面向21世纪的自动化专业建设和教学改革及实践

面向面向 21 世纪的自动化专业建设和教学改革及实践世纪的自动化专业建设和教学改革及实践 安徽工业大学安徽工业大学 洪乃刚洪乃刚 陈玉燕陈玉燕 汪小平汪小平 李明河李明河 范国伟范国伟 安徽工业大学自动化专业根据国家教育部 2001 年 4 号 5 号文件的精神进一 步深化教学改革 以加强素质和能力培养为主线 加强了工程实际能力和创新 能力的培养 提高了学生思想素质 解放思想 跟踪现代化的教学理念 设计 了新的培养方案 更新了教学计划 加强了课程建设 采用了现代化的教学手 段 提高了自动化本科学生的教学质量 经过重点深化建设 安工大自动化专 业在 2004 年评为省示范专业 现将所做的工作总结如下 一一 研究和确定了自动化专业教改思路和培养目标研究和确定了自动化专业教改思路和培养目标 我校自动化专业在计划经济时代主要面向冶金行业 具有较强的行业特色 毕业生分配主要在冶金系统就业 面对新世纪的挑战和现代高科技的发展 自 动化的理念在不断的开拓 外延和创新 网络通信智能控制使自动化的内涵在 不断丰富和更新 必须克服过去专业划分过细 行业色彩过浓 专业口径过狹 的问题 为适应现代自动化向大规模 综合化 多学科发展的趋势 我们确定 了我校自动化教改的基本思路是 从研究从研究 2121 世纪自动化事业发展对人才需求的世纪自动化事业发展对人才需求的 目标入手 以课程体系 教学内容和教学方法的改革为中心 按照加强基础 目标入手 以课程体系 教学内容和教学方法的改革为中心 按照加强基础 拓宽专业口径 增强适应性和创新能力为改革的主导方向 突出强调素质教育拓宽专业口径 增强适应性和创新能力为改革的主导方向 突出强调素质教育 和工程实际能力培养 贯彻知识能力和素质的协调发展 改革课程体系 构筑和工程实际能力培养 贯彻知识能力和素质的协调发展 改革课程体系 构筑 模块化的知识结构 促进个性发展 充分发挥学生的学习积极性和主动性 早模块化的知识结构 促进个性发展 充分发挥学生的学习积极性和主动性 早 期介入工程实验 培养工程意识和创新精神 加强实践性教学环节 全面提高期介入工程实验 培养工程意识和创新精神 加强实践性教学环节 全面提高 人才培养质量 人才培养质量 同时确定我校自动化专业的培养目标是 以控制科学和计算机以控制科学和计算机 科学为基础 强弱电兼顾 软硬件相结合 以运动控制和生产过程控制两个方科学为基础 强弱电兼顾 软硬件相结合 以运动控制和生产过程控制两个方 向为特色 使学生掌握较深厚 扎实的电工电子基础理论和自动控制理论 掌向为特色 使学生掌握较深厚 扎实的电工电子基础理论和自动控制理论 掌 握多样性的自动化和计算机应用技术 具有开拓创新能力 能从事自动化装置握多样性的自动化和计算机应用技术 具有开拓创新能力 能从事自动化装置 和系统分析 运动 设计和科技开发的高级工程应用型人才 并通过主辅修 和系统分析 运动 设计和科技开发的高级工程应用型人才 并通过主辅修 双学位 本硕连读等制度 培养高级复合型人才 双学位 本硕连读等制度 培养高级复合型人才 二二 自动化专业的培养计划和课程改革 根据 21 世纪人才应该是思想活跃 进取心强 有创新精神和优良文化道 德品质的 四有 新人的要求 在重视科学技术教育的同时 更要重视人文 素质和能力的培养 注意学生个性的协调发展 综合考虑知识 能力和素质 三者的关系 并且突出综合素质的教育 形成具有一定柔性的模块化培养计 划 使自动化专业的教学能更好地适应人才流动加速 市场需求多变 适应 自动化技术更新和当前信息科学迅速发展的形势 整个培养计划的课程分为 四大模块 公共基础课模块 学科基础课模块 专业方向课模块和选修课模 块 各模块由相关的课程系列组成 其中公共基础课模块由数理基础 社会 科学 外语和军事体育课组成 占培养计划总学时的 45 自动化专业的学 科基础课归纳为 三电一控 三电 是电路电工课程系列 包括电路理论 模拟电子学和数字电子学等三门课 电子计算机系列课程 包括了计算机基 础 计算机语言 微机原理和接口 软件基础等课程 电机和检测课程系列 包括了电机学 电力拖动 仪表检测等课程 一控 是指自动控制理论 包 括经典和现代控制理论 三电一控 课程系列构成了自动化专业较厚实的 理论基础 使自动化学生将来有适应自动化技术新发展的能力 该模块占总 学时的 44 