自动化专业创新教育与实践能力培养方案

自动化专业创新教育与实践能力培养方案当今时代，科技进步日新月异，国际竞争变得日趋激烈。而各国之间的竞争，说到底，是人才的竞争，是民族创新能力的竞争。高等学校是培养人才的摇篮，是经济发展的强大后盾，中华华民族能否在二十一世纪取得更大的发展，关键在于我国的高等学校能否培育和造就出适应时代发展的大批创新人才。因此，高等学校必须加快教学改革，大力开展创新教育，着重培养大学生的创造性思维和创新能力，将教学目标由培养“知识型”人才转向培养“创新型”人才。实施创新素质教育，培养具有创新能力的高素质人才是我国高等教育面向世界、面向未来、面向现代化的必由之路。创新教育是培养学生创新能力（包括创新意识、创新技术）的教育思想、观念、方法及手段的总和，它的最终目标是培养高素质的创新人才。高校创新教育是以开发大学生的创造力为宗旨、培养创新型人才为目标的综合性教育。创新教育作为一门探索性学科必须渗透到高校教学每个学科的不同层面，创新教育体现素质教育的根本宗旨，承担素质教育的重点任务，反映素质教育的培养目标。创新教育就是以培养人们创新精神和创新能力为基本价值取向的教育，其核心是在通识教育与专业知识教育的基础上，在全面实施素质教育的过程中，为迎接知识经济时代的挑战，着重研究与解决在基础教育领域如何培养当代大学生的创新意识、创新精神和创新能力的问题。通过创新教育，使他们作为一个独立的个体，能够善于发现和认识有意义的新知识、新事物、新方法，能够善于主动解决实践过程的工程问题。一、创新教育与实践能力培养指导思想自动化专业创新教育与实践能力培养指导原则以自主创新为指导，以创新意识、创新精神的培养为前提，以创新能力的培养为关键，以强化实践性教学环节为手段，从转变教育观念入手，树立以学生为中心的教育观念，努力营造优良的创新教育环境和氛围。自动化专业是具有很强实践性的学科专业，因此自动化学生创新教育与实践能力的培养要依托于第二课堂，本着第一课堂打基础，第二课堂出成果的方针，积极开展各类科技活动，培养学生的实践能力、创新意识和创新精神，注重于培养和发展学生的特长及个性，鼓励学生崇尚科学、勇于创新，提高实践能力。通过组织一系列的科技活动和专业技能的培训，使学生能紧跟自动化技术的发展趋势，了解和掌握自动化科学的最新技术，培养学生获取新知识、新技术的能力，使学生的专业素质得到可持续发展。二、创新教育与实践能力培养目标自动化专业是具有很强实践性的学科专业，在培养过程中注重拓宽专业基础知识，使学生在知识性、专业性、智力性和研发性等多方面的得到发展，积极开展各类科技活动，培养学生的实践能力、创新意识和创新精神，注重于培养和发展学生的特长及个性，鼓励学生崇尚科学、勇于创新，提高实践能力。通过组织一系列的科技活动和专业技能的培训，使学生能紧跟自动化技术的发展趋势，了解和掌握自动化科学的最新技术，培养学生获取新知识、新技术的能力，使学生的专业素质得到可持续发展。自动化专业创新教育与实践能力培养的培养目标是培养系统掌握控制理论、信息处理、系统工程和计算机技术与应用，网络技术等方面的基础知识，掌握自动化装置和自动控制系统分析、设计、实验研究以及系统仿真、优化能力。能够在运动控制，工业过程控制及管理决策等领域从事系统设计、系统运行、研究与科技开发以及经营管理工作。其具体要求是1、具备独立获取必要资料、信息、知识，并能提出问题、分析解决问题的能力和一定的开拓创新精神，具有扎实的数理基础、较高的外语水平、良好的计算机开发和应用技能；2、紧密跟踪自动化科学与技术的发展动态和自动化领域的各类新成果；3、掌握自动化系统的设计、分析能力，能够对控制进行仿真研究。4、掌握嵌入式控制系统的基本开发技术和方法，掌握自动化软件的基本开发技术和方法，具有初步的系统规划等能力。5、掌握自动化科学与技术学科领域的基本理论，具有在自动化领域和相关领域中从事科学研究、科技开发、教学及管理的能力；6、注重“学以致用”，能够运用所学知识解决实际的自动化工程问题。三、创新教育与实践能力培养方案创新教育方案的基本内容分为三个部分创新基本理论学习、创新能力培养、创新素质教育。