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“应用技术主导型”本科自动化专业高等教育发展调研报告
2005-11-21    北京机械工程学院 刘小河 北华大学 孙和平

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1.概况

 为了更好地分析获取高等教育自动化学科的现状数据,从而促进自动化学科的发展和自动化专业的教学改革,本调研报告对部分高校具有应用技术主导型的自动化学科专业现状进行了分析和总结,具体数据和结论建立在23所高校(省略)自动化类专业的教学改革与发展战略研究调查报告的基础上。

 2.“应用技术主导型”自动化学科专业的培养目标与定位

 分析应用技术主导型自动化学科的现状,首先要分析其培养目标和定位。

 本科自动化专业对学生的业务培养目标是:具备电工技术、电子技术、控制理论、自动检测与仪表、信息处理、系统工程、计算机技术与应用和网络技术等一定范围的工程技术基础和一定的专业知识,能在运动控制、工业过程控制、电力电子技术、检测与自动化仪表、电子与计算机技术、信息处理等领域从事系统应用、系统运行维护以及相应的技术开发和研究等方面工作的工程技术人才。

 应用技术主导型自动化学科专业的定位是:培养自动化应用技术型、应用复合型人才为主,具有较广泛的通识基础,良好的人文素质,扎实的专业知识;具有较强的的解决实际问题的能力;面向工程技术应用、重视实践环节的锻炼,具有较强的工程适应能力;具备一定的行业自动化专业知识和技能。

 培养目标和定位的特色在很大程度上决定了应用技术主导型自动化学科教学的特色。通过分析应用技术主导型样本高校的自动化学科专业的定位与培养目标表明,各高校普遍重视培养复合型人才,一些院校体现出对创新能力、管理能力的培养的重视,其中南京工程学院等大约40%的高校明确定位于培养应用型人才,部分高校的本科自动化专业人才培养的定位和目标略显偏高,高等教育的快速普及和发展使得作为工科教育不可或缺的自动化专业在校学生数量巨大,毕业就业压力也在增大。广西工学院等大约35%的样本高校的培养目标与定位中体现出服务地方经济、北京建筑工程学院等约40%的高校体现出突出服务于某个行业或具有某一行业特色,从而体现出培养特点。

 3. “应用技术主导型”本科自动化学科专业的教学现状

 3.1理论教学体系教学现状

 3.1.1知识的类别结构要求及现状分析

 应用技术主导型专业人才培养规格应具备的知识结构要求包括工具性知识、人文社会科学知识、自然科学知识、工程技术知识、经济管理知识和专业知识。

 根据分析样本高校的现状可知:

 1) 工具性知识基本普及,其中最好的是外语、计算机技术,文献检索也作为一门重要的课程得到普遍重视,但是在方法论、科技协作和科技方法 等“软科学”方面还需有所提高。

 2) 在人文社会科学方面,具备了普及条件,各校普遍开设大量的选修课,起到丰富学生知识结构的作用。

 3) 在自然科学知识方面,各校表现出较大差异,也体现出部分学校对该方面教学的差距。数学、物理教学在各校中普及,然而化学、生命 科学和地球科学等很少有体现,明显表现出对自然科学知识领域涵盖的不完备。这样的知识结构应当有所改善和提高。

 4) 工程技术方面的教育实力雄厚,效果较好。较好地进行了工程技术方面的基本素质培养。

 5) 经济管理知识方面,各学校基本上开展了这方面的基础教育。

 6) 各学校具有较强的专业教学的实力和条件,专业知识的组织有层次,能够适时更新;同时都努力加强专业教学的实践环节,重视教学的实效。

 3.1.2 知识层次结构方面的现状分析

 自动化学科的知识体系结构由三层知识构成:基础知识层、控制知识层、系统知识层;其中,基础知识层主要是数理与机电基础,控制知识层包括传感与检测、通信与网络、计算与处理、控制与智能、执行与驱动、模型与仿真;系统知识层含系统与工程。

