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自動(dòng)化導論論文
《自動(dòng)化導論》遵循教學(xué)和認知規律，通過(guò)大量來(lái)自生活、生產(chǎn)和科技活動(dòng)過(guò)程的案例，對控制的基礎概念、自動(dòng)控制的基本原理、自動(dòng)控制系統中的知識與技術(shù)體系、自動(dòng)化技術(shù)的應用、信息化時(shí)代的控制等內容，由淺入深地進(jìn)行了系統的、通俗易懂的介紹。下面我們來(lái)看一下相關(guān)的論文吧。
摘 要：針對移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、云計算、大數據分析等新興互聯(lián)網(wǎng)應用技術(shù)對高校自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)教學(xué)提出的新挑戰、引發(fā)的新思路，探討了新形勢下自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)信息類(lèi)課程教學(xué)應達到的綜合目標，著(zhù)眼未來(lái)打造內容新穎的綜合性知識體系架構，著(zhù)重對信息類(lèi)課程設置及實(shí)踐教學(xué)方法進(jìn)行了分析和研究，力求構建涵蓋信息處理閉環(huán)全過(guò)程的課程體系，建立健全系統完備、激發(fā)創(chuàng )新、重在綜合的實(shí)踐平臺，以形成一種可行的自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)復合型人才培養機制。
關(guān)鍵詞：自動(dòng)化專(zhuān)業(yè) 信息類(lèi)課程 課程設置 實(shí)踐教學(xué)
自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)屬高等院校傳統教學(xué)專(zhuān)業(yè)，據不完全統計目前我國開(kāi)設有自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)的高校數量已達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(zhuān)業(yè)建設過(guò)程中結合各自行業(yè)、地域優(yōu)勢，形成了各自高校的教學(xué)特色，如中南民族大學(xué)計算機科學(xué)學(xué)院，即把自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)與計算機相關(guān)專(zhuān)業(yè)相結合，重點(diǎn)加強計算機自動(dòng)化控制領(lǐng)域的教學(xué)與學(xué)科建設，突出“強（電）弱（電）并重，軟（件）硬（件）兼施”的辦學(xué)特點(diǎn)。經(jīng)過(guò)多年建設與發(fā)展，為國家經(jīng)濟建設培養了大批專(zhuān)業(yè)建設人才。
然而，進(jìn)入21世紀，隨著(zhù)互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、傳感器網(wǎng)絡(luò )、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的不斷普及與推廣，其在不斷改造傳統行業(yè)的同時(shí)，也對高校自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)教學(xué)提出了新的挑戰，自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)也適時(shí)開(kāi)設了如管理信息系統、計算機網(wǎng)絡(luò )等信息類(lèi)教學(xué)課程，然而其并不能完全滿(mǎn)足新形勢下對于自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)復合型人才培養的需求。該文針對上述問(wèn)題，結合教學(xué)實(shí)踐，對高校自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)在新形勢下所面臨的挑戰與機遇、相關(guān)信息類(lèi)課程的設置及實(shí)踐教學(xué)環(huán)節進(jìn)行了探討。
一、高校自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)所面臨的挑戰與機遇
自動(dòng)化作為工業(yè)領(lǐng)域基礎學(xué)科，其學(xué)科領(lǐng)域特性決定了其在實(shí)踐中更多關(guān)注的是一個(gè)特定封閉系統的穩定、可靠和優(yōu)化控制�；诖�，高校自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)相應開(kāi)設了自動(dòng)控制原理、電氣控制技術(shù)、運動(dòng)控制系統、過(guò)程控制系統、計算機控制系統等相關(guān)課程，這些課程為學(xué)生掌握自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)領(lǐng)域基本技能奠定了良好基礎。然而物聯(lián)網(wǎng)、傳感器網(wǎng)絡(luò )、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的普及，云計算、大數據技術(shù)的應用給自動(dòng)化領(lǐng)域提出了新的挑戰，同樣也給高校自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)的教學(xué)提出了新的要求和機遇。
1.1 數據信息聯(lián)網(wǎng)的要求