创新基本理论学习包括创造学基础知识学习、学科基础创新知识学习、专业创新知识学习。创新能力培养包括创造性思维能力培养，设计型、综合性实验及实践能力培养，创新设计能力培养，创新成果不大能力培养。创新素质教育包括自主创新意识养成、创新精神体现、创新品质和创新人格的形成。按照知识、能力、素质三者协调发展的人才培养模式，加强对自动化专业学生的创新教育，培养大量适应知识经济时代和社会主义建设需要的高素质创新人才。具体方案如下（一）创新素质教育课程体系建设方案在制定教学计划时，坚持“因材施教，分类指导”的思想，既要注重理论教学，同时要努力向提高学生实践创新能力方向转移，在现有的教学计划中，加大实验教学、实践教学、综合性课程设计、生产实习和社会实践方面比重，同时教学计划设计要比较灵活，使学生对实践有深入研究的时间和能力，为培养学生的实践能力、创新意识和创新能力提供一个宽松的环境。为使学生获得系统的创造学基础知识，以及更多的专业创新理论和专业创新知识，在基础课程和专业课程中筛选和增开若干门在创新教育和实践能力培养中具有重要作用的课程构成自动化专业学生创新教育的课程体系。1、学校专列创新系列课程创造学基础、科学技术发展史、科技情报检索、科技论文写作、数学建模、计算方法、信息光学与激光技术。2、学院专列创新系列课程计算机绘图、软件技术基础、通信概论、计算机网络技术、数据库应用基础、新型单片机原理与应用、MATLAB语言等。3学科基础课信号与系统分析、模拟电子技术、数字电子技术、数字信号处理、自动控制原理、微机原理与接口技术、电子电力技术、电器设备与控制、传感器技术4专业课必修课程电气传动与控制技术、计算机控制系统、智能控制、控制系统仿真、远程监测控制系统选修课程过程控制、集散控制、供电技术、新型交流调速技术、电力机车控制技术、PLC原理及应用5新技术讲座结合本专业领域的最新成果及发展趋势开展以新技术应用为侧重点的讲座1）铁路自动化新技术讲座2）智能交通控制技术讲座3）电力电子新技术讲座4）综合自动化新技术讲座5）机车控制新技术讲座6）智能仪器和自动测试系统新技术讲座7）智能控制系统新技术讲座8）自动化系统设计与仿真新技术讲座以上讲座根据学科发展动态变化，主要是让学生感受新技术在本专业领域内的应用，拓宽学生的视野、培养创新的思维和意识。2005版自动化专业教学计划中体现的创新教育与实践能力培养的具体内容如下表一教学计划创新教育与实践能力培养学时分配各学期课程分布及周学时数课程名称学分总理实一二三四学时数论学时践学时12短134短256短378马克思主义哲学原理348483应用写作153030科学技术发展史12020数学建模23232信息光学与激光技术23232创造学基础12020科技情报检索12020自动控制原理3645684计算机控制技术3484083新型交流调速技术232324智能控制2322844控制系统综合与设计11周毕业实习及毕业设计1313周表二实践教学创新教育内容序号编号名称周数学分学期内容及其安排1入学教育11242351010军事训练2223生产劳动2218课外，假期进行4社会实践3318课外，假期进行515351020金工实习334602351040认识实习（电子仪器实践）114702351010模拟电子技术课程设计114802351020数字电子技术课程设计114915352010电工电子实习3351002352010电力电子技术课程设计1161102352050单片机原理及应用课程设计11612专业限选课课程设计11613专业限选课课程设计2271402352020生产实习337150235204自动化专业工程综合设计124467包含单片机控制、可编程序控制器、运动控制、过程控制、系统仿真、电力电子技术、综合自动化等内容1602352030毕业实习、毕业设计（论文）1815817181920212223合计42周38课内（二）创新教学内容、方法和手段1本着拓宽知识面，夯实基础的要求，抓好自动化专业的电路分析、电子线路和计算机三大基础课程，加强学科内容改革，优化课程配置，突出思维方法、理论的形成和应用，以及技巧和技能，为创新意识和创新思维的培养奠定良好的基础。