 1)基础知识层

 基础知识层中的“数理与机电基础”知识领域中的数学、力学、物理、系统科学、管理科学、电工电子基础、机械基础、计算机原理计算机语言、微机原理等知识单元有较好的普及,而在化学、现代生物学、生命科学、脑科学、思维科学、特别是环境科学及生态学等方面基本知识严重缺乏。

 2)控制知识层

 控制知识层中的六个知识领域都有所涉及,但限于层次较浅的知识单元,且程度不同,各有侧重。传感与检测、控制与智能、执行与驱动、模型与仿真几个知识领域涉及相对较深,通信与网络在近年来正在逐步加强,而计算与处理方面则涉及程度相对较浅。

 3)系统知识层

 系统知识层中的系统与工程领域中普及较广的知识单元是运动控制系统、过程控制系统。

 分析表明,样本高校的自动化专业共性的专业知识体系包括:

 1) 以电力电子、变频技术为核心的应用技术领域,包括交、直流传动控制,大功率电子器件的电能变换与控制。

 2) 以控制理论为基础、微处理器芯片与接口技术为核心的计算机控制技术。包括单片机、PLC、DCS等。

 3) 以网络通信、电子技术为核心的信息技术。该领域包括对信息的获取、处理、传输和信息挖掘等技术的综合应用。

 以上3个大方面构成样本高校自动化专业的知识主体,各校对此均有所侧重,并体现出各校的风格和特点。

 3.1.3 课程的框架结构现状分析

 样本高校的课程体系分为公共基础课、专业必修课、专业选修课和公共选修课四类,部分高校将自动化专业按内容进一步划分为2~4个专业方向,并从专业必修课中划分出相应的专业限修课,如北京机械工业学院的自动化专业分为“电气自动化”和“过程控制”两个方向;北京联合大学的自动化专业分为“控制网络技术”、“智能测控技术”、“多媒体网络应用”、“信息管理自动化”四个方向。南京工程学院、绍兴文理学院也进行了专业方向划分。样本高校较普遍设置的课程如表1所示。

 统计表明,各高校课程设置的基本框架类同,课程设置的系统性强、前后衔接有序,注重基础,勇于开设新课。但在课程的具体设置上 各有所侧重和不同。课程的命名细节不尽相同,个别课程在归类上不尽相同。

表1 自动化专业课程体系表

课 程 类 别

课 程 名 称

公共基础课

毛泽东思想概论、马克思主义哲学、邓小平理论、政治经济学、法学概论、思想道德修养、体育、大学英语、高等数学、工程数学、大学物理、物理实验、计算机基础、程序设计语言、工程制图、现代企业管理、技术经济学

专业必修课

电路、模拟电子技术、数字电子技术、电机与拖动、微机原理及接口技术、信号与系统分析、自动控制理论、现代控制理论、检测与转换技术、电力电子技术、单片机原理、工业计算机网络与通信、电气控制与PLC、专业英语、计算机软件技术基础、自动控制系统、计算机控制系统、过程控制系统、自动化仪表、电 子设计自动化、控制系统仿真等

专业选修课

智能控制、数据库原理及应用、工厂供电、集散控制系统、学科前沿讲座等

公共选修课

文学类选修课、艺术类选修课、社科类选修课、计算机类选修课、外语类选修课等

 公共基础课的普遍性最强,仅存在少数非普遍设置的公共基础课,如文献检索、化学与环境、英语五级等。专业必修课的普遍性也较强,但存在一定数量的非普遍设置的课程:自动化概论、数控技术、过程控制基础等等。部分高校设置了面向行业的系列专业课,如北京建筑工程学院、上海电力学院、南京工程学院分别开设了面向建筑行业、电力行业、数控技术等方面的一些专业课,如“空调电气原理”、“电厂控制系统”、“数控原理与系统”等课程。

 差异充分体现在对专业选修课的设置上。在自动化学科的纵深层次、实用自动化技术、行业控制基础与技术等方面有不同程度的体现,课程内容更加丰富,各具风采。公共选修课的选课方向一致,但在具体课程设置上也有较大差异。

