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自動化導論論文
《自動化導論》遵循教學和認知規(guī)律，通過大量來自生活、生產(chǎn)和科技活動過程的案例，對控制的基礎(chǔ)概念、自動控制的基本原理、自動控制系統(tǒng)中的知識與技術(shù)體系、自動化技術(shù)的應(yīng)用、信息化時代的控制等內(nèi)容，由淺入深地進行了系統(tǒng)的、通俗易懂的介紹。下面我們來看一下相關(guān)的論文吧。
摘 要：針對移動互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、云計算、大數(shù)據(jù)分析等新興互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用技術(shù)對高校自動化專業(yè)教學提出的新挑戰(zhàn)、引發(fā)的新思路，探討了新形勢下自動化專業(yè)信息類課程教學應(yīng)達到的綜合目標，著眼未來打造內(nèi)容新穎的綜合性知識體系架構(gòu)，著重對信息類課程設(shè)置及實踐教學方法進行了分析和研究，力求構(gòu)建涵蓋信息處理閉環(huán)全過程的課程體系，建立健全系統(tǒng)完備、激發(fā)創(chuàng)新、重在綜合的實踐平臺，以形成一種可行的自動化專業(yè)復合型人才培養(yǎng)機制。
關(guān)鍵詞：自動化專業(yè) 信息類課程 課程設(shè)置 實踐教學
自動化專業(yè)屬高等院校傳統(tǒng)教學專業(yè)，據(jù)不完全統(tǒng)計目前我國開設(shè)有自動化專業(yè)的高校數(shù)量已達264所[1]，囊括了不同層次、不同領(lǐng)域、不同行業(yè)的高校。各高校在專業(yè)建設(shè)過程中結(jié)合各自行業(yè)、地域優(yōu)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(yè)與計算機相關(guān)專業(yè)相結(jié)合，重點加強計算機自動化控制領(lǐng)域的教學與學科建設(shè)，突出“強（電）弱（電）并重，軟（件）硬（件）兼施”的辦學特點。經(jīng)過多年建設(shè)與發(fā)展，為國家經(jīng)濟建設(shè)培養(yǎng)了大批專業(yè)建設(shè)人才。
然而，進入21世紀，隨著互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、傳感器網(wǎng)絡(luò)、移動互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的不斷普及與推廣，其在不斷改造傳統(tǒng)行業(yè)的同時，也對高校自動化專業(yè)教學提出了新的挑戰(zhàn)，自動化專業(yè)也適時開設(shè)了如管理信息系統(tǒng)、計算機網(wǎng)絡(luò)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(yè)復合型人才培養(yǎng)的需求。該文針對上述問題，結(jié)合教學實踐，對高校自動化專業(yè)在新形勢下所面臨的挑戰(zhàn)與機遇、相關(guān)信息類課程的設(shè)置及實踐教學環(huán)節(jié)進行了探討。
一、高校自動化專業(yè)所面臨的挑戰(zhàn)與機遇
自動化作為工業(yè)領(lǐng)域基礎(chǔ)學科，其學科領(lǐng)域特性決定了其在實踐中更多關(guān)注的是一個特定封閉系統(tǒng)的穩(wěn)定、可靠和優(yōu)化控制。基于此，高校自動化專業(yè)相應(yīng)開設(shè)了自動控制原理、電氣控制技術(shù)、運動控制系統(tǒng)、過程控制系統(tǒng)、計算機控制系統(tǒng)等相關(guān)課程，這些課程為學生掌握自動化專業(yè)領(lǐng)域基本技能奠定了良好基礎(chǔ)。然而物聯(lián)網(wǎng)、傳感器網(wǎng)絡(luò)、移動互聯(lián)網(wǎng)的普及，云計算、大數(shù)據(jù)技術(shù)的應(yīng)用給自動化領(lǐng)域提出了新的挑戰(zhàn)，同樣也給高校自動化專業(yè)的教學提出了新的要求和機遇。
1.1 數(shù)據(jù)信息聯(lián)網(wǎng)的要求
在工業(yè)實踐中，自動化專業(yè)所研究對象多為封閉系統(tǒng)，系統(tǒng)的控制規(guī)律、性能優(yōu)化等工作多在實驗室內(nèi)完成，其數(shù)據(jù)的獲取與展現(xiàn)多在控制設(shè)備本地完成。即使在大規(guī)模生產(chǎn)領(lǐng)域構(gòu)建了工業(yè)控制總線等通信手段，其對于控制設(shè)備數(shù)據(jù)的管理也仍局限在生產(chǎn)基地局部區(qū)域。然而，物聯(lián)網(wǎng)、傳感器網(wǎng)絡(luò)的普及應(yīng)用，迫切需要將自動化設(shè)備的控制參數(shù)、工作狀態(tài)等數(shù)據(jù)信息進行集中管理，這就需要構(gòu)建大型的傳輸網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)倉庫、信息系統(tǒng)進行上述數(shù)據(jù)信息的網(wǎng)絡(luò)傳輸、集中存儲以及分析展現(xiàn)。