2通过第一课堂和第二课堂向自动化学生介绍本学科的最新成果和前沿发展信息，以及多学科的综合应用成果，让学生既了解专业的过去和现在，又了解未来的发展趋势和前景，对专业的未来充满信心和想象力，具有科学的广博视野。3在教学的各个环节中，突出创新意识、创新思维，培养学生创造性的发现问题、分析问题和解决问题的能力。4精选教材，倡导现代化的教学手段，加大课堂的信息量。将学生作为教学的主体地位，倡导多种形式的教学形式。5倡导“因材施教”，在教学过程中，对专业基础知识和专业知识有独到见解的学生，经任课老师推荐，系主任批准，报学院和教务处备案，可免考相关课程，并记录优良成绩。6探索考试制度的改革，采用多种形式组织考试。（三）创新实验及实践方案1创新实验设置大学物理实验，EDA综合实验，电子仪表组装，自动化控制原理实验，计算机控制实验，传感器技术实验，单片机原理课程设计，控制理论课程设计，计算机控制技术课程设计，PLC课程设计等。2创新实践环节设置1）电子工艺实习；2）金工实习；3）认识实习；4）生产实习；5）自动化软件实训；6）计算机仿真大赛；7）电子设计大赛；8）足球机器人大赛；9）毕业设计综合创新实践。3创新实验室、实践基地设置1）与西门子公司共建PLC自动化实验室，作为创新教育与实践能力培养的重要基地。2）在自动化系建立嵌入式控制系统开发实验室，配备指导教师；3）建立以企业产品生产、研发单位为主的工程实践基地；4）联合光电技术与智能控制教育部重点实验室，建立创新实验、实践基地；5）依托过程控制实验室、PLC实验室与实践基地、DCS实验室、传感器实验室建立创新实验实践基地。4鼓励引导学生积极参与教师的科研项目，积极参加课外科技活动。（四）创新教育与实践能力培养师资方案创新教育是每一位高校教师共同承担的创新工程，从通识教育到专业知识教育，进而发展到创新教育，前一个环节为后一个环节创造必备条件。自动化系对所在专业学生进行创新教育，首先需要一批爱岗、敬业、博学、上进的教师，转变传统的“书本教案讲台黑板”的授课方式，要求每一位教师把自己融入创新教育的系统工程中，责无旁贷地为创新教育工程在教学岗位身体力行。以自动化实验室为平台，联合自动化领域的科研院所、企业单位，通过科研项目合作，进一步强化教师的工程实践和训练能力，为学生的创新教育与实践能力培养奠定基础。在35年内，建立一支水平高、素质好，教学与科研、生产实际相结合，结构合理的创新师资队伍。（五）创新教育方案1引进和研制高水平的CAI课件；2委派骨干教师到著名大学进行创新教育培训和交流；3建设创新教育相关教材；4开发相关创新实验，编写指导书。四、创新教育与实践能力培养方案实施步骤（一）创新教育与实践能力过程1、第一学年以打好数学、物理、人文素质及计算机基础为重点，逐步增强创新意识和主动获取知识的意识；2、第二学年以打好电子技术、自动控制原理等课程基础为重点，逐步增强动手能力，具备初步的知识获取能力；3、第三学年在学习专业基础课程的基础上，以创新实验和实践环节为依托，培养自动化专业学生创新思维、创新设计能力和动手能力；4、第四学年在专业课程的学习的基础上，以各类竞赛、科研活动和毕业设计为背景，培养学生综合创新能力，达到初步独立解决自动化领域工程问题的能力。总之，自动化专业学生的创新教育和实践能力的培养是一项复杂的系统工程，不能期望一蹴而就。需要认真研究和探索，发扬“求真务实”的科学精神，力争把创新教育与实践能力培养方案落到实处。使学生通过四年的学习和训练，逐步得到创新基本理论学习、创新能力培养、创新素质养成教育的整体目标。（二）加强实验教学，提高创新基本素质1利用新生入学教育机会，积极宣传专业的特色，参观实验室，并进行专业基本情况介绍。2在实验教学中，除在电路分析、模拟电子技术、自动控制原理的课程中开设若干个验证性实验以外，充分开放实验室，开设设计型和综合性实验，鼓励写出实验型小论文。逐步提高学生动手、分析总结的综合实验能力。3充分利用实验室，在专业基础课程中进行课程设计和实践能力培训，进行综合实验，课程设计结合实验室设备有针对性的进行，还可利用计算机进行辅助分析和仿真，从而大大提高大学生的实验设计能力和应用计算机进行实验课程分析和设计的能力。