 3.1.4 教材及图书资料

 在教材建设方面,应用技术主导型自动化学科专业取得长足的进步,许多学校根据自身的教学特点和特殊应用行业的具体要求,选取不同的教材,基本满足教学要求。大多数为正式出版教材,部分为自编讲义。自编讲义和自编教材体现出本校教学的特点和侧重点。国内教材占大多数,国外教材很少,但少量课程开始双语教学,体现出对外语教学的重视。近5年内出版教材数量不少。

表2  自动化类技术基础和专业教材建设和使用情况

项   目

自编教材率

选用国内先进教材率

选用国外先进教材率

比例/%

18.59

77.49

3.93

 在图书资料方面,样本高校的原始数据严重不足,无法统计。这也充分体现了在学科发展战略中对图书馆资料及类似教学资源,如相关网络建设等方面重视不足。

 3.2 实践教学体系教学现状

 3.2.1 实践教学体系分析

 该体系包括:入学教育、军训、公益劳动、社会实践周、英语强化周、实习(金工、电子、电工、生产)、课程实验、课程设计(高级语言编程训练、实用软件应用、微机原理等各种专业基础课以及各种专业课)、综合实验(自控系统、过程控制系统等)、毕业设计。

 实践教学正在加强,内容越来越丰富,硬件条件也逐年提高,但在实践教学体系方面有所欠缺。实践教学体系中针对某一科目的实践环节较为丰富,而综合性的实践教学环节较少。科目性实践教学环节,如课程设计、课程实验,仅针对部分课程设置,而一些课程缺少实践环节;且实践环节均为集中设置,缺少对课堂教学过程中的实践教学的明确规定。尚有少数样本学校的实践环节非常少。

 分析表明,实践教学促进了学生的学习兴趣,促进了对相关知识的吸收,并具有广泛的适用性。这与高校大量增强实践性教学环节的教改方向是高度一致的。

 3.2.2 实验室建设

 在加强实践教学的办学指导思想下,实验室条件较以往有较大改善,正逐步规范化,实验的先进性有所提高,实验数量和规模增大 ,并部分实现开放化。实验室的先进性有所提高,但对实验室的投入仍明显偏低。根据统计,近五年投入教学实验经费大多在50~400万元之间不等,平均值约为200万元。对于应用技术主导型类高校,这样的实验室投入对于培养应用型工程人才而言,难度很大。

表3  本科自动化教学实验、教学实验室建设情况

项目 近五年投入教学实验经费/万元 综合性电子类实验/% 综合性控制基础实验/% 综合性专业类实验/% 加工工艺实习均周数 课设与专业综合实验均周数 生产实习均周数 毕业设计平均周数
196.82 25.10 25.82 34.87 2.30 11.26 3.04 14.74

 3.2.3 实习基地

 少数院校体现出具有专业稳定的校外实践教学基地,如广西工学院。大部分学校该项条件较差。

 3.3 素质、能力教育现状

 理工科本科专业人才培养规格一般应具备的素质结构要求包括思想道德素质、文化素质、专业素质、身心素质四个方面 。分析“应用技术主导型”高校自动化学科专业的现状表明,素质教育将是今后教学的主要方向之一,我们对素质教育的改进与提高还需要长期努力。素质教育在当前的教学实践中已经普遍受到重视,但距离收到明显效果还有较大差距。分析结论如下:普遍重视素质教育,但在教学实践中体现得不够;对素质教育的理解有待深入和提高。

 思想道德素质教育状况中,目前已经全面普及的包括政治教育、思想教育、法制教育、道德教育;普遍需要进一步加强的是对学生的诚信教育、团队教育。在文化素质方面,目前已经普及的是文化素养、文学艺术、人际交往,需要加强的是对学生现代意识的培养。专业素质方面,目前更多地停留在对专业基础、专业课的教学与 实验环节,缺乏全面的工程素质和科学素质的培养,在以下方面存在明显不足:科学的思维方法、科学的研究方法、工程意识、价值效益意识。在身心素质方面的现状较为理想,目前学校对学生的身心素质的培养较为全面,在校学生的主观能动性也促进了这方面的提高。