1.2 控制理論受到新技術(shù)的挑戰(zhàn)
控制論作為信息社會最為基礎(chǔ)的理論體系，也是推動自動化專業(yè)發(fā)展的源動力。在工業(yè)實踐中，對于控制設(shè)備性能、控制規(guī)律的制定即在基礎(chǔ)控制理論的基礎(chǔ)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(shù)據(jù)分析的時代，對大量相同工業(yè)設(shè)備運行狀態(tài)參數(shù)的獲取、云端集中海量存儲，并借助大數(shù)據(jù)分析技術(shù)，往往能夠獲得對單一設(shè)備進行控制優(yōu)化研究所不能獲知的更多的設(shè)備運行規(guī)律，并借此制定出更適合特定設(shè)備的控制規(guī)律。這就給傳統(tǒng)的控制理論提出了新的挑戰(zhàn)，同時也給控制理論的發(fā)展引導了方向。 1.3 復合型人才培養(yǎng)的需求
自動化傳統(tǒng)教學中以自動化相關(guān)理論為基礎(chǔ)，重點講解自動控制原理、電氣控制、過程控制等相關(guān)理論、行業(yè)應(yīng)用知識，學生個人應(yīng)用能力的培養(yǎng)也多集中于單片機、嵌入式系統(tǒng)、數(shù)字信號處理等相關(guān)硬件系統(tǒng)。然而，面對物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計算等新技術(shù)應(yīng)用趨勢，上述課程結(jié)構(gòu)所培養(yǎng)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(yǎng)的學生在后期競爭中處于劣勢。
1.4 高校自動化專業(yè)發(fā)展的良好機遇
挑戰(zhàn)也就意味著機遇，計算機技術(shù)、信息技術(shù)的發(fā)展為自動化理論知識的深度發(fā)掘提供了源動力。從自動化專業(yè)角度講，其具備天生與物聯(lián)網(wǎng)、傳感器網(wǎng)絡(luò)、云計算、大數(shù)據(jù)進行聯(lián)姻的基因。自動化設(shè)備作為信息生產(chǎn)、傳輸、完成控制動作的最前端，通過增設(shè)后端的信息系統(tǒng)，可以構(gòu)建出具備海量數(shù)據(jù)獲取、傳輸、存儲以及分析應(yīng)用的大型信息平臺。實際工業(yè)領(lǐng)域的未來應(yīng)用，反過來也促進了高校自動化專業(yè)信息類課程的開設(shè)。通過增設(shè)及調(diào)整部分計算機、信息技術(shù)相關(guān)課程，可以進一步完善高校自動化專業(yè)的課程體系結(jié)構(gòu)，提供給學生更完備的理論、應(yīng)用知識框架，同時也能夠為進一步培養(yǎng)適應(yīng)新形勢、新技術(shù)發(fā)展趨勢的復合型人才奠定堅實的基礎(chǔ)。
二、信息類課程的教學目標
在新形勢下，物聯(lián)網(wǎng)、云計算、大數(shù)據(jù)的應(yīng)用使得高校自動化專業(yè)信息類課程從過去輔助性、擴展性的從屬地位，變成培養(yǎng)未來復合型人才所需知識體系架構(gòu)中的重要一極。其課程體系的教學目標則是，以自動化專業(yè)控制理論基礎(chǔ)為核心，以電氣控制、過程控制等應(yīng)用學科為基礎(chǔ)，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(yè)外延，從而培養(yǎng)能夠適應(yīng)自動化未來發(fā)展趨勢、能夠服務(wù)國家經(jīng)濟建設(shè)的復合型自動化人才。概括起來，可以形成三句話：
一是“內(nèi)容豐富、環(huán)環(huán)相扣”：通過設(shè)定合理的信息類課程體系結(jié)構(gòu)，建立各課程之間的銜接、支撐關(guān)系，培養(yǎng)學生系統(tǒng)全面的知識體系、科學的思維方式，并且能夠?qū)⒏鏖T課程進行有機結(jié)合，形成“強（電）弱（電）并重，軟（件）硬（件）兼施”的知識能力。二是“內(nèi)容新穎、重在實踐”：通過建立切合實際應(yīng)用的課程內(nèi)容，緊密跟蹤最新的信息技術(shù)，寓實踐應(yīng)用于課程理論教學過程中，提高課程教學過程中學生領(lǐng)會掌握教學知識的程度，培養(yǎng)學生較強的實踐能力和有特色的、緊跟實踐應(yīng)用發(fā)展的技術(shù)能力。三是“著眼未來、擴展性強”：通過設(shè)立具有前瞻性的信息類課程教學內(nèi)容，著眼未來技術(shù)發(fā)展趨勢，針對有廣闊應(yīng)用前景的技術(shù)進行導論性講授，重點關(guān)注通用性、共通性的課程內(nèi)容，培養(yǎng)學生對新興技術(shù)的敏感度，激發(fā)學生的求知欲，從而培養(yǎng)學生的可持續(xù)發(fā)展?jié)摿Α?/p>
三、信息類課程設(shè)置
