陳寧 桂衛(wèi)華 陳明義 陽春華 粟梅

摘要：為深化工程教育改革，推進新工科研究和實踐，中南大學自動化學院根據(jù)自身發(fā)展需要和學科特色，將自動化、電氣工程、智能科學與技術(shù)和電子信息等專業(yè)相互深度融合，形成了大自動化類專業(yè)。同時結(jié)合人工智能、機器人、物聯(lián)網(wǎng)、云計算及大數(shù)據(jù)等技術(shù)在自動化領(lǐng)域的應用需求，著重構(gòu)建大自動化專業(yè)的電類技術(shù)人才的創(chuàng)新培養(yǎng)體系。文章從電類技術(shù)基礎(chǔ)課程內(nèi)容、課程實踐和教學平臺的建設三方面入手，研究我校大自動化類專業(yè)電類技術(shù)基礎(chǔ)課程新體系的建設。旨在提高我校大自動化類專業(yè)學生的綜合素質(zhì)，培養(yǎng)出具有競爭力的學生，為其他高校大自動化類專業(yè)電類技術(shù)基礎(chǔ)課程體系改革提供借鑒。

關(guān)鍵詞：中南大學；大自動化類專業(yè)；電類基礎(chǔ)課程；教學平臺

中圖分類號：G312 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2019）30-0075-03

一、課程體系建設的背景

一個國家自動化水平的高低是國家發(fā)達的標志之一，而國家的自動化水平的高低很大程度上取決于高等教育對自動化人才的培養(yǎng)。隨著現(xiàn)在電工電子技術(shù)的高速發(fā)展，電類技術(shù)基礎(chǔ)課程在自動化領(lǐng)域有著不可或缺的作用。

中南大學自動化學院根據(jù)自身發(fā)展需要和學科特色，在新工科[1-2]的建設實踐中進行創(chuàng)新研究，將自動化、電氣工程、智能和電子信息等專業(yè)相互深度融合，形成了特有的大自動化類專業(yè)。同時結(jié)合人工智能、機器人、物聯(lián)網(wǎng)、云計算及大數(shù)據(jù)等技術(shù)在自動化領(lǐng)域的應用需求，著重構(gòu)建大自動化類專業(yè)的電類技術(shù)人才的創(chuàng)新培養(yǎng)體系。

國內(nèi)院校的自動化類專業(yè)電類技術(shù)基礎(chǔ)課程很多存在聯(lián)系不緊密，且課程開展的順序比較不合理的問題。例如安徽工程大學的自動化類專業(yè)主要課程包括：電路分析、數(shù)字電子技術(shù)、模擬電子技術(shù)、微機原理及應用、可編程控制器原理及應用。實驗內(nèi)容及課程設計包括：電路分析實驗、模擬電子技術(shù)實驗、數(shù)字電子技術(shù)實驗、專業(yè)綜合實驗以及單片機原理及應用課程設計、電子技術(shù)課程設計。其電類技術(shù)基礎(chǔ)課程安排較為傳統(tǒng)，且課程之間并沒有密切的聯(lián)系，各課程獨立展開。

清華大學自動化類專業(yè)涵蓋自動化與電子科學與技術(shù)兩個專業(yè)。第一學期開展大學物理課、數(shù)學基礎(chǔ)課，為電類技術(shù)基礎(chǔ)課程做準備，第二學期開展電路原理課程，第三、四學期分別開展數(shù)字電子技術(shù)、模擬電子技術(shù)課程，同時實驗安排緊跟課程，第二、第四學期分別開展金工實習、電子技術(shù)課程設計。從清華大學大自動化類專業(yè)電類技術(shù)基礎(chǔ)的課程體系可以看出，其課程設置是循序漸進、步步加深的，充分地將學科基礎(chǔ)課程融入專業(yè)課程中，同時學科基礎(chǔ)課程之間也有一定的融合，再者結(jié)合相關(guān)課程實驗很好地將理論及時應用到實踐中。這樣的課程體系有利于學生對所學知識的綜合應用，激發(fā)學生的研究興趣，培養(yǎng)出高質(zhì)量的大自動化類人才。