专业方向课模块从拓宽专业面 增强学生就业适应性的目的出发 形成 了电气运动控制和工业生产过程控制的二个主要方向 前者由工厂供电 电 力电子变流技术 电力拖动自动控制系统等课程组成 后者包括生产过程控 制 集散系统等课程 计算机控制系统和 PLC 及应用是二个专业方向的公共 必修课 专业课占计划课内总学时的 10 左右 专业课按宽 新 实的原则 组织教学 选修课模块主要介绍自动化领域的新理论 新技术和相关的交叉 学科知识 其要求是起点高 内容新 学时少 一般每课程在 30 学时以内 外语 基础英语 1 4 级 科技英语 专业英语 毕业设计 英文资料翻 译 双语课 计算机 计算机文化基础 微机原理与接口技 术 C 语言 软件基础 计算机网络 计算机控制 毕业设计中计算机 应用 该模块包括网络与通信 智能控制 现代电力电子 多媒体等 新的教学计 划课内总学时减少到 2360 学时 较大幅度地减轻了学生的负担 增加学生个 性发展 能力培养和参加社会实践的余地 另外 在培养计划中 坚持了外 语和计算机不断线 三 加强课程建设 执行新的教学计划 提高教学质量 加强课程建设是关键 电路课是电 类专业的核心基础课程 课程改革在基本教学要求的基础上精选内容 改进 教学方法和手段 在提高学时信息量上狠下功夫 突出重点 难点 加强基 本内容的教学 并通过 CAI 和电化教学手段 使电路教学达到了新的水平 使电路课程率先进入了校级优秀课程行列 在新的教学计划中除外语和计算 机类课程在学时上有加强外 其他课程的学时都有不同程度的减少 但课程 的要求提高了 在减少学时方面我们采取的措施是压缩和删除陈旧的教学内 容 加强课程间的整合力度 如电机拖动中的交 直流电动机起动和调速的 多种方法 随电力电子技术的发展已以调压和变频为主 因此加强了调压和 变频时电机性能的研究 对其他起动和调速方法只作简要的介绍 可以起到 更好的效果 在工厂电气技术中以 PLC 为主 其他电器控制为辅 在控制理 论课程的改革中 较大幅度地改革了课程的结构体系 将经典控制理论和现 代控制理论有机结合起来 用统一的观点讲解这两部分内容 尽可能地实现 经典 和 现代 控制理论的完美结合 教学时数比过去减少了 20 课时 其它如微机原理和接口 电力电子变流技术 拖动自动控制系统等课程在教 学内容上都作了较大的更新 使其具有更强的应用性并反映新技术的发展 四 加强自动化专业的实践教学 实践性教学环节是学生能力培养中的重要环节 工科学生除要掌握一定 的工程技术知识外 还要有较强的实际动手能力 实践性教学环节过去一向 是学生培养中的薄弱环节 重理论轻实践是过去学生培养中的弊端 加强学 生实践能力的培养要通过改革实践性环节入手 形成新的实践教学体系 1 改革实验课教学 更新和充实了实验设备改革实验课教学 更新和充实了实验设备 实验课是学生实践的主要环节 过去实验内容主要是验证性的 自选和 创新性的实验很少 为了加强实验教学 培养学生的创新能力 我们逐步将 主要的实验从课程中剥离出来 开设独立的实验课 在实验物理和电路电子 实验单独设课的基础上 又进一步增加了微机原理 电机和传动控制系统 仪表及过程控制系统实验课 形成了实验课系列 并开发了大型综合性实验 变验证性实验为设计型实验 使学生在完成指定性实验之后 能独立设计实 验方案 选择仪器设备 利用实验室条件进行制作和调试 提高了学生对实 验的兴趣 取得良好效果 近年来学校加大了对实验室的投入 陈旧的设备 已基本更新 为提高实验的质量和水平发挥了很大的作用 2 加强校内实习基地的建设 促进学生能力培养加强校内实习基地的建设 促进学生能力培养 实习是学生接触生产实际 增加实际工作经验的重要途径 但是随着工 厂自动化程度的提高 生产管理的规范和严格 学生在实习中能看到和触摸 到的东西却越来越少 我校和宝钢 马钢建立了长期稳定的合作关系 但自 动化专业的实习效果总难使人满意 学生听工程技术人员讲课多 自动化设 备看到的只是一排排控制柜难于深入 为进一步提高实习质量 着手建设校 内实习基地 我校的电工实习基地由电子实验室 PLC 实验室和工业局域网 三部分组成 电子实习室已有四十个工位 在一周的实习中 要求每个学生 独立安装并调试一件小电子产品 如万用表 小型直流电源 收音机等 在 实习中学生经历了设计 安装到整机调试的全过程 得到了较完整的训练和 提高 PLC 