針對物聯(lián)網(wǎng)、云計算、大數(shù)據(jù)等新技術(shù)應(yīng)用對高校自動化專業(yè)教學課程設(shè)置所提出的要求，并結(jié)合上述新形勢下自動化專業(yè)信息類課程教學目標，高校自動化專業(yè)信息類課程的設(shè)置應(yīng)能夠體現(xiàn)信息化的特點，并且涵蓋自動化專業(yè)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(yīng)重點開設(shè)檢測技術(shù)、傳感器技術(shù)等相關(guān)課程。信息傳輸階段則應(yīng)重點開設(shè)計算機通信技術(shù)、計算機網(wǎng)絡(luò)、現(xiàn)場總線、無線通信網(wǎng)絡(luò)等相關(guān)課程。信息存儲及處理則應(yīng)重點開設(shè)數(shù)據(jù)庫原理及應(yīng)用、管理信息系統(tǒng)、模式識別、人工智能、面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計等相關(guān)課程。而在信息利用階段則應(yīng)重點開設(shè)單片機原理及應(yīng)用、嵌入式系統(tǒng)、虛擬儀器、機器學習、系統(tǒng)工程等相關(guān)課程。
上述四個階段的課程內(nèi)容相輔相成、環(huán)環(huán)相扣，充分體現(xiàn)了自動化專業(yè)研究對象數(shù)據(jù)信息的大范圍、全過程閉環(huán)流轉(zhuǎn)過程，數(shù)據(jù)信息已經(jīng)不僅僅停留在研究對象的內(nèi)部，而是完成了大數(shù)據(jù)的存儲、云端計算，并且能夠借助大數(shù)據(jù)分析滿足新的應(yīng)用模式對于數(shù)據(jù)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(xiàn)了信息類課程的教學目標，構(gòu)建一個“內(nèi)容環(huán)環(huán)相扣、新穎并重在實踐、著眼未來并易于擴展”的自動化專業(yè)信息類課程知識體系結(jié)構(gòu)。
四、實踐教學環(huán)節(jié)
良好的自動化專業(yè)信息類課程體系構(gòu)建僅僅是完成了理論教學內(nèi)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(xiàn)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(yǎng)學生實踐創(chuàng)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(huán)節(jié)應(yīng)重點關(guān)注以下三方面：
第一，搭建完備的綜合性實驗環(huán)境、實踐場所。除了建立傳統(tǒng)的自動化專業(yè)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(gòu)建各實驗室之間、實驗設(shè)備之間的信息溝通渠道，如計算機操作實驗室與專業(yè)實驗室實驗設(shè)備的互通，從而建立有效的數(shù)據(jù)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(fā)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(chuàng)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(chuàng)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(chuàng)新主題，充分發(fā)揮學生實踐的主觀能動性，并激發(fā)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(tǒng)實踐設(shè)置模式，重點打造自動化專業(yè)信息類課程“大”實驗。從信息類課程詮釋的數(shù)據(jù)信息四個階段出發(fā)，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(huán)節(jié)內(nèi)容，并將其對應(yīng)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(jié)，最終完成“積木式”的信息類課程大實踐。
五、結(jié)語
信息新技術(shù)的不斷推廣應(yīng)用在顛覆式的改造傳統(tǒng)行業(yè)，高校作為傳統(tǒng)行業(yè)的一員，也必然會受到新技術(shù)應(yīng)用的沖擊，這不僅體現(xiàn)在教學形式上，也必然體現(xiàn)在教學體系的建設(shè)上。自動化專業(yè)作為距離信息技術(shù)最近的一個專業(yè)，信息類課程的建設(shè)及實踐教學環(huán)節(jié)同樣也受到新技術(shù)應(yīng)用的引領(lǐng)。搭建完備的信息類課程體系結(jié)構(gòu)，并且建立良好的實踐教學環(huán)節(jié)不僅是各高校自動化專業(yè)迫切需要開展的工作，同時也能夠為進一步激發(fā)學生的創(chuàng)新意識、實踐熱情，培養(yǎng)經(jīng)濟建設(shè)需要的復合型人才奠定重要的基石。
參考文獻
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