國外高校的大自動化類專業(yè)電類技術(shù)基礎(chǔ)課程內(nèi)容實現(xiàn)了課程間很好地融合。例如美國麻省理工大學的EECS學院開展的電磁學及其應用、微電子器件及其電路，將磁路與電路進行融合，同時獨立開展多個實驗，充分將理論體現(xiàn)在實踐中[3]。哥倫比亞大學ECE學院開設了電器工程基礎(chǔ)、工程電磁學、模擬電路分析與設計、數(shù)字電路分析與設計，這些課程不僅實現(xiàn)了磁路與電路的糅合，在電路方面實現(xiàn)了分析、設計與實踐的結(jié)合，能很好地加深學生的理論深度，鍛煉學生的動手能力，激發(fā)學生的創(chuàng)新精神。同時上述兩所國外高校都強調(diào)學生的自主學習能力，采用學生定期上臺發(fā)表演講的方式進行綜合教學。

中南大學大自動化類專業(yè)電類技術(shù)基礎(chǔ)課程包括電路原理、模擬電子技術(shù)、數(shù)字電子技術(shù)、電工電子技術(shù)、電子技術(shù)課程設計、電工電子實習、微機原理及控制器、單片機原理及應用等。通過對比分析發(fā)現(xiàn)，中南大學大自動化類專業(yè)電類技術(shù)基礎(chǔ)課程的內(nèi)容存在冗余或缺乏、課程實踐單一或與課程內(nèi)容不同步以及相應的教學平臺不完整或缺乏創(chuàng)新等問題。因此必須針對大自動化類專業(yè)電類技術(shù)基礎(chǔ)課程的實際情況，吸取國內(nèi)外高校相關(guān)專業(yè)的電類技術(shù)基礎(chǔ)課程的建設經(jīng)驗，建設出一套具有中南特色的大自動化類專業(yè)電類技術(shù)基礎(chǔ)課程體系，提高大自動化類專業(yè)學生的社會競爭力，同時使得大自動化類專業(yè)在課程體系、課程內(nèi)涵、培養(yǎng)計劃、課程管理方面與國際接軌。

二、課程體系存在的問題及建設目標

通過分析中南大學大自動化類專業(yè)電類技術(shù)基礎(chǔ)課程可以發(fā)現(xiàn)，傳統(tǒng)電路課程中缺少電路與磁路的結(jié)合，將會導致問題分析不深入。由于通信技術(shù)的高速發(fā)展，就必須在模擬電子技術(shù)中結(jié)合高頻技術(shù)以適應時代需求。隨著傳統(tǒng)的數(shù)字電子技術(shù)中74系列邏輯芯片逐漸被淘汰，而現(xiàn)場可編程門陣列（FPGA）的出現(xiàn)完全具有能夠替代這些芯片的能力，就很有必要在數(shù)字電子技術(shù)課程中引入FPGA及其需要的硬件語言VHDL的內(nèi)容。再者由于微處理器技術(shù)的廣泛應用，傳統(tǒng)課程中的8088CPU由于其計算速度慢等因素逐漸被其他高性能的CPU芯片取代，因此課程內(nèi)容更新為其他高性能的芯片的介紹，例如MSP430、STM32等，更有利于學生迅速適應時代的步伐，提高自身的競爭力。此外，實驗室平臺還處于實驗時間滯后于教學以及實驗內(nèi)容安排冗余的狀態(tài)，沒有很好地結(jié)合開展的基礎(chǔ)課程同時進行綜合實踐，而且實驗內(nèi)容相似程度高。若需要學生具有良好的動手能力以及通過實際加深對大自動化類專業(yè)電類技術(shù)的理論了解程度，就應當同時將開展的理論課程與實踐進行融合。再者，教學是課程改革中最為重要的一個環(huán)節(jié)，教學人員很大程度上會影響學生的對本課程的掌握程度。因此就必須對教學人員的綜合素質(zhì)進行培訓以及對講義進行更新。因此建設一套新的又有競爭力的大自動化類專業(yè)電類技術(shù)課程體系將極大程度上提高大自動化類專業(yè)學生的綜合素質(zhì)，培養(yǎng)出具有競爭力的學生。