实验室设置了十八个工位 配备了 PLC 和编程器 PLC 实验箱 可以做限位控制 电机正反转等实验 工业局域网实验室配置了西门子 HI 工业控制局域网和电动机 电磁阀 冶金对象模拟屏 变频器以及单回路调 节器等 学生可以在网上编制程序 实现电机的起停控制和调速 模拟高炉 上料 加热炉的温度控制等过程 通过校内实习基地弥补了校外实习的不足 解决了实习与生产现场之间的矛盾 提高了实习的效果 五 改革生产实习方式 开展多种模式的实习 以拓宽学生的视野 培 养学生的专业技能 多年来 电类专业学生的实习都是到厂矿蹲点实习 现在由于工厂里车间 的生产任务等都跟效益挂钩 再加上高校近几年连续扩招 学生人数多 对于 学生下厂 厂矿难以承受 对于我们教学单位 既花费了大量的实习经费 且 实习效果甚微 流于形式 如何在有效的实习期内 提高实习效率 达到培养 学生实践能力的目的 为此 我们对传统的实习模式进行改革 购置并制作了 有关仿真实习软件 冶金生产工艺录象片及有关生产实习教学课件等取得了较 好的效果 具体做法有 1 先改革传统的到厂矿 蹲点 式实习模式 将 走出去 与 请进来 相结合 将实地实习与看生产工艺录象片相结合 我们首先请工厂的工程技术 人员请到学里 进行生产工艺流程 控制设备配置及控制方案等进行较为详细 的介绍 然后观看生产工艺 生产设备的录像片 使学生对现场有一个基本概 念 然后再进行实地实习 2 随着电气设备对控制要求的提高和计算机通信 网络技术的发展 由以 前的单一控制设备发展到现在由相互之间可以通信的智能设备组成的各种局域 网 并通过局域网之间的互联形成更大规模的控制网络 为了使学生在校期间就能接触新的设备和先进的控制方案 在实习中我们 利用实验室中现有的西门子 H1 工业控制局域网 编写了实习指导书 分期分 批向学生介绍工业控制局域网的组成 控制方式 组态软件 并进行演示 这 样解决了到现场只能站在工厂的中控室外面看设备的不足 使学生在校期间可 以直接接触先进的控制方案 拓宽了视野 3 目前 在自动化领域 以工业 PC 为单位 可以组成从简单到复杂的各 种控制系统 利用 PC 进行监控的组态软件在工控界已大量使用 为了使自动 化专业学生在校期间能接触工控组态软件 了解其主要功能和组态方法 同时 也进一步提高高年级学生的计算机应用能力 为此 我们充分利实验室的 PC 机 资源 编写了生实习指导书 在生产实习中加入了力控之星的组态软件使用 虽然学时较少 但学生初步掌握了在工控界较为前沿的组态软件使用及组态方 法 为他们今后所从事的工作也奠定了基础 3 购置了仿真实习软件 并编写了仿真实习指导书 用仿真的手段解 决了只能看不能动的矛盾 收到了较好的效果 六 加强课程设计环节训练 培养学生的综合设计 调试能力 为尽快地培养创新意识和创新能力 加强动手能力 实际操作能力和计 算机应用能力的培养 在培养方案中安排了三个课程设计 即基础课的电子课 程设计 基础课和专业基础课综合的微机应用课程设计 专业课的综合课程设 计 具体做法有 1 电子课程设计中 加入了最新的 EDA 电子设计自动化 的内容 随着 电子技术的发展 硬件描述语言和可编程器件问世 EDA 技术的日益普及正在 迅速地改变了以往的电子电路的设计方式和方法 EDA 技术已成为当今从事电 子技术的工程技术人员的重要设计工具和手段 掌握 EDA 技术 势在必行 为 了使我们的学生能尽快地适应电子器件日新月异发展的态势 我们学院组建了 EDA 实验室 电子课程设计的结果经过教师质疑 并用 EDA 技术进行仿真 极 大地调动了学生的学习积极性 2 在微机课程设计中 开发了多个结合工程实际雏形的计算机控制题目 编写了设计指导书 并且在课程设计过程中 微机接口实验室全面开放 通过 课程设计 使学生的软 硬件综合设计能力 现场调试能力 分析问题和解决 问题的能力都有十分明显的提高 3 在控制系统课程设计中 结合所学的专业课内容 进行融会贯通 如电 力拖动自动控制系统课程大型综合性课程设计 由系统设计 实验和仿真三部 分组成 对学生进行了系统能力训练 本教改项目的各种方案已在 99 2000 级学生的生产实习 课程设计中进 行实施 取得了较好的效果 七 发表的论文和编写的教材 1 洪乃刚 汪光阳 陈玉燕 自动化专业人才培养方案构想 安工大学报 社科 版 1999 年 第一期 2 洪乃刚 电力拖动自动控