 理工科本科专业人才培养规格一般应具备的能力结构要求包括获取知识的能力、应用知识能力和创新能力三个方面。随着办学条件的改善和网络的普遍应用,学生获取知识的条件大有改善,但自学能力仍需提高。各学校普遍重视学生应用知识能力的提高,加强应用型技能的培养。学校对学生创造能力的培养急需提高。

 3.4 师资队伍结构现状 

 整体上具有不同层次的师资力量 。比较之下,具有博士学位的教师和教授比例偏低,少数院校没有博士学位教师,如福建工程学院、常熟理工学院、华北水利水电学院等。师资队伍具有增长性,大部分学校能够满足教学的需要,师资整体素质正在快速提高,部分院校正在形成梯队。

表4  应用技术主导型高等学校自动化专业师资队伍情况

项目 教授 副教授 讲师 助教 博士学位教师 硕士学位教师 教学实验人员 生师比
比例/% 8.88 29.80 23.21 12.32 7.45 39.97 23.07 16.77:1

 3.5 就业情况现状

 根据统计,2001—2003年学生一次性就业率大都达到85%以上,见表5。与所在学校的其他专业相比处于中上水平,见表6。在就业种类方面,在国有大中企业、民营企业分布较多,见表7,在一定程度上体现了应用技术主导型Ⅱ型高校教学“服务地方经济、重视行业特点”。

表5   2001-2003年自动化学科专业本科毕业生一次就业率

就业率 100%~96% 95%~90% 89%~85% 84%~80% 85%以下
学校百分比/% 42.11 31.58 15.79 5.26 5.26

表6   2003年自动化学科专业本科毕业生一次就业率与本校其他专业的比较

级别

中上 中下
学校百分比/% 61.11 38.89    

表7   2001-2003年自动化学科专业本科毕业生就业种类调查

就业种类

研究生

国有大中企业

政府、军队机关

科研院所

民营企业

个体户

出国学习

待业

百分比/%

8.51

35.96

6.91

11.03

29.47

1.30

1.77

5.07

 结论:自动化专业是一门横跨众多应用学科的偏基础性工科专业,在广大的工业领域有需求,同时应用技术主导型II型高校具有一定的地区性和行业性,因而自动化专业的学生就相对理想。

 4.特色现状

 应用技术主导型自动化专业在学校教学中占据重要位置,是普遍开设的工程技术专业,具有规模大、内容广、适用面宽的特点。从样本高校的现状分析来看,本专业的特色如下:

 1) 多数院校人才培养立足应用技术和应用技能培养,部分高校提出了培养复合型人才的目标。

 2) 一定数量的学校具有特殊的行业背景和特色应用领域,教学具有针对性,因材施教,结合各自的行业特点。

 3) 部分学校强调人才培养服务地方经济,因地制宜。

 5.调查结论

 本调研报告对部分应用技术主导型大学的自动化学科专业现状进行了分析和总结,结语如下:

 1) 应用技术主导型大学的自动化学科专业基本具有特殊的定位和培养目标,在一定程度上体现出面向工程、面向应用的特色教育。

 2) 理论教学体系可以达到教学目标的实现,但不同学校教学体系上各有侧重,具备一定的行业特点和地域特点;各高校课程设置的基本框架类同,课程设置的系统性强、前后衔接有序,注重基础。对专业选修课的设置上各校差异较明显。各校在化学、现代生物学、生命科学、脑科学、思维科学、特别是环境科学与生态学等方面的选修课严重缺乏。

 3) 在实践教学体系上,样本学校体现出一定差异,大多数学校明确提出重视学生实践技能的培养,努力加强实践教学环节,学校在实践教学的硬件建设上投入较少,学校对学生创造意识、精神和能力的培养急需提高。

 4) 师资队伍建设尚显薄弱,教师的工程、技术背景欠缺,教授、博士比例偏低,缺乏梯队建设,但各样本高校普遍重视师资建设,师资队伍具有较好的增长性。

 5)教材的整体特色以及专业技术教材的工程、技术、应用特色尚未形成。

 6)学生就业形势相对较好,但有下滑趋势。

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