針對以上大自動化類專業(yè)電類技術(shù)基礎(chǔ)課程體系現(xiàn)存的問題，通過學習國內(nèi)高校大自動化類專業(yè)的電類基礎(chǔ)課程體系的設置以及國外高校大自動化類相關(guān)專業(yè)課程體系的設置，結(jié)合大自動化類專業(yè)電類技術(shù)基礎(chǔ)課程該體系的現(xiàn)狀，依照大自動化類專業(yè)的方向和特色，優(yōu)化大自動化類專業(yè)電類技術(shù)基礎(chǔ)課程的課程體系；根據(jù)大自動化類專業(yè)電類技術(shù)基礎(chǔ)課程體系的需求，明確各方向的理論與實踐內(nèi)容，開展相應的課程，并確定對應課程的教學大綱、教學內(nèi)容和課程要求；研究大自動化類專業(yè)電類技術(shù)基礎(chǔ)課程之間的相互關(guān)聯(lián)性，將各課程理論進行結(jié)合，開展相應的實踐課程，開闊學生的視野，激發(fā)求知和創(chuàng)新欲望；建設高效率國際化的課程管理機制，實現(xiàn)課程信息公開化。目的是優(yōu)化大自動化類專業(yè)的電類技術(shù)基礎(chǔ)課程體系，進一步提高大自動化類專業(yè)的建設水平，推動大自動化類專業(yè)的發(fā)展，進而提升大自動化類專業(yè)學生的理論和實踐水平。

三、課程新體系的建設內(nèi)容

針對中南大學大自動化類專業(yè)電類技術(shù)基礎(chǔ)課程體系現(xiàn)存的問題，結(jié)合大自動化類專業(yè)的方向和特色，通過對比分析國內(nèi)外高校大自動化類專業(yè)電類基礎(chǔ)課程體系，從課程內(nèi)容、課程實踐和教學平臺三方面著手進行課程新體系建設。

1.課程內(nèi)容建設。分析大自動化類專業(yè)的電類技術(shù)基礎(chǔ)課程，理順電類技術(shù)基礎(chǔ)課程內(nèi)容之間的關(guān)系，盡量避免照搬其他課程的內(nèi)容，強調(diào)結(jié)合大自動化類專業(yè)電類技術(shù)特點的教學內(nèi)容，同時也明確課程中對前瞻性和應用性內(nèi)容的要求，明確課程考核的理論方面和實踐性方面的要求。編寫四本新教材：《電路與磁路分析》、《模擬電子線路》、《數(shù)字邏輯與VHDL》以及《微處理器技術(shù)及應用》，實現(xiàn)電路與磁路的融合、低頻電路與高頻電路技術(shù)的融合、邏輯與編程的融合以及芯片與軟件的融合，以達到相關(guān)課程內(nèi)容的綜合運用的目標，進而覆蓋相應方向上的知識結(jié)構(gòu)和提高學生電類技術(shù)基礎(chǔ)課程的綜合實踐能力。課程實踐建設大自動化類專業(yè)電類技術(shù)基礎(chǔ)課程教學過程包括理論教學與實驗教學。實驗課程的目的是驗證、加深對理論課程的理解和實驗設備的操作。如果相關(guān)課程的實驗內(nèi)容單一或缺乏、實驗教學大大滯后于理論教學，將很難達到我們實驗教學的目的。因此需深入研究大自動化類專業(yè)課程已開展的相關(guān)實驗，分析實驗內(nèi)容及時間安排上的不足之處，改善相關(guān)課程實驗內(nèi)容及時間安排，以提高學生的動手實踐能力，激發(fā)學生的創(chuàng)新、團隊協(xié)作意識，全面提升大自動類專業(yè)學生的綜合素質(zhì)。

2.教學平臺建設。良好的教學平臺建設將極大程度上促進課程體系的建設。教學平臺建設包括實驗平臺建設和教學人員講義及其教學方法建設。如果大自動化類專業(yè)電類技術(shù)基礎(chǔ)課程實驗平臺陳舊或缺乏，無法滿足相關(guān)課程需要，將很難達到理論與實踐相結(jié)合的目的。如果教學人員的講義內(nèi)容不完整或者過于陳舊，教學方法老套無創(chuàng)新，將很難起到良好的教學效果。因此要深入研究大自動化類專業(yè)電類技術(shù)基礎(chǔ)課程的實驗平臺建設和教學人員講義及其教學方法的不足之處，及時加以改善，使得教學內(nèi)容層次化，具有系統(tǒng)關(guān)聯(lián)性，密切結(jié)合工程，實現(xiàn)教學內(nèi)容的少精寬新，更新實驗平臺，為學生進入創(chuàng)新實踐提供保障。

