重点、难点,教会如何学生获取新知识,使学生具有自学能力和创新思维即可。而学生创新能力的培养主要通过实践教学来完成,因为知识来源于实践,能力来自于实践,综合素质更需要在实践中养成。实践教学既要为学生留出广阔的创新空间,又要成为理论知识内化的有效手段。为了使实践教学落实到实处,我们做了一些具体工作。
(1) 实践基地建设 北京工业大学是国家“211工程”重点建设的大学之一,信息学科是“211工程”重点建设的领域。经过“九五”、“十五”两期建设,我们先后建成了设备先进的电工电子实验中心,电子工程训练中心,更新了运动控制实验室、过程控制实验室及控制系统实验室的实验设备,新建了嵌入式系统实验室和电子竞赛训练基地,使得实践教学的条件得到了前所未有的改善。
(2) 实践教学内容修改 伴随着实验条件的改善,我们对过去陈旧的实践教学内容进行了修改,又补充了一些新的实验,如“虚拟仪器实验”、“嵌入式系统实验”等。在实践教学中,提高了综合性、设计性实验课的比例,目前综合性、设计性实验占总实验课的90%以上。另外,在新的实践教学计划中加入了6学分的电子工程自主训练课,通过给定不同的课题,让学生自主设计方案,实现信息获取、传输、处理和应用全过程,并且独立完成系统设计、开发、调试等环节。
(3) 课外实践活动的开展 课外实践活动也是实践教学重要组成部分,因为这些实践活动对创新人才的培养具有非常重要的作用。特别是各种科技竞赛活动开展,既激发了学生们的学习热情,又提高了学生们的实践能力。例如:每年以国家、北京市电子竞赛为契机,开展一年一度的学校电子设计竞赛。现在参赛的学生越来越多、规模越来越大,今年有近300人参加了电子竞赛,学生的受益面已经超过了50%。此外,还有“挑战杯”、“足球机器人比赛”、“嵌入式电子设计竞赛”等活动,也越来越受到广大同学的青睐。总之,这些实践活动学生参与的主动性强,积极性高,可以充分展示出自己的创新才华,其收获远远超过了一般的工程实践课。
另外,让高年级本科生介入老师科研的工作,也是我们近年来一直鼓励和提倡的实践训练方式。经过了几年的努力,已有一部分同学进入了科研团队。通过科研实践,他们的动手能力得到提高,并且写出了质量比较高的学术论文,展示出自己的科研才华。
4 结论
我校自动化专业一直推行“厚基础、宽口径、重实践”的人才培养策略,因此,该策略不仅要求对专业课要精心规划和落实,而且对数学、物理等基础知识也要十分重视。我们学生在学期间除了要学好“高等数学”外,还要求学好“线性代数”、“概率论与数理统计”、“复变函数与积分变换”、“最优化基础”等一系列工程数学课,目的是让学生打好基础,保证学生有很好的持续发展的能力。
我校的自动化专业是在过去工业自动化专业基础上发展而来的,专业课以“传动控制”类的课居多。近年来,我们一直致力于教学计划的改革,坚持以自动控制为主线,以计算机、电子技术为基础,拓宽学生的知识面,取得了一定的教学成果。特别是实践教学内容的改革和多实践活动的落实,取得了显著成效。近年来,学生在全国大学生电子设计竞赛、北京市大学生电子设计竞赛中一直名列前茅。学生思维活跃,实践动手能力强,已经成为工大自动化人才培养的鲜明特色。
[参考文献]
[1]周济。“大力加强教学工作,切实提高教学质量”。在“第二次全国普通高等学校本科教学工作会议”上的讲话,2004年12月。 [2]教育部。“关于进一步加强高等学校本业教学平台”的几点思考。2000年中国自动化教育年会论文集,65-67。 [4]北京工业大学自动化专业本科指导性教学计划。2004年12月。
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