在工業(yè)實(shí)踐中，自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)所研究對象多為封閉系統，系統的控制規律、性能優(yōu)化等工作多在實(shí)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(chǎn)領(lǐng)域構建了工業(yè)控制總線(xiàn)等通信手段，其對于控制設備數據的管理也仍局限在生產(chǎn)基地局部區域。然而，物聯(lián)網(wǎng)、傳感器網(wǎng)絡(luò )的普及應用，迫切需要將自動(dòng)化設備的控制參數、工作狀態(tài)等數據信息進(jìn)行集中管理，這就需要構建大型的傳輸網(wǎng)絡(luò )、數據倉庫、信息系統進(jìn)行上述數據信息的網(wǎng)絡(luò )傳輸、集中存儲以及分析展現。
1.2 控制理論受到新技術(shù)的挑戰
控制論作為信息社會(huì )最為基礎的理論體系，也是推動(dòng)自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)發(fā)展的源動(dòng)力。在工業(yè)實(shí)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(jìn)行特定化研究完成的。然而，云計算、大數據分析的時(shí)代，對大量相同工業(yè)設備運行狀態(tài)參數的獲取、云端集中海量存儲，并借助大數據分析技術(shù)，往往能夠獲得對單一設備進(jìn)行控制優(yōu)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(shí)也給控制理論的發(fā)展引導了方向。 1.3 復合型人才培養的需求
自動(dòng)化傳統教學(xué)中以自動(dòng)化相關(guān)理論為基礎，重點(diǎn)講解自動(dòng)控制原理、電氣控制、過(guò)程控制等相關(guān)理論、行業(yè)應用知識，學(xué)生個(gè)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(guān)硬件系統。然而，面對物聯(lián)網(wǎng)、大數據、云計算等新技術(shù)應用趨勢，上述課程結構所培養的人才能力過(guò)于局限，無(wú)法滿(mǎn)足實(shí)際工作中對于復合型人才的迫切需求，同時(shí)也在一定程度上使得培養的學(xué)生在后期競爭中處于劣勢。
1.4 高校自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)發(fā)展的良好機遇
挑戰也就意味著(zhù)機遇，計算機技術(shù)、信息技術(shù)的發(fā)展為自動(dòng)化理論知識的深度發(fā)掘提供了源動(dòng)力。從自動(dòng)化專(zhuān)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、大數據進(jìn)行聯(lián)姻的基因。自動(dòng)化設備作為信息生產(chǎn)、傳輸、完成控制動(dòng)作的最前端，通過(guò)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(shí)際工業(yè)領(lǐng)域的未來(lái)應用，反過(guò)來(lái)也促進(jìn)了高校自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)信息類(lèi)課程的開(kāi)設。通過(guò)增設及調整部分計算機、信息技術(shù)相關(guān)課程，可以進(jìn)一步完善高校自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)的課程體系結構，提供給學(xué)生更完備的理論、應用知識框架，同時(shí)也能夠為進(jìn)一步培養適應新形勢、新技術(shù)發(fā)展趨勢的復合型人才奠定堅實(shí)的基礎。
二、信息類(lèi)課程的教學(xué)目標
在新形勢下，物聯(lián)網(wǎng)、云計算、大數據的應用使得高校自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)信息類(lèi)課程從過(guò)去輔助性、擴展性的從屬地位，變成培養未來(lái)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(xué)目標則是，以自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)控制理論基礎為核心，以電氣控制、過(guò)程控制等應用學(xué)科為基礎，通過(guò)搭建合理的信息類(lèi)課程形成層次化、階段化、完備化的自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)外延，從而培養能夠適應自動(dòng)化未來(lái)發(fā)展趨勢、能夠服務(wù)國家經(jīng)濟建設的復合型自動(dòng)化人才。概括起來(lái)，可以形成三句話(huà)：
一是“內容豐富、環(huán)環(huán)相扣”：通過(guò)設定合理的信息類(lèi)課程體系結構，建立各課程之間的銜接、支撐關(guān)系，培養學(xué)生系統全面的知識體系、科學(xué)的思維方式，并且能夠將各門(mén)課程進(jìn)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(shí)踐”：通過(guò)建立切合實(shí)際應用的課程內容，緊密跟蹤最新的信息技術(shù)，寓實(shí)踐應用于課程理論教學(xué)過(guò)程中，提高課程教學(xué)過(guò)程中學(xué)生領(lǐng)會(huì )掌握教學(xué)知識的程度，培養學(xué)生較強的實(shí)踐能力和有特色的、緊跟實(shí)踐應用發(fā)展的技術(shù)能力。三是“著(zhù)眼未來(lái)、擴展性強”：通過(guò)設立具有前瞻性的信息類(lèi)課程教學(xué)內容，著(zhù)眼未來(lái)技術(shù)發(fā)展趨勢，針對有廣闊應用前景的技術(shù)進(jìn)行導論性講授，重點(diǎn)關(guān)注通用性、共通性的課程內容，培養學(xué)生對新興技術(shù)的敏感度，激發(fā)學(xué)生的求知欲，從而培養學(xué)生的可持續發(fā)展潛力。
三、信息類(lèi)課程設置