四、課程新體系建設方案

為促進中南大學大自動化類專業(yè)電類技術(shù)基礎(chǔ)課程體系建設更好和更快地實施，采取如圖2所示的方案。首先對比國內(nèi)外高校大自動化類專業(yè)電類技術(shù)基礎(chǔ)課程體系，討論分析自身存在的問題。然后通過對現(xiàn)有的課程內(nèi)容進行增、刪、改，編寫相應的新教材。再者根據(jù)重編后的教材內(nèi)容對實驗平臺和教學師資的要求，更新實驗平臺以及對教學師資進行新建設，通過實踐反饋不斷地優(yōu)化課程體系，實現(xiàn)大自動化類專業(yè)電類技術(shù)基礎(chǔ)課程新體系的高效建設。

1.組織課程體系的分析和研討。通過組織相關(guān)教學人員進行課程體系的分析與研討，包括對大自動化類專業(yè)電類技術(shù)基礎(chǔ)課程之間關(guān)聯(lián)性的分析，對大自動化類專業(yè)電類技術(shù)基礎(chǔ)課程內(nèi)容增添或刪減或糅合，以及實驗平臺的建設、教學講義及方法，關(guān)注如何對大自動化類專業(yè)電類技術(shù)基礎(chǔ)課程進行綜合教學。

2.改善教學內(nèi)容與方式。大自動化類專業(yè)的定位在培養(yǎng)高層次、實用型、復合交叉型、國際化的人才，通過對相關(guān)教學人員進行教學培訓，使其在課程教學上不局限于本課程的教學，適當分析與其他相關(guān)課程的聯(lián)系，讓學生最大程度地了解本課程在專業(yè)領(lǐng)域內(nèi)的作用，激發(fā)學生的好奇心與創(chuàng)造性。同時可以引入微課堂、翻轉(zhuǎn)課堂等新穎的教學方式，激發(fā)學生的自我學習潛能，加深學生對課堂的印象，提高學習效率。

3.以工程實踐能力的培養(yǎng)為重心，建立課程體系綜合實驗平臺。創(chuàng)新型人才必須具備扎實的專業(yè)理論基礎(chǔ)，但過多地強調(diào)知識的連貫性、系統(tǒng)性和完整性，過分注重讓學生掌握寬厚的基礎(chǔ)知識，必然會使學生的學習負擔加重，影響到學生創(chuàng)新能力和創(chuàng)新精神的培養(yǎng)。因此，必須優(yōu)化大自動化類專業(yè)電類技術(shù)基礎(chǔ)課程體系和知識結(jié)構(gòu)，加強實踐環(huán)節(jié)教學，要堅持“理論與實踐并重、知識與運用結(jié)合”的原則，要以培養(yǎng)學生的創(chuàng)新精神和解決實際問題的能力為根本出發(fā)點，精心組織理論教學和實踐教學，加強學生工程實踐能力的培養(yǎng)。

五、總結(jié)

課程體系是學校實現(xiàn)人才培養(yǎng)目標的具體化過程與方法，是提高人才培養(yǎng)質(zhì)量的關(guān)鍵。本文針對中南大學大自動化類專業(yè)電類技術(shù)基礎(chǔ)課程體系的現(xiàn)狀，對比分析國內(nèi)外高校大自動化類專業(yè)的體系，主要研究了電類技術(shù)基礎(chǔ)課程內(nèi)容、課程實踐和教學平臺三方面的建設，旨在促進學生專業(yè)知識融合和綜合實踐能力、創(chuàng)新能力的提升，提高中南大學大自動化類專業(yè)的辦學水平，為其他高校課程體系的建設提供寶貴的經(jīng)驗。課程體系建設應該是一個不斷深入、不斷探索、不斷更新的過程，如何進一步完善課程體系將是我們一直關(guān)注的問題。

參考文獻：

[1]鐘登華.新工科建設的內(nèi)涵與行動[J].高等工程教育研究，2017，（3）：1-6.

[2]李華，胡娜，游振聲.新工科：形態(tài)、內(nèi)涵與方向[J].高等工程教育研究，2017，（4）：16-19.

[3]韓九強，鄭南寧.國外自動化相關(guān)學科專業(yè)教育教學的現(xiàn)狀與發(fā)展研究[J].電氣電子教學學報，2003，25（6）：1-5.