4进入专业方向训练后，专业课程实验通过实验室和生产现场实验（实习）相结合的方式进行，以便使同学更好地联系生产实际。专业课程的实验以设计型实验为主，验证型实验为辅，课程实验以实验室和现场相结合的方式进行（三）强化各类实习环节，培养实践应用能力自动化专业实习类型有工艺实习、专业实习。1工艺实习工艺实习形式有金工实习、电子工艺实习、电子仪表组装、电子元器件市场调研与自主设计、EDA综合实验，测试仪表应用等内容。金工实习为期两周，时间安排在大学第四学期，实行学分制管理，使学生在工厂内充分认识和体会金加工的各个环节，提高其动手实践能力。电子工艺实习、电子仪表组装、电子元器件市场调研与自主设计时间安排在大学第四学期短学期，进行顺序，要求学生在掌握电工、电子基本理论的同时，能熟练使用各类电工、电子仪表和工具，能够组装和自主设计简单电工、电子产品，排除已有设备中的故障，有利于同学们对电子技术的巩固与实践能力和创新能力的培养。EDA综合实验等要求同学在学完模拟电子技术、数字电子技术等课程，并具有一定计算机编程能力的基础上进行电子综合设计的强化训练，时间安排在大学第六学期短学期。常用测试仪表应用实习要求学生能够熟练使用自动化作业现场经常使用的各类测试仪器、仪表，并能够进行常规测试，为后面的生产实习和毕业设计打下实践基础。2专业实习自动化专业实习包括认识（参观）实习和生产实习两部分。参观实习主要是到景泰电力提灌工程、兰州机务段、兰州电机厂、酒泉钢铁公司、天水电气传动研究所单位参观认识自动化生产调度、设备运行、检修维护等项目；生产实习主要是到株洲电力机车厂、北京丰台机务段进行自动化生产、控制系统、工厂供电系统等项目的实际操作和演练、使学生真正参与到生产实际中来提高自己的实践能力。通过专业实习，使学生对自己所学的专业有了一个全新的认识，甚至可以找到自己今后的就业方向和发展道路。（四）课程设计其基本思路是通过一个开放式的综合性课程设计，使学生得到一次系统化的综合应用的实践锻炼。针对自动化专业，具体想法是将电子技术、传感技术、电力电子技术、自动控制理论、电力拖动控制系统、EDA技术、机械基础、机车控制技术、综合自动化技术等课程联系起来，开设多个选题，要求学生针对某一选题，23人为一个小组，在教师提供的开放式平台的基础上进行自主设计，独立实践。这样的课程设计不同于传统课程设计，在具有综合性的特点的同时，又有别于毕业设计，因为选题经过特别考虑，以教学平台为基础。该课程设计安排在第七学期进行，即在专业方向课程学习的同时、毕业设计开始之前进行。（五）毕业设计毕业设计是对学生实践创新能力的检验。自动化专业是一个实践性很强的专业，根据实际情况毕业设计分为三类1学生的全部毕业设计均在校内完成，选题由指导教师确定，实验室开放；2学生在毕业设计前期到相关企业或将来的工作单位实习，在学校完成毕业设计，选题可以自定，也可以是企业的相关课题3学生的整个毕业设计全部在企业完成，选题必须是企业的相关课题，但毕业答辩必须回校完成。学生可根据自己的实际情况自愿选择相应种类的毕业设计，实践证明，通过毕业设计可极大地提高学生的实践创新能力，同时也是对其实践创新能力的综合检验。（六）改革教学模式，创建专业创新基地计划每学期聘请高水平的教师或研究人员，开展结合本专业方向的创新学、创新设计等系列讲座，以及新理论、新技术应用讲座。1更新教学内容。专业教学将结合本学科国内外最新发展动态进行教学，同时组织力量有计划的编写适合专业发展、切合我校实际、融入学科最新发展动态的新教材。2应用现代化教学手段，把先进的电子教案、多媒体课件等用于课堂教学，增加课堂信息量。要求专业基础课和专业课至少有五分之一的计算机辅助教学的学时。3深入开展教学法研究。每周进行一次教学研究活动，认真研讨在理论讲授，实验指导，课程设计、毕业设计、答疑辅导、考试考核等环节中对学生进行创新意识，创新思维、创新能力培养的方法和途径。4培养具有创新精神和创新能力的师资队伍。5高度重视实践教学。改革实验教学内容和教学模式，充分发挥实验教