針對物聯(lián)網(wǎng)、云計算、大數據等新技術(shù)應用對高校自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)教學(xué)課程設置所提出的要求，并結合上述新形勢下自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)信息類(lèi)課程教學(xué)目標，高校自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)信息類(lèi)課程的設置應能夠體現信息化的特點(diǎn)，并且涵蓋自動(dòng)化專(zhuān)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(gè)階段。
信息獲取階段應重點(diǎn)開(kāi)設檢測技術(shù)、傳感器技術(shù)等相關(guān)課程。信息傳輸階段則應重點(diǎn)開(kāi)設計算機通信技術(shù)、計算機網(wǎng)絡(luò )、現場(chǎng)總線(xiàn)、無(wú)線(xiàn)通信網(wǎng)絡(luò )等相關(guān)課程。信息存儲及處理則應重點(diǎn)開(kāi)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(guān)課程。而在信息利用階段則應重點(diǎn)開(kāi)設單片機原理及應用、嵌入式系統、虛擬儀器、機器學(xué)習、系統工程等相關(guān)課程。
上述四個(gè)階段的課程內容相輔相成、環(huán)環(huán)相扣，充分體現了自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)研究對象數據信息的大范圍、全過(guò)程閉環(huán)流轉過(guò)程，數據信息已經(jīng)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(mǎn)足新的應用模式對于數據價(jià)值的深度挖掘要求。從教學(xué)角度講，上述四個(gè)階段也充分體現了信息類(lèi)課程的教學(xué)目標，構建一個(gè)“內容環(huán)環(huán)相扣、新穎并重在實(shí)踐、著(zhù)眼未來(lái)并易于擴展”的自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)信息類(lèi)課程知識體系結構。
四、實(shí)踐教學(xué)環(huán)節
良好的自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)信息類(lèi)課程體系構建僅僅是完成了理論教學(xué)內容的搭建，實(shí)踐教學(xué)作為理論教學(xué)的補充又是必不可少的，這尤其體現在信息類(lèi)課程上，其主要由信息學(xué)科強實(shí)踐性決定[2]。特別地，其在培養學(xué)生實(shí)踐創(chuàng )新能力方面甚至超過(guò)理論教學(xué)。因此，對信息類(lèi)課程的實(shí)踐教學(xué)環(huán)節應重點(diǎn)關(guān)注以下三方面：
第一，搭建完備的綜合性實(shí)驗環(huán)境、實(shí)踐場(chǎng)所。除了建立傳統的自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)實(shí)驗室，如過(guò)程控制、電氣控制實(shí)驗室之外，還需要考慮如何構建各實(shí)驗室之間、實(shí)驗設備之間的信息溝通渠道，如計算機操作實(shí)驗室與專(zhuān)業(yè)實(shí)驗室實(shí)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(shí)踐過(guò)程的完備化。進(jìn)一步激發(fā)實(shí)踐教學(xué)過(guò)程中學(xué)生的團隊合作能力、探索能力。第二，建立專(zhuān)門(mén)的教師科研與學(xué)生實(shí)踐創(chuàng )新對接平臺。擺脫過(guò)去照本宣科、驗證性實(shí)驗的教學(xué)方式，建立教師科研與學(xué)生實(shí)踐創(chuàng )新對接機制，將科研中的強實(shí)踐性問(wèn)題抽象化后對接成為學(xué)生的實(shí)踐創(chuàng )新主題，充分發(fā)揮學(xué)生實(shí)踐的主觀(guān)能動(dòng)性，并激發(fā)解決未知問(wèn)題的求知欲。第三，弱化“小”實(shí)驗，重塑“大”實(shí)驗。摒棄一門(mén)課程配套一組實(shí)驗的傳統實(shí)踐設置模式，重點(diǎn)打造自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)信息類(lèi)課程“大”實(shí)驗。從信息類(lèi)課程詮釋的數據信息四個(gè)階段出發(fā)，建立囊括四個(gè)階段全過(guò)程的大實(shí)踐體系，明確體系中的各環(huán)節內容，并將其對應映射到不同學(xué)期的不同課程中，使得學(xué)生隨著(zhù)學(xué)習過(guò)程的不斷推進(jìn)，逐步完成大實(shí)踐過(guò)程的不同細節，最終完成“積木式”的信息類(lèi)課程大實(shí)踐。
五、結語(yǔ)
信息新技術(shù)的不斷推廣應用在顛覆式的改造傳統行業(yè)，高校作為傳統行業(yè)的一員，也必然會(huì )受到新技術(shù)應用的沖擊，這不僅體現在教學(xué)形式上，也必然體現在教學(xué)體系的建設上。自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)作為距離信息技術(shù)最近的一個(gè)專(zhuān)業(yè)，信息類(lèi)課程的建設及實(shí)踐教學(xué)環(huán)節同樣也受到新技術(shù)應用的引領(lǐng)。搭建完備的信息類(lèi)課程體系結構，并且建立良好的實(shí)踐教學(xué)環(huán)節不僅是各高校自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)迫切需要開(kāi)展的工作，同時(shí)也能夠為進(jìn)一步激發(fā)學(xué)生的創(chuàng )新意識、實(shí)踐熱情，培養經(jīng)濟建設需要的復合型人才奠定重要的基石